安 娜，于明洋，吳建華，張新龍

（1.赤峰市氣象局，內(nèi)蒙古赤峰 024000；2.松山區(qū)氣象局，內(nèi)蒙古松山 024500；3.阿魯科爾沁旗氣象局，內(nèi)蒙古天山 025550）

西拉木倫河是赤峰市境內(nèi)流域面積最大、支流最多的河流，流經(jīng)克什克騰旗、林西縣、翁牛特旗、巴林右旗、阿魯科爾沁旗，流域面積32 539.13 km2。2011年7月25日至26日，西拉木倫河支流查干木倫河發(fā)生1 550 m3/s的百年一遇洪水，為新中國(guó)成立以來(lái)最大值[1]。西拉木倫河洪峰7月27日5時(shí)48分到達(dá)通遼市臺(tái)河口樞紐時(shí)，流量為1 424 m3/s，比1998年最高洪峰流量1 378 m3/s多46 m3/s。受7月中下旬連降暴雨影響，流域內(nèi)林西縣、巴林右旗及下游開(kāi)魯縣等地區(qū)遭受嚴(yán)重洪澇災(zāi)害，部分渠道、防洪壩被沖毀，道路交通受阻，大片耕地和草牧場(chǎng)被沖，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。開(kāi)展西拉木倫河流域氣候變化與徑流關(guān)系研究，能夠明確西拉木倫河流域氣候變化特征及徑流變化特點(diǎn)，對(duì)決策部門(mén)合理利用西拉木倫河水資源及依據(jù)氣象預(yù)報(bào)信息準(zhǔn)確完成流域內(nèi)暴雨災(zāi)害防御部署，有效保護(hù)人民生命、財(cái)產(chǎn)安全具有重大意義。

1 研究方法

運(yùn)用回歸統(tǒng)計(jì)方法建立西拉木倫河流域氣溫、蒸發(fā)、降水與同期徑流的數(shù)學(xué)模型及過(guò)程降水與同期徑流量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型[2]。

參照丘蔚天《田頭水赤溪（四）站“06·7”特大洪水降水徑流關(guān)系分析》中所介紹方法對(duì)流域內(nèi)過(guò)程降水、徑流數(shù)據(jù)，進(jìn)行整理[3]。通過(guò)統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析，過(guò)程降水影響日數(shù)為10 d，徑流逐日折減系數(shù)選取0.60最為合理。

2 結(jié)果與分析

2.1 西拉木倫河流域氣候特征及演變分析

2.1.1 西拉木倫河流域溫度變化特征分析 西拉木倫河流域1995—2012年平均溫度為5.5℃，其中大板6.2℃、林西5.5℃、經(jīng)棚3.5℃、烏丹6.9℃。流域溫度最高年份出現(xiàn)在2007年，年平均溫度為6.6℃，溫度最低年份出現(xiàn)在2012年，為4.1℃。氣溫平均變率（K1＝最大年值/年平均值）為 1.19，氣溫變率（K2＝最大年值/最小年值）為1.61，說(shuō)明西拉木倫河流域年平均氣溫極值比相差較大，而且平均氣溫年際之間變化較大。從圖1可以看出，1995年以來(lái)西拉木倫河流域年平均溫度呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，年平均氣溫變化傾向率為每10年-0.31℃。這與程玉琴、吳建華等人研究結(jié)果赤峰地區(qū)年平均氣溫呈波動(dòng)上升趨勢(shì)相反[4-7]，通過(guò)分析西拉木倫河流域1995—2012年四季溫度變化趨勢(shì)可以看出，年平均溫度呈波動(dòng)下降趨勢(shì)主要是由冬季氣溫顯著降低所至。該時(shí)段內(nèi)冬季平均氣溫變化傾向率為每10年-1.39，而夏季平均氣溫變化傾向率為每10年0.443℃。

2.1.2 西拉木倫河流域蒸發(fā)量變化特征分析1995—2012年西拉木倫河流域年平均蒸發(fā)量為1 729 mm，其中大板2 070 mm、林西1 641 mm、經(jīng)棚1 608 mm、烏丹1 598 mm。蒸發(fā)量最多的年份為2001年，年降水量為2 115 mm，年最少的年份為2012 年，1 483 mm。蒸發(fā)平均變率（K1＝最大年值/年平均值）為1.22，降水變率（K2＝最大年值/最小年值）為1.43。說(shuō)明西拉木倫河流域年蒸發(fā)量極值比相差較大，而且蒸發(fā)量年際之間變化較大。通過(guò)分析1995年以來(lái)西拉木倫河流域年平均溫度資料可以看出（圖2），該流域多年蒸發(fā)量呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，平均變化傾向率為每10年-270.37 mm。

