漓江流域上游径流变化分析

第４９卷第１０期２０１８年５月 人　民　长　江Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ Ｖｏｌ．４９，Ｎｏ．１０Ｍａｙ，２０１８

收稿日期：２０１７－０９－１８基金项目：国家自然科学基金项目（５１５６９００７）；广西自然科学基金项目（２０１５ＧＸＮＳＦＣＡ１３９００４）；国际岩溶研究中心国际合作项目开放课题（ＫＤＬ２０１６０１）；广西高等学校高水平创新团队项目（００２４０１０１３００１）作者简介：许景璇，女，硕士研究生，主要从事水文学及水资源方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｕｊｉｎｇｘｕａｎ０１＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：代俊峰，男，教授，博士，主要从事水资源高效利用与水环境方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｈｕｄｊｆ＠１６３．ｃｏｍ 文章编号：１００１－４１７９（２０１８）１０－００４１－０６

漓江流域上游径流变化分析

许景璇１，２，代俊峰１，３

（１．桂林理工大学广西环境污染控制理论与技术重点实验室，广西桂林５４１００４；　２．桂林市水文水资源局，广西桂林５４１００１；　３．桂林理工大学岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心，广西桂林５４１００４）

摘要：利用桂林水文站、大溶江水文站、灵渠水文站的多年实测径流资料，采用统计分析法、Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ非参数检验法，分析漓江流域上游径流年内分配和年际变化特征。计算结果表明：漓江流域上游径流年内分配极不均匀，不均匀系数Ｃｎ的范围为０．７３～０．７８；径流年际变化相对比较均匀，且均匀程度相似，变差系数ＣＶ值的范围为０．１９～０．２１，年极值比Ｋ的范围为２．５３～２．６９；１９５４～２０１６年漓江流域上游径流量整体呈现上升趋势；桂林水文站在１９９１年前后发生突变，大溶江水文站在１９５８，１９６３年等年份发生突变，灵渠水文站在１９６８年等年份发生突变。关　键　词：径流；桂林水文站；大溶江水文站；灵渠水文站；漓江中图法分类号：ＴＶ１２１ 文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．１６２３２／ｊ．ｃｎｋｉ．１００１－４１７９．２０１８．１０．００９

