常浩娟, 劉衛(wèi)國, 吳 瓊

(1.石河子大學 信息科學與技術學院, 新疆 石河子 832000; 2.新疆兵團勘測設計院 一分院, 新疆 石河子 832000)

?

60年瑪納斯河紅山嘴徑流規(guī)律特征分析

常浩娟1, 劉衛(wèi)國2, 吳 瓊1

(1.石河子大學 信息科學與技術學院, 新疆 石河子 832000; 2.新疆兵團勘測設計院 一分院, 新疆 石河子 832000)

基于瑪納斯河紅山嘴水文站60 a的徑流資料，綜合運用R/S分析、Morlet小波、Mann-Kendall非參數(shù)檢驗以及集中度和集中期等多種分析方法對紅山嘴站徑流進行年際和年內的規(guī)律特征分析。結果表明：瑪納斯河紅山嘴斷面60 a徑流年際變化不大，長期有上升趨勢，徑流序列有較強的長期持續(xù)性；年徑流存在14～35 a、6～13 a和3～5 a周期，第一主周期為21 a，然后是28 a及13 a；徑流周期在1980年以前變化頻繁，且變化幅度小，1980年以后周期變長，變化幅度增大；豐枯水周期按照平、枯、豐的順序變化；1994年為徑流突變點。徑流年內分配不均勻，集中程度高，主要集中在7月底；大部分月徑流表現(xiàn)出顯著上升趨勢，月徑流突變年份基本都在1990年以后。

徑流特征; 瑪納斯河; Hurst指數(shù); Morlet小波分析; M-K非參數(shù)檢驗

徑流是河流水循環(huán)最重要的一部分，徑流的分析和預測對水資源管理和規(guī)劃是至關重要的[1]。長期徑流分析對水資源的有效管理是非常關鍵的，對社會經(jīng)濟有非常重要的影響[2]。徑流數(shù)學建模對水文來說非常重要；徑流的長期監(jiān)管問題，流域管理體制水平研究，自然水體的可持續(xù)利用，水資源管理系統(tǒng)中流域水文預測的發(fā)展，人為改變徑流的合理性評估等，都需要提高現(xiàn)有徑流模型并開發(fā)新模型[3]。徑流是河流的水文特征之一，徑流變化趨勢評估對于水資源可利用量分析、洪水和干旱變化等具有重要的參考價值?，敿{斯河流域位于新疆天山北坡經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)核心地帶，人口密度高，生產(chǎn)力高度集中，是新疆和兵團現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通信息、教育科技等發(fā)展的重點區(qū)域，也是向西開放和“絲綢之路經(jīng)濟帶”的重要樞紐。但是瑪納斯河流域屬于典型的干旱綠洲經(jīng)濟區(qū)，水資源短缺，生態(tài)環(huán)境脆弱，區(qū)域資源環(huán)境承載力低。了解和掌握瑪納斯河流域水文特性，對瑪納斯河流域水資源的合理開發(fā)利用和防洪抗旱等工作起到關鍵作用，也直接影響流域經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

已有文獻對徑流的分析視角廣泛，一般有周期分析、趨勢分析和突變檢驗等。針對瑪納斯河徑流進行相關研究的主要有：借助小波理論、重標極差(R/S)法、Mann-Kendall非參數(shù)統(tǒng)計檢驗等對瑪納斯河肯斯瓦特站水文變化特征和周期進行分析,瑪納斯河徑流年內分配極不均勻，主要集中在夏季的6—8月，四季徑流區(qū)別較大；徑流變化具有持續(xù)性，徑流演變具有明顯的階段性，徑流年際變化大，徑流變化具有明顯的周期性及階段性，豐枯時期顯著[4-8]；氣溫的升高、降水量的增加和人類活動等因素是導致瑪納斯河肯斯瓦特站和紅山嘴站徑流變化的重要原因[9]；瑪納斯河流域內塔西河、瑪納斯河、金溝河、巴音溝河徑流不僅存在明顯的周期性，這4條河流年徑流過程存在著同步變化規(guī)律和正相關性；正相關性與空間距離成反向關系[10]。這些研究為本文的開展提供了參考和幫助，但是對紅山嘴斷面多年徑流特征和變化規(guī)律分析不足，不夠全面，本文在現(xiàn)有基礎上，主要對瑪納斯河紅山嘴斷面年際和年內徑流特征和長期變化規(guī)律進行系統(tǒng)的分析和研究。

