叶尔羌河径流量时序变化特征及成因分析

古丽孜巴·艾尼 满苏尔·沙比提

摘 要：叶尔羌河是塔里木河最长的源流，论文针对叶尔羌河1957-2010年的年径流量监测数据资料，采用Mann-Kendall法和叠加趋势预测模型等方法，结果显示：（1）近54年来，叶尔羌河最大径流量和最小径流量分别出现在1989年和1994年，在1997-2006年径流量最高值达70.87×108m3，比多年平均径流量多4.66×108m3，这时段也是全研究阶段最高值。变差系数为0.17；（2）叶尔羌河年径流量呈现不明显的递增趋势，未来将持续增加，径流量以0.16×108m3/10a速度增加，且具有明显的周期变化；卡群水文站年径流量发生突变年份为1995年，从这一年后径流呈明显的增多趋势；（3）周期分析表明，卡群水文站表现为5a的主周期，叠加趋势模型预测结果显示，卡群水文站2022年将会出现一次丰水年，高于历年平均径流量的37.56%。

关键词：径流量；时间序列；影响因子；叶尔羌河

叶尔羌河卡群站为全河水量控制站，流域集水面积50248km2，（含国外面积2870km2），多年平均年径流量65.66×108m3[1]。本文利用叶尔羌河卡群站1957-2010年实测的年径流时间序列，进行趋势性分析及预测，来判断未来径流变化和相关性因素分析。

1 研究区概况

叶尔羌河源于喀喇昆仑山北麓，资源头向西北流，出山口水量控制站以上河长527km。中国境内流域面积9.36×104km2[2]。流域范围包括新疆喀什地区的塔什库尔干、叶城、泽普、莎车、麦盖提、巴楚、岳普湖等7个县和兵团农三师、公安系统的45个农林牧场，另外还有克孜勒苏柯尔克孜自治州的阿克陶县和阿克苏地区的柯坪、阿瓦提县及农一师的部分乡和农场[3]。叶尔羌河径流组成是：冰川融水占64.0%，地下水占22.6%，雨雪水混合补给占13.4%，其年内径流量多集中在夏季，卡群站夏季（6-8月）径流量占年径流量的68.5%[4]。

2 径流变化分析

2.1 径流量年代变化特征分析

叶尔羌河不同年代径流量有所差别（表1），1957-1966年间年均净流量为62.59×108m3比多年平均径流量少3.62×108m3，这个时段的最高径流量83.97×108m3（1959年）。1967-1976年比上一时段多了1.86×108m3，比多年平均径流量少1.75×108m3，径流量最高值出现在1973年为85.39×108m3，1997-2006年径流量最高值达70.87×108m3，比多年平均径流量多4.66×108m3，这时段也是全研究阶段最高值。变差系数 值为0.17，原因叶尔羌河以高山冰雪融水和雨水混合为补给，由于气温和降水的耦合关系，使得 值较小。

近50年来叶尔羌河径流量波动中呈现增加趋势，增加趋势不太明显（图1）。径流量回归方程为y=0.1601x+64.135，R2=0.0476显示叶尔羌河径流量以0.16×108m3/10a速度增加。

2.2 年径流量变化趋势分析

时间序列为1957-2010年的共54a的资料，其Mann-Kendall趋势检验结果（表1）。ZC>0说明叶尔羌河年径流量是增加的。ZC>ZCa/2（a=0.05查表得到此时的ZCa/2=1.96），表明年径流量增加趋势显著。

运用累积距平法[5]得出了距平累积曲线，分析近54年来叶尔羌河年径流的阶段性（图2）。叶尔羌河近54年来的径流量序列在前后期波动很明显，1995年前后径流量呈由少增多的趋势，是趋势波动点。径流量在1997年之后有非常明显的增加，说明径流量的增加可以作为气温上升的滞后效应。

2.3 年径流量变化突变点分析

突变点检验结果表明（图3），卡群水文站没有明显的突变，只是在1995年Uf与UB在信度线±2.56之间有一个显著焦点，且Uf随后上升序列在90年代中期后出现径流增多的趋势。

