塔里木河水資源影響因素分析

賈小俊

(新疆塔里木河流域管理局，新疆 庫爾勒 841000)

塔里木河(以下簡稱塔河)是我國第一大內(nèi)陸河，自身不產(chǎn)流，是由多個河流匯集而成，其來水主要為冰川融水和降水，受降水、氣溫、蒸發(fā)影響較大。為了加強塔河水資源調(diào)配與管理工作，就需對其水資源影響因素進行分析研究。

1 降水變化特征分析

1.1 降水年際變化特征

根據(jù)烏恰、塔什庫爾干、阿合奇三個山區(qū)氣象站日降雨資料，以及山前平原面平均日降雨資料，對塔河1960-2014年日降雨數(shù)據(jù)進行整理分析(見表1和表2)。由表1可以看出塔河流域的降雨特點：高緯度降雨高于低緯度降雨，山區(qū)降雨高于山前平原降雨。且變差系數(shù)均在0.4左右，年際間波動浮動較大。

表1 降雨統(tǒng)計特征

表2 流域年代年均降雨量表 mm

從表2中可以看出流域各年代降雨呈增加趨勢，二十世紀七十年代和八十年代小幅增幅，在5～10 mm；進入九十年代后，山區(qū)降雨出現(xiàn)明顯增幅，平原區(qū)降水增幅基本保持不變；進入二十一世紀后，山區(qū)阿合奇站和烏恰站降雨基本保持不變，而平原的降雨略微下降(3.7 mm)；而在2010年以后，流域降雨大幅度增加，山區(qū)阿合奇站和烏恰站以及平原區(qū)降雨增幅超過50%，而塔什庫爾干站降雨增幅較小，約19%。

1.2 降水年內(nèi)變化特征

將流域各年降雨匯成集中度圖(見圖1)來反映流域降雨的年內(nèi)分配程度，集中度越大表明年內(nèi)降雨越集中，集中度越小，表明降雨年內(nèi)分配越均勻。由圖1可以看出相對于山區(qū)，平原降雨集中度變化較為劇烈，最大值為0.8(1997年)，最小值0.17(1994年)；在八十年代集中度最大0.58，九十年代以后集中度減小。山區(qū)降雨集中度在0.4～0.7之間波動，在八十年代達到最小值0.49，進入九十年代以后集中度呈增長趨勢，年內(nèi)降雨分布不均勻程度增加。

圖1 流域各年降雨集中度變化

流域山區(qū)的降雨要多于平原，但年內(nèi)降雨的四季分布大致相同，降雨集中在春季和夏季，雨量之和占全年降雨的四分之三。而根據(jù)表3來看，不同分區(qū)的年內(nèi)降雨的季節(jié)分配隨年代的變化而有所不同。流域秋季和冬季的降雨一直保持增長趨勢，其中山區(qū)秋季的降雨增幅較大；春季降雨在七十年代經(jīng)歷一次降幅后逐漸增長直到二十一世紀又開始減少，在2010年以后又大幅增加；平原區(qū)夏季降雨保持增長狀態(tài)，而山區(qū)夏季降雨在八十年代經(jīng)歷一次降幅后大幅增長。

表3 流域各年代不同季節(jié)雨量 mm

2 氣溫變化特征分析

2.1 氣溫年際變化特征

流域氣溫平原高于山區(qū)，且隨著海拔高度增加，氣溫降低。流域多年平均最高氣溫和多年平均氣溫的變差系數(shù)較小，而多年平均最低溫度變差系數(shù)較大，表明流域年最低氣溫波動較為劇烈。流域氣溫受到氣候變化的影響，氣溫呈增長趨勢，尤其在九十年代以后，增幅變大。氣溫增大主要體現(xiàn)在低溫的增大。

2.2 氣溫年內(nèi)變化特征

流域平原各月氣溫均高于山區(qū)氣溫。山區(qū)和平原的氣溫均是在7月達到最大值，1月達到最小值，且山區(qū)和平原的溫差在7月最大，平原要比山區(qū)高6.3℃，1月溫差最小，相差2.9℃。

