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        新疆阿克蘇河流域近58