径流变化规律的研究是水文水资源学的热点问题

之一。径流的变化影响着水资源的开发和利用，同时

也影响着人类的生产和生活。国内外许多学者在这一

方面做了大量研究，如张倩等［１］根据梅江流域尖山、

水口、横山水文站多年实测径流量数据，运用统计分析

法分析梅江流域径流量的年内变化特征，采用Ｍａｎｎ－

Ｋｅｎｄａｌｌ法、Ｒ／Ｓ分析法和Ｍｏｒｌｅｔ小波分析法分析其年

际变化特征；张敬平等［２］对漳泽水库年径流序列进行

年内和年际变化分析，并采用Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ法和

Ｌｅｐａｇｅ法进行突变趋势检验分析。Ｈａｇｇ等［３］通过对

冰川和径流特征的分析和研究，对２０５０年的趋势变化

行了预测。ＤｏｎａｌｄＨ等［４］运用加拿大利亚德河流域

１３个水文站的径流序列，分析得出该流域冬、夏两季

径流变化趋势的差异。Ｔｕｓｅｔ等［５］分别研究了降雨、径

流、泥沙的特征来分析三者之间的转移关系。

２０１３年ＣＮＮ评选１５条全球最美河流，漓江是中国河流唯一入选者。然而，漓江的水资源和水环境现

状却不容乐观。近年来，随着社会、经济的发展，漓江

流域内也出现了一些水资源问题，如汛期洪水泛滥、枯

水期卵石裸露等，这在一定的程度上影响了漓江的水

资源保护和利用发展。研究漓江流域上游径流变化特

征，认识其变化规律和趋势，有助于深入了解漓江水资

源特点，对漓江流域的水资源合理开发与利用等具有

重要意义。

１　研究区概况

１．１　流域概况及水文特征

漓江属珠江流域西江水系，为西江支流桂江上游

河段的通称，位于广西壮族自治区东北部，发源于桂林

市兴安县西北部的猫儿山，自北向南依次流经兴安县、

灵川县、桂林市城区、阳朔县和平乐县，全长２２９ｋｍ，

流域总面积约５８３１ｋｍ２［６］

。 人　民　长　江２０１８年　

漓江流域上游是指桂林水文站以上河段，主要由

干流大溶江以及灵渠、小溶江、甘棠江、桃花江、南溪河

等支流组成，是桂林市的重要水源地；漓江流域上游河

段干流长１０５ｋｍ，集水面积２７６２ｋｍ２，平均海拔１５０

ｍ，河道比降为０．９‰，其中，流经市区河段长４．９３

ｋｍ［７］。

漓江流域雨水充沛，水量丰富，但降雨量和径流量

丰枯相差悬殊。上游的华江、川江、砚田、上洞、高寨一

带是我国高值暴雨区之一，暴雨中心多年平均降水量

达２６００ｍｍ。暴雨洪水多出现在３～８月，尤以５，６月

份最为频繁，夏季洪水暴涨暴落，而秋、冬季则干旱少

雨，这常导致桂林市汛期洪水泛滥成灾，枯水期又面临

水资源短缺等问题，严重阻碍了桂林市经济和旅游的

发展。

１．２　水文测站概况

桂林水文站位于广西桂林市七星区穿山乡渡头村

桂江上游河段漓江左岸，东经１１０°１８′００″，北纬２５°１５′

００″，集水面积２７６２ｋｍ２，属国家重要水文站，是珠江

流域西江水系桂江的重要控制水文站，承担着桂江上

游漓江河段的水文监测任务［８］。建站以来２４ｈ实测

最大降雨量２３８ｍｍ，实测最大流速为３．６３ｍ／ｓ，实测

最大流量为５８９０ｍ３／ｓ，实测最高水位为１４７．７０ｍ。

桂林水文站设立得比较早，是全流域资料观测系列最

长的站，而且资料精度较高，质量好，代表性好。

大溶江水文站位于兴安县溶江镇盐广村，是漓江

干流的上的水文站，位于桂林水文站上游，控制集水面

积为７１９ｋｍ２，下游约８００ｍ处有灵渠从左岸汇入。大

溶江水文站在建国后的资料比较连续，测验精度较高。

灵渠水文站设立在漓江支流灵渠上，集水面积

２４８ｋｍ２，位于兴安县溶江镇古运河灵渠上，实测最高

水位为１８９．６ｍ。灵渠站下游约５５０ｍ处与大溶江汇

合，大洪水时测站河段受大溶江顶托，当水位在１９２ｍ

以上时，与大溶江汇合。灵渠站上游４００ｍ处有引水

渠道，从大溶江引水进入灵渠，主要用于农田灌溉，引

水量约占灵渠水量的６％左右，对灵渠径流影响较小。

经调查分析，灵渠水文站径流资料具有较好的可靠性、

一致性和代表性。

１．３　水利工程概况

漓江流域上游现在主要有青狮潭、小溶江、川江、

斧子口４座大中型水库；其中，青狮潭水库为大型多年

调节水库，集水面积达４７４ｋｍ２，位于桂林市灵川县

内，于１９６４年开始运行。这４座水库形成桂林市堤防

工程枢纽，共同承担着桂林市的防洪、灌溉、供水、发电

以及补水等任务。４座水库联合运行，汛期洪水调度，枯水期补水调度，可使桂林市的防洪标准提高至１００ａ

一遇。漓江流域上游水系如图１所示。

图１　漓江流域上游水系Ｆｉｇ．１ＤｒａｉｎａｇｅｍａｐｉｎｔｈｅｕｐｐｅｒｒｅａｃｈｅｓｏｆＬｉｊｉａｎｇＲｉｖｅｒＢａｓｉｎ

２　数据来源与研究方法

２．１　数据来源

桂林水文站、大溶江水文站都位于漓江上游干流，

灵渠水文站是漓江上游重要支流灵渠上的水文站，这

３个水文站的建站时间都较早，实测资料时间序列较

长，径流序列具有较高的可靠性和代表性。本文收集

到桂林水文站１９５４～２０１６年、大溶江水文站１９５７～

１９８８年、灵渠水文站１９５８～２０１６年的实测径流资料，

选择这３个水文站的实测径流序列数据，对漓江流域

上游径流量年内分配和年际变化特征进行分析。

２．２　研究方法

（１）统计分析法。本研究应用统计分析法描述漓

江流域上游径流量在年内和年际的分布特征，用不均

匀系数Ｃｎ来分析径流年内分配特征，用变差系数ＣＶ和极值比Ｋ来分析径流序列年际变化特征［９］。Ｃｎ值越

大，说明年内不同月份的径流量差异就越大，径流年内

分配越不均匀；ＣＶ和Ｋ的值越大，表明年径流量相对

于多年平均径流量变差越大，径流年际变化越明

显［１０－１１］。

（２）Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ法。Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ法是非参