本文主要根據(jù)收集的瑪納斯河紅山嘴斷面徑流數(shù)據(jù)情況，按照年際和年內兩個視角分別進行系統(tǒng)分析。紅山嘴斷面徑流年際規(guī)律特征分析主要有：年際變化特征分析，采用極值比、變差系數(shù)和偏差系數(shù)等方法進行描述；年際徑流變化趨勢，借助R/S方法求Hurst指數(shù)進行趨勢判斷；年際變化周期主要用Morlet小波分析結合H-P濾波方法綜合進行，同時采用距平百分率判斷年際徑流的豐枯水周期情況；非參數(shù)Mann-Kendall法進行趨勢檢驗的同時，對徑流做突變檢測分析。以紅山嘴斷面60 a月徑流數(shù)據(jù)為基礎，對徑流年內規(guī)律特征進行分析：用百分比法結合集中度和集中期描述年內分配情況；借助Mann-Kendall法對年內徑流變化趨勢進行檢驗，同時對每個月徑流進行突變檢測分析。最后結合紅山嘴斷面年際和年內徑流的分析，對紅山嘴斷面徑流變化趨勢和特征進行總結。

1 研究區(qū)概況

瑪納斯河流域地處天山北麓準噶爾盆地南部、古爾班通古特荒漠區(qū)南緣。該流域的主要徑流水源為高山區(qū)的冰雪融水與上游的降水，流域水汽主要來源于濕潤的西北環(huán)流及北冰洋氣流。上游水急多峽谷，下游平原坦蕩。行政區(qū)劃涵蓋昌吉州的瑪納斯縣、塔城地區(qū)的沙灣縣、克拉瑪依市的小拐鄉(xiāng)、石河子市、兵團農(nóng)八師及所屬的14個農(nóng)牧團場、農(nóng)六師的新湖總場及流域內的工礦企業(yè)，流域總面積為2.655萬km2。

瑪納斯河是天山北坡年徑流量最大的河流，是新疆山溪性河流開發(fā)治理的典型代表，河流長約450 km，年均徑流量13億m3。該河發(fā)源于巴音郭楞蒙古自治州和靜縣境內，天山主峰以南小尤爾都斯以北的冰峰地區(qū),由古仍郭合拉哈特、古仍郭勒、郭德郭勒和夏格孜郭勒四條支流，匯流于瑪納斯、沙灣、和靜三縣交界處流入瑪納斯主河道,另一主要支流于和靜縣經(jīng)呼斯臺郭勒峽谷過沙灣境內流入瑪納斯河，北流注入瑪納斯湖。本文研究對象瑪納斯河紅山嘴水利樞紐位于瑪納斯河出山口處，建于1959年，以灌溉為主結合發(fā)電。該水利工程設計引水能力105 m3/s，年引水量9億m3，引水率為68%。紅山嘴引水工程可以控制瑪納斯河全灌區(qū)的用水，是瑪納斯河流域灌溉工程的命脈,也是全灌區(qū)的輸水大動脈。

2 數(shù)據(jù)資料和研究方法

2.1 數(shù)據(jù)資料

本文數(shù)據(jù)主要來自于《新疆瑪納斯河流域地表水資源評價》報告，報告將紅山嘴水文站38 a(1956—1993年)徑流資料系列與瑪納斯河紅山嘴水管站20 a(1994—2013年)徑流資料系列合并使用(以下簡稱紅山嘴斷面)，使紅山嘴斷面徑流資料系列延長至58 a(1956—2013年)。紅山嘴斷面徑流數(shù)據(jù)凡有缺測的年份都盡量進行插補展延，對汛期缺測或全年缺測的年份，只進行年值插補，對非汛期個別缺測月進行月值插補，使其資料同步到1954—2013年徑流資料系列。人口和經(jīng)濟等數(shù)據(jù)主要從《新疆維吾爾自治區(qū)瑪納斯河流域水利志》、《新疆統(tǒng)計年鑒》和《石河子統(tǒng)計年鑒》中收集和整理。在數(shù)據(jù)的整理和分析過程中主要借助Excel，Eviews，Matlab等工具進行數(shù)據(jù)的具體處理。