平均氣溫在八十年代除冬季氣溫出現(xiàn)增長外，其余各季均有所下降。平均水汽壓和相對濕度與降雨有較好的相關性，平均水汽壓和相對濕度增加，降雨則增加，平均水汽壓和相對濕度減少，降雨則減少。進入二十一世紀以后，春季的平均水汽壓與相對濕度均有所降低，雖然春季氣溫有所上升，但要產(chǎn)生降雨還需要其它氣象要素條件的滿足，因此降雨減少。

3 蒸發(fā)變化特征分析

3.1 蒸發(fā)皿實測蒸發(fā)變化特征

由各氣象站實測1960-2014年日蒸發(fā)數(shù)據(jù)分別計算平原和山區(qū)各年總蒸發(fā)量(圖2)。平原區(qū)多年平均蒸發(fā)量為2 125 mm，以18.18 mm/a的速率遞減，而山區(qū)多年多年平云蒸發(fā)量為1 868 mm，且以32.75 mm/a的速率遞減。在六十年代和七十年代，山區(qū)蒸發(fā)皿測得的蒸散發(fā)量大于平原，而進入八十世紀以后，隨著氣溫的增加，蒸發(fā)皿實測蒸發(fā)量逐年減少，且山區(qū)降幅大于平原，而使得平原蒸發(fā)皿蒸發(fā)量大于山區(qū)。

圖2 流域各分區(qū)年蒸發(fā)

3.2 實際蒸發(fā)變化特征

流域多年平均潛在蒸散發(fā)量為1 222 mm，并以1.17 mm/a的速率遞減；山區(qū)多年潛在蒸散發(fā)量為1 009 mm，并以0.92 mm/a的速率遞減，下降趨勢并不顯著。平原潛在蒸散發(fā)量多于山區(qū)，且流域潛在蒸散發(fā)的變化趨勢與氣溫變化趨勢呈反相關，流域氣溫逐年增大，而潛在蒸散發(fā)量逐年減少。

蒸發(fā)皿實測蒸發(fā)和潛在蒸發(fā)隨著氣溫的上升均呈減少趨勢，這種現(xiàn)象稱為“蒸發(fā)悖論”。陸地表面的年降雨量代表著地面能提供的蒸散發(fā)的水分條件，從水量平衡的角度，流域內(nèi)降雨增加必然會導致實際蒸散發(fā)的增加，從而使流域水循環(huán)進程加快。流域?qū)嶋H蒸發(fā)呈增加趨勢，且增速小于降雨；平原區(qū)降雨以0.6 mm/a的速率增長，蒸發(fā)以0.45 mm/a的速率增長；而山區(qū)降雨增速為2.21 mm/a，蒸發(fā)增速為1.15 mm/a。

4 徑流變化特征分析

塔河干流的水量均來自于上游的三條源流阿克蘇河、葉爾羌河以及和田河。分別選取阿克蘇河的協(xié)合拉水文站和沙里桂蘭克水文站，葉爾羌河的卡群站和玉孜門勒克水文站以及和田河的同古孜洛克水文站和烏魯瓦提站為代表分析三源流的出山口徑流的變化特征，以塔河干流阿拉爾站為代表分析上游出口處徑流變化特征。

根據(jù)流域內(nèi)6個代表水文站點的1960-2011年51年日徑流數(shù)據(jù)進行整理分析。變差系數(shù)和極值比反映的是徑流的相對變化程度，這兩個特征值大表示徑流的年際變化劇烈，徑流資源的利用難度較大，需加強水利調(diào)節(jié)。反之，則表示徑流的年際變化較為平緩，利于水資源的開發(fā)利用。變差系數(shù)和極值比的大小主要取決于徑流的補給來源以及流域的調(diào)蓄能力。由表4可以看出相對于出山口徑流，阿拉爾站徑流年際變化劇烈，這對徑流資源的開發(fā)利用產(chǎn)生不利影響。

表4 各站點年徑流統(tǒng)計特征值

4.1 徑流年際變化特征

三源流出山口徑流量以及干流阿拉爾站流量年際變化及變化趨勢如圖3所示，三條源流出山口徑流量均有增加趨勢，阿克蘇河增加趨勢顯著，線性傾斜率為0.39億 m3/a，葉爾羌河線性傾斜率為0.19億 m3/a，但趨勢并不顯著，和田河徑流增長趨勢不顯著，0.04億 m3/a。而干流來水量卻呈下降趨勢，線性傾斜率為-0.12億m3/a。

