雅魯藏布江大拐彎地區(qū)河流水位日變化時(shí)空分異特征

余國(guó)安 岳蓬勝 侯偉鵬

摘要：徑流（或水位）日變化是反映河流水文情勢(shì)的重要方面，解析徑流（水位）日變化特征有助于明晰河流水文動(dòng)態(tài)過(guò)程和規(guī)律，揭示徑流來(lái)源和產(chǎn)匯流機(jī)制。以藏東南雅魯藏布江大拐彎地區(qū)的易貢藏布、帕隆藏布、曲宗藏布、拉月曲、金珠曲和白馬西路河為對(duì)象，基于典型河段2022—2023年小時(shí)分辨率實(shí)測(cè)水位數(shù)據(jù)，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和表征參數(shù)分析河流水位日變化時(shí)空分異特征，并結(jié)合降雨、冰川/積雪數(shù)據(jù)探究河流水位日變化影響因素。結(jié)果表明：研究區(qū)河流水位日變幅在汛期多高于非汛期，日水位數(shù)據(jù)分布在汛期多呈正偏（均值大于中值），汛后多呈負(fù)偏（均值小于中值）;除白馬西路河外，各河段水位日漲落過(guò)程在非汛期相對(duì)于汛期有所延遲，且汛后延遲趨勢(shì)更明顯;汛期各河段日水位上漲歷時(shí)均小于回落歷時(shí)，非汛期則多相反（拉月曲和金珠曲除外）;白馬西路河水位日變化主要受降雨過(guò)程擾動(dòng)，而其他河流水位日變化主要受冰雪消融過(guò)程影響。

關(guān)鍵詞：水位日變化;實(shí)測(cè)水位;時(shí)空分異;影響因素;雅魯藏布江

中圖分類號(hào)：TV11

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-6791（2024）02-0274-15

收稿日期：2023-09-25;網(wǎng)絡(luò)出版日期：2024-01-03

網(wǎng)絡(luò)出版地址：https：//link.cnki.net/urlid/32.1309.P.20240103.1102.002

基金項(xiàng)目：第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究項(xiàng)目（2019QZKK0903）;國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（42371015）

作者簡(jiǎn)介：余國(guó)安（1978—），男，安徽懷寧人，副研究員，博士，主要從事泥沙運(yùn)動(dòng)、河流地貌及災(zāi)害研究。

E-mail：yuga@igsnrr.ac.cn

通信作者：岳蓬勝，E-mail：yuepengsheng3913@igsnrr.ac.cn

徑流（或水位）日變化是反映河流水文情勢(shì)的重要方面，解析徑流（水位）日變化特征有助于明晰河流水文動(dòng)態(tài)過(guò)程和規(guī)律，揭示徑流來(lái)源和產(chǎn)匯流機(jī)制，進(jìn)而促進(jìn)水文模型修正及參數(shù)率定^［1-2］，推動(dòng)氣候變化影響下河流水文情勢(shì)演變研究^［3］。

狹義上的徑流日變化也稱徑流晝夜波動(dòng)，由蒸散發(fā)、植物蒸騰以及冰雪消融等多種過(guò)程驅(qū)動(dòng)，本質(zhì)上受控于太陽(yáng)日升日落而產(chǎn)生的日尺度上的輻射和氣溫變化。自20世紀(jì)70年代末以來(lái)，相關(guān)成果在多個(gè)水文科學(xué)領(lǐng)域的主流學(xué)術(shù)期刊報(bào)道，內(nèi)容涉及徑流晝夜波動(dòng)特征^［4-6］、影響因素（山坡植被、融水過(guò)程、地下水補(bǔ)給過(guò)程等^［7-9］）及對(duì)流域冰雪消融過(guò)程的反演^{［1-2，10］}等。徑流日變化通常表現(xiàn)為2種模式：① 白天河流流量減?。ㄋ换芈洌?② 白天河流流量增加（水位上漲）。其中，模式①主要與蒸散發(fā)及植物蒸騰作用有關(guān)，Graham等^［3］根據(jù)既往研究成果總結(jié)了3個(gè)理論假設(shè)：飽和楔形假說(shuō)^［11］，認(rèn)為蒸散發(fā)改變土壤非飽和基質(zhì)電位，導(dǎo)致白天流向河流的水力梯度降低，從而流量減小;濱河截流假說(shuō)^［7］，認(rèn)為河流的側(cè)向流動(dòng)由濱河植被控制，白天由于植被蒸騰作用消耗潛水層蓄水，導(dǎo)致進(jìn)入河道的流量減小;流路遷移假說(shuō)^［12］，認(rèn)為岸坡植被蒸騰作用導(dǎo)致土壤濕度降低，上游來(lái)水的一部分將補(bǔ)給土壤水，導(dǎo)致河流補(bǔ)給徑流減小。也有研究認(rèn)為^{［9，13］}，在徑流補(bǔ)給地下水的河流中，由于下午水溫高，水的黏度降低、導(dǎo)水率增加，流量在下午更小，其與蒸散作用共同影響徑流日變化過(guò)程。與模式①不同的是，模式②多出現(xiàn)在冰雪消融集水區(qū)，這些區(qū)域融冰/融雪對(duì)徑流的影響顯著超過(guò)蒸散作用，土壤水分始終處于飽和狀態(tài)，因此，白天流量得以增加，夜晚融冰/融雪過(guò)程減弱或停止，流量則相應(yīng)減小^［6］。