2.2 研究方法

本文涉及研究方法較多，下面對一些相對復雜的方法做介紹，其他方法在分析過程中簡單說明。

2.2.1 R/S分析 R/S(Rescaled Range Analysis)，即重標極差分析法，R/S方法中一個重要的統(tǒng)計量Hurst指數(shù)可以度量時間序列趨勢的強度和噪聲的水平隨時間的變化情況?；驹砻枋鋈缦耓11-12]：

第2步，對每個子序列計算累計離差Yk,m，同時計算出Dm的極差Rm和標準差Sm。其中，累計離差計算公式為：

(1)

第3步，計算Dm重標極差(R/S)m

(R/S)m=Rm/Sm

(2)

則，完整序列重標極差

(3)

第4步，將n值不斷擴大，擴大到T/3或T/2，本文從時間序列的長度考慮，n擴大到T/2。對于非隨機過程的時間序列，則有：

(R/S)=(an)H

(4)

或者兩邊取對數(shù)表述為

ln(R/S)n=Hln(a)+Hln(n)

(5)

對ln(n)和ln(R/S)n進行最小二乘法回歸就可以估計出H的值，即Hurst指數(shù)值。

Hurst 等人證明，如果{ξ(τ)}是相互獨立、方差有限的隨機序列，則有H=0.5；0.5

2.2.2 小波分析基本原理 小波分析基本原理描述如下[13-14]：

(1) 小波函數(shù)。小波分析的基本思想是用一簇小波函數(shù)系來表示或逼近某一信號或函數(shù)。小波函數(shù)ψ(t)∈L2(R) 且滿足：

(6)

式中：ψ(t) 為基小波函數(shù)，它可通過尺度的伸縮和時間軸上的平移構成一簇函數(shù)系：

(7)

式中：ψa,b(t)為子小波；a為尺度因子，反映小波的周期長度；b為平移因子，反映時間上的平移。

選擇合適的基小波函數(shù)是進行小波分析的前提，本文選擇Morlet小波作為基小波函數(shù)。Morlet小波具有非正交性，而且是由Gaussian調節(jié)的指數(shù)復值小波，函數(shù)表達如下式。

ψ(t)=π-1/4eiω0te-t2/2

(8)

式中：t為時間；ω0是無量綱小波中心頻率。

(2) 小波變換。若ψa,b(t)是由(7) 式給出的子小波，對于給定的能量有限信號f(t)∈L2(R)，其連續(xù)小波變換(Continue Wavelet Transform，簡寫為CWT)為：

(9)

(3) 小波方差。將小波系數(shù)的平方值在b域上積分，就可得到小波方差，即

(10)

小波方差隨尺度a的變化過程，稱為小波方差圖。由式(9)可知，它能反映信號波動的能量隨尺度a的分布。因此，小波方差圖可以用來確定信號中不同種尺度擾動的相對強度和存在的主要時間尺度，即主周期。

2.2.3 Mann-Kendall非參數(shù)檢驗 Mann-Kendall非參數(shù)檢驗基本原理描述如下[15-16]：

Mann-Kendall檢驗不需要樣本遵循一定的分布，也不受少數(shù)異常值的干擾，適用于水文、氣象等非正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，計算方便。

(1) 非參數(shù)Man-Kendall趨勢檢驗。定義檢驗統(tǒng)計量S：在Mann-Kendall檢驗中，原假設H0為時間序列數(shù)據(jù)(X1，…,Xn),是n個獨立的、隨機變量同分布的樣本；備擇假設H1是雙邊檢驗，對于所有的k，j≤n，且k≠j，Xk和Xj的分布是不相同的，檢驗的統(tǒng)計量S計算如下式：

(11)

式中：sign()為符號函數(shù)。當Xi-Xj小于、等于或大于零時，sign(Xi-Xj)分別為-1，0或1；M-K統(tǒng)計量公式S大于、等于、小于零時分別為：

(12)

Z為正值表示增加趨勢，負值表示減少趨勢。Z的絕對值在大于等于1.28，1.64，2.32時表示分別通過了信度90%，95%，99%顯著性檢驗。

(2) 非參數(shù)Mann-Kendall法突變檢測。設有一時間序列如下：x1,x2,…xn，構造一秩序列ri，ri表示xi>xj(1≤j≤i)的樣本累積數(shù)。定義Sk：

(13)

(14)

Sk均值E(sk)以及方差var(sk)定義如下：

(15)

