巴音布鲁克山区人工增水效果评价

刁鹏 张玮煊 杨述勇

摘要    利用1982—2017年5—9月大山口水文资料及巴音布鲁克气象站气象资料，分析与巴音布鲁克山区降水密切相关的径流量、降水量以及相对湿润指数等指标，对巴音布鲁克山区人工增水业务进行效果评价。结果表明，在人工增水时期，开都河流域有90%概率月均径流量增量为3.01 m3/s，增率为1.62%，统计显著性水平0.000 1;山区月均降水量增率为2.78%，显著性水平0.023 3;随着年际变化，巴音布鲁克山区相对湿润度指数总体呈增长趋势，且在人工增水时期，干旱程度取得了明显缓解。

关键词    人工增水;统计检验;径流;降水;相对湿润度指数

中图分类号    P48        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）23-0189-03                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

新疆地处中国西部干旱地区，气候干燥，年降水量少，其农业生产主要靠河水灌溉。水资源的一个显著特点是依赖山区大气降水，山地降水占全区降水总量的84.3%[1]，山地降水是河水补给的重要来源。为了更合理地发展建设新疆，众多学者对如何更好利用新疆水資源的研究从未停止，也取得了一定成果[2-10]。魏文寿等[11]对准噶尔盆地的气候与荒漠环境进行分析研究指出，为改善干旱区生态环境、有效调整山地资源利用，建立山地—绿洲—沙漠三者之间的物质平衡关系;龚家栋[12]、高前兆[13]等也给出，降水是干旱区所有形式的地表水和地下水体的根本补给源;王文辉[14]、张家凤[15]等对开都河—孔雀河流域的研究分析，指出随着人们生产生活，流域径流量呈减少趋势，应积极提高水资源的利用率。因此，要进一步改善生态环境、增加河流径流、缓解水资源短缺、改善城市污染和防灾减灾等，选择流域源头区域，大力开发山区云水资源，系统地在山区开展人工增水成为一条有效途径。基于此，本文选择巴音布鲁克山区为研究区，拟利用研究区1984—2017年5—9月的长期连续的河流、降水量及湿润度等资料，对山区开展人工增水前后效果检验，从而直观地体现人工增水对山区云水资源的具体利用成效。

1    材料与方法

1.1    研究区概况

巴音布鲁克山区位于巴州和静县西北部天山中段南麓，海拔高度在2 400～2 800 m，面积约2.3万km2，由大小珠勒图斯2个高位山间盆地和山区丘陵草场组成，属高寒盆地。盆地东西长270 km，南北宽136 km，其间有众多的支流，形成了大量的沼泽草地和湖泊，这些河流最终都汇入开都河，东南流入到博斯腾湖。

1.2    资料来源

选用基层水文站大山口水文观测站和国家基本气象站巴音布鲁克气象站1982—2017年5—9月的数据资料，通过筛选去除缺测的数据记录，对与降水密切相关的的月均径流量、月均降水量、湿润度等进行统计分析。在统计分析时，将1982—1993年作为非播云的历史期，而1994—2017年作为播云的作业期。

1.3    统计检验方法

由于研究区无适当的参照对比区，为避免误差，选用历史序列统计法[16]，即将统计变量的历史期平均值作为作业期的自然期待值，再与作业期实测值比较，确定效果。效果检验主要包括差值的显著性检验和效果的区间估计。在历史样本正态分布条件下，作业期实测值与期待值差值的显著性采用2个样本平均值之差的t-检验（单边检验）。计算公式如下：

2    结果与分析

2.1    月均降水量为统计变量的检验

按照气候学对降水量级划分的一般标准，从图1（a）得出，1982—2017年，共出现降水偏多和特多5年，占总年数的13.9%;出现降水偏少6年，占总年数的16.7%;降水在正常范围的有25年，占总年数的69.4%。其中降水特多年发生在1999年，降水偏多年发生在1994年、2002年、2010年、2016年，均发生在1994年及以后，而降水偏少年有2/3的次数出现在1994年以前，其中1985年只有多年降水量均值的67.86%，为1982—2017年时间段最干旱的一年。根据图1（b）可得，历史期平均距平值为-0.18 mm，正距平年数为3年，负距平年数为9年，正负比值为0.33;作业期平均距平值为0.09 mm，正距平年数为16年，负距平年数为8年，正负比值为2，表明1982—2017年巴音布鲁克山区降水总体是由偏少转向偏多。由上述可知，随着人工增水业务的开展，研究区降水量呈逐步上涨趋势，表明人工增水时期，降水量显著增长。

作业期间月均降水量显著增加，统计显著性水平达到α≈0.023 3;90%概率的增量和增率分别为0.05 mm和2.78%。进一步说明人工增水作业有助于降水量的增加。

2.2    月均径流量为统计变量的检验