珠江流域下游1960—2019水沙异变诊断及其控制因素
时间：2023-06-05 15:55:22 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
王永红, 彭 锦, 黄 畅, 吴宏旭, 蔡斯龙, 刘 锋
(1.中国海洋大学 海洋地球科学学院, 海底科学与探测技术教育部重点实验室, 山东 青岛 266100;2.广东省水文局, 广州 510150; 3.中山大学 海洋工程与技术学院, 广东 珠海 519082)
随着社会经济的发展，人类活动对于河口三角洲水沙变化的影响日益增强。强人类活动导致了水沙情势的异变，引起水道的洪潮水位、径流量和输沙率以及分流比等水文要素的变化，容易造成洪水灾害以及河段冲淤逆转等，从而直接影响河口三角洲社会经济的可持续发展。在珠江三角洲，强烈人类活动尤为显著，例如中上游水库建设，森林砍伐，水土保持，河网采砂，口门围垦以及河道疏浚等，都会造成河口三角洲区域水沙的异变，影响大湾区的水安全。因此各个相关部门都极为重视珠江流域以及河口三角洲的水沙变化及其原因，特别是自然和人类活动贡献的定量化，以及水沙发生异变的时间节点以及控制因素。
目前的研究手段基本可以定量区分自然因素和人类活动因素对于水沙变化的影响，认为目前人类活动对于水沙变化的贡献率在80%以上。例如在对珠江流域1954—2018年的水文气象数据以及高要、石角和博罗站水沙数据分析的基础上，发现人类活动特别是大坝建设造成了96%的输沙量变化，而4%是由于气候变化[1]。在对1950—2000年的气候变化和人类活动对珠江流域(西北东江)径流和泥沙进行定量计算中，发现人类活动对三江的贡献值不同，贡献值从高到低依次为西东北江，其中西江的人类活动贡献值最大为96%[2]。对1956—2013年珠江流域(西北东江)输沙率进行研究得出2000年后人类活动对输沙率减少作用更加显著，贡献率达到80%[3]。通过对高要(西江)、石角(北江)和博罗(东江)水文站1954—2011年的径流和输沙率的相关关系计算得出气候变化和人类活动对输沙率的贡献值，认为人类活动的贡献值从30%增加到80%[4]。
对于珠江流域以及河口三角洲水沙的阶段性变化以及影响因素也有了一定的认识，例如一些学者在对西江流域(梧州站和高要站)的输沙进行研究时发现，输沙变化的主控因素是水土保持和水利建设等人类活动[5]，如西江流域(梧州站)输沙量可以分为两个阶段，其发生阶段性变化主要受流域大型水利枢纽工程的建设拦沙等控制因素影响[6]。另外，有研究认为珠江流域(西北东江)输沙率分为3个阶段，人类活动(大坝建设)是造成输沙率变化的主要原因[7]。在对东江流域(博罗站)的输沙量的研究中发现，其输沙变化分为3个阶段，其控制因素主要为水库和采砂等人类活动[8]。三水、马口站泥沙变化分为两个阶段，其变化的控制因素主要为上游大型水库建设和森林覆盖率的提高[9]。
对于珠江流域的水沙变化的研究还有很多，但大都集中在珠江流域和河口三角洲区域的水沙阶段性变化趋势研究。虽然也有一些研究指明水沙的异变，但是只是在某一个站位，例如只谈了西江[10]，或者马口三水等[11]。由于珠江流域和河网的复杂性，西江、北江和东江流域的气候以及人类活动程度不同，目前还没有给出每一个江的具体水沙异变时间节点以及明确的异变机制。主要的原因是研究者使用的数据时间长度序列不一样，或者研究的水文站位比较单一，空间分布不足，分析方法也不相同，从而造成对于水沙数据分段以及异变研究结果的不一致性。本文收集珠江流域下游5个典型水文站的1960—2019年最新的水沙数据，利用水沙突变检测和双累积曲线的方法，对珠江流域和网河区的水沙情势异变分别进行判断，并且使用异变分级的方法，给出三江不同流域的水沙异变点和显著变化点，并阐明异变的主控因子。
1.1 水沙数据来源
本文收集了高要、石角、博罗、马口和三水5个典型水文站(图1)1960—2019年年度流量与输沙率数据，数据来源于广东省水文局(历史测量数据)，中山大学(历史保存数据)、《中国河流泥沙公报》(2003—2019版) (http:∥www.mwr.gov.cn/)。统计年份见表1。珠江流域主要大坝建设数据来源于中国大坝工程学会网站(http:∥www.chincold.org.cn/)。