(16)

在時間序列隨即獨立假定下，定義統(tǒng)計量：

(17)

具有趨勢。把此方法引用到反序列中，再重復上述計算過程，并使計算值乘以-1，得到UBk，UBk在圖中表示為C2。分析繪出的UFk和UBk曲線圖，若UFk或UBk的值大于0，則表明序列呈上升趨勢，小于0則表明呈下降趨勢；當它們超過信度線時，即表示存在明顯的上升或下降趨勢；若C1和C2的交點位于信度線之間，則此點可能就是突變點的開始。

2.2.4 集中度和集中期 集中度和集中期基本原理如下[17-18]：

集中度Cn和集中期D是利用一年的逐月徑流量資料來反映徑流量年內分配集中的程度和集中的重心(一年中最大徑流量出現(xiàn)的時間)。

把一年12個月的月徑流量看作向量，月徑流量大小作為該月徑流矢量的模，所處的月份作為該矢量的方向，用圓周(把圓周的度數(shù)360°作為一年天數(shù)365日，1日相當于0.986 3°，表1列出了全年各月包含的角度及月中代表的角度值)方位來表示，將一年中各月徑流矢量求和，合矢量模與年徑流量的比值為年徑流集中度，合矢量方向為年徑流集中期(表1)。

表1 全年各月包含的角度及月中代表的角度值

計算公式如下:

(18)

(19)

(20)

D=tan-1(Rx/Ry)

(21)

式中：Rx，Ry分別為12個月徑流矢量的分量之和所構成的水平、垂直分量；ri為第i月的徑流量；θi為第i月徑流的矢量角度；i為月序。

如果某年徑流量集中在某月內，則合成向量與年徑流量之比為l，Cn為極大值；如果全年內各月徑流量都相同，則合成向量為0，Cn為極小值?？梢奀n的取值在0～1，越接近1，表明徑流量越集中，徑流量的年內分配越不均勻；越接近0，說明徑流越不集中，徑流量的年內分配越均勻。D計算的是合成向量的方位角，反映了一年中最大徑流量出現(xiàn)的時間。

3 結果與分析

3.1 徑流年際特征

3.1.1 年際變化特征 通過對紅山嘴斷面共60a的實測徑流資料合并統(tǒng)計，多年平均年徑流量13.37億m3，2002年為最豐年，年徑流量為19.31億m3，1984年為最枯年，年徑流量為10.55億m3，徑流最大變幅為年徑流均值的1.44倍，年最大徑流量是最小徑流量的1.83倍(圖1)。

圖1 紅山嘴年徑流量趨勢

年徑流量變差系數(shù)Cv值和偏態(tài)系數(shù)Cs值在矩法估算的基礎上，采用P-Ⅲ型頻率曲線配線確定。徑流變差系數(shù)Cv值為0.16，說明紅山嘴斷面的徑流年際變化不大。徑流變差系數(shù)結合徑流頻率曲線擬合效果，計算得到徑流偏差系數(shù)Cs值為0.47的正偏態(tài)分布，徑流小于平均徑流量概率較高，也就是說長期徑流量為正偏態(tài)分布，徑流出現(xiàn)大于均值的次數(shù)少但離差值大，徑流小于平均徑流量概率較高，但離差值小。通過CV值繪制徑流頻率曲線，根據(jù)擬合效果，選擇CS=3 CV。在此基礎上，進一步推算出紅山嘴斷面徑流五年一遇徑流量為20.72億m3，10a一遇徑流量為22.19億m3(圖2)。

圖2 年徑流頻率曲線

3.1.2 年際變化趨勢 通過對紅山嘴斷面徑流時間序列進行R/S分析，得到Hurst指數(shù)，即H為0.816 9，ln(n)與lnE(R/S)擬合圖如圖3所示，回歸方程為：

R/S=0.7386n0.8169

H>0.5，非常接近于1，說明紅山嘴斷面年徑流量序列為分形時間序列，存在長期記憶性和持續(xù)性，未來趨勢與過去一致，并且持續(xù)性較強。Hurst指數(shù)分析也印證了瑪納斯河流具有“天旱年河水不少，天雨年河水不多”，即年際變化小的特點。

