雪新麗

(新疆雙河勘測設計有限公司，新疆 博樂 833400)

1 流域基本情況

阿卡爾河產(chǎn)流區(qū)大部分位于伊犁州境內(nèi)，匯合后進入博州，出山口后散失于沖積-洪積扇地形處，阿卡爾站以上集水面積628 km2，多年平均徑流量為1.1902×108m3，徑流以冰雪水、雨水、地下水混合補給為主。阿卡爾河流域?qū)儆诘湫偷拇箨懶愿珊禋夂颍饕攸c冬冷夏熱，晝夜溫差大，日照時間長，降雨量小蒸發(fā)量大，光熱資源豐富[1-3]。阿卡爾河流域1981—2017年徑流量、降水量、平均氣溫及蒸發(fā)量年際變化趨勢見圖1、圖2。

圖1 研究區(qū)1981—2017年徑流量及降水量年際變化趨勢圖

圖2 研究區(qū)1981—2017年平均氣溫及蒸發(fā)量年際變化趨勢圖

由圖1可以看出，阿卡爾河流域1981—2017年徑流量及年降水量變化趨勢一致，呈減少趨勢。37年期間年平均降水量為95.47 mm，各季節(jié)降水量的平均值分別為：春季26.50 mm，夏季39.18 mm，秋季17.57 mm，冬季12.22 mm。

由圖2可以看出，阿卡爾河流域1981—2017年蒸發(fā)量變化呈下降趨勢，年均氣溫呈上升趨勢。37年期間年平均蒸發(fā)量為1.626×103mm，是年均降水量的17.0倍。

2 研究方法2.1 降水距平百分率

降水距平百分率反映某時段降水量相對同期平均狀態(tài)的偏離程度，如式(1)所示[4]。

(1)

2.2 Z指數(shù)

對降水量進行正態(tài)化處理并轉(zhuǎn)換為以Z為變量的標準正態(tài)分布，如式(2)～式(6)所示[5]：

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

2.3 旱澇等級的劃分

兩種旱澇指標等級劃分情況見表1。

表1 兩種旱澇指標對應等級劃分

3 干旱劃分結果與分析

3.1 降水距平百分率對干旱年及干旱季節(jié)的劃分

用降水距平百分率分析1981—2017年的阿卡爾河流域年降水量及四季降水量，可以發(fā)現(xiàn)：整體降水距平百分率的變化呈下降趨勢，下降速率為2.0%/10 a，即1981—2017年期間，年降水量呈下降趨勢，干旱程度加重。降水距平百分率劃分年干旱和季節(jié)干旱情況見表2、表3。

表3 降水距平百分率劃分各季節(jié)干旱情況

由表2可知，阿卡爾河流域1981—2017年發(fā)生干旱的年份有9 a，干旱年發(fā)生頻率24.32%，約占總年份的1/4。其中，發(fā)生中度干旱的年份有1 a，為2008年，頻率為2.7%；發(fā)生輕度干旱的年份有8 a，頻率為21.6%。2008年、2009年為連續(xù)2 a干旱。

表2 降水距平百分率劃分年干旱情況

由表3可知，阿卡爾河流域1981—2017年四季發(fā)生干旱的概率為：春季32.43%、夏季29.73%、秋季35.14%、冬季35.14%。夏季、冬季一般為輕度干旱和中度干旱，春季和秋季出現(xiàn)過重度干旱。37 a期間發(fā)生三季連旱的年份有5 a，為1984年、1990年、1995年、2012年、2014年；發(fā)生四季連旱的年份有1 a，為2008年。易發(fā)生冬、春兩季連旱。

3.2 降水Z指數(shù)對干旱年及干旱季節(jié)的劃分

用降水Z指數(shù)分析1981—2017年的阿卡爾河流域年降水量及四季降水量，整體降水Z指數(shù)的變化呈下降趨勢，下降速率為0.07/10 a。降水Z指數(shù)劃分年干旱和季節(jié)干旱情況見表4、表5。