2.4 径流趋势预测

2.4.1 径流周期分析

叶尔羌河卡群站径流周期表现为5、18、23a的变化周期，从F检验表可以查出，当a=0.10时， 5a和18a周期变化的F>Fa。叶尔羌河年径流量时间序列周期以5a和18a为主，其中5a周期变化置信度比较高。表明叶尔羌河流域以5a为主周期（表2）。

2.4.2 未来变化趋势分析

因叶尔羌河年径流量存在周期性变化，所以，本文利用周期叠加趋势模型对卡群站的年径流量变化趋势进行分析。

表3显示此水文站年径流量周期叠加趋势模型的重要参数。卡群水文站年径流量预测的均方拟合误差为7.33（图4），水文站实测值与拟合值之间的差异很小，说明模型拟合的结果置信度较高。年径流量起伏振荡明显，但总体上呈现增加趋势。2022年将会出现一次比历年高的丰水年，年径流量约为99.08×108m3。

3 叶尔羌河径流量与其影响因子间的相关关系

叶尔羌河径流量与其影响因子之间的定量相关关系，运用塔什库尔干气象站的年平均气温、最高气温、最低气温、夏季平均气温、年降水量、夏季降水量、7-8月降水量与叶尔羌河径流量进行相关分析（表4）。

夏季平均气温的单相关系数最大，为0.84，原因是夏季气温升高，促进高山冰川和积雪融化，径流量增多。说明促进叶尔羌河径流量增多的重要因素是是夏季气温。而年降水量、夏季降水量、7-8月降水量与年径流量呈负相关关系，相关系数分别为-0.34、-0.43、-0.56。

图4 叶尔羌河卡群站年径流量实测值与拟合值结果

河流径流的变化主要取决于气温，但不能确切说明气温偏高，径流量必然偏多。叶尔羌河1980和2009年气温高，但径流量偏少，1998年气温最高，为54年来的最暖年份，但年径流量不是最多，只有比多年平均径流量多3.69×108m3。虽然径流量的变化与降水没有太大关系，但是降水量的增加，使得冰川的积累量增加，夏季冰川融化，调节河流径流量。

4 结论

（1）近54年来，叶尔羌河最大径流量和最小径流量分别出现在1989年和1994年。在1997-2006年径流量最高值达70.87×108m3，比多年平均径流量多4.66×108m3，这时段也是全研究阶段最高值。变差系数为0.17；

（2）叶尔羌河多年径流量有不明显的增加趋势。说明叶尔羌河产流区（山区）人类活动对径流的影响不大。经过Mann-Kendall趋势检验，在0.05的显著性水平下叶尔羌河径流跃变显著。径流量以0.16×108m3/10a速度增加。卡群水文站年径流量发生突变年份为1995年，从这一年后径流呈明显的增多趋势；

（3）对叶尔羌河年径流量变化周期分析表明，卡群水文站表现为5a主周期。将来卡群站年径流量均明显的递增趋势，相对平稳。其中2022年出现一次丰水年，高于历年平均径流量的38.46%。

参考文献

[1]中国塔里木河治水理论与实践.邓铭江.北京：科学出版社[M]，2009：47-48，122-123.

[2]程其畴 著.塔里木河研究[M].南京：河海大学出版社，1993.

[3]满苏尔·沙比提，阿吉尼沙·托合提.叶儿羌河流域水资源及其水文特征分析[J].新疆师范大学学报，2005，24（1）：74-78

[4]满苏尔·沙比提，胡江玲.塔里木河流域水量变化对生态环境影响分析[J].干旱区资源与环境，2007，21（10）：83-87.

[5]何清，袁玉江，魏文寿，等.新疆地表水资源对气候变化的响应初探[J].中国沙漠，2003，23（5）：493-496.

[6]刘天龙，杨青，秦榕，等.新疆叶尔羌河源流区气候暖湿化与径流的响应研究[J].干旱区资源与环境，2008，22（9）：49-53.

[7]陈颖，邓自旺，史红政.阿克苏河径流量时间变化特征及成因分析[J].干旱区研究，2006，23（1）：21-25.

作者简介：古丽孜巴·艾尼（1988-），女，维吾尔族，乌鲁木齐人，硕士研究生，研究方向为干旱区环境演变与灾害防治

通讯作者：满苏尔·沙比提。