圖3 年徑流R/S分析

3.1.3 年際變化周期分析 借助Morlet小波分析方法，同時嘗試結合H-P濾波對紅山嘴斷面徑流時間序列進行周期性分析。從分析的效果來看，小波分析能夠很好的從整體上判斷主周期、次周期等，而H-P濾波方法能夠很好的對周期變化細節(jié)及中小周期分析做出清晰的判斷，并且對周期變化趨勢有較好的解釋。

從年徑流小波系數(shù)實部等值線圖可以看出，年度徑流演變過程中存在14～35a，6～13a，以及3～5a三類周期變化規(guī)律。其中在14～35a尺度上出現(xiàn)枯—豐3次振蕩；在6～13a時間尺度上出現(xiàn)枯—豐5次振蕩；在1990年以后周期變化相對穩(wěn)定(圖4)。

小波變化方差圖中有5個較明顯的峰值，分別為28a，21a，13a，7a和4a的時間尺度。期中21a是最大峰值，說明21a左右的周期振蕩最強，為徑流變化的第一主周期；28a為第二峰值，為徑流變化第二主周期；13a，7a和4a的時間尺度分別為徑流的第三、第四和第五主周期。這5個周期的波動控制著徑流在整個時間域內的周期變化特征(圖5)。

圖4 年徑流小波變換系數(shù)等值線

圖5 年徑流小波方差圖

H-P濾波剔除徑流序列的趨勢成分后得到徑流時間序列的周期成分，即圖6中周期曲線。對于周期成分，可以根據(jù)谷—谷或者峰—峰來進行判斷，這種方法簡單易辨，篇幅原因，這里對具體周期劃分不再贅述。從整體周期變化上來看，紅山嘴斷面徑流在1980年之前是短周期為主，變動頻繁，變化幅度不大；1980年以后變動周期逐漸變長，變化幅度加劇。此外，可以從H-P濾波圖上觀察徑流剔除周期成分后趨勢曲線，即趨勢曲線變化情況。60a來紅山嘴斷面徑流表現(xiàn)出緩慢、長期的波動式上升趨勢。

圖6 年徑流量H-P濾波

3.1.4 豐枯水周期 用距平百分率劃分豐平枯水年，距平百分率P=(某年年徑流量—多年平均徑流量)/多年平均徑流量×100%。本文中劃分了豐平枯三個級別，當P>10%為豐水年，當-10%

3.1.5 年際徑流突變分析 借助Mann-Kendall對紅山嘴徑流進行突變分析，通過計算分析，分別繪出徑流時間序列的順序統(tǒng)計曲線UF和逆序統(tǒng)計曲線UB。求得Z值為3.04，大于2.32，通過99%的顯著性檢驗。從圖7中可以看出，紅山嘴徑流的突變點在1994年，徑流有增大趨勢，結合豐枯水周期分析，徑流在1995年從枯水周期進入豐水周期。

圖7 年徑流量M-K檢驗統(tǒng)計變化

3.2 徑流年內變化

瑪納斯河流域四季分明，冬夏漫長，春秋季短暫，春季升溫快，秋季降溫迅速，四季氣候特征直接影響了流域徑流量的變化。

3.2.1 年內分配 紅山嘴斷面春季(3—5月)徑流量占全年的9.22%，夏季(6—8月)占67.58%，秋季(9—11月)占16.91%，冬季(12—2月)只占全年徑流量的6.29%。連續(xù)最大4個月徑流為6—9月，占全年徑流量的77.06%，連續(xù)最小3個月(1—3月)徑流量占年徑流量的5.89%，四季分配不均勻，占年徑流量按大小排列順序為：夏季(6—8月)>秋季(3—5月)>春季(9—11月)>冬季(12-翌年2月)(圖8)。

3.2.2 徑流集中度和集中期 紅山嘴斷面徑流集中度變化區(qū)間在0.5～0.7之間，平均集中度為0.62，變化幅度不是很大，集中程度較高。集中度最大值是0.68，時間是在1999年；最小值是0.54，時間是2013年。從總體趨勢來看，在1999年之前是相對有規(guī)律的波動變化，并有一定的上升趨勢，但是從1999年開始到2013年，集中度明顯下降(圖9)。