雅魯藏布江（簡(jiǎn)稱雅江）大拐彎地區(qū)位于藏東南，是青藏高原的降水和產(chǎn)流高值區(qū)，也是高原氣候變化的敏感區(qū)。這一區(qū)域水能和水量資源十分豐富，生態(tài)和景觀資源得天獨(dú)厚，且區(qū)位優(yōu)勢(shì)顯著，國(guó)道318線和新219線貫穿其中，是連接西藏和川、滇兩省的戰(zhàn)略交通廊道，也是未來(lái)10～20 a中國(guó)多項(xiàng)重大戰(zhàn)略工程施工建設(shè)和運(yùn)行區(qū)^［14］。同時(shí)，這一地區(qū)也是第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究和“西南河流源區(qū)徑流變化和適應(yīng)性利用”國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃關(guān)注的典型區(qū)域之一^［15-16］。因此，深入認(rèn)識(shí)雅江大拐彎地區(qū)徑流（水位）日變化特征及其影響因素，有利于理解和揭示藏東南地區(qū)產(chǎn)匯流機(jī)制和演變規(guī)律，也有利于區(qū)域水能水資源合理開(kāi)發(fā)利用和工程長(zhǎng)期安全運(yùn)行，有重要的科學(xué)價(jià)值和實(shí)踐意義。不過(guò)，由于區(qū)域地形復(fù)雜多變，野外監(jiān)測(cè)困難，氣象水文數(shù)據(jù)資料匱乏^［17］，尚無(wú)有關(guān)徑流（水位）日變化的研究報(bào)道。本文基于區(qū)域主要河流典型河段高時(shí)間分辨率水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，解析水位日變化特征和時(shí)空分異，并嘗試探討其主控影響因素。

1 研究區(qū)概況

藏東南雅江大拐彎地區(qū)地處喜馬拉雅山東端構(gòu)造結(jié)（圖1），北與念青唐古拉山、東與橫斷山脈交接^［18］，地理位置大致為27°N—31°N、92°E—97°E。該區(qū)域隸屬印度大陸與歐亞大陸碰撞最前緣，地質(zhì)環(huán)境脆弱，山高谷深坡陡，氣候差異大，冰雪活動(dòng)強(qiáng)烈，海洋性冰川廣泛分布，是青藏高原海洋性冰川發(fā)育中心之一^［19］，冰崩、滑坡、泥石流、山洪等自然災(zāi)害多發(fā)。區(qū)域降水充沛、水系密布，除雅江干流外，還發(fā)育帕隆藏布、易貢藏布、拉月曲、金珠曲、白馬西路河等眾多支流，河流補(bǔ)給主要以降雨、冰雪融水和基流為主。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