2.1.3 西拉木倫河流域降水特征分析 通過(guò)分析西拉木倫河流域1995—2012年降水量資料表明，該流域內(nèi)多年平均降水量為349.6 mm，降水量最多的年份為1998年，年降水量為468.5 mm，最少的年份為2007年，為250.8 mm。降水平均變率（K1＝最大年值/年平均值）為1.34，降水變率（K2＝最大年值/最小年值）為1.87。說(shuō)明西拉木倫河流域年降水量極值比相差較大，而且年降水量年際之間變化較大，但總體仍然表現(xiàn)出持續(xù)下降的趨勢(shì)。從圖3可以看出，西拉木倫河流域1995—2012年降水量呈波動(dòng)減少趨勢(shì)，平均降水量變化傾向率為每10年-33.6 mm。

通過(guò)對(duì)西拉木倫河流域近1995—2012年逐月降水量資料分析可以看出，1月降水量最少為1.5 mm，7月降水量最多為106.8 mm。從圖4可以看出，該流域在5月份開(kāi)始出現(xiàn)明顯降水，隨后逐漸增加，到7月份達(dá)到高峰。統(tǒng)計(jì)資料表明：西拉木倫河流域春、夏、秋、冬四季降水量年內(nèi)分配比例依次為：14.2%，69.0%，13.4%，3.4%，進(jìn)一步說(shuō)明西拉木倫河流域降水主要集中在夏季。夏季6—8月，多年平均降水量分別為67.8，106.8，66.6 mm。分別占全年的19.4%，35.5%，19.1%。

2.2 西拉木倫河流域徑流特征分析

2.2.1 西拉木倫河流域年內(nèi)徑流特征分析 從圖5可以看出，西拉木倫河流域的年內(nèi)各月徑流總量差異較大，4月、6月、7月、8月徑流總量均在65.5×106m3以上，分別為 83.0×106m3、65.5×106m3、136.1×106m3、90.1×106m3，分別占全年徑流量的15.3%，12.4%，25.5%，16.4%。12月、1月、2月西拉木倫河流域因河水結(jié)冰影響徑流，徑流總量在5×106m3以下。其余月份徑流總量基本維持在 20×106～40×106m3。說(shuō)明西拉木倫河流域的河川徑流的水源是大氣降水，以降雨徑流為主，降雪及冰雪融水徑流占有的比例較小。該流域6月開(kāi)始出現(xiàn)明顯降水，徑流總量隨之迅速增加，從9月份開(kāi)始徑流量隨降水量的減少而驟減，3、4月份雖沒(méi)有較充足降水但徑流總量卻迅速增加，這與該流域河水冬季結(jié)冰而在3、4月份迅速融化出現(xiàn)凌汛有著密切關(guān)系。

2.2.2 西拉木倫河流域年際徑流特征分析 1995年以來(lái)，西拉木倫河流域平均徑流總量為5.29×108m3，年徑流總量最多的年份為1998年，年徑流總量為 12.68×108m3，年徑流總量最少的年份為2011年，年徑流量為1.78×108m3。根據(jù)年徑流平均變率K1＝2.47和年徑流變率K2＝7.11，徑流離差系數(shù)Cv＝0.51。說(shuō)明受不同年份降水差異影響，西拉木倫河流域徑流量年際變化較為強(qiáng)烈，極值比懸殊。從圖6可以看出，西拉木倫河流域年徑流總量呈波動(dòng)減少趨勢(shì)，年平均徑流總量變化傾向率為每10年-3.4×108m3。

早在一年前，中國(guó)國(guó)際經(jīng)濟(jì)交流中心學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任、國(guó)家開(kāi)發(fā)銀行原副行長(zhǎng)劉克崮就召集了來(lái)自社科院財(cái)經(jīng)戰(zhàn)略研究院、中國(guó)財(cái)政科學(xué)研究院等財(cái)稅專家，成立了“個(gè)人所得稅改革研究課題組”，歷時(shí)一年，搜集了國(guó)內(nèi)外的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)個(gè)稅改革進(jìn)行了深入研究。

2.3 西拉木倫河流域氣候與徑流關(guān)系研究

2.3.1 西拉木倫河流域氣候與徑流總量之間的關(guān)系降水和徑流是水文循環(huán)中的兩個(gè)必要環(huán)節(jié)，二者相互影響，不可以單獨(dú)存在，徑流總量與降水量的變化趨勢(shì)存在明顯的同步性[8]。同樣一段時(shí)期內(nèi)氣溫、蒸發(fā)的波動(dòng)變化與徑流總量之間也存在著明顯的相關(guān)性。運(yùn)用回歸分析手段，對(duì)西拉木倫河流域多年氣溫、蒸發(fā)量、降水量與同期徑流總量進(jìn)行同步比較分析，構(gòu)建數(shù)學(xué)回歸模型。通過(guò)回歸分析得出西拉木倫河流域年徑流總量與同期氣溫、蒸發(fā)量、降水量的數(shù)學(xué)模型如下：

