1、收稿日期：20220810作者简介：宋国忠（1969），男，高级工程师，主要从事水利工程管理工作。摘要：统计了红花尔基水文站在红花尔基水库建成前后的径流年内分配变化情况，分析了红花尔基水库19562016年的年内各月以及年天然径流量变化的趋势性、持续性，所得结果可为优化红花尔基水库及伊敏河流域水资源开发利用工作提供技术参考。关键词：内蒙古；伊敏河；红花尔基；径流；年内分配；年际变化中图分类号：TV121文献标识码：A文章编号：1004-7328（2023）03-0061-04DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2023.03.017红花尔基水文站60余年径流变化特征分析宋
2、国忠（内蒙古自治区阿荣旗水利局，内蒙古阿荣旗162750）1基本情况红花尔基水文站位于海拉尔河的一级支流伊敏河的出山口处，控制流域面积5 369 km2，属于国家重要站、区域代表站，监测项目有流量、水位、水温、降水、蒸发、冰情等。伊敏河属于额尔古纳河水系，是海拉尔河最大的一级支流，河长359 km，流域面积2 640 km2，地处欧亚大陆中纬度偏高地带，发源于鄂温克族自治旗苏河屯蘑菇山1。红花尔基以上干流的河谷狭深、岸峰矗立、比降较大；红花尔基以下的干流河道变宽、坡降较小，左岸平原宽阔且只有辉河汇入，右岸有维纳河、苇子坑河、锡尼河等支流汇入。伊敏河流域红花尔基水文站以下分布着面积达3 468.
3、48 km2的辉河湿地国家级自然保护区，主要保护对象为湿地、草原、森林生态系统及珍稀濒危鸟类，是呼伦贝尔草原东部最大的一条湖沼型带状湿地2，是东北亚乃至全球重要的生态屏障。红花尔基水库兴建于2007年，2009年7月实现大坝截流，2010年11月完成主体工程建设并投入运行，2011年3月完成供水工程建设，2012年8月通过竣工验收。水库位于内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂温克族自治旗红花尔基镇，地处伊敏河中游，距海拉尔区150 km，距下游的华能伊敏煤电公司52 km，坝址以上控制流域面积5 364 km2，是一座以供水、防洪为主，兼顾灌溉、发电、养殖和改善周边及下游河道生态等综合效益的等大（2）型水
4、利枢纽工程3。红花尔基水库是伊敏河流域防洪和供水体系的重要组成部分，总库容为3.22亿m3，100 a一遇设计洪峰流量1 120 m3/s，2 000 a一遇校核洪峰流量1 970 m3/s，供水保证率97%，水电站装机容量为7 500 kW。水库于2017年被内蒙古自治区调整为呼伦贝尔市中心城区的饮用水水源地，以红花尔基水库工程为支点，配套建设了城市生活和工业供水工程，管线全长约108 km，起点红花尔基水库，终点黑羊站水厂，是呼伦贝尔市中心城区和鄂温克旗县城近40万居民的生活供水水源。现状年均城市生活供水量约 2 500万m3、工业供水量约1 000万m3，极大地减轻了区域经济发展对地下水
5、源的依赖，有效地涵养了草原生态环境，积极助力推进区域地下水超采区综合治理。综上所述，鉴于红花尔基水库的重要作用及其与红花尔基水文站紧邻的地理位置关系，分析和研究红花尔基水文站多年来的径流变化特征，对有效保护伊敏河流域草原湿地生态系统，综合利用伊敏河流域地表水资源，优化保障呼伦贝尔市中心城区和鄂温克旗的城市生活、工业用水，促进区域水资源开发利用治理保护工作具有重要的参考价值。2实测径流的年内变化分析采用的实测径流数据为红花尔基水文站19562016年逐月实测径流量系列，该站历年实测年径流量如图1所示。图1红花尔基水文站19562016年实测年径流量180 000160 000140 000120
6、 000100 00080 00060 00040 00020 0000径流量/万m3年份序号1 3 5 7 9 1113151719212325272931333537394143454749515355575961 技术与应用 海河水利2023.No.32023年3月鉴于红花尔基水库2009年7月实现大坝截流，本文选择2009年作为分界点，分析水库建成前后的红花尔基水文站实测径流的年内分配特征变化。建库前后的 2 个时段分别为 19562009 年和 20102016年。建库前后2个时段多年平均各月实测径流量及其占全年总量的比例如图2所示，详见表1。由图2和表1可知：建库运行后红花尔基水文
7、站春汛期 4 月实测径流量显著减少，相对减幅达74.2%，即红花尔基水库拦蓄伊敏河春汛洪水的防洪效益相当显著；建库运行后红花尔基水文站夏汛期（68月）实测径流量有所减少，尤其是主汛期7月相对减幅最大，为26.2%；建库运行后红花尔基水文站枯水前期（910 月）实测径流量有所减少，相对减幅达29.4%；建库运行后红花尔基水文站主枯水期（11翌年3月）实测径流量显著增加，尤其是2月相对增幅最大，达730.6%；建库运行后红花尔基水文站的年内各月实测径流过程相对均匀，蓄洪补枯的作用显著。3天然径流的年际变化采用趋势性和持续性2个指标来分析红花尔基水文站全年及年内各月尺度上的年际变化特征，其中趋势性分
8、析采用 Kendall 非参数秩次相关检验法、持续性分析采用Hurst指数法4。红花尔基水文站19562016年的天然径流量，如图3所示。3.1分析方法3.1.1趋势性分析方法非参数检验法亦称为无分布检验，其优点是不需要样本遵从一定的分布，也不受少数异常值的干扰，更适用于类型变量和顺序变量，而水文序列一般都是非正态分布的。Kendall非参数秩次相关检验法中，对于具有n个样本量的序列x，首先要确定所有对偶值（xi,xj）中的xi与xj的 大 小 关 系（设 为），其 中j i，i=1,2n-1;j=2,3n。Kendall秩次相关检验的统计量UK定义如下：UK=|-1Var()1/20+1Va
9、r()1/2(0)(=0)(0)0(=0)-1(10时，UK收敛于标准正态分布。在显著性水平条件下，临界值U 2在正态分布表中可以查到。当|UK U 2时，拒绝原假设，表示序列x的变化趋势显著；当|UK U 2时，接收原假设，表示序列x的变化趋势不显著；|UK的值越大，表示序列x的趋势变化越显著。3.1.2持续性分析方法径流序列的持续性，反映的是径流时序前后数据之间的相互关联作用与径流时序变化趋势是具有正持续性还是反持续性，其基本原理为对于时间序列x()t（t=1,2n），定义下列量：均值序列为：图2红花尔基水文站在建库前后的多年平均年内各月实测径流量表1红花尔基水文站在建库前后的实测径流量多
10、年平均年内分配比例节点建库前建库后节点建库前建库后1月0.454.067月18.5515.822月0.262.458月15.8916.563月0.381.329月11.385.694月13.64.0710月7.775.535月14.9018.6611月2.665.456月13.1114.7512月1.005.65图3红花尔基水文站19562016年天然年径流量16 00014 00012 00010 0008 0006 0004 0002 0000径流量/万m3123456789101112月份建库前建库后180 000160 000140 000120 000100 00080 00060
11、00040 00020 0000径流量/万m31 3 5 7 9 111315171921232527293133353739 4143454749515355575961年份序号%宋国忠：红花尔基水文站60余年径流变化特征分析622023.No.3x=1i=1x()t(=1,2n)（5）累计离差为：X()t,=k=1t x()k-x(1 t )（6）极差序列为：R()=max X1 t ()t,-min X1 t ()t,（7）标准差序列为：S()=1i=1 x()t-x20.5（8）对于比值R()/S()R/S，如果存在如下关系：R/S H，则说明时间序列x()t（t=1,2n）存在Hur