選取雅江大拐彎地區(qū)易貢藏布等6條主要河流的典型河段為研究對(duì)象（圖1，表1），開(kāi)展高時(shí)間分辨率水位和降雨監(jiān)測(cè)（表2）。其中，水位監(jiān)測(cè)采用HOBO U20L-02型自記式壓力水位計(jì)（量程為0～30.6 m，數(shù)據(jù)分辨率為0.41 cm，標(biāo)定精度為±3.0 cm），其外形為兩頭呈錐形的圓柱體（外徑3 cm，長(zhǎng)15 cm）。為盡可能減小水流紊動(dòng)對(duì)水位監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響，水位計(jì)預(yù)先布置固定于鋼管（管內(nèi)徑6 cm，長(zhǎng)30 cm）內(nèi)形成相對(duì)靜水環(huán)境。在枯水季節(jié)將水位計(jì)（連同外置保護(hù)鋼管）安裝于河床底部基巖或漂石背水面（或石縫）等受水流擾動(dòng)和直接沖擊較小的位置，監(jiān)測(cè)獲取小時(shí)/半小時(shí)分辨率水位數(shù)據(jù)（本文以水位計(jì)在河床的固定布設(shè)位置為高程基準(zhǔn)，這里的“水位”即河流自由水面相對(duì)于水位計(jì)布設(shè)位置的高程，即相對(duì)水深）。雨量監(jiān)測(cè)基于HOBO RG3型雨量計(jì)（最大雨強(qiáng)為127 mm/h，數(shù)據(jù)分辨率為0.2 mm，標(biāo)定精度為±1%）。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)具體位置、監(jiān)測(cè)時(shí)間序列及監(jiān)測(cè)頻率（時(shí)間分辨率）列于表2。研究區(qū)冰川數(shù)據(jù)^［20-21］來(lái)源于國(guó)家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http：∥data.tpdc.ac.cn/zhhans）的中國(guó)第二次冰川編目數(shù)據(jù)集（2006—2011年）;歸一化植被指數(shù)（NDVI）數(shù)據(jù)來(lái)源于資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)注冊(cè)與出版系統(tǒng)（http：∥www.resdc.cn/DOI），數(shù)據(jù)時(shí)間為2018年，空間分辨率為1 km。

2.2 分析方法

根據(jù)藏東南地區(qū)氣候和水文特點(diǎn)，結(jié)合2022年3月至2023年2月各河段水位季節(jié)變化特征（圖2），本文將區(qū)域徑流過(guò)程分為3個(gè)階段，即：汛前（3—5月）、汛期（6—10月）和汛后（11月至次年2月）。

為定量分析區(qū)域徑流日變化特征，以實(shí)測(cè)小時(shí)分辨率水位數(shù)據(jù)分析水位日變化過(guò)程。圖3為易貢藏布監(jiān)測(cè)段2022年汛期和非汛期典型日的水位日變化過(guò)程。

根據(jù)研究需要采用以下指標(biāo)，以定量反映水位日變化特征。

（1） 統(tǒng)計(jì)參數(shù)。日水位標(biāo)準(zhǔn)差（均方差，δ）表示日小時(shí)監(jiān)測(cè)水位（Z_h）偏離日均水位值（每日24 h水位的均值，Z_h）的離散程度。由于δ難以體現(xiàn)均值不等數(shù)據(jù)系列的離散程度，采用變差系數(shù)（C_v）比較不同河段日水位動(dòng)態(tài)特征。偏態(tài)系數(shù)（C_s）反映每日小時(shí)水位數(shù)據(jù)在日均值兩側(cè)偏離對(duì)稱的程度，C_s>0，數(shù)據(jù)系列呈右偏分布，Z_h多位于Z_h以下;C_s<0則反之，且C_s絕對(duì)值越大日小時(shí)水位偏斜程度越明顯。

（2） 水位日變幅（Z_amp）。1個(gè)水位漲落周期（一般分布在1日及其相鄰日）最高水位（Z_max）與最低水位（Z_min）之差的一半，單位為m，即

水位變幅受各河段河道自身斷面特征（如河寬和坡降等）影響，不同河段不具直接可比性。為比較各河段水位變幅情況，采用相對(duì)水位日變幅（Z_ramp，即各河段水位日變幅與其年內(nèi)最大水位日變幅（Z_yamp）之比，為量綱一變量）：

（3） 日最高、最低水位出現(xiàn)時(shí)間。由于水位日變化（即日尺度上的水位漲落周期）很少正好完整地分布在1日，而多是橫跨相鄰日（如圖3）;且研究區(qū)水位日漲落過(guò)程總體特征為：最高水位出現(xiàn)時(shí)間多在夜間至次日凌晨（甚至上午）;而最低水位出現(xiàn)時(shí)間多在中午至傍晚（甚至次日凌晨）。因此，在統(tǒng)計(jì)分析日最高/最低水位時(shí)間分布時(shí)，為保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性，作如下處理：① 最高水位出現(xiàn)時(shí)間在相鄰日分界點(diǎn)（0時(shí)）之前（即18—24時(shí)），記為-6—0時(shí);② 最低水位出現(xiàn)時(shí)間在相鄰日分界點(diǎn)（0時(shí)）之后（即0—6時(shí)），記為24—30時(shí);③ 最高/最低水位出現(xiàn)在其余時(shí)段按采集時(shí)間值正常表示，不作調(diào)整。