圖3 流域三源流及干流年徑流量年際變化及趨勢

在過去的幾十年里，塔里木河溫度和降雨呈增加趨勢，山區(qū)出山口徑流也在增加。而在山前平原區(qū)，盡管在過去的幾十年里降雨有所增加，但流量還是呈減少趨勢。其中阿克蘇河出山口徑流量在七十年代經(jīng)歷一次降幅之后開始增長，特別是在九十年代增長顯著，進入二十一世紀后有所下降；而葉爾羌河、和田河出山口徑流量在八十年代出現(xiàn)降幅后一直保持增加趨勢；塔河干流來水量基本保持下降趨勢，直到2010年后又大幅增加。

4.2 徑流年內(nèi)變化特征

流域三源流出山口和干流多年各月平均徑流分布見圖4，流域徑流集中在6-9月，且在8月達到最大值，徑流年內(nèi)分布相對集中，流域徑流集中在夏季，其次是秋季徑流量，各分區(qū)秋季徑流量占全年徑流量的12%～19%，春季和冬季最少，共占全年徑流量的10%～15%。

圖4 各水文站多年各月平均徑流

三源流冬季出山口徑流各年代變化趨勢與山區(qū)冬季各年代降雨變化趨勢一致，這是因為冬季出山口徑流主要受降雨的影響；源區(qū)夏季和秋季出山口徑流在八十年代有所下降，這是由于八十年代山區(qū)夏季和秋季的氣溫下降，從而導致降雨和融雪量下降，九十年代流域增溫增濕顯著，源區(qū)各季節(jié)徑流均有所增加，夏季和秋季增加顯著，而在二十一世紀初，春季氣溫相對于九十年代上升了1.5℃，降雨下降39%，而源區(qū)春季徑流相對于九十年代卻仍有所增加，表明由于氣溫的顯著增加，融雪量顯著增加從而導致徑流的增加；而在夏季和秋季，氣溫和降雨均相對于九十年代均有所增加，而阿克蘇河的出山口徑流卻有所減少，表明阿克蘇河流域的積雪覆蓋率下降，盡管氣溫上升，但融雪量減少；2010年以后，山區(qū)氣溫相對于二十一世紀初有所下降，而徑流卻大幅度增加，表明降雨的增加占主導作用。

由于阿克蘇河是塔河干流來水的主要補給來源，占總量的73.2%，和田河占23.2%，葉爾羌河僅占3.6%，因此干流來水主要受到阿克蘇河來水的影響。干流春季徑流隨年代變化不斷增加，這是源區(qū)春季來水增加和山前平原區(qū)春季降雨增加的共同結果；而盡管源區(qū)夏季、秋季和冬季來水增加，山前平原區(qū)降雨也有所增加，而干流徑流卻一直減少，表明主要受到人類活動的影響，且人類活動的影響程度不斷增加。而在2010年后，干流來水也顯著增加，這主要是因為2010年以后受氣候變化影響，源區(qū)出山口徑流和山前平原降雨均顯著增加，氣候變化對干流徑流的影響占主要作用。

5 結語

溫度的改變直接影響到降雨、蒸發(fā)、融雪量，從而對徑流產(chǎn)生影響，使得塔河流域水資源有所變化。

(1) 高緯度降雨高于低緯度降雨，山區(qū)降雨高于山前平原降雨。流域各年代降雨呈增加趨勢，主要集中在春季和夏季。

(2)流域氣溫平原高于山區(qū)，且隨著海拔高度增加而降低。流域氣溫呈增長趨勢。

(3)流域蒸發(fā)呈增加趨勢，但增速小于降雨。

(4)各源流出山口徑流量均呈增加趨勢，徑流變化劇烈，但受蒸發(fā)和人類活動影響，干流平原區(qū)徑流卻一直在減少。

塔里木河來水雖然有所增加，但受氣溫和蒸發(fā)、人類活動影響，干流水資源并不豐富，急需通過水利工程調(diào)節(jié)、水資源統(tǒng)一調(diào)配等措施，加強管理，確保中下游用水需求。