表1 五大水文站历史水沙统计年份
1.2 分析方法
1.2.1 Mann-Kendall检验法 M-K趋势分析法(Mann-Kendall检验法)是一种非参数统计检验方法，其优点是样本不需要遵循一定的分布，也不受少数异常值的干扰，更适用于类型变量与顺序变量，计算也比较简便，最初由曼和肯德尔提出原理并发展了这一方法。现已成为世界气象组织推荐并已广泛使用的非参数检验方法，适用于水文、气象等非正态分布的数据。其计算公式如公式(1—4) ，设长时间序列(流量、输沙率)为x1，x2，…，xn;Sk表示第i个样本xi>xj(1≤j≤i)的累计数：
图1 珠江流域下游5个典型水文站和上游水库位置
(1)
其中：
(2)
在时间序列随机独立的假设下，Sk的均值与方差分别为：
(3)
将Sk标准化为：
(4)
式中：UF1=0,给定显著性水平α,若|UF|>Uα,表明序列存在明显的趋势变化。将此方法引用到反序列,序列顺序变为xn,xn-1,…,x1,反序列标准化由UBk表示,UBk,UFk可组成两条曲线,在这里临界值U0.05为±1.96,设定α值为0.05。当UBk,UFk两条曲线出现交点,则交点处可能是变化点[11]。
1.2.2 Pettitt检验法 Pettitt检验法依据长时间序列趋势性的变化为基础，确定序列突变点。假设序长度为T，变化点为t，把假设序列划分为前后两段，即两样本为x1,x2,…,xt和xt+1,xt+2,…,xT, Pettitt突变检验的本质是检验序列中的两个样本是否来自于同一个样本的Mann-Whitney统计量。
统计量Ut的计算公式为：
(5)
if(Xi-Xj)>0 sgn(Xi-Xj)=1
if(Xi-Xj)=0 sgn(Xi-Xj)=0
if(Xi-Xj)<0 sgn(Xi-Xj)=-1
(6)
在检验序列时，根据顺序统计量理论引用了K-S两样本检验，检验两个样本累积分布函数的最大差值而求得的累积概率为P，即突变点位置。
Kt=max1≤t≤T|Ut|
(7)
(8)
如果累积概率越接近于1，说明存在突变点的趋势越显著；
令α为置信度，若p>Pα，则突变点趋势显著。当α<0.5时，表示存在有效突变点；
当α<0.05时，表示存在显著突变点；
当α<0.01时，表示存在极显著突变点[12-13]。
1.2.3 判别水沙异变的程度 本研究根据Mann-Kendall检验和Pettitt检验的结果，对水沙变化程度进行层级划分。(1) 当Mann-Kendall检验的UF曲线超过置信度区间且在0.05显著水平内与UB曲线交点，此时Pettitt检验曲线超过0.01显著水平线时定义为异变点; (2) 当Mann-Kendall检验的UF曲线在置信度区间且在0.05显著水平内与UB曲线交点，同时Pettitt检验曲线仅超过0.5显著水平线时定义为显著变化点; (3) 当Mann-Kendall检验的UF曲线在置信度区间且在0.05显著水平内与UB曲线交点，同时Pettitt检验曲线未超过0.5显著水平线时只表示为一般趋势性变化点。本文结合水沙比(流量与输沙率的比值，m3/kg)和水沙双累积曲线的变化趋势，重点分析水沙的异变点和显著变化点。
根据Mann-Kendall检验、Pettitt检验以及双累积曲线的方法，对西江的高要站和马口站、北江的石角和三水站，以及东江的博罗站进行了异变点和显著变化点的确定(图2，表2)。异变点表明此点前后水沙发生了异变，显著变化点前后表明水沙发生了显著的变化，但不是异变(表2)。
2.1 西江高要站和干流马口站水沙异变的主控因子