（4） 日水位漲落歷時(shí)。t_rise反映1個(gè)水位上漲過(guò)程的持續(xù)時(shí)間，即從日最低水位上升至日（或次日）最高水位的歷時(shí)，h;t_decline反映1個(gè)水位回落過(guò)程的持續(xù)時(shí)間，即從日最高水位回落至日（或次日）最低水位的歷時(shí)，h，由實(shí)測(cè)水位數(shù)據(jù)獲得。

（5） 水位小時(shí)變化值。對(duì)各河段實(shí)測(cè)水位數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)平均處理（窗口為24 h），日水位小時(shí)變化值（ΔZ_i）為平滑后水位之差（后1 h水位與前1 h水位之差）：

式中：ΔZ_i為1 d中第i時(shí)的日水位小時(shí)變化值，m;Z_i+1和Z_i分別為1 d中第i+1和第i時(shí)的平滑后水位，m。

為了對(duì)比不同河段間的小時(shí)水位變化值，采用相對(duì)小時(shí)水位變化值（ΔZ_i∧）：

式中：ΔZ_max為各河段年最大小時(shí)水位變化值的絕對(duì)值，m。

3 結(jié)果及分析

3.1 日水位分布特征

基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得到各河段汛前、汛期、汛后日水位標(biāo)準(zhǔn)差與變幅季節(jié)變化統(tǒng)計(jì)特征（表3），可以看出，各河段兩參數(shù)具有相似的季節(jié)差異特征，汛期相較于非汛期（汛前和汛后）日水位標(biāo)準(zhǔn)差和變幅更大。

各河段相對(duì)水位日變幅季節(jié)變化（圖4）與表3所體現(xiàn)的季節(jié)差異吻合。汛期Z_ramp相對(duì)非汛期呈增加趨勢(shì)，易貢藏布（勒曲藏布）、曲宗藏布、金珠曲3個(gè)河段趨勢(shì)更加明顯，帕隆藏布、拉月曲2個(gè)河段趨勢(shì)稍弱，而白馬西路河則無(wú)明顯季節(jié)差異。

各河段日水位C_v與C_s季節(jié)變化如圖5和圖6所示。由圖5可見(jiàn)，各河段日水位C_v值大致呈“W”型分布，非汛期C_v值高于汛期。盡管各河段汛期也存在波峰，但除白馬西路河外，其他河段汛期C_v波峰值明顯小于非汛期。不過(guò)，這一結(jié)果的主要原因在于非汛期和汛期水位整體特征（日水位均值）的差異，非汛期水位低，導(dǎo)致水位的較小日變化（波動(dòng)）也會(huì)產(chǎn)生較大的變差系數(shù)。

圖6顯示，易貢藏布（勒曲藏布）、帕隆藏布及金珠曲3個(gè)河段汛期日水位C_s大多為正值，說(shuō)明日水位數(shù)據(jù)分布多右偏，Z_h大多較當(dāng)天Z_h小;曲宗藏布和拉月曲2個(gè)河段汛期C_s正負(fù)值出現(xiàn)概率相當(dāng)?shù)到^對(duì)值較大，說(shuō)明2個(gè)河段汛期日水位數(shù)據(jù)分布左偏和右偏天數(shù)相當(dāng)，但右偏數(shù)據(jù)系列中Z_h總體上小于所在日Z(yǔ)_h的趨勢(shì)更顯著。汛后各河段C_s值為負(fù)值的天數(shù)更多，說(shuō)明汛后各河段Z_h多大于當(dāng)日Z(yǔ)_h。白馬西路河日水位4—10月無(wú)明顯季節(jié)差異，11月后日水位數(shù)據(jù)多左偏（Z_h多高于所在日Z(yǔ)_h）。

3.2 日水位漲落趨勢(shì)

圖7為各河段日小時(shí)水位變化，顯示日水位漲落過(guò)程和季節(jié)變化趨勢(shì)。雖然各河段日水位漲落過(guò)程受降雨擾動(dòng)，但每日水位漲落過(guò)程和季節(jié)差異仍較為明顯（白馬西路河除外）。就易貢藏布（勒曲藏布）河段而言（圖7（a）），汛前日水位回落時(shí)段在凌晨至午后（約4—16時(shí)），水位上漲時(shí)段在午后至次日凌晨（約16時(shí)至次日4時(shí)）;汛期日水位漲落過(guò)程有提前趨勢(shì)，即午夜至正午（約0—12時(shí)）為水位回落時(shí)段，而正午至午夜（12—24時(shí)）為水位上漲時(shí)段;汛后河段日水位漲落趨勢(shì)與汛前類似，但日水位上漲/回落開(kāi)始時(shí)間有所延遲。

