阿克苏河流域近50年水文气象特性分析

艾尔肯·吐拉克

（新疆阿克苏水文勘测局,新疆 阿克苏 843000）

大陆性典型气候为阿克苏河流域的气候特征,降水量稀少且气候较为干燥,流域地势从东南向西北逐步降低[1]。大西洋气流由西风环流所产生的是阿克苏河流域主要水汽来源,流域降水量随着海拔高度的增加而增加,降雨存在明显的垂向地带分布,流域内降水量高于900 mm的区域主要分布在海拔高度为7000 m左右的区域,而降水量在50 mm左右的区域海拔高度1000 m左右[2]。山地降水和冰雪融水补给是阿克苏河径流主要补给来源,具有非常丰富水量,随着高程和自然条件的变化其径流补给方式有所差异,冰雪融雪补给是高山地带径流补给主要来源,高山冰雪和雨水为中山地带河流径流主要补给来源[3]。阿克苏河流域高山冰川融雪补给占河流总径流的比重为70%,降水径流补给占30%[4]。阿克苏河流域产流区位于山区,山区年径流深多年均值在350 mm左右,下游出山口为冲积平原区[5]。近些年来,受气温升高影响,阿克苏河流域高山冰川融雪量增加较大,尤其是夏季融雪量有所增加[6]。冬季阿克苏河流域由于低温而降低其冰雪消融量,使得阿克苏河流域河川径流量年内变化相对较为稳定,径流年际变差系数相对较小[7]。当前,国内对于阿克苏河流域气象水文变化取得一定研究成果[8-9],但长系列分析研究还较少,为对阿克苏河流域气象水文特性进行系统分析,本文结合阿克苏气象站阿拉尔水文站1970年～2020年气温、降雨、径流观测数据,对阿克苏河流域近50年的水文气象特性进行分析。

1 资料和方法

本文选用的气象资料来源于阿克苏气象站,径流资料分别来源阿拉尔水文站,资料系列年份从1970年～2020年设定的不同季节尺度的划定时期分别为3月～5月为春季,6月～8月为夏季,9月～11月为秋季,次年2月～12月为冬季。采用M-K非线性趋势显著性检验方法[10]对阿克苏河流域不同时间尺度气温、径流变化趋势进行研究。

2 气温变化特征分析

2.1 年气温变化特征分析

结合阿克苏河流域内气象站点1970年～2020年日观测气温资料,对阿克苏河流域年代际气温变化特征进行统计分析,结果见表1。

表1 阿克苏河流域1970年～2020年年代际气温变化特征

阿克苏河流域气温总体呈现递增变化,最高气温线性回归方程为y=0.0257x-26.935,年气温递增率为0.451℃/10 a。近50年来阿克苏河流域年平均气温变化趋势统计U值为0.121,未达到90%的变化显著性水平。此外从表1中还可看出,从20世纪90年代开始,阿克苏河流域年平均气温从递减变化趋势逐步转变为递增变化,20世纪90年代为阿克苏河流域气温变化的转折年代。

2.2 季节气温变化特征分析

考虑到阿克苏河流域径流形成原因受季节气温变化影响较大,对阿克苏河流域季气温变化特征进行分析,分析结果见表2～表5。

表2 阿克苏河流域1970年～2020年春季气温变化特征

表3 阿克苏河流域1970年～2020年夏季气温变化特征

表4 阿克苏河流域1970年～2020年秋季气温变化特征

表5 阿克苏河流域1970年～2020年冬季气温变化特征

近50年来阿克苏河流域春季气温呈现递增变化,但递增趋势总体相对较弱,温度距平变化幅度在0.35%～2.6%之间,夏季和秋季气温变化和春季变化趋势具有一致性,但夏季气温递增较为明显,夏季温度距平变化幅度在0.43%～3.5%之间,气温距平变化率变幅范围最大。秋季气温距平变化幅度总体要小于春季和夏季,气温距平变化幅度在0.21%～1.9%之间。冬季气温总体呈现递减变化,且各年代际在冬季气温都呈现递减变化趋势。20世纪90年代以后阿克苏河流域气温在不同季节变化趋势相比于20世纪70年代和20世纪80年代有所增强。

