新疆阿卡尔河流域径流特性分析

雪新丽

（新疆双河勘测设计有限公司，新疆 博乐833400）

1 流域概况

阿卡尔河为准噶尔盆地内流河， 属艾比湖水系， 该河发源于新疆伊犁州尼勒克县境内的科古琴山南坡，河流自源头自西向东流经32km，在尼勒克能会尕尼处，右岸汇入尼勒克河后转向东北流，又穿越精河县境内科古琴山和博罗科努山之间约9km峡谷后流出山口［1］。 根据地形特征，尼勒克交汇口以南山区（属伊犁地区）为上游区，尼勒克交汇口以下17km为中游区，再往下为下游区。

阿卡尔河上游区为山区地貌，该区地形起伏大，地势较为陡峻，沟壑丛生。 海拔在1300～3000m之间，由于常年受水流侵蚀作用，河谷均呈“V”形峡谷，河床宽小于20m，河床比降平均为4.3%。 中游区为中低山， 呈干旱草原景观， 地形起伏较大， 海拔在800～1800m区间。 中游区上段河谷呈“V”形，向下逐渐变为宽浅式河床。水资源开发利用区主要在中、下游地区，其中水能资源开发利用主要在中游区。下游区为山前洪积扇和冲积平原， 海拔高程由800m下降至250m。 扇缘横贯乌伊公路（312国道），公路以南为干旱草原地貌，公路以北为湖积平原，经多年开发，目前农田连片，人口密集，是流域内惟一的绿洲。

2 径流量年内分配

2.1 不均匀系数

径流的不均匀系数是反映年内月径流不均匀程度的指标，不均匀系数越小，各月径流的不均匀程度越低，即各月月径流量越接近，年内分配越均匀。 反之，不均匀系数越大，年内分配越不均匀［2-3］。 计算公式如（1）。

式中 CV为不均匀系数；Ri为各月径流量； R为月平均径流量。

2.2 集中度（RCD）

反映年内径流量的集中程度的指标， 是集中期径流量占年总径流量的比例［4-5］。

2.3 集中期（RCP）

计算最大径流量出现的时段［4-5］。 表达式如式（2）。

式中 R为年径流量；Rx，Ry为12个月的分量之和所构成的水平分量、垂直分量。

2.4 一定时期内的年内分配

本次将阿卡尔河1956～2017年径流量分为N个时段，以10年为一个时期，则共分为6个时期。 根据上述计算公式， 可计算出阿卡尔河不同年度时期的不均匀系数、集中度和集中期等年内分配的指标，如表1。

表1 阿卡尔河径流量年内分配特征值

由表1可知，阿卡尔河不同时期不均匀系数差别不大，均位于0.03～0.05之间，其中不均匀系数最大的时期为1956～1965年期间， 为0.049；1966～1975年次之，为0.044。 1986～1995年年径流量的不均匀系数最小为0.029。 不均匀系数的变化规律为：自1956年起阿卡尔河径流量的年内分配不均匀系数逐渐减小，至1996年而后又逐渐增大， 多年平均不均匀系数为0.038， 由此表明1956～1975年间阿卡尔河年径流不均匀系数较大，年内分配不均匀程度较大；而后不均匀程度逐渐变小，至1996年期不均匀性又逐渐变大。

阿卡尔河不同时期的集中度变化与不均匀系数变化规律基本一致，均为在1956～2017年间先下降后上升，1956～1965年期间集中度最大，而后开始递减，至1986～1995年间降至最低，集中度为0.231；自1996年始，集中度开始增加，径流量的不均匀程度开始增强，2006～2017年该时期集中度又开始略微下降。 径流最大出现的月份均在6～7月（如图1），计算结果均为7月中下旬，与实际情况相差不大。

图1 阿卡尔河各时期年内分配特征

2.5 逐年变化情况

根据不均匀系数、集中度和集中期的计算公式，对阿卡尔河1956～2017年逐年各指标进行分析计算，由此得到阿卡尔河年内分配的变化过程及变化趋势。

由图2可知，阿卡尔河历年不均匀系数在0.026～0.112之间，2006年之前阿卡尔河历年不均匀系数变化平稳，基本在0.046左右；2006～2017年近10年间阿卡尔河不均匀系数变幅较大，2006～2009年不均匀系数大幅上升， 由0.05增加到0.103，2009～2011年又大幅衰减，减小至0.039，2011～2017年又经历一个上升期和一个下降期，峰值在2014年，为0.112。 根据不均匀系数逐年变化过程及5年滑动平均过程线，从总体上来看阿卡尔河不均匀系数有增加的趋势， 说明阿卡尔河年内分配未来其不均匀程度将加剧。

