葉爾羌河徑流量時(shí)序變化特征及成因分析

古麗孜巴·艾尼 滿蘇爾·沙比提

摘 要：葉爾羌河是塔里木河最長(zhǎng)的源流，論文針對(duì)葉爾羌河1957-2010年的年徑流量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資料，采用Mann-Kendall法和疊加趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型等方法，結(jié)果顯示：（1）近54年來，葉爾羌河最大徑流量和最小徑流量分別出現(xiàn)在1989年和1994年，在1997-2006年徑流量最高值達(dá)70.87×108m3，比多年平均徑流量多4.66×108m3，這時(shí)段也是全研究階段最高值。變差系數(shù)為0.17；（2）葉爾羌河年徑流量呈現(xiàn)不明顯的遞增趨勢(shì)，未來將持續(xù)增加，徑流量以0.16×108m3/10a速度增加，且具有明顯的周期變化；卡群水文站年徑流量發(fā)生突變年份為1995年，從這一年后徑流呈明顯的增多趨勢(shì)；（3）周期分析表明，卡群水文站表現(xiàn)為5a的主周期，疊加趨勢(shì)模型預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，卡群水文站2022年將會(huì)出現(xiàn)一次豐水年，高于歷年平均徑流量的37.56%。

關(guān)鍵詞：徑流量；時(shí)間序列；影響因子；葉爾羌河

葉爾羌河卡群站為全河水量控制站，流域集水面積50248km2，（含國外面積2870km2），多年平均年徑流量65.66×108m3[1]。本文利用葉爾羌河卡群站1957-2010年實(shí)測(cè)的年徑流時(shí)間序列，進(jìn)行趨勢(shì)性分析及預(yù)測(cè)，來判斷未來徑流變化和相關(guān)性因素分析。

1 研究區(qū)概況

葉爾羌河源于喀喇昆侖山北麓，資源頭向西北流，出山口水量控制站以上河長(zhǎng)527km。中國境內(nèi)流域面積9.36×104km2[2]。流域范圍包括新疆喀什地區(qū)的塔什庫爾干、葉城、澤普、莎車、麥蓋提、巴楚、岳普湖等7個(gè)縣和兵團(tuán)農(nóng)三師、公安系統(tǒng)的45個(gè)農(nóng)林牧場(chǎng)，另外還有克孜勒蘇柯爾克孜自治州的阿克陶縣和阿克蘇地區(qū)的柯坪、阿瓦提縣及農(nóng)一師的部分鄉(xiāng)和農(nóng)場(chǎng)[3]。葉爾羌河徑流組成是：冰川融水占64.0%，地下水占22.6%，雨雪水混合補(bǔ)給占13.4%，其年內(nèi)徑流量多集中在夏季，卡群站夏季（6-8月）徑流量占年徑流量的68.5%[4]。

2 徑流變化分析

2.1 徑流量年代變化特征分析

葉爾羌河不同年代徑流量有所差別（表1），1957-1966年間年均凈流量為62.59×108m3比多年平均徑流量少3.62×108m3，這個(gè)時(shí)段的最高徑流量83.97×108m3（1959年）。1967-1976年比上一時(shí)段多了1.86×108m3，比多年平均徑流量少1.75×108m3，徑流量最高值出現(xiàn)在1973年為85.39×108m3，1997-2006年徑流量最高值達(dá)70.87×108m3，比多年平均徑流量多4.66×108m3，這時(shí)段也是全研究階段最高值。變差系數(shù) 值為0.17，原因葉爾羌河以高山冰雪融水和雨水混合為補(bǔ)給，由于氣溫和降水的耦合關(guān)系，使得 值較小。

近50年來葉爾羌河徑流量波動(dòng)中呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，增加趨勢(shì)不太明顯（圖1）。徑流量回歸方程為y=0.1601x+64.135，R2=0.0476顯示葉爾羌河徑流量以0.16×108m3/10a速度增加。

2.2 年徑流量變化趨勢(shì)分析

時(shí)間序列為1957-2010年的共54a的資料，其Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果（表1）。ZC>0說明葉爾羌河年徑流量是增加的。ZC>ZCa/2（a=0.05查表得到此時(shí)的ZCa/2=1.96），表明年徑流量增加趨勢(shì)顯著。

運(yùn)用累積距平法[5]得出了距平累積曲線，分析近54年來葉爾羌河年徑流的階段性（圖2）。葉爾羌河近54年來的徑流量序列在前后期波動(dòng)很明顯，1995年前后徑流量呈由少增多的趨勢(shì)，是趨勢(shì)波動(dòng)點(diǎn)。徑流量在1997年之后有非常明顯的增加，說明徑流量的增加可以作為氣溫上升的滯后效應(yīng)。

2.3 年徑流量變化突變點(diǎn)分析

突變點(diǎn)檢驗(yàn)結(jié)果表明（圖3），卡群水文站沒有明顯的突變，只是在1995年Uf與UB在信度線±2.56之間有一個(gè)顯著焦點(diǎn)，且Uf隨后上升序列在90年代中期后出現(xiàn)徑流增多的趨勢(shì)。

2.4 徑流趨勢(shì)預(yù)測(cè)