根据西江高要站径流量的Mann-Kendall检验和Pettitt检验，Mann-Kendall检验中UF曲线在置信度区间且在0.05显著水平内与UB曲线有交点，同时Pettitt检验曲线未超过0.5显著水平线，因此可以认为高要站的流量没有异变点(图2)。多年的径流量变化范围为3 367～10 198 m3/s，平均值为6 912 m3/s(图3，表3)。西江高要站输沙率Mann-Kendall检验显示UF曲线超过置信度区间，且在0.05显著水平内与UB曲线交点，表明其异变点为2001年。Pettitt高要站输沙率检验曲线超过0.01显著水平线，确定的异变点为2000年。结合输沙率过程图发现在2000年后输沙率开始进入一个新阶段，因此判断2000年为西江水沙异变点(图3，表3)。异变发生之前，1960—2000年的输沙率变化范围为521～4 167 kg/s，平均值为2 249 kg/s，水沙比为3.4 m3/kg(表3)。异变之后2000—2019年的输沙率变化范围为255～1 823 kg/s，平均值为764 kg/s，水沙比为11 m3/kg。异变之后输沙率约为异变前的三分之一。说明输沙率在量级上已经发生了根本的变化。从双累积曲线也可看出在2000年前后斜率发生明显变化，斜率从0.33变为0.10(表3)。
高要站在2000年前后发生异变的主要原因是西江上游水库的建设。1960—2000年，输沙率变化不大，主要受到气候的控制。在1960—1985年，气候和人类活动贡献值分别为83%和17%[2]，此时输沙率由于森林大量砍伐导致流域水土流失加剧而增大。此时广西的水土流失面积在20世纪50—60年代为12 000 km2，而80年代为30 600 km2，是50—60年代的近3倍。而同期广东省水土流失面积则从7 444 km2增加到了 17 070 km2，是原来的约2.3倍[14-15]。由于西江流域在广西境内集水面积共计20.24万km2，占全流域集水面积的85.7%，因此广西壮族自治区和广东省的水土流失面积增加，使得高要站泥沙含量呈现上升趋势。
而在1985—2000年，人类活动开始增强，但输沙率仍然以气候控制为主。气候和人类活动贡献值分别为63%和37%[2]。此阶段水土流失程度减弱，广西壮族自治区20世纪90年代的水土流失面积为28 100 km2，比80年代下降了8.2%，变化不大[14-15]。相反此时水库大坝的影响增强，1985—2000年，西江上游主要修建的水库为鲁布革水库、岩滩水库和天生桥水库(表4，图1)。1992年岩滩水库建成后高要站输沙率则由1981—1991年的7 658万t/a降到了1992—2002年的6 310万t/a，降低了18%[16-17]。岩滩水库的泥沙沉积速率为35 Mt/a，高要站的泥沙量减少了10 Mt/a[18]。因此可以看出岩滩水库对于泥沙减少起到重要的调节作用[17]。不过岩滩水库库容较少，因此对于泥沙的调节作用仍然有限，没有在1992年前后引起输沙率的异变。
2000—2019年，虽然前期岩滩水库调节作用有限，但在1997年建成的天生桥水库的库容量是岩滩水库的3倍多(表4)，建成后经过一定时间的蓄水和拦沙过程，导致2000年后的输沙率大幅下降，致使输沙率发生异变，之后在水库的调节作用下，输沙率保持稳定波动。其中天峨站(岩滩水库上游150 km处的一个水文站)在天生桥水库建成后的输沙量减少了30 Mt/a，发生了较大的变化，也可以帮助说明天生桥水库的巨大调节作用[17]。值得注意的是2006年在西江上游建设了更大型的龙滩水库(表4，图1)，其库容量约为天生桥水库的2.5倍。水库建成后使得2006—2019年输沙减小之后保持基本稳定(图3)，但是并没有引起输沙率的异变。这是因为天生桥水库位于西江上游(图1)，而龙滩水库位于天生桥水库下游，天生桥水库已经拦截大部分泥沙，从而导致在2000年输沙率发生异变，而龙滩水库库容量大，但建成后对下游的输沙影响不如天生桥水库，没有引起输沙率发生异变。
图2 1960-2019年珠江流域五站位年流量与年输沙率MK检验和Pettitt检验
表2 珠江流域五站点异变的判定
输沙率异变后森林覆盖面积持续上升，例如广西壮族自治区森林覆盖率由2000年的39%增长到2005年的53%[11]，因此水土保持使得输沙率持续小幅度降低。另外，1995—2014年高要站附近也发生了挖沙的行为[19]，也对输沙率减少起到一定的作用。此阶段人类活动的贡献值大幅上升，气候和人类活动贡献值分别为4%和96%[2]。
