淺析伊犁河干流北山區(qū)徑流量變化趨勢

王憲寶　塔伊·阿不都卡德爾（.伊犁水文勘測局新疆伊寧835000；.新疆水文局新疆烏魯木齊830000）

淺析伊犁河干流北山區(qū)徑流量變化趨勢

王憲寶1塔伊·阿不都卡德爾2
（1.伊犁水文勘測局新疆伊寧835000；2.新疆水文局新疆烏魯木齊830000）

本文通過對伊犁河北山區(qū)國家基本水文站1960年～2010年的水文、氣象資料運用M-K檢驗進(jìn)行分析，得出該區(qū)域內(nèi)水量的變化趨勢，并提出相應(yīng)的對策，以供參考使用。

伊犁河；北山區(qū)；徑流量；M-K檢驗；趨勢

1　引言

伊犁河干流北山區(qū)主要指喀什河與伊犁河匯合以后下游，直至中國與哈薩克斯坦國邊界處干流段的北部，霍爾果斯河（界河）以東，別珍套山-科古琴山山脈南坡。河源高程在3500m～4300m之間，地勢大體為北高南低、東高西低。行政區(qū)域為伊寧市、霍爾果斯市、霍城縣、伊寧縣等4個縣市，屬伊犁州重要的交通要道和經(jīng)濟(jì)發(fā)展重地，但區(qū)域內(nèi)水資源量十分缺乏，可利用水資源量則更為匱乏。伊犁河干流北山區(qū)河流發(fā)育較好，較大的河流主要有切德克河、匹里青河、開根河、霍爾果斯河、大西溝、小西溝、果子溝、鐵廠溝、吉爾格朗河等諸多河流，均為伊犁河的一級支流，其間還有較多的泉水發(fā)育，補給來源主要是融雪水、泉水和地下水補給，其河溝的流域呈狹長帶狀，西部部分河流有冰川分布，流域面積較小均在1500km2以下，河長不超過100km，在伊犁河干流北山區(qū)區(qū)域內(nèi)，位于中東部建有國家基本水文站A水文站，中西部建有國家基本水文站B水文站。

2　徑流資料和分析方法

2.1資料

伊犁河干流北山區(qū)選取國家基本水文站A水文站和B水文站的水文、氣象資料進(jìn)行分析。各項資料均按照部頒水文技術(shù)規(guī)范要求，經(jīng)計算、整編、審查、復(fù)核、匯編等程序核定后，編入國家水文年鑒或國家二級節(jié)點水文數(shù)據(jù)庫，其項目測驗規(guī)范，整編方法合理，成果精度可靠。由于以上兩處水文站建站時間不同，導(dǎo)致其水文、氣象序列資料長短不一，且在建站初期存在部分年份資料缺測的情況，為使資料序列保持一致，選取觀測資料齊全，序列相對較短的1960年～2010年（共51a）的短序列年徑流量、降水和氣溫資料，對該區(qū)域內(nèi)的徑流量變化趨勢進(jìn)行統(tǒng)計分析。2.2方法

在時間序列趨勢分析中，Mann-Kendall（簡稱M-K）檢驗是世界氣象組織推薦并已被廣泛使用的非參數(shù)檢驗方法，它不需要樣本遵從一定的分布，也不受少數(shù)異常值的干擾，使用于水文、氣象等非正態(tài)分布的數(shù)據(jù)。首先，選用A、B水文站觀測的徑流量資料采用M-K檢驗分別對區(qū)域代表站A水文站和B水文站徑流資料進(jìn)行趨勢分析，得出徑流量的現(xiàn)狀和自身的變化趨勢；其次，通過對伊犁河流域中小河流水文站多年的研究表明，在屬干旱半干旱區(qū)的伊犁河流域，徑流的形成主要是受氣溫和降水的影響較大，使用氣溫和降水資料是伊犁河流域中小河流徑流量進(jìn)行預(yù)測、預(yù)報常用的方法，所以同樣采用M-K檢驗對該區(qū)域內(nèi)徑流量影響較大的氣溫和降水因子亦進(jìn)行趨勢檢驗，通過對降水和氣溫的趨勢分析間接對徑流量的變化趨勢進(jìn)行分析。