2.4.1 徑流周期分析

葉爾羌河卡群站徑流周期表現(xiàn)為5、18、23a的變化周期，從F檢驗(yàn)表可以查出，當(dāng)a=0.10時(shí)， 5a和18a周期變化的F>Fa。葉爾羌河年徑流量時(shí)間序列周期以5a和18a為主，其中5a周期變化置信度比較高。表明葉爾羌河流域以5a為主周期（表2）。

2.4.2 未來變化趨勢(shì)分析

因葉爾羌河年徑流量存在周期性變化，所以，本文利用周期疊加趨勢(shì)模型對(duì)卡群站的年徑流量變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。

表3顯示此水文站年徑流量周期疊加趨勢(shì)模型的重要參數(shù)。卡群水文站年徑流量預(yù)測(cè)的均方擬合誤差為7.33（圖4），水文站實(shí)測(cè)值與擬合值之間的差異很小，說明模型擬合的結(jié)果置信度較高。年徑流量起伏振蕩明顯，但總體上呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。2022年將會(huì)出現(xiàn)一次比歷年高的豐水年，年徑流量約為99.08×108m3。

3 葉爾羌河徑流量與其影響因子間的相關(guān)關(guān)系

葉爾羌河徑流量與其影響因子之間的定量相關(guān)關(guān)系，運(yùn)用塔什庫爾干氣象站的年平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、夏季平均氣溫、年降水量、夏季降水量、7-8月降水量與葉爾羌河徑流量進(jìn)行相關(guān)分析（表4）。

夏季平均氣溫的單相關(guān)系數(shù)最大，為0.84，原因是夏季氣溫升高，促進(jìn)高山冰川和積雪融化，徑流量增多。說明促進(jìn)葉爾羌河徑流量增多的重要因素是是夏季氣溫。而年降水量、夏季降水量、7-8月降水量與年徑流量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.34、-0.43、-0.56。

圖4 葉爾羌河卡群站年徑流量實(shí)測(cè)值與擬合值結(jié)果

河流徑流的變化主要取決于氣溫，但不能確切說明氣溫偏高，徑流量必然偏多。葉爾羌河1980和2009年氣溫高，但徑流量偏少，1998年氣溫最高，為54年來的最暖年份，但年徑流量不是最多，只有比多年平均徑流量多3.69×108m3。雖然徑流量的變化與降水沒有太大關(guān)系，但是降水量的增加，使得冰川的積累量增加，夏季冰川融化，調(diào)節(jié)河流徑流量。

4 結(jié)論

（1）近54年來，葉爾羌河最大徑流量和最小徑流量分別出現(xiàn)在1989年和1994年。在1997-2006年徑流量最高值達(dá)70.87×108m3，比多年平均徑流量多4.66×108m3，這時(shí)段也是全研究階段最高值。變差系數(shù)為0.17；

（2）葉爾羌河多年徑流量有不明顯的增加趨勢(shì)。說明葉爾羌河產(chǎn)流區(qū)（山區(qū)）人類活動(dòng)對(duì)徑流的影響不大。經(jīng)過Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)，在0.05的顯著性水平下葉爾羌河徑流躍變顯著。徑流量以0.16×108m3/10a速度增加?？ㄈ核恼灸陱搅髁堪l(fā)生突變年份為1995年，從這一年后徑流呈明顯的增多趨勢(shì)；

（3）對(duì)葉爾羌河年徑流量變化周期分析表明，卡群水文站表現(xiàn)為5a主周期。將來卡群站年徑流量均明顯的遞增趨勢(shì)，相對(duì)平穩(wěn)。其中2022年出現(xiàn)一次豐水年，高于歷年平均徑流量的38.46%。

參考文獻(xiàn)

[1]中國塔里木河治水理論與實(shí)踐.鄧銘江.北京：科學(xué)出版社[M]，2009：47-48，122-123.

[2]程其疇 著.塔里木河研究[M].南京：河海大學(xué)出版社，1993.

[3]滿蘇爾·沙比提，阿吉尼沙·托合提.葉兒羌河流域水資源及其水文特征分析[J].新疆師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，24（1）：74-78

[4]滿蘇爾·沙比提，胡江玲.塔里木河流域水量變化對(duì)生態(tài)環(huán)境影響分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2007，21（10）：83-87.

[5]何清，袁玉江，魏文壽，等.新疆地表水資源對(duì)氣候變化的響應(yīng)初探[J].中國沙漠，2003，23（5）：493-496.

[6]劉天龍，楊青，秦榕，等.新疆葉爾羌河源流區(qū)氣候暖濕化與徑流的響應(yīng)研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2008，22（9）：49-53.

[7]陳穎，鄧自旺，史紅政.阿克蘇河徑流量時(shí)間變化特征及成因分析[J].干旱區(qū)研究，2006，23（1）：21-25.

作者簡(jiǎn)介：古麗孜巴·艾尼（1988-），女，維吾爾族，烏魯木齊人，碩士研究生，研究方向?yàn)楦珊祬^(qū)環(huán)境演變與災(zāi)害防治

通訊作者：滿蘇爾·沙比提。