松花江哈尔滨站输沙量特性及变化趋势分析.pdf
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1、文中根据松花江哈尔滨水文站1955-2020年逐月输沙量及流量数据,采用趋势分析法及M-K突变检验,对松花江哈尔滨站输沙量的特性及变化趋势进行了分析研究,结果表明:1955年以来,哈尔滨站年输沙量整体呈下降趋势,80年代存在一个较明显的阶段性波动,年内输沙量主要分布在710月,最大月输沙量主要出现在8月份。同时,对输沙量与径流量的关系及影响输沙量变化的因素进行了简要讨论。关键词输沙量;变化趋势;松花江;M-K突变检验中图分类号 TV152文献标识码B文章编号 10020624(2023)08003003松花江哈尔滨站输沙量特性及变化趋势分析0 引 言河流输沙量为一定时段内通过河流某一断面的泥沙
2、质量,一般而言,河流输沙量相较于径流量过程变化更为敏感,是量化土地功能退化及土壤资源减少的重要指标,也是地球化学循环的重要路径。研究表明,气候变化、植被等生态环境变化及修建水库等拦河工程是影响输沙量变化的重要因素1。松花江流域位于我国东北地区的北部,松花江为黑龙江右岸支流,是我国七大江河之一,流域内为我国重要的粮食主产区、重工业及装备制造业产业基地。松花江有南北两源,北源为嫩江,南源为第二松花江,两江在吉林省松原市三岔河镇汇流后称松花江。流域面积55.68万km2,河长2 309 km,其中,三岔河以下干流长939 km2。此次主要是研究松花江流域1955年以来输沙量的变化情况,探讨分析影响输
3、沙量变化的原因,为松花江流域生态环境保护、水资源管理与开发、水环境、水安全管理提供科学依据。1 数据来源及分析方法1.1 数据来源哈尔滨站始建于1898年,位于松花江干流左岸哈尔滨市道里区九站公园老头湾处,距河口676 km,集水面积38.98万km2。本文选取松花江哈尔滨站19552020年逐月流量、输沙量资料进行分析。1.2分析方法1)趋势法采用趋势法分析哈尔滨站19552020年输沙量的变化趋势,即通过构建一元一次线性方程:yi=ati+b(1)式中:yi为年输沙量序列;ti为对应的年份;a为回归系数,b为回归常数,均由最小二乘法估算得到。回归系数反映输沙量的变化趋势,即a0表示呈增加趋
4、势,axj0,xixj()j=1,2,i(2)定义统计量Dk为mi的样本累计数:Dk=i=1kmi()k=1,2,n(3)那么Dk的均值用E()Dk表示,方差用ar()Dk表示,其计算公式:E()Dk=k()k-14(4)Var()Dk=k()k-1()2k+572(5)在假定输沙量时间序列随机独立的情况下,将上述公式的Dk标准化,定义统计量UFk:UFk=Dk-E()Dkar()Dk()k=1,2,n(6)当UF1=0,UFk为标准正态分布,给定显著性水位,查正态分布表可得临界值U。若|UFkU,则表明序列存在一个明显的趋势变化。反序列应用同样的方法,将计算结果乘以-1 得到UBk,令UB1
5、=0,则所有的UBk可绘制出一条曲线。通过统计序列UFk,UBk可对序列x的变化趋势作进一步分析,并明确突变时间和区域,以达到对序列内部具体突变特征的分析确定。2 输沙量特性及变化趋势分析2.1 输沙量特性1)输沙量年际变化的阶段性将哈尔滨站年输沙量按照年代进行统计,各年 代 均 值 见 表 1。由 表 1 可 见,年 输 沙 量 在1950s1960s 处于输沙量偏丰周期,1970s 为偏少周期,输沙量呈明显减少趋势;1980s 出现一个明显的上升小周期,为1955年以来输沙量最大的一个年代;1990s 开始,输沙量呈明显的减少趋势。从哈尔滨站1955年以来年输沙量累计平均曲线图(图1)也可
6、以清楚地看出这种变化的阶段性来。2)输沙量年内分配及变化特征通过对19552020年哈尔滨站逐月输沙量进行统计分析(图2),统计最大连续4个月输沙量,多年月平均输沙量主要分布在 710 月,占全年输沙量的 67.8%。19552020 年的 66 年中,连续最大 4 个月输沙量出现在 47 月的有 2 年,出现在58月的有12年,出现在69月的有20年,出现在 710 月的有 31 年,出现在 811 月的有 1 年。统计历年月最大输沙量出现月份,结果见表2。图2 哈尔滨站1955年以来月输沙量年内分配图表2 哈尔滨站月输沙量统计表通过分析可以看出,哈尔滨站输沙量主要分布在夏汛期 710 月,
7、由于输沙量与径流量存在表1 哈尔滨站各年代输沙量统计表年代时段1950s(19551960)1960s(19611970)1970s(19711980)1980s(19811990)1990s(19912000)2000s(20012010)2010s(20112020)年代均值/104t781.2715.7578.0788.2540.4325.4338.5与19552020年多年均值比较/(%)3726138-5-43-41图1 哈尔滨站1955年以来年输沙量累计平均曲线图8008507507006506005502015500200519951985197519651955年份年输沙量累计
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