3　徑流分析

3.1年徑流量趨勢分析

運用Mann-Kendall檢驗分別將A水文站和B水文站的1960年～2010年的年徑流量時間序列進(jìn)行趨勢性分析，統(tǒng)計結(jié)果詳見表1。

從表1中可以看出各代表站年徑流量時間序列的│ZMK│均小于N0.05/2（0，1）=1.96，故不存在明顯的上升或下降趨勢，在1960年～2010年的年徑流量的均值附近上下浮動，變化不大；對比圖1（A）～（B），2個代表站的Mann-Kendall檢驗結(jié)果較為相似，年徑流序列均包含上升和下降的過程，其資料的代表性較好。從A水文站的實測年徑流量來看，1960年～1973年其UF值上下波動，變化趨勢不明顯，1973年以后至1986年UF值持續(xù)下降，有減少的趨勢，直至1978年才被檢測出有顯著的下降趨勢，隨后UF值持續(xù)上升又有增加的趨勢，但其UF值始終處于上下臨界值之間，增加趨勢不顯著，總體來說A水文站年徑流量的時間序列沒有顯著上升和下降的趨勢。從B水文站測檢測結(jié)果來看，其UF值先是保持下降趨勢，到1963年（僅該年檢測出有顯著的增加趨勢）后開始有上升趨勢，在1984年～2003年期間開始有突變，處于上升趨勢，但從整體上來看UF值始終均處于上下臨界值之間，同樣說明了B水文站年徑流量的時間序列沒有顯著上升和下降的趨勢。這就表明伊犁河干流北山區(qū)年徑流量變化趨勢不明顯，處于一個相對穩(wěn)定的值。

表1　伊犁河干流北山區(qū)代表站徑流量變化趨勢統(tǒng)計表

圖1　伊犁河干流北山區(qū)代表站徑流量時間序列Mann-Kendall檢驗結(jié)果圖

3.2降水和氣溫方面趨勢分析

從代表站的年徑流資料來看，來水量主要集中在4月～8月，分別占到年徑流量的65.8%（A站）、69.8%（B站），A站最大月來水量為7月，占年徑流量的16.78%，B站最大月來水量為5月，占年徑流量的22.4%。從最大來水量出現(xiàn)的月份和比列的差異來看，這主要是由于A站河源有冰川這一天然的水庫所導(dǎo)致，全年來水量時間分布較為舒緩，變化較??；而B站無冰川補給，只有融雪水補給，導(dǎo)致其徑流量年內(nèi)分配不均，變化較大。各代表站的汛期（4月～9月）的年降水量與徑流量一致性較好，在山區(qū)秋、冬季節(jié)降水主要形式是降雪，大多以積雪的形態(tài)儲存在海拔較高的山區(qū)，其補給河道的水量很小，所以秋、冬季節(jié)降水對徑流的形成影響較小，詳見圖2。

在春、夏季節(jié)積雪和冰川隨著氣溫的不斷升高，開始慢慢融化，逐漸匯入河槽，成為徑流的主要補給來源，不難發(fā)現(xiàn)在有冰川補給的A河，在氣溫的影響下徑流與氣溫擬合較好，而在沒有冰川僅有積雪補給的B河，在氣溫逐漸上升時，其積雪開始融化，在5月份以后積雪量急速減少，融雪水有效補給河道的水量很小，對河槽徑流量影響就小，氣溫與徑流量擬合較差，詳見圖3。由以上我們可以確定降水、氣溫因子的變化對徑流量的影響較大。