圖8 分階段月徑流量年內分配特征

圖9 月徑流量集中度

紅山嘴斷面徑流集中期變化區(qū)間在180°～201°之間，集中期平均值是191.43°，最大值是200.62°，時間是在1958年；最小值是182.35°，時間是1968年。也就是說，紅山嘴斷面徑流集中期主要在每年的7月下旬和8月上旬，數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果顯示，大多數(shù)年份的月徑流集中期是在7月的下旬。從總體趨勢來看，紅山嘴斷面月徑流集中期在1968年之前處于下降趨勢，1968年之后開始相對有規(guī)律的波動變化，并有緩慢的上升趨勢(圖10)。

圖10 月徑流量集中期

3.2.3 年內變化趨勢及突變檢驗 對1954—2013年月徑流量的變化趨勢進行檢驗，檢驗結果見表2。除了4月、5月和6月沒有顯著變化，其他月份均為顯著上升趨勢，60a來各個月徑流量的突變時間節(jié)點除了5月份是在1956年，其他月份基本在1990年以后。

表2 紅山嘴斷面徑流年內變化趨勢和突變M-K檢驗

4 結 論

(1) 徑流年際變化不大，長期有上升趨勢，徑流量小于平均值概率較高，有利于徑流資源的開發(fā)利用。

(2) 徑流序列存在較強長期持續(xù)性和記憶性。

(3) 徑流序列存在14～35 a，6～13 a和3～5 a周期變化，同時分析出第一主周期為21 a，第二、三主周期分別為28 a及13 a；徑流整體周期在1980年以前變化頻繁，幅度不大，1980年以后變化幅度增強，周期變長；豐枯水周期表現(xiàn)為16 a平水周期，然后是26 a枯水周期，最后是18 a的豐水周期。

(4) 徑流突變時間點為1994年，這與周期變化相一致，紅山嘴斷面徑流在1995年從枯水周期進入豐水周期。

瑪納斯河紅山嘴斷面60 a月徑流年內特征主要有：徑流年內分配不均勻，夏季徑流占最大百分比，接近70%，集中程度高，主要集中在7月底和8月初；大部分月徑流表現(xiàn)出顯著上升趨勢，突變年份除了5月徑流在1956年，其他月份徑流都在1990年以后。

影響瑪納斯河徑流變化主要因素有以下兩方面，一方面是全球氣候變化的影響，全球變暖導致流域溫度升高和降水增加，溫度上升加速了冰川消融，1990—2010年流域冰川/永久積雪的減少率高達29.85%[19]，融雪加速和降水增加導致瑪納斯河年徑流量出現(xiàn)上升趨勢，同時區(qū)域變暖也會使河流月最大流量提前。氣候系統(tǒng)內部變化，如西北環(huán)流及北冰洋氣流的低頻振動等也會對區(qū)域氣溫和降水產(chǎn)生影響，從而影響流域徑流的年際和年內變化。另一方面因素是流域人類活動對瑪納斯河徑流的影響?，敿{斯河流域1949年總人口是6.4萬人，牲畜8.4萬頭，耕地面積32.67 km2，工業(yè)生產(chǎn)基本空白，2013年全流域總人口100余萬人，牲畜203萬頭，灌溉面積2 733.33 km2，工業(yè)總產(chǎn)值達到69億元，工農(nóng)業(yè)的大量用水會減少河流的徑流量。并且隨著人類活動的加劇，流域植被面積也在快速減少[19]，破壞草地和砍伐森林會使水土流失加劇，洪峰徑流劇增。同時人類活動增加也會導致區(qū)域氣溫上升，農(nóng)業(yè)灌溉引起的局地水循環(huán)增強會導致區(qū)域降水的增加，所以人類活動對流域徑流變化造成不可忽視的影響。

[1] Kahya E, Dracup J A. US streamflow patterns in relation to the El Nio/Southern Oscillation[J]. Water Resources Research, 1993,29(8):2491-2503.

[2] Klavins M, Briede A, Rodinov V, et al. Long-term changes of the river runoff in Latvia[J]. Boreal Environment Research, 2002,7(4):447-456.

[3] Frolov A V. Dynamic-stochastic modeling of long-term variations in river runoff[J]. Water Resources, 2006,33(5):483-493.

[4] 張偉,何新林,劉兵,等.天山北麓瑪納斯河規(guī)律徑流分析[J].石河子大學學報:自然科學版,2008,26(1):80-82.

[5] 沈雪峰,艾成.新疆瑪納斯河徑流時間變化特征及其趨勢分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2012,26(7):14-19.