帕隆藏布、曲宗藏布、拉月曲、金珠曲4個(gè)河段日水位漲落過(guò)程與易貢藏布類似（圖7（b）—圖7（e）），非汛期相對(duì)于汛期日水位漲落過(guò)程有所延遲，且汛后的延遲趨勢(shì)更明顯;但季節(jié)變化的總體特征與易貢藏布有所不同：汛期8—9月時(shí)，正午至午夜為日水位上漲時(shí)段，而汛期其他階段（6—7月，10月）水位上漲過(guò)程多出現(xiàn)在每日午后至次日凌晨。白馬西路河日水位漲落過(guò)程無(wú)明顯季節(jié)差異，水位回落時(shí)段多出現(xiàn)在凌晨至午后。

比較6個(gè)河段不同季節(jié)日水位漲落過(guò)程，9月水位漲落趨勢(shì)總體上較為雜亂，結(jié)合在此區(qū)域的雨量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（2022年主汛期（7—8月）降雨較少，而9月降雨較多），初步推測(cè)為降雨擾動(dòng)，這與2022年西藏氣候影響評(píng)價(jià)^［22］中“區(qū)域夏季降水量為1981年以來(lái)歷史同期最少;秋季降水量為1981年以來(lái)歷史同期最多”的結(jié)論相吻合。同時(shí)，白馬西路河與金珠曲的日水位漲落過(guò)程更為雜亂，推測(cè)出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因?yàn)閮珊拥靥幭柴R拉雅山南側(cè)，氣候更加暖濕，降雨更加充沛（尤其白馬西路河），頻繁的降雨擾動(dòng)日水位漲落過(guò)程，使其變化趨勢(shì)無(wú)一定規(guī)律。

3.3 日最高和最低水位出現(xiàn)時(shí)間

圖8為各河段日最高、最低水位出現(xiàn)時(shí)間散點(diǎn)圖。與圖7結(jié)果相呼應(yīng)，各河段汛期日最高/最低水位出現(xiàn)時(shí)間相對(duì)于非汛期有所提前（圖8）。就易貢藏布（勒曲藏布）河段（圖8（a））來(lái)看，其汛期日最高和最低水位出現(xiàn)時(shí)間相對(duì)集中，分別大致為22時(shí)至次日2時(shí)和11—15時(shí)2個(gè)時(shí)段;非汛期時(shí)間分布則相對(duì)分散，日最高水位除分布在23時(shí)至次日6時(shí)外，也有部分點(diǎn)據(jù)分布在10—12時(shí)，日最低水位出現(xiàn)時(shí)間則大致在14—18時(shí)。不同河段日最高/最低水位時(shí)間分布特征存在空間差異：易貢藏布、帕隆藏布河段在汛期相對(duì)集中，非汛期較為分散;曲宗藏布、拉月曲河段在8月較為集中，其余時(shí)段較為分散;金珠曲、白馬西路河則在全年都較為分散，無(wú)明顯季節(jié)差異。

圖9為各河段年內(nèi)日最高、最低水位出現(xiàn)時(shí)間箱型圖。在年尺度上，日高水位出現(xiàn)時(shí)間多在凌晨（中值約0—2時(shí)）;而最低水位時(shí)間多在下午（中值約15—17時(shí)），但存在明顯空間差異。

3.4 水位漲落歷時(shí)

表4、圖10顯示各河段日水位漲落歷時(shí)季節(jié)變化?？傮w上，各河段日水位上漲歷時(shí)由汛期至非汛期有增加趨勢(shì)，回落歷時(shí)相應(yīng)呈減小趨勢(shì)。易貢藏布（勒曲藏布）、帕隆藏布、曲宗藏布汛期日水位上漲歷時(shí)小于回落歷時(shí)，而非汛期大致相反;拉月曲、金珠曲全年日水位上漲歷時(shí)均小于回落歷時(shí)，且汛期更顯著；白馬西路河4—10月日水位上漲歷時(shí)明顯小于回落歷時(shí)，11月則大于回落歷時(shí)。

