尼雅河流域径流变化及特征分析

张芳红 韩兴胜 新疆和田水文勘测局

和田地区民丰县地处新疆西南边陲，经济条件比较落后，是国家深度贫困地区，降水资源少，水资源极其馈乏，土地荒漠化严重，生态环境极其脆弱，研究及揭示民丰县尼雅河的径流变化特征，对合理开发利用当地水资源用具有十分重要的作用。

1.流域概况

尼雅河是和田地区民丰县的第一大河，呈南北走向，发源于昆仑山北麓的吕什塔格峰。河流源头段呈树枝状，水系发育。尼雅河是以高山冰川融水、季节性积雪、降雨补给的河流，其枯水期河水流出山口后沿河道渗漏，至尼雅水文站测验断面已经断流。汛期水量可以流至灌区下游的沙漠之中，给胡杨、红柳及其它沙生植物供水。全年径流主要集中在高温季节的5～8月，最大径流量出现在7月底或8月初，夏季的持续高温天气和河道上游处的降水易形成较大洪水。

2.数据来源与研究方法

尼雅水文站是尼雅河基本控制站，位于尼雅河中游，为国家基本水文站，测站海拔高程为1760m。尼雅水文站观测断面虽然几经上下迁移，但距离均较近，区间没有汇入流出，无水利工程引水，只有少量的牧民生活，人类活动影响较小，对年径流量没有影响。参考经过整编的水文资料及部分水文站同步期实测资料，采用插补延长方法得到尼雅河1956-2018年共63年的径流系列资料，资料精度较高。

本文以尼雅河流域为研究区域，对尼雅水文站63 年径流资料做了径流系列代表性分析，利用线性趋势法、滑动平均法、Mann—Kendall检验法对径流变化规律进行研究，为当地水资源开发利用提供合理依据。

3.径流特性分析

3.1 径流资料代表性分析

对尼雅水文站 1956～2018年年径流系列做代表性分析。

（1）长短系列统计参数对比分析。尼雅站1956-2018年径流系列，以5年逆时序划分时段，划分10个不同时段年平均径流量，求得平均及系列统计参数统计情况见表1。随着系列的增长，均值稳定性好，Cv值越来越小，统计参数基本趋于稳定，系列具有较好的代表性。在25年系列长度时，均值相对偏差率为-3.04%，Cv值相对偏差为0.0%；在50年系列长度时，均值相对偏差为-4.68%，Cv值相对偏差为0.0%，均值与Cv值最大误差在±5%以内。因此，尼雅水文站1956～2018年径流系列资料较稳定且具有较好的代表性。

表1 尼雅水文站年长短系列统计参数对比分析统计表

（2）年径流量模比系数差积曲线分析。将尼雅水文站1956～2018年63年实测年径流资料做模比系数差积曲线分析。从图1中可看出，尼雅水文站63年径流系列出现了完整丰、枯变化周期。1956-1977年属于平水年，历时22年；1978～2009年属于枯水年，历时32年；2010～2018年属于平水年，历时8年。从水文学的角度认为，尼雅河的丰水段与枯水段的时间大体相当。随着资料年限的积累，差积曲线还会反应出丰枯水变化趋势。由图1差积曲线所反映出尼雅河丰、枯水年相差不大，并交替出现，基本上包括了年径流丰、平、枯水变化过程，样本代表性较好。

图1 尼雅水文站年径流量模比系数差积曲线图

（3）年径流量模比系数累积平均曲线分析。尼雅水文站年径流量模比系数累积曲线见图2，随着时间的增长累积曲线变化程度越来越小，当年径流量系列长度达到40年时，模比系数累积曲线稳定并趋近1。因此，尼雅水文站63年径流系列均值具有较好的收敛性，系列代表性较好。

图2 尼雅水文站年径流量模比系数累积曲线图

综合以上三方面的分析，尼雅水文站径流量系列年数达40 年以上时，均值及Cv值基本趋于稳定，尼雅站年径流系列丰枯周期较为完整，径流量模比系数累积平均值有渐趋近于1的趋势，具有较好的收敛性，系列稳定性较好。因此，认为尼雅站年径流系列的代表性较好。

3.2 径流年内变化

尼雅河站多年平均径流量年内分配见表2，全年径流主要集中在5～8月。这四个月径流量占年径流量的89.6%左右，径流的年内分配很不均匀，年内变化大，对各区域内工、农、牧业生产非常不利。

表2 尼雅站径流量年内分配表

3.3 径流年际变化

尼雅河年径流量多年变化过程线见图3。尼雅河年径流量年际变化大，丰、枯悬殊，多年平均年径流量为2.135×108m3，尼雅河径流最大水年与最小水年径流的倍比为3.2倍，多年最大模比系数为1.86，最小模比系数为0.58，最丰水年径流量为多年平均年径流量的1.9倍，最枯水年径流量为多年平均年径流量的0.6倍，这对满足灌溉农业多年用水的需求是不利的。由年径流量线性趋势线可看出，呈现减小趋势，线性递减率约为每十年0.11×108m3。由图3的5年滑动平均曲线可看出，年径流量呈现波动减小趋势，有一定的周期性。

图3 年径流量5年、10年滑动平均变化

3.4 年径流量突变分析

通过Mann—Kendall检验法对尼雅河年径流量变化趋势作显著性分析，取显著性水平为α＝0.05，其中M-K趋势指标Z＝-1.15，│Z│

图4 1956-2018年尼雅河径流量M-K趋势检验

采用M-K非参数检验法，通过变量离差平方和曲线UF与变化过程线U B反映年径流量变量的局部信息。如图4所示，UF与UB在a=0.05置信水平线内在1961年相交，说明在该点突变，年径流量存在突变形势，1984～2012年期间，UF的检验值超过阈值置信区间1.96的水平，说明这29年减少总趋势相对明显。3.5设计年径流量分析计算

尼雅河水文站年径流量系列长度为63年，对年径流统计参数进行计算，计算出不同频率设计年径流量，见表3。通过对比分析，选择设计频率为25%、50%、75%、95%的典型年分别为1983年、1990年、1991年、1984年作为设计部门参考依据。

表3 尼雅水文站不同频率设计年径流量成果表

4.结论

尼雅水文站径流量系列年数达40年以上时，均值及Cv值基本趋于稳定，径流量模比系数累积平均值趋近于1，具有较好的收敛性，年径流系列丰枯周期较为完整，尼雅站年径流系列的代表性较好。尼雅河全年径流主要集中在高温季节的5～8月，径流量占年径流量的89.6%左右，四季来水量不均匀。尼雅河年径流量年际变化大，丰、枯悬殊，总体呈现递减趋势。