[6] 吉磊,何新林,劉兵,等.近60年瑪納斯河徑流變化規(guī)律的分析[J].石河子大學學報:自然科學版,2013,31(6):765-769.

[7] 凌紅波,徐海量,張青青,等.新疆瑪納斯河年徑流時序特征分析[J].中國沙漠,2011,21(6):1639-1646.

[8] 李燐楷,李毅.瑪納斯河肯特瓦特站年徑流序列分形分析[J].水電能源科學,2010,28(7):9-11,50.

[9] 唐湘玲,呂新,李俊峰,等.近50年瑪納斯河流域徑流變化規(guī)律分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2011,25(5):124-129.

[10] 時京林,劉兵,丁文學.瑪納斯河流域河川徑流時空分異特征研究[J].節(jié)水灌溉,2014(3):54-57.

[11] 張殷欽,胡偉,劉俊民.基于R/S分析法的地下水位動態(tài)變化趨勢分析[J].中南大學學報:自然科學版,2012,43(12):4912-4916.

[12] 李寶玲,李建林,昝明軍,等.河流年徑流量的R/S灰色預測[J].水文,2015,35(2):44-48.

[13] 王元超,王旭,雷曉輝,等.丹江口水庫入庫徑流特征及其演變規(guī)律[J].南水北調與水利科技,2015,13(1)：15-19.

[14] 潘國營,秦永泰,馬亞芬,等.基于R/S和Morlet小波分析的丹河徑流變化特征研究[J].水資源與水工程學報,2015(3):41-45.

[15] 周婷,于福亮,李傳哲,等.1960—2005年湄公河流域徑流量演變趨勢[J].河海大學學報:自然科學版,2010,38(6):608-613.

[16] Rose S. Rainfall-runoff trends in the south-eastern USA:1938—2005 [J]. Hydrological Processes, 2009,23(8):1105-1118.

[17] 楊遠東.河川徑流年內分配的計算方法[J].地理學報,1984,39(2):218-227.

[18] 劉賢趙,李嘉竹,宿慶,等.基于集中度與集中期的徑流年內分配研究[J].地理科學,2007,27(6):791-795.

[19] 李慧婷,徐麗萍,郭鵬,等.瑪納斯河流域景觀格局變化與地形控制分析[J].水土保持研究,2015,22(6):273-278.

Runoff Characteristics of Hongshanzui Hydrologic Station of Manas River in the Past 60 Years

CHANG Haojuan1, LIU Weiguo2, WU Qiong1

(1.CollegeofInformationScienceandTechnology,ShiheziUniversity,Shihezi,Xinjiang832000,China; 2.Branch1,Surveying&PlanningDesigningInstitute(Group)ofXinjiangProductionandConstructionCorpCo.,Ltd,Shihezi,Xinjiang832000,China)

We analyzed the interannual and inter-monthly runoff characteristics of Hongshanzui hydrologic station of Manas River by using R/S, Morlet wavelet, Mann-Kendall nonparametric test and concentration and concentrated period methods based on the Hongshanzui hydrologic runoff data in the past 60 years. Results show that in the past 60 years, interannual change of runoff of Hongshanzui hydrologic station was not significant, and had long-term upward trend, runoff series had strong long-term sustainability; annual runoff presented 14 to 35 years, 6 to 13 years and 3 to 5 years periods, and the first main cycle is 21 years, and then 28 years, the third was 13 years; runoff cycle changed frequently before 1980, but the change was small, and the cycle became longer and lager after 1980; the order of the rich and low water period was flat, rich and dry; the runoff abrupt occurred in 1994. The monthly runoff followed uneven distribution and high intensity, and the runoff mainly concentrated in the end of July; Runoff showed a significant rise, most of the runoff abrupt occurred after 1990.

hydrologic characteristics; Manas River; Hurst index; Morlet wavelet; M-K nonparametric test

2015-11-18

2016-01-08

石河子大學高層次人才資助項目(RCZX201326);校級人文社科中青年人才培育資助項目(RWSK13-Y33);兵團社會科學資助項目(14QN09)

常浩娟(1979—),女,江蘇徐州人,博士,石河子大學信息科學與技術學院副教授,研究方向:系統(tǒng)科學與系統(tǒng)優(yōu)化。E-mail：chj301@163.com

P333.1

A

1005-3409(2016)06-0128-07