式中：Y為年徑流總量，×106m3；X1為年平均溫度，℃；X2為年蒸發(fā)量，mm；X3為年降水量，mm。

從上述模型中可以看出，西拉木倫河年徑流總量變化與氣候條件存在著明顯的正相關(guān)性，這與吳建華研究結(jié)果基本趨于一致[9]。即西拉木倫河流域年徑流量隨著年際氣溫、蒸發(fā)量、降雨量的增高（或降低）而增加（或降低）。

2.3.2 過(guò)程降水量和雨強(qiáng)組合因子與徑流量關(guān)系降水天氣過(guò)程的降水強(qiáng)度及前期降水的豐沛程度與徑流量的大小有著直接關(guān)系[2，8]，選取西拉木倫河最主要支流查干木倫河為研究對(duì)象，研究過(guò)程降水量和雨強(qiáng)等的組合因子與同期徑流量關(guān)系。該流域內(nèi)有索博日嘎、五十家子、新林、官地、林西、大板共6個(gè)自動(dòng)雨量觀測(cè)站點(diǎn)，水文資料站點(diǎn)為大板站。

受自動(dòng)雨量觀測(cè)站數(shù)據(jù)積累年限限制，選取了查干木倫河流域2009年以來(lái)的主要降水天氣過(guò)程進(jìn)行分析研究。通過(guò)分析近年降水與數(shù)據(jù)可以看出，只要流域內(nèi)有暴雨或大暴雨出現(xiàn)，徑流量都會(huì)明顯增加（表1）。2011年7月16日，索博日嘎站降大暴雨，大板水文站徑流量由0突增至42.2 m3/s，7月18日大板站降大暴雨，徑流量由前一日的19.7 m3/s猛增至60.7 m3/s，7月24日新林、官地、林西三個(gè)站點(diǎn)降暴雨，徑流量則由前一日的7.8 m3/s增至451.0 m3/s，7月25日新林、林西降暴雨，索博日嘎、大板降大暴雨，徑流量猛增至1 020.0 m3/s。暴雨導(dǎo)致徑流量劇增，必會(huì)引發(fā)洪澇災(zāi)害，所以流域內(nèi)有暴雨出現(xiàn)時(shí)必須要加強(qiáng)洪澇災(zāi)害的預(yù)防。當(dāng)流域內(nèi)沒(méi)有暴雨及以上量級(jí)降水出現(xiàn)時(shí)，徑流變化則明顯減弱，同樣也不會(huì)造成太大的洪澇災(zāi)害。

通過(guò)回歸分析分別得出了西拉木倫河流域有無(wú)暴雨天氣過(guò)程降水與同期徑流量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型：

式中：Q為過(guò)程徑流量，×106m3；P為過(guò)程影響雨量，mm。

3 討論與結(jié)論

通過(guò)分析西拉木倫河流域1995—2012年氣候資料，表明該流域內(nèi)年平均氣溫、蒸發(fā)量、降水量均呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，流域內(nèi)極值比相差較大，年際之間變化較大。西拉木倫河流域降水主要集中在夏季，夏季降水量占年降水總量的70%左右。

西拉木倫河流域徑流的水源主要是大氣降水，以降雨徑流為主，降雪及冰雪融水徑流占有的比例較小。該流域6月開(kāi)始出現(xiàn)明顯降水，徑流總量隨之迅速增加，4月，6月，7月，8月徑流總量均在65.5×106m3以上，分別占全年徑流量的15.3%，12.4%，25.5%，16.4%，從9月份開(kāi)始徑流總量隨降水量的減少而驟減，3、4月份雖沒(méi)有較充足降水但徑流總量卻迅速增加，這與該流域河水冬季結(jié)冰而在3、4月份迅速融化出現(xiàn)凌汛有著密切關(guān)系。受不同年份降水差異影響，西拉木倫河流域徑流總量年際變化較為強(qiáng)烈，極值比懸殊。西拉木倫河流域年徑流總量呈波動(dòng)減少趨勢(shì)，年平均徑流總量變化傾向率為每10 年-3.4×108m3。

西拉木倫河流域年徑流總量變化與氣候條件存在著明顯的正相關(guān)性，即西拉木倫河流域年徑流總量隨著年際氣溫、蒸發(fā)量、降雨量的增高（或降低）而增加（或降低）。

受研究資料年限長(zhǎng)度限制，只對(duì)1995—2012年氣候、徑流特征進(jìn)行了分析研究，研究結(jié)果雖能較客觀地反映出西拉木倫河流域該時(shí)段內(nèi)氣候與徑流特征關(guān)系，但研究成果是否能夠真實(shí)反映西拉木倫河流域長(zhǎng)期氣候尺度的氣候與徑流特征關(guān)系，還有待于進(jìn)一步研究探討。另外研究區(qū)域內(nèi)植被狀況、土壤水分情況都會(huì)對(duì)徑流產(chǎn)生影響，這一方面今后還需要進(jìn)一步探索和論證。

表1 2009—2012年以來(lái)主要降水情況

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