据马口站流量的Mann-Kendall检验和Pettitt检验，发现在1986年Mann-Kendall检验的UF曲线在置信度区间且在0.05显著水平内与UB曲线交点，同时Pettitt检验曲线仅超过0.5显著水平线，因此可以认为马口站的流量在1986年存在显著变化点(图2)。1960—1986年的流量变化范围为3 818～9 978 m3/s，平均值为7 498 m3/s，水沙比为3.3 m3/kg，水沙变化的相关系数为0.52。双累积曲线斜率为0.33。显著变化之后1986—2019年的流量变化范围为4 403～9 602 m3/s，平均值为6 777 m3/s，较异变前减少9.6%。水沙比为8.0 m3/kg，水沙变化的相关系数为0.08，双累积曲线斜率为0.17(表3)。马口在1986年发生的径流显著变化，1986年初期发生的径流量变化和当时剧烈的气候动荡变化有关[4]。
西江马口站输沙率的Mann-Kendall检验线在0.05显著水平之外，显示的异变点为1999年；
Pettitt检验线0.01显著水平线之外，异变点为1999年。因此判断1999年为西江干流马口站水沙异变点(图3)。异变发生之前，1960—1999年的输沙率变化范围为506～4 186 kg/s，平均值为2 306 kg/s，水沙比为3.5 m3/kg，水沙变化的相关系数为0.36(表3)。异变之后1999—2019年的输沙率变化范围为202～1 680 kg/s，平均值为745 kg/s，水沙比为10.8 m3/kg，水沙变化的相关系数为0.46，输沙率约为异变前的三分之一。从双累积曲线可看出在1999年前后斜率发生明显变化，斜率为从0.34变为0.10(表3)。因此马口站的水沙变化基本和高要站相似。其不同阶段输沙异变的原因也和高要站一致。因此马口的输沙率异变主要受到上游水库的建设诱发。不过马口站的输沙率异变的时间略微早于高要站，可能和马口站和三水站的水流分水比在1988—1997年期间的显著变化有关[11]。马口站的采砂活动主要集中在1995—2006年[19]，因此采砂会对输沙率有一定的影响，但并不是主要因素。
2.2 北江的石角站和干流三水站水沙异变和主控因子
根据径流和输沙率异变和显著变化的诊断标准，和高要以及马口站的判别方式一样，确定北江石角站径流量没有异变点。多年的径流量变化范围为515～2 280 m3/s，平均值为1 335 m3/s(图3)。石角站输沙率没有异变点，但是存在显著变化点，结合输沙率过程图发现在1999年后输沙率开始进入一个新阶段，因此判断1999年为北江石角输沙率显著变化点(图3，表3)。1960—1999年，输沙率整体平稳，呈现上升趋势，输沙率平均值为190 kg/s，水沙比为7.9 m3/kg，水沙变化的相关系数为0.68，双累积曲线斜率为0.15(表3)。1965年之前，几乎不受人类活动影响，气候贡献90%，人类活动贡献10%[2]。该阶段降雨量减少，造成径流量和输沙率的降低[2]。1965年后人类活动逐渐增强。例如1971年修建的南水水库，库容量约为12亿m3(表4)，引起了随后的输沙率的急剧减少(图2)。
注：虚线为显著变化点，实线为异变点。
表3 珠江流域五站位流量与输沙率之间的相关关系
表4 珠江流域较大规模水库建设情况
虽然继续有水库的建设，但是水库库容量都小于2亿m3，对泥沙的拦截作用有限。同时森林砍伐引起的水土流失作用超过了水库拦沙的影响[11]，覆盖北江流域的广东省水土流失面积从20世纪 50—60年代的7 444 km2增加到了80年代的17 070 km2，增加了1.3倍[14-15]，比1950s初期增加了2倍多[9]，使得河口三角洲区域输沙率增加。而水库的建设所拦截的泥沙量小于水土流失的量，因此泥沙含量呈现上升趋势。1985—1993年珠江的降雨量、径流量和输沙率处于剧烈的减小阶段[4]，本阶段输沙率受到气候影响的贡献大致为88%，人类活动影响的贡献为12%[2]。因而输沙率在该阶段前期呈下降趋势，但是输沙率在此阶段后期(1989年)呈现一定上升，主要还是受到气候和径流的控制。