数检验方法，国内外学者常用该方法来分析气候参数、

水文序列的变化趋势和突变点［１２－１４］。本研究应用

Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ法对漓江流域上游径流量进行趋势分

析和突变特性检验，计算统计量Ｚ，为正值表明径流

序列有上升的趋势，负值表示有下降的趋势；绘制ＵＦＫ和ＵＢＫ两条统计量序列曲线，如有交叉点位于信度线

之间，则表明径流序列存在显著的变化趋势［１５－１８］。２４　第１０期 许景璇，等：漓江流域上游径流变化分析

３　径流变化分析

３．１　年内分配特征

漓江流域上游桂林、大溶江、灵渠水文站多年月平

均流量年内分配如图２所示。由图可以看出，漓江流

域上游桂林（干流）、大溶江（干流）、灵渠（支流）水文

站径流的年内分配规律基本相同，径流主要集中在夏

季，年内分配极不均匀。

图２　漓江上游径流年内分配Ｆｉｇ．２　ＲｕｎｏｆｆａｎｎｕａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｕｐｐｅｒｒｅａｃｈｅｓｏｆＬｉｊｉａｎｇＲｉｖｅｒ表１为漓江流域上游桂林、大溶江、灵渠３个水文

站多年月平均流量占年径流总量的百分比。从表中可

知，漓江流域上游的最大径流量通常出现在５，６月，这

２个月的径流量占年径流总量的３８．９１％～４０．２０％；

最小径流量则出现在１月或１２月，所占比例为２．１３％

～３．０１％。

经统计分析，漓江流域上游３个水文站的径流在

年内分配上均表现出强烈的不均匀特性，桂林水文站

径流的不均匀系数Ｃｎ为０．７７，大溶江水文站径流的

不均匀系数Ｃｎ为０．７８，灵渠水文站径流的不均匀系

数Ｃｎ为０．７３。

漓江流域上游径流年内分配的不均匀性不利于该

流域水资源的开发与利用，严重影响了漓江流域经济、

旅游的发展。

表１　多年月平均流量占年径流总量的百分比Ｔａｂ．１　Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆｍｕｌｔｉｙｅａｒｍｏｎｔｈｌｙａｖｅｒａｇｅｆｌｏｗｔｏｔｏｔａｌａｎｎｕａｌａｖｅｒａｇｅｆｌｏｗ％

站名１月２月３月４月５月６月７月８月９月１０月１１月１２月桂林２．１３３．６８６．２６１２．７７１９．５５２０．６５１４．０１７．４２４．２７３．５２３．４６２．２７大溶江２．３０４．４７６．５１１５．７１２１．３６１８．６５１１．９４６．７８３．３９２．８４３．６１２．４４灵渠３．０１５．４６８．１９１５．０５２０．５７１８．３３１０．０１５．６０３．４３３．３６４．１３２．８７

３．２　年际变化特征

径流的年际变化特征用变差系数ＣＶ和年极值比

Ｋ来表示。从图３～５和表２可以看出，桂林水文站

１９５４～２０１６年的平均径流量为１２７．６２ｍ３／ｓ，最大径流量为１９４．４７ｍ３／ｓ，出现在１９９８年，最小年均径流量

为７３．１ｍ３／ｓ，出现在１９６３年；大溶江水文站１９５７～

１９８８年的平均径流量为３８．８５ｍ３／ｓ，最大径流量为

５７．７４ｍ３／ｓ，出现在１９６８年，最小径流量为２２．８７

ｍ３／ｓ，出现在１９６３年；灵渠水文站１９５８～２０１６年的平

均径流量为１２．００ｍ３／ｓ，最大年均径流量为１６．９８

ｍ３／ｓ，出现在１９６８年，最小年均径流量为６．３２ｍ３／ｓ

出现在２０１１年。

经统计分析，得出漓江流域上游桂林、大溶江、灵

渠３个水文站的ＣＶ值分别为０．２１，０．１９和０．２０，年极

值比分别为２．６４，２．５３和２．６９，见表２。桂林、大溶

江、灵渠３个水文站的ＣＶ值相差不大，且值较小，与长

江以南大部分地区的河流相近，说明漓江上游桂林、大

溶江、灵渠３个水文站的年径流年际变化都相对比较

均匀，且均匀程度相似。

图３　桂林水文站年径流距平图Ｆｉｇ．３　ＡｎｎｕａｌｒｕｎｏｆｆａｎｏｍａｌｙｏｆＧｕｉｌｉｎｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｓｔａｔｉｏｎ

图４　大溶江水文站年径流距平图Ｆｉｇ．４　ＡｎｎｕａｌｒｕｎｏｆｆａｎｏｍａｌｙｏｆＤａｒｏｎｇｊｉａｎｇｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｓｔａｔｉｏｎ