水资源是经济社会发展的重要战略资源，地表径流是水资源的主要组成部分，因此河川径流量一直是水文水资源科学研究的重点和热点。随着全球变暖和人类活动影响的加剧，河川径流发生了显著的时空变化，直接影响了流域水资源的合理配置、开发与利用，以及河流生态系统的物理、化学和生物过程。
摘要：根据滦河主要代表站沟台子、三道河子、滦县的1950年-2009年天然径流资料，运用滑动平均法、Mann-Kendall法及小波分析方法，分析了滦河天然径流演变规律。结果表明：滦河流域1950年-2009年3个代表站的径流量均呈下降趋势；沟台子站在1960年发生一次径流减少突变，三道河子站在1967年发生一次径流减少突变，而1988年后滦县站呈现出较显著的突变，径流突变特性与变化环境下的极端气候事件有直接关系；滦河上游径流主要存在28年显著变化周期，中、下游径流分别存在27年和30年显著变化周期。
关键词：农业国家核心期刊论文发表,径流,趋势分析,Mann-Kendall检验方法,小波,滦河
50年来，滦河流域径流过程发生了较大变化，加剧了水资源的短缺和时空变异性，相继带来了突出的水资源与生态环境问题，旱涝灾害发生的频次明显加大，已严重威胁到流域经济社会可持续发展和生态安全。因此，开展滦河干流径流变化特征、趋势和周期等规律的研究，为流域水利工程建设、生态环境保护和水资源合理利用提供科学依据，具有重要的理论意义和现实意义。
1流域概况
滦河发源于河北省张家口地区的巴彦古尔图山北麓，上游闪电河经内蒙古自治区多伦县折向东南，接纳小滦河后始称滦河，中游穿行于燕山山地，下游经过50km宽的三角洲注入渤海湾。滦河全长888km，流域面积544×104km2，多年平均径流深109mm，多年平均径流量为46×108m3，主要支流有伊逊河、武烈河、瀑河、洒河、青龙河等。流域位于华北平原东北部，地理坐标115°34′-119°50′E，39°02′-42°43′N。该区域地处温带大陆性季风区，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨。流域多年平均气温76℃，多年平均降水量520mm。受地形影响，降水量自海岸向北递增，过长城后出现递减趋势。雨量集中和暴雨频发是本地区气候的一个显著特点。流域上游为坝上、围场高原区，地表呈波状起伏，多风蚀洼地；中游为冀北、燕山丘陵区，河谷深切；下游为燕山山前平原和滦河三角洲平原，受人类活动影响剧烈。为缓解京津地区水资源供需矛盾，满足唐山、秦皇岛等经济增长中心的用水需求，20世纪70年代末在滦河干流修建潘家口、大黑汀等大型控制性骨干水利工程，90年代在滦河一级支流青龙河上修建桃林口水库，并逐渐建成引滦入津、引滦入唐、引青济秦等配套工程，水资源开发利用强度不断加大。
2数据及分析方法
2.1资料选取
综合考虑水文站点在流域内的代表性以及资料的可靠性与完整性，选取滦河干流上沟台子（选取此站的主要原因是资料序列长，资料完整可靠）、三道河子和滦县站分别作为滦河流域上、中、下游代表水文站，进行径流变化趋势分析。序列长度分别为1950年-2009年。选取的径流系列资料未进行天然径流的还原计算，是实测资料。
2.2分析方法
本文采用滑动平均法和Mann-Kendall秩次相关检验法（以下简称M-K方法）对径流时间序列进行趋势分析，利用Mann-Kendall突变检验方法对径流时间序列进行突变分析，利用Morlet连续复小波变换对径流时间序列的多时间尺度特征进行周期分析。
2.2.1趋势性分析方法：滑动平均法
所谓滑动平均值，就是在一个系列中，先确定若干年为计算平均值的滑动计算时段，求得一个均值，将其作为中间年份的修匀值，然后向后滑动一年，形成新的计算时段，计算均值。重复以上步骤直至计算时段的最后一个数据为系列的最后一个数据为止。
2.2.2突变性分析方法：Mann-Kendall法
从图1中可以直观地看出滦河流域各代表站年均流量的变化情况，各代表站年均流量都处在丰枯交替的不断变化中，但总的趋势是都是递减的。从表1可以看出，滦河流域沟台子、三道河子、滦县站均有显著的递减趋势，这与滑动平均法的检验结果是保持一致的。
3.2突变性分析