4 水位日變化的主要影響因素

河流水位日變化的影響因素主要表現(xiàn)為植被蒸散發(fā)^［3］、凍融（冰川/積雪融水）過(guò)程^［5］和降雨，蒸散發(fā)與凍融過(guò)程本質(zhì)上受制于太陽(yáng)輻射引起的光照或氣溫變化，具有日變化特征，但降雨或其他偶發(fā)事件（滑坡、冰崩、泥石流堵江等）則多存在偶然性，白天夜間均有可能發(fā)生，一般不具有日尺度變化特征。實(shí)際上降雨或其他偶發(fā)事件會(huì)在一定程度上擾動(dòng)狹義上（由植物蒸騰/蒸散發(fā)及凍融過(guò)程引起）的水位日變化。

4.1 冰雪融水過(guò)程對(duì)區(qū)域水位日變化的影響

由前文分析可知，除白馬西路河外，其他5條河流水位日變化特征大致相似（圖7），非汛期（汛前與汛后）最高水位出現(xiàn)時(shí)間多在0—4時(shí)，最低水位多在14—18時(shí)，即凌晨至下午為水位回落階段;汛期日水位漲落過(guò)程相對(duì)非汛期有所提前，最高水位出現(xiàn)時(shí)間多在22時(shí)至次日2時(shí)，最低水位多在11—15時(shí)，即午夜至次日正午為水位回落階段。根據(jù)現(xiàn)有資料與國(guó)內(nèi)外河流水位日變化特征的相關(guān)研究成果，初步判斷研究區(qū)典型河段（除白馬西路河外）河流日水位變化特征主要影響因素為凍融過(guò)程。

凍融過(guò)程主導(dǎo)型河流水位日變化主要受溫度影響，表現(xiàn)為白天水位上漲而夜晚水位回落。本研究中，除白馬西路河外其余各河流上游均存在大面積冰川和積雪（表1）。由于缺乏冰川/積雪融水以及太陽(yáng)輻射等具體量化數(shù)據(jù)，本文將1 d中融水補(bǔ)給波動(dòng)起始時(shí)間按當(dāng)?shù)貢円棺兓慈粘鰰r(shí)間）考慮。研究區(qū)非汛期日出時(shí)間大致在8時(shí)（7：30—8：30），汛期大致在7時(shí)（6：30—7：30），即汛期日出時(shí)間較非汛期提前約1 h。由于水位監(jiān)測(cè)位置與融水補(bǔ)給源距離較遠(yuǎn)，水位漲落過(guò)程存在延遲，延遲時(shí)間與監(jiān)測(cè)點(diǎn)上游河道長(zhǎng)度正相關(guān)，與水流流速負(fù)相關(guān)。以易貢藏布（勒曲藏布監(jiān)測(cè)河段Ⅰ）為例：上文分析已知，其非汛期水位上漲過(guò)程大致自14—18時(shí)開(kāi)始，相對(duì)于非汛期融水補(bǔ)給變化出現(xiàn)時(shí)間延后約6～10 h;而汛期水位上漲過(guò)程大多自11—15時(shí)開(kāi)始，相對(duì)于汛期融水補(bǔ)給變化的出現(xiàn)時(shí)間延后約4～8 h，即非汛期和汛期延后時(shí)長(zhǎng)（監(jiān)測(cè)點(diǎn)Ⅰ水位上漲起始時(shí)間相對(duì)于上游融水補(bǔ)給變化起始時(shí)間）不同，其主要原因在于非汛期與汛期河流流速的差異。本文采用德卡托地面測(cè)速雷達(dá)（SVR）電波流速儀及浮漂法實(shí)測(cè)了易貢藏布河段（監(jiān)測(cè)點(diǎn)Ⅰ）非汛期（2月中旬）和汛期（7月中旬）的河道中央表面流速（表5），并基于實(shí)測(cè)流速數(shù)據(jù)對(duì)此差異作了初步估算。由于山區(qū)河流坡降較大，河床及岸坡由漂石和卵礫石等粗顆粒構(gòu)成（表2），水流紊動(dòng)強(qiáng)烈，其斷面平均流速與表面流速的比值隨流量大小不同而存在差異，中低流量時(shí)比值一般約0.7^［23］（波動(dòng)范圍為0.5～1.0）^［24］，而高流量時(shí)比值常小于0.7，洪峰過(guò)程可能低至約0.3^［23-26］。結(jié)合易貢藏布河段情況，折中選取0.7和0.5分別作為其非汛期與汛期表面流速換算為斷面平均流速的折算系數(shù);另外，考慮到沿程匯流作用使得斷面流速逐漸有所增大，則監(jiān)測(cè)點(diǎn)Ⅰ上游河段沿程平均流速應(yīng)小于監(jiān)測(cè)點(diǎn)I的斷面平均流速，折算系數(shù)初略取0.7（表5）。可以看出，非汛期易貢藏布河段融水徑流延遲時(shí)間約8 h，汛期約6 h，與前文分析結(jié)果大致對(duì)應(yīng)。