12、st现象，H称为Hurst指数，H值可根据计算出的(),R/S的值，在双对数坐标系 ln(),ln()R/S 中用最小二乘法拟合，H对应于拟合直线的斜率。根据H的大小，可以判断时间序列趋势成分是表现为正持续性，还是反持续性。Hurst等人证明，如果x()t是相互独立、方差有限的随机序列，则有H0.5。对于不同的 Hurst 指数H（0H1），存在 3种情况：H0.5时，表明时间序列变化是随机的。0.5H1 时，表明时间序列具有长程相关性，即过程具有正的持续性。反映在径流量序列变化上，从平均的观点来看，表明径流量过去的一个增加（减少）趋势意味着将来的一个增加（减少）趋势，H值越接近于1，序列的正
13、持续性越强。0H0.5时，表明时间序列也具有长程相关性，即过程具有负的持续性。反映在径流量序列变化上，从平均的观点来看，表明径流量过去的一个增加（减少）趋势意味着将来的一个减少（增加）趋势，H值越接近于0，序列的反持续性越强。3.2分析结果3.2.1趋势性分析结果运用Kendall非参数秩次相关检验法，结合一元线性趋势分析结果，对红花尔基水文站19562016年的全年以及年内各月尺度上的天然径流量进行趋势性分析，具体结果详见表2。由表2可知：红花尔基水文站年天然径流量序列呈现显著减少趋势，与此同时，年内4、811月天然月径流量也呈现显著减少趋势，5、7月天然月径流量呈现不显著的减少趋势；红花尔
14、基水文站年内各月天然月径流量呈现增加趋势的月有13、6、12月，但是增加趋势都不显著。3.2.2持续性分析结果运用 Hurst指数法，对红花尔基水文站 19562016年的年内各月以及全年尺度上的天然径流量进行持续性分析，具体结果详见表3。由表3可知：红花尔基水文站全年及年内各月天然径流量均呈现正的持续性；红花尔基水文站全年、年内45、711月天然径流量在未来仍将保持减少趋势；红花尔基水文站年内13、6、12月天然径流量在未来仍将保持增加趋势。4结论（1）红花尔基水库建成投运后，红花尔基水文站实测年径流量及其年内分配发生了较大变化，发挥了较好的蓄洪补枯兴利作用，显著减少了春汛洪水对下游河道不利
15、影响，显著增加了枯水期下游河道径流量。（2）红花尔基水文站天然年径流量时间全年1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月U/21.96|UK|2.227 61.133 20.460 10.025 13.522 51.431 60.285 90.684 52.277 73.410 93.646 72.065 90.236 9趋势性减少增加增加增加减少减少增加减少减少减少减少减少增加趋势性是否显著是否否否是否否否是是是是否表2红花尔基水文站19562016年天然径流量序列的趋势性表3红花尔基水文站19562016年天然径流量序列的持续性时间全年1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月
16、11月12月Hurst指数0.870 80.831 30.840 70.836 20.740 30.707 60.826 60.790 20.771 00.823 20.856 40.865 80.884 2持续性正正正正正正正正正正正正正未来变化趋势减少增加增加增加减少减少增加减少减少减少减少减少增加（下转第73页）海河水利632023.No.3道向上运动引起的土体变形等高线是不对称的，这是由于土壤相对于管道不是对称的，但当坡度为零时土壤变形的轮廓是对称的。土壤破坏机制中的这种差异说明在计算管道上土壤阻力时应当考虑坡度的重要性。5结论以山丹县饮水管道工程为例，通过ABAQUS有限元分析了不同坡度以及荷载方向对土壤管道相互作用荷载的影响，得到了抗力位移关系曲线变化规律。研究结果表明，当管道向上倾斜（=-90）时，将坡度从0增加到20会显著增加管道上的水平横向峰值力；当管道向下倾斜（=90）时，在相同参数下，将坡度从0增加到20时水平横向峰值力显著降低。此外，坡度为10时的斜力峰值与坡度为0时的斜力峰值显著不同，管道向左移动时的斜力明显高于向右（相对于坡面）移动时的斜力。研究结果将加深对