圖2　伊犁河干流北山區(qū)代表站多年平均降水量與徑流量對照圖

圖3　伊犁河干流北山區(qū)代表站多年平均氣溫與徑流量對照圖

圖4　伊犁河干流北山區(qū)代表站多年平均降水量變化趨勢檢驗

圖5　伊犁河干流北山區(qū)代表站多年平均氣溫變化趨勢檢驗

分析2個區(qū)域代表站51年的降水和氣溫資料，A站的降水線性斜率為0.0395，氣溫增長率為0.066℃/10a，均略有增長的趨勢，但其增長率較小，對徑流量的變化趨勢影響較?。欢鳥站降水線性斜率為-0.0321，有下降趨勢，氣溫增長率為0.123℃/10a，氣溫有增長趨勢，其減少/增長率較小，對徑流量的變化趨勢影響也較小，詳見圖4～圖5。經(jīng)過Mann-Kendall檢驗，這2個區(qū)域代表站的降水、氣溫時間序列的│ZMK│均小于N0.05/2（0，1）=1.96，故不存在明顯的上升或下降趨勢，趨勢變化不顯著，同樣驗證了降水和氣溫減少/增長率較小，變化趨勢不明顯，詳見表2。總體上來說該區(qū)域內(nèi)2個代表站的降水和氣溫變化趨勢不顯著，長期處于一個平穩(wěn)的狀態(tài)。所以伊犁河干流北山區(qū)年徑流量也不會有較大的變化趨勢。

表2　伊犁河干流北山區(qū)代表站降水、氣溫變化趨勢統(tǒng)計表

4　結(jié)論和建議

通過以上的分析和對區(qū)域代表站1960年～2010年（共51a）徑流量、降水、氣溫等觀測資料，采用Mann-Kendall趨勢檢驗方法分析了伊犁河干流北山區(qū)水量變化趨勢。分析結(jié)果表明：

（1）伊犁河干流北山區(qū)徑流量在51年的時序系列雖有上升或下降的趨勢，但總在均值附近波動，變化趨勢不明顯，進(jìn)一步可以說明伊犁河干流北山區(qū)的徑流量是相對穩(wěn)定的，可以認(rèn)為伊犁河干流北山區(qū)地表水資源量是不變的。

（2）伊犁河干流北山區(qū)徑流量趨勢預(yù)報方法多采用降水和氣溫因子，由以上分析可知，降水和氣溫因子變化趨勢不明顯，變化量較小，只影響徑流量的年內(nèi)分配，對總的趨勢變化影響較小，故徑流量亦無增長或減少的趨勢。

目前，隨著西部援建工作的逐年推進(jìn)，援建項目的不斷建設(shè)實施，經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、人口的不斷增長，種植業(yè)和畜牧業(yè)的擴大發(fā)展，這就使得水資源的開發(fā)的利用問題日趨嚴(yán)峻，水資源勢必成為今后該區(qū)域內(nèi)發(fā)展的瓶頸。為能使水資源能可持續(xù)發(fā)展，適應(yīng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)增長的需要，很有必要加強水量統(tǒng)一調(diào)度、水土保持、水質(zhì)檢測、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面的研究。陜西水利

［1］簡虹、駱云中，謝德體，等.基于M ann-Kendall法和小波分析的降水變化特征研究［J］.西南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，36（4）：217-222.

［2］李晗等.Excel在分布擬合中的應(yīng)用［J］.佳木斯大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，30（4）：622-624.

［3］趙蘭蘭，劉志雨，王金星，等.氣候變化下的黃河流域極端水文現(xiàn)象特征分析［J］.水文，2015，35（5）：78-81。

［4］王樂，劉德地，李天元，王家生，李凌云，等.基于多變量M-K檢驗的北江流域降水趨勢分析［J］.水文，2015，35（4）：85-89。

［5］2011年伊犁哈薩克自治州統(tǒng)計年鑒。

（責(zé)任編輯：李蕊）

P333.1

B