表5 Z指數(shù)劃分各季節(jié)干旱情況

由表4可知，阿卡爾河流域37 a發(fā)生干旱的年份有12 a。其中，發(fā)生重度干旱的年份有1 a，為2008年，頻率為2.7%。發(fā)生中度干旱的年份有5 a，頻率為13.5%，發(fā)生輕度干旱的年份有6 a，頻率為16.2%。1989、1990、1991年為連續(xù)3 a干旱，2008年、2009年為連續(xù)2 a干旱。

表4 Z指數(shù)劃分年干旱情況

由表5可知，阿卡爾河流域1981—2017年四季發(fā)生干旱的概率為：春季32.43%、夏季27.03%、秋季32.43%、冬季32.43%。出現(xiàn)重度干旱的季節(jié)有春、夏、秋三季。37 a期間發(fā)生三季連旱、四季連旱的年份與降水距平百分率劃分結果一致。

3.3 兩種干旱指標對比分析

用降水距平百分率分析和用Z指數(shù)分析阿卡爾河流域干旱年份，有較明顯的差別，也有一些相同之處。

(1)從干旱頻率的年分布來看，降水距平百分率劃分的干旱年份有9 a，而Z指數(shù)劃分出的干旱年份為12 a，二者相差3 a，其中干旱年份重合的有9 a。不同之處在于干旱等級對應年份不同。

(2)從干旱頻率的季節(jié)分布來看，降水距平百分率與Z指數(shù)劃分的春季干旱年份相同，均為12 a，降水距平百分率劃分夏季、秋季、冬季干旱年份均比Z指數(shù)劃分的多1 a。

(3)降水距平百分率劃分季節(jié)干旱年份均包含在Z指數(shù)劃分的干旱年份中，但年份對應的干旱等級略有不同，如降水距平百分率劃分的重度干旱年份只在春季和秋季出現(xiàn)，但Z指數(shù)劃分的重度干旱年份在春、夏、秋三季均出現(xiàn)。因此兩種指標劃分的不同季節(jié)不同程度干旱對應的干旱頻率不同。

(4)不同指標劃分各季節(jié)干旱頻率見表6。統(tǒng)計結果表明，降水距平百分率劃分各季節(jié)干旱頻率為秋、冬季大于春季，夏季出現(xiàn)干旱頻率最小，而Z指數(shù)劃分各季節(jié)干旱頻率為春、秋、冬三季發(fā)生干旱頻率相同，夏季出現(xiàn)干旱頻率略小。

表6 不同指標劃分各季節(jié)干旱頻率統(tǒng)計 %

4 結 論

降水距平百分率與Z指數(shù)兩種干旱指標對阿卡爾河流域干旱劃分結果基本一致，在年分布和季節(jié)分布上重合年份較多，但在干旱程度劃分上有較大差別。

(1)降水距平百分率與降水Z指數(shù)劃分干旱年發(fā)生頻率分別為24.32%、32.43%。降水距平百分率將2008年劃分為中度干旱，而Z指數(shù)將2008年劃分為重度干旱，2008年出現(xiàn)四季連旱，Z指數(shù)劃分結果較為合理。

(2)降水距平百分率與降水Z指數(shù)對四季干旱年劃分結果存在重合情況，降水距平百分率劃分四季干旱年結果包含在Z指數(shù)劃分結果中。

(3)兩種指標對阿卡爾河流域干旱發(fā)生均有一定的指示意義，綜合考慮，降水距平百分率過于依賴降水量平均值，而Z指數(shù)是把概率密度函數(shù)直接標準化，還涉及到偏態(tài)系數(shù)、標準變量等參數(shù)，說明Z指數(shù)的大小不僅僅是與降水量有關，還與降水時間變化有關。因此，相比較降水距平百分率劃分結果，采用Z指數(shù)確定阿卡爾河流域干旱程度較為合理。

干旱不僅僅與降水有關，還應考慮蒸發(fā)、氣溫、濕度等其他氣象因素。本文利用降水劃分干旱情況具有一定的局限性，還應結合多種氣象、水文因素建立更加適宜的綜合干旱指標，更好地開展流域干旱的研究工作。