图2 阿卡尔河逐年不均匀系数变化过程线

由图3可知，阿卡尔河逐年集中度范围为0.118～0.431之间，集中度RCD均值为0.289，历年集中度变幅较大，1956～1981年集中度相对平稳， 变幅不大；1981～2017年集中度变幅较大，呈现峰谷交替，上下波动较大，特别是2010年和2016年集中程度较大，分别为0.422和0.431， 而2014年集中度较小， 为0.118。从总体上来看，阿卡尔河集中度有减少趋势，说明集中期径流量占年总径流量的比例未来有所减小。

图3 阿卡尔河逐年集中度RCD变化过程线

由图4可知， 阿卡尔河历年集中期的变化规律，阿卡尔河历年集中期RCP在166～194区间，基本位于7月。 阿卡尔河集中期变化不大，总体趋势有下降之势，集中期未来在6～7月间，阿卡尔河集中期或可提前至6月。

图4 阿卡尔河逐年集中期RCP变化过程线

3 径流量年际变化

年径流的年际变化可采用径流量变差系数与年极值比来表示。阿卡尔河1956～2017年多年平均径流量1.19亿m3，变差系数0.22，年径流最大值16931万m3，出现在2016年， 年径流最小值为5948万m3， 出现2014年，最大极值比2.85。

根据阿卡尔河长系列径流资料， 可得到该河历年逐年实测径流量变过程线，如图5。

图5 阿卡尔河1956～2017年逐年年径流量变化过程线

由图5可知，1956～1985年阿卡尔河年均径流量13446万m3，远高于1986～2017年年均径流量10493万m3，呈阶梯式下降。

利用5年滑动与10年滑动平均值得到阿卡尔河滑动平均值过程线，如图6。

图6 阿卡尔河年径流量5，10年滑动平均过程线

由图6可知， 阿卡尔河5年和10年滑动平均呈显著下降之势。历年径流量中2016年径流量最大，为丰水年，但2017年径流量又大幅降低，近年径流量变化趋势总体仍呈下降趋势。

阿卡尔河不同时期径流变化情况如表2。

表2 阿卡尔河不同时期径流变化情况

由表2可知， 阿卡尔河径流量1956～1965年径流量均值较大， 随后年径流量开始减少，1986～1995年间相对于1956～1965年径流量减少了3154.18万m3，减少程度较高。 1996 ～2005年年径流有所升高，2006～2017年年径流量又大幅降低， 近十年间阿卡尔河径流量为历史最低。 阿卡尔河年径流不同时期相对于1956～1965年径流量年均减少率达16.39%。

4 结语

（1）以阿卡尔河为研究对象，收集了该河1956～2017年长系列实测径流资料，采用不均匀系数、集中度和集中期等方法对阿卡尔河年内分配进行分析计算，同时采用变差系数、滑动平均、历年径流过程线等对该河年际变化进行分析， 以此得到阿卡尔河的径流变化特性。

（2）阿卡尔河年内分配不均，不同时期的年径流不均系数均位于0.03～0.05之间，以1956～1965年期间年径流不均匀系数为最大，即0.049。 不均匀系数与集中度变化规律基本一致， 均为自1956年起阿卡尔河径流量的年内分配不均匀性逐渐减弱， 至1995年年径流的不均匀程度最低，1996年后又开始逐渐增加，不均匀程度增强，至2006年近10年期间不均匀性又略微减弱。 阿卡尔河年径流各时段集中期均为7月，与实际年径流出现最大月份基本一致。

（3）根据逐年分析结果，阿卡尔河逐年不均匀系数变化过程前50年变化较平稳， 近10年不均匀系数变幅较大，大幅上升大幅下降，总体上不均匀系数呈现上升趋势， 说明未来阿卡尔河年内分配不均匀程度将增加；阿卡尔河逐年集中度变化过程较大，尤其是近20年， 集中度和集中期总体变化过程呈减少趋势，未来阿卡尔河集中期将提前至6月。

（4）阿卡尔河1956～2017年径流量变差系数CV为0.22， 年际变化大， 年际变化趋势总体呈下降趋势。 1956～1965年期间径流量均值较大，随后年径流量开始减少，1986～1995年间相对于1956～1965年径流量减少3154.18万m3，减少程度较高。 1996～2005年年径流有所升高，2006～2017年年径流量又大幅降低，近10年间阿卡尔河径流量为历史最低。