1999—2019年，在1999年建设的飞来峡大坝(库容约为20亿m3)，造成了石角站输沙率的显著变化，这一阶段的平均输沙率为134 kg/s，水沙比为12.3 m3/kg，水沙变化的相关系数为0.67，双累积曲线斜率为0.11(表3)。因此1999年的水库建设造成了石角输沙率的显著变化。本阶段气候贡献为36%，人类活动贡献为64%[2]。这一阶段国家水土保持政策使得森林覆盖面积有一定增长，20世纪80年代中期开始，在国家水土保持政策的引导下，北江森林覆盖率有一定的提高，北江区域面积为4.8万 km2，森林覆盖率由20世纪80年代3.5万 km2增加到20世纪90年代3.7万 km2，森林覆盖率由73%上升为77%[7]，上升速度并不快，因此水土流失得到一定控制，对输沙率的减少有一定的作用，但不是主控因子。另外，石角站从2003—2014年有持续的挖沙活动，也对输沙率的减小有一定贡献。虽然水沙存在显著性变化，但是不是异变，水沙相关性一直相对较好。
根据异变和显著变化的诊断标准，北江干流三水站径流量的异变点为1991年。异变发生之前，1960—1991年的流量变化范围为298～1 910 m3/s，平均值为1 213 m3/s。异变之后1991—2019年的流量变化范围为1 139～2 938 m3/s，平均值为1 952 m3/s，较异变前增加61%。水沙比为原来的2倍，水沙变化的相关系数变差，双累积曲线斜率减小(表3)。
北江三水站异变点为2003年(图2)。异变发生之前，1960—2003年输沙率变化范围为18～578 kg/s，平均值为292 kg/s(表3)。异变之后2003—2019年的输沙率变化范围为44～296 kg/s，平均值为155 kg/s，水沙比为原来的2.3倍，水沙变化的相关性变差。泥沙量约为异变前的二分之一，说明输沙率在量级上已经发生了根本的变化。从双累积曲线可看出在1991年和2003年前后斜率发生显著变化，斜率从0.21变为0.09(表3)。
虽然三水站主要的径流来自北江，但是其异变现象并不和石角站一致，石角站径流量并不存在异变点和显著变化点。三水站1991年前径流量基本保持稳定，径流量突然增加的原因是由于三水站在1989—2006年发生了大量的采砂活动[19]，而北江河网区的采砂量远远大于西江网河区，致使北江网河区的河床出现大量下切，导致三水站分流比升高，更多的径流流入到三水站，引起了径流量的突然增大，是以前的1.6倍，因而发生异变。而此时我们发现马口站并没有同时发生径流异变，主要是因为马口站的径流量较大，例如20世纪80年代之后，马口站年径流量减少12%，而三水站年径流量增加54%[11]，因此由于和三水站分水分沙引起的变化量并不足以使得马口站产生径流量的异变。
同样，三水站的输沙率并不和径流量异变时间一致，而是在2003年发生异变，1960—2003年水沙变化的相关系数为0.56，异变后2003—2019年水沙相关性变差，相关系数为0.30(表3)。这是因为虽然在三水站附近的挖沙活动集中于1989—2006年[19]，加上1999年的飞来峡水库，实际上已经造成了三水站输沙率的持续降低，但三水站的输沙率在1999—2003年仍然保持一定的水平(图3)。而2003年，三水站的输沙率有了断崖式下降，并且在2003年之后输沙率都在较低水平震荡，说明2003年后的异变主要是这段时间的上游来沙量减少所致。2000年左右，广东省将水土保持面上资金纳入省财政专项，每年固定投入1 500万元。近几年来，广东省每年综合治理水土流失面积约400 km2[20]。根据时间点变化，判断上游的水土保持是三水站输沙率发生异变的主要原因。另外2003—2004年遭遇极其干旱的天气，降雨量只有1 423～1 315 mm，邻近的2001年、2002年、2005年、2006年的降雨量都在1 766～2 110 mm[21]，加剧了上游来沙量的减少。
2.3 东江博罗站的水沙异变和主控因子