蒸散發(fā)主導(dǎo)型河流日水位變化多表現(xiàn)為白天水位回落而夜晚水位上漲。本研究中，雖然河流非汛期日水位變化特征與蒸散發(fā)特征有部分類似，但細(xì)節(jié)方面仍存在差異。研究區(qū)非汛期日出時(shí)間大致在8時(shí)，汛期在7時(shí)，若河流水位日變化由蒸散發(fā)控制，則其回落時(shí)段應(yīng)在7—8時(shí)后即逐漸開(kāi)始（蒸散過(guò)程主要受河道兩側(cè)植被影響，響應(yīng)較快，不似冰雪融水過(guò)程其徑流從冰雪融水補(bǔ)給源流動(dòng)至監(jiān)測(cè)斷面存在明顯的時(shí)間延遲），但實(shí)際上各河段日水位回落過(guò)程非汛期大致在凌晨至下午（4—16時(shí)），而汛期大致發(fā)生午夜至次日正午（0—12時(shí)），這與蒸散過(guò)程控制的日水位回落時(shí)間都不吻合。由于研究區(qū)數(shù)據(jù)資料匱乏，各河段蒸散發(fā)與太陽(yáng)輻射未能定量，但從圖7顯示的河流日水位變化特征仍能推斷：研究區(qū)蒸散發(fā)對(duì)各河段河流日水位變化的影響相對(duì)于冰雪融水作用居于次要地位。

4.2 降雨對(duì)水位日變化的影響

為分析降雨對(duì)水位日變化的影響，以易貢藏布（勒曲藏布）河段為例，結(jié)合實(shí)測(cè)降雨數(shù)據(jù)對(duì)水位數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，剔除受降雨影響的水位數(shù)據(jù)：將日降水量>1 mm的日期作為降雨日并剔除;同時(shí)，將上述降雨日的后一日數(shù)據(jù)一并剔除，以消除降雨對(duì)后續(xù)水位回落過(guò)程的影響。圖11為易貢藏布未剔除與剔除降雨影響的水位日變化過(guò)程對(duì)比，可見(jiàn)去除降雨影響后的水位日變化過(guò)程更加穩(wěn)定，季節(jié)分異更明顯，但整體趨勢(shì)未改變。圖12為易貢藏布河段去除降雨影響前后日最高、最低水位出現(xiàn)時(shí)間對(duì)比，可以看出，剔除降雨影響后，數(shù)據(jù)分布更加集中。

從表6也可以看出，剔除受降雨直接影響的水位數(shù)據(jù)后，易貢藏布河段水位漲落歷時(shí)差異增大，汛期日水位上漲歷時(shí)進(jìn)一步縮短，回落歷時(shí)相應(yīng)增加?？傮w來(lái)說(shuō)，降雨對(duì)易貢藏布河段水位日變化過(guò)程有一定擾動(dòng)，但未改變其季節(jié)差異的整體趨勢(shì)。

綜上，雖然降雨對(duì)研究區(qū)易貢藏布（勒曲藏布）、帕隆藏布、曲宗藏布、拉月曲、金珠曲典型河段水位日變化有一定擾動(dòng)，但各河段水位日變化與凍融過(guò)程主導(dǎo)型水位日變化特征更貼合。因此，雅江大拐彎地區(qū)墨脫上游五河段水位日變化主要受凍融過(guò)程主導(dǎo)，而墨脫下游的白馬西路河水位日變化則主要受降雨過(guò)程擾動(dòng)。應(yīng)該指出，目前對(duì)區(qū)域河流水位日變化影響因素的探討還較為定性和初步，更詳細(xì)深入的定量分析有賴于高時(shí)空分辨率降雨、氣溫、太陽(yáng)輻射、蒸散發(fā)、冰雪動(dòng)態(tài)等氣象水文要素的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。