3 降水量时间变化特征分析

3.1 年尺度变化分析

结合阿克苏河流域内5个气象站点和1个水文站点1970年～2020年降水量观测数据,对其不同年代际降水量变化特征进行分析,见表6。

表6 阿克苏河流域不同年代际降水量变化特征

各年代际降水量总体呈现递减变化,1970年～2020年降水量变化趋势M-K检验值为-0.225,低于1.96,阿克苏河流域年降水量递减趋势较为不明显,对各年代降水量进行统计,其年代降水量递减率为为-14.5 mm/10 a,2010年后降水量递减趋势有所增强。从不同年代降水量CV值变化结果可看出,其各年代际CV值总体在0.32～0.37之间,变幅相对较小,阿克苏河流域降水量变化总体较为稳定。

3.2 季节尺度变化分析

对阿克苏河流域不同年代际春季、夏季、秋季、冬季降水量进行统计分析,见表7～表10。

表7 阿克苏河流域不同年代际春季降水量变化特征

表8 阿克苏河流域不同年代际夏季降水量变化特征

表9 阿克苏河流域不同年代际秋季降水量变化特征

表10 阿克苏河流域不同年代际冬季降水量变化特征

不同年代际阿克苏河流域春季降水量递减率为-3.63 mm/10 a,夏季为阿克苏河流域降水量较为集中的季节,其占全年降水量的比重可达到45%,夏季降水量各年代际递减率为-6.53 mm/10 a。秋季阿克苏河流域降水量也总体呈现递减变化,不同年代际秋季降水量递减率为-2.9 mm/10 a,秋季降水量递减趋势显著性统计值最低。相比于其他季节,冬季阿克苏河流域降水量总体呈现递增变化,冬季降水量占全年降水量的比重为10%,但冬季各年代际递增趋势较弱,年递增率为1.35 mm/10 a。各年代际不同季节阿克苏河流域降水量总体变化较为稳定,CV值总体在0.29～0.36之间。

4 径流变化特征分析

4.1 年径流变化特征分析

结合阿克苏河流域阿拉尔水文站1970年～2020年径流观测数据,对其不同年代际径流变化特征进行统计分析,见表11。

表11 阿克苏河流域1970年～2020年年代际径流变化特征

从阿克苏河流域1970年～2020年年代际径流变化特征可看出,20世纪70年代和20世纪80年代阿克苏河流域径流量具有一定波动性,20世纪90年代～21世纪00年代,径流变化总体较为稳定,20世纪90年代是阿克苏河流域径流变化的转折点,20世纪70年代属于阿克苏河流域河流径流量较为充沛的时期,是多年平均径流量均值的1.52倍。阿克苏流域近50年以来径流量总体呈现递增变化,流域年径流量递增率为0.85×108m3/10 a,径流年内变化差异较小,总体较为稳定。

4.2 季节径流变化特征分析

在阿克苏河年径流分析的基础上,对其不同季节径流变化特征进行统计分析,见表12～表15。

表12 阿克苏河流域1970年～2020年年代际春季径流变化特征

表13 阿克苏河流域1970年～2020年年代际夏季径流变化特征

表14 阿克苏河流域1970年～2020年年代际秋季径流变化特征

表15 阿克苏河流域1970年～2020年年代际冬季径流变化特征

阿克苏河流域径流主要集中在夏季和春季,夏季径流占全年径流量的比重为45.2%,春季径流占全年径流量的比重为30.5%。秋季和冬季径流占全年径流的比重分别为20.0%和4.3%。阿克苏河流域径流存在较为明显的年内分配特征,汛期和非汛期径流占全年径流量的比重分别为79.8%和20.2%。除冬季外,其他季节径流量总体均呈现递减变化,夏季径流量递减趋势最为明显,主要受降水变化影响所致,20世纪90年代以后各季节降水量递减趋势逐步明显,是阿克苏河流域径流变化的转折期。

5 结论

（1）近50年来阿克苏河流域春季气温呈现递增变化,但递增趋势总体相对较弱,温度距平变化幅度在0.35%～2.6%之间,夏季和秋季气温变化和春季变化趋势具有一致性。

（2）20世纪70年代和20世纪80年代阿克苏河流域径流量具有一定波动性,20世纪90年代～21世纪00年代,径流变化总体较为稳定,20世纪90年代是阿克苏河流域径流变化的转折点,20世纪70年代属于阿克苏河流域河流径流量较为充沛的时期,是多年平均径流量均值的1.52倍。

（3）阿克苏河流域径流存在明显的季节变化特征,夏季径流量最高,占全年径流量的比重可达到45.2%,冬季径流量最低,占全年径流比例为4.3%,除冬季外,20世纪90年代以后阿克苏河流域各季节径流递减趋势有所增强。