根据异变和显著变化的诊断标准，东江博罗站径流量不存在异变点。多年的流量变化范围为284～1 313 m3/s，平均值为741 m3/s，水沙比为16.4 m3/kg。东江博罗利用输沙率异变点为1988年(图2)。异变发生之前，1960—1988年的输沙率变化范围为10～161 kg/s，平均值为87 kg/s，水沙比为9.7 m3/kg。异变之后1988—2019年的输沙率变化范围为7～128 kg/s，平均值为43 kg/s，水沙比为22.6 m3/kg。泥沙量约为异变前的二分之一。说明输沙率在量级上已经发生了根本的变化。从双累积曲线可看出在1988年前后斜率发生显著变化，斜率从0.11变为0.06(表3)。
输沙率异变之前的1960—1988年，此阶段输沙率变化较为平稳，输沙率有略微下降。水沙变化的相关系数为0.60(表3)。此阶段主要由人类活动主导，人类活动的贡献为89%[2]。河流输沙随着流域水库累计库容的增加而减少。主要受到上游新丰江水库(1962年)、枫树坝水库(1973年)和白盆珠水库(1985年)的影响(表4)。3个水库的共同作用下虽然使输沙率减小，但是总的库容量并不大，对于白盆珠水库来说，其多年平均流量为37.5 m3/s，而博罗站本身径流量为741 m3/s，远远大于其调节流量[22-23]。从输沙率的变化过程图来看(图3)，输沙率在2004—2006年较高，也可以证明水库的调节作用有限，因此水库建设对于博罗站输沙率异变影响不大，不是异变的主要原因。而在1988年后，1988—2003年人类活动的贡献为从89%降为75%[2]。在国家水土保持政策引导，大范围的治山治水、开发“四荒”以及退耕还林，水土流失得到较好控制。自20世纪90年代以来，共治理东江中上游水土流失区域961.3 km2，植被覆盖率从治理前的30%提高到65%，入河泥沙则从治理前800～1 000万t/a降到350～400万t/a[23]。2000年左右，广东省每年综合治理水土流失面积约400 km2[20]。此阶段并没有大型水库建设，根据时间点变化，水土保持是造成博罗站的径流量的异变的主要控制因素。由于在博罗站附近1998—2008年阶段才有大规模持续的挖沙行为[19]，特别是2002—2005年间，新角水闸—谭公庙河段(博罗站上游)河床采砂量高达1 800万 m3，河床平均下切5.7 m；
受此影响博罗站同流量级水位下降严重，潮汐动力显著增强[24]，但博罗站的输沙率在1988年就已经发生了异变，因此挖沙对博罗站输沙率发生异变的影响很小。
从研究结果看，长序列的最新的水沙数据，以及对前人大量的工作成果总结，更加全面准确地认识珠江流域以及河口三角洲发生的水沙异变及其原因，基本解决了由于数据时间长度序列不一样、站位不同以及分析方法不同造成的计算和判别结果不一致的问题。特别是西江和北江及其干流、以及东江的同步数据分析，更加清晰地理解这些地区的水沙异变的时空变化及其原因。
水沙异变主要是在径流量和输沙率持续变化后由于大型的事件导致两者发生了数量上本质性的改变，除了三水的径流量发生异变后径流量大幅上升，异变后径流量平均值是异变前的1.6倍，其他各站径流量保持平稳。各站的输沙率发生异变或者显著变化后普遍减少，例如高要站和马口站输沙率发生异变后，输沙率只有异变之前的三分之一。三水和博罗站发生异变后，输沙率只有异变之前的二分之一。
近70 a来，珠江流域和河口三角洲的径流量除了个别站位，基本仍然受到气候的控制，而泥沙则受到人类活动的控制，上游水库建设、水土保持、以及河网区挖沙仍然是影响不同流域河流泥沙异变的主要原因。不过在珠江流域及河口三角洲区域，三江及其干流的水沙异变情势并不相同。在西江高要、北江石角、东江博罗，以及西江干流马口和北江干流三水，只有三水站的径流在1991年发生异变，主要是由于人类挖沙导致三水河槽剖面迅速下降，经过思贤滘的分水比增大引起了径流量异变。这和前人根据1954—2011年径流量和输沙率的数据确定三水站径流1990年发生突变相差不大[11]。但是前人认为马口站在2002年前后径流量减少12%，发生异变，但本文根据判别标准，认为这种量级的变化并不构成异变，因此马口站径流只有显著变化，并没有发生异变，主要是因为马口站的径流量大，减少的水量不至于引起其异变。