5 結(jié)論

本研究基于2022年3月至2023年2月雅江大拐彎地區(qū)6條主要河流小時(shí)分辨率水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，解析了區(qū)域水位日變化時(shí)空分異特征，并初步探討了其主要影響因素，得到主要結(jié)論如下：

（1） 各河段汛期水位日變幅多高于非汛期，日水位數(shù)據(jù)分布汛期多呈正偏（日小時(shí)水位多低于當(dāng)日水位均值），汛后多呈負(fù)偏（日小時(shí)水位多高于當(dāng)日水位均值）。白馬西路河水位波動(dòng)強(qiáng)烈，無(wú)明顯季節(jié)差異。

（2） 非汛期水位日漲落過(guò)程（漲/落起始時(shí)間）相對(duì)于汛期有所延遲，并且汛后延遲趨勢(shì)更明顯。非汛期水位上漲過(guò)程多發(fā)生在午后至次日凌晨，回落過(guò)程多發(fā)生在凌晨至午后;而汛期水位上漲過(guò)程多發(fā)生在正午至午夜，回落過(guò)程多發(fā)生在午夜至次日正午。非汛期日最高/最低水位出現(xiàn)時(shí)間相對(duì)于汛期同樣有所延后，且汛期日最高/最低水位分布時(shí)段更集中。白馬西路河無(wú)明顯季節(jié)差異。

（3） 易貢藏布、帕隆藏布、曲宗藏布汛期日水位上漲歷時(shí)小于回落歷時(shí)，而非汛期上漲歷時(shí)大于回落歷時(shí);拉月曲、金珠曲全年日水位上漲歷時(shí)均小于回落歷時(shí)，且汛期趨勢(shì)更明顯;白馬西路河4—10月日水位上漲歷時(shí)明顯小于回落歷時(shí)，而11月水位上漲歷時(shí)明顯大于回落歷時(shí)。

（4） 易貢藏布、帕隆藏布、曲宗藏布、拉月曲、金珠曲五河段水位日變化主要受凍融過(guò)程主導(dǎo)，而白馬西路河水位日變化主要受降雨過(guò)程擾動(dòng)。

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Spatiotemporal variation of diurnal cycle of water level in the grand bend

area of the Yarlung Zangbo River

The study is financially supported by the Second Tibetan Plateau Scientific Expedition and Research of China （No.2019QZKK0903） and the National Natural Science Foundation of China （No.42371015）.

YU Guoan¹，YUE Pengsheng^1，2，HOU Weipeng^1，2

（1. Key Laboratory of Water Cycle and Related Land Surface Processes，Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research，

Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101，China;

2. University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China）

Abstract：Diurnal streamflow （or water level） cycle is an important indicator of hydrologic regime.Analyzing the diurnal variation of streamflow （water level） can reveal the source of runoff and its formation mechanism，and clarify the hydrological processes/dynamics of the river.The reaches of six important tributaries （namely，Yigong Zangbo，Parlung Zangbo，Quzong Zangbo，Layuequ，Jinzhuqu，and Baima Xilu rivers） in the lower Yarlung Zangbo River located in Southeast Xizang，were collected to investigate the spatiotemporal characteristics of the daily water level changes.Based on the monitored hourly-resolution water level data of the six river reaches during 2022—2023，the diurnal water level characteristics in the study area were studied using mathematical statistics and parameter analyses.Factors （including rainfall，glacier，and snow melting） influencing the diurnal variation of water level were also investigated.The diurnal variation of water level during flood season is mostly higher than that during non-flood season;the distribution of daily water level is mostly positively skewed during the flood season （mean value higher than median value） and is negatively skewed during post-flood season （mean value lower than median value）.Except for the Baima Xilu River，where the daily water level changes have no marked seasonal difference，the start time of daily water level rise/fall during non-flood season is normally later than that during flood season in each analyzed river reach;this delay is more pronounced in the post-flood period.The occurrence time of daily maximum and minimum water level in each reach is more centrally distributed during the flood season，and usually earlier than that during the non-flood season.The duration of daily water level rising （i.e.，the time span for the water level to go from the daily lowest to highest） is shorter than falling （from the daily highest to lowest） during flood season in each reach;however，the trend is almost opposite in non-flood season except for the Layuequ and Jinzhuqu rivers.The diurnal variation of water level of the Baima Xilu River is mainly disturbed by rainfall，while that of other rivers is primarily influenced by snow/ice melting.

Key words：diurnal water level cycles;measured water level;spatiotemporal variation;influencing factor;Yarlung Zangbo River