由图2可以看出，UFk曲线多在0以下，表明全流域径流整体上呈减少趋势；沟台子站年平均流量呈波浪式缓慢下降趋势，1960年UF曲线超过了005信度线，表明1960年后年均流量呈显著下降趋势。UF和UB曲线在1960出现交点，可以认为1960年沟台子站发生了显著的突变。三道河子站的年均流量除了1959年之外UF曲线均小于0，表明
3.3周期性分析
采用Matlab的Morlet小波分析程序对1950年-2005年间沟台子站、三道河子站及滦县站年径流量的周期特性进行分析，得到小波变换等值线图及小波方差图。在小波变换实部等值线图中，横坐标为时间（年份），纵坐标为时间尺度，图中的等值曲线为小波系数实部值。当小波系数实部值为正时，代表径流丰水期，在图中用实线绘出；为负时，表示径流枯水期，用虚线绘出。三个站点径流量的小波分析实部图和小波系数方差图见图3、图4。
从图3（a）可以看出，沟台子站径流演化过程中存在的多时间尺度特征。沟台子站在流域径流演变过程中存在着22～32年、13～21年以及3～12年的3类尺度的周期变化规律。其中，在22～32年尺度上出现了枯-丰交替的准三次震荡，周期变化最为清晰；在13～21年时间尺度上存在准4次震荡，且这两个时间尺度在整个分析时段表现较为稳定，具有全域性；在3～12年时间尺度1970年-2003年较为明显，丰枯交替。图3（b）中显示，三道河子站在流域径流演变过程中存在着20～32年、3～19年以及3～10年的3类尺度的周期变化规律。其中，在20～32年尺度上出现了枯-丰交替的准三次震荡，周期变化最为清晰，这两个时间尺度在整个分析时段表现较为稳定，具有全域性；在3～19年时间尺度上1954年-1970年较为明显，存在2次震荡；在3～10年时间尺度1970年-1985年较为明显，丰枯交替。
图3（c）显示，滦县站径流演化过程中存在着20～32年、11～19年以及3～10年的3类尺度的周期变化规律。其中，在20～32年尺度上出现了枯-丰交替的准三次震荡；在11～19年时间尺度上存在6次震荡，且这两个时间尺度在整个分析时段表现较为稳定，具有全域性；在3～10年时间尺度1950年-1978年较为明显，丰枯交替。
从图4（a）中可以看出，沟台子站小波方差图中存在3个较为明显的峰值，它们依次对应着27年、18年、8年的时间尺度。其中，最大峰值对应着27年的时间尺度，说明27年左右的周期震荡最强，为流域流量变化的第一主周期；18年时间尺度对应着第二峰值，为流量变化的第二主周期；8年时间尺度对应着第三峰值，为流量变化的第三主周期。
[JP+1]从图4（b）可以看出，三道河子站小波方差图中存在4个较为明显的峰值，它们依次对应着28年、11年、7年、4年的时间尺度。其中，最大峰值对应着28年的时间尺度，说明28年左右的周期震荡最强，为流域流量变化的第一主周期；11年时间尺度对应着第二峰值，为流量变化的第二主周期；7年时间尺度对应着第三峰值，为流量变化的第三主周期；4年时间尺度对应着第四峰值，为流量变化的第四主周期。上述4个周期的波动控制着流量在整个时间域内的变化特征。[JP]
从图4（c）可以看出，滦县站小波方差图中存在4个较为明显的峰值，它们依次对应着30年、14年、7年、4年的时间尺度。其中，最大峰值对应着30年的时间尺度，说明30年左右的周期震荡最强，为流域流量变化的第一主周期；14年时间尺度对应着第二峰值，为流量变化的第二主周期；7年时间尺度对应着第三峰值，为流量变化的第三主周期；4年时间尺度对应着第四峰值，为流量变化的第四主周期。上述4个周期的波动控制着流量在整个时间域内的变化特征。
4结论
通过对滦河流域1950年-2009年间年降水量和三个代表站的年径流量进行5年滑动平均分析、Mann-Kendall趋势及突变分析和Morlet小波周期分析，得到以下结论。
（1）滦流域1950年-2009年三个代表站的年径流量均呈下降趋势。
（2）滦河流域沟台子站1960年发生一次径流减少突变，1967年三道河子站发生一次径流减少突变，1988年后滦县站呈现出较显著的突变。
（3）滦河上游径流主要存在28年显著变化周期，中、下游径流分别存在27年和30年显著变化周期。整个流域径流演变的周期性差不多具有同步性。
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