5个站位有4个站位的输沙率量发生了异变，而每个站位的异变时间和原因并不相同。高要站和马口站在2000年和1999年发生了输沙率的异变，主控制因子为上游水库和大坝的建设。这与前人的研究结果相差不大。例如在西江流域(梧州站)以1960—2015年年输沙量为研究对象，采用R/S法和Mann-Kendall检验法分析确定2000年为异变点[6]。对西江高要站1957—2016年的输沙数据通过滑动T检验、有序聚类法和累积距平法综合判断西江高要站输沙量的异变点为1999年[25]。
北江干流的三水站和东江博罗站的输沙率分别在2003年和1988年发生异变，主要是由于三水站附近挖沙以及东江上游水土保持造成的。只有石角站没有发生异变，但是在1999年发生了显著变化，1999年的显著减小是由于上游大坝的建设引起的。前人根据1957—2000年输沙量计算确立了石角站1982年为输沙量的明显变化点[25]，而1983年和1993年为两个水沙变化节点[5]，认为其主要控制因素是采砂活动和水库建设，和本文的研究结果有所差异，这些节点只能是一般趋势性变化节点。前人研究表明博罗站输沙量(1954—2011年)在20世纪80年代以来下降是一突变现象，并确定1984年前后输沙量发生异变，异变后输沙量减少46%[11]，这与本文结果相差不大。
另外，马口三水的径流量和输沙率的异变和其分流分沙比的异变并不相同。前人研究表明由于北江下游河道下切幅度大于西江河道下切幅度，使马口三水站分流比于1988年发生异变、分沙比1992年发生异变[11]。不过三水的径流量异变发生在1991年，而输沙率异变发生在2003年。因此径流量发生异变是在马口三水的分流比异变后发生，主要和挖沙导致的河道下切有关。但是输沙率在2003年发生异变，却和分沙比1992年的异变没有关联，因为三水站输沙率的变化主要受到上游水土保持的剧烈变化有关，其分沙比引起的输沙率变化还不足以引起异变。
(1) 根据Mann-Kendall检验法和Pettitt检验法两种诊断方法，将水沙变化分为异变和显著变化两个层级。当Mann-Kendall检验的UF曲线超过置信度区间且在0.05显著水平内与UB曲线交点，此时Pettitt检验曲线超过0.01显著水平线时定义为异变点。而当Mann-Kendall检验的UF曲线在置信度区间且在0.05显著水平内与UB曲线交点，同时Pettitt检验曲线仅超过0.5显著水平线时定义为显著变化点。
(2) 对于流量来说，马口站流量在1986年发生显著变化，主要受气候控制；
显著变化前水沙比为3.3 m3/kg，显著变化后水沙比为8.0 m3/kg，水沙相关系数从0.52变为0.08；
双累积曲线斜率也从0.33变为0.17。三水站的流量在1991年发生异变，异变后径流量较异变前增加61%，主要是由于人类挖沙导致三水剖面迅速下降，经过思贤滘的分水比增大引起了径流量异变。异变前水沙比为5.2 m3/kg，异变后水沙比为10.5 m3/kg，水沙相关系数从0.61变为0.44；
双累积曲线斜率也从0.22变为0.12。其他站位没有发生径流异变以及显著变化；
(3) 5个站位的输沙量只有石角站没有发生异变，但是在1999年发生了显著变化；
石角站发生输沙率显著变化后，较第一阶段减少29.5%。水沙比从7.9 m3/kg变为12.3 m3/kg；
双累积曲线斜率从0.15变为0.11。受到上游水库的建设控制。
(4) 除石角外，其余4个站位的输沙率量都发生了异变，而每个站位的异变时间和原因并不相同。高要站和马口站在1999—2000年发生了输沙率的异变，输沙率只有异变之前的三分之一，异变前后两站水沙比变化幅度相似，从3.4～3.5 m3/kg异变为11.0～10.8 m3/kg；
双累积曲线斜率两站变化幅度相同从0.34变为0.10，主要受到上游水库和大坝的建设的控制。北江干流的三水站和东江博罗站的输沙率分别在2003年和1988年发生异变，主要是由于上游水土保持造成的。异变后输沙率只有异变之前的二分之一，异变前后两站水沙比变化幅度相似，从5.6～9.7 m3/kg异变为13.4～22.6 m3/kg；
双累积曲线斜率也从0.11～0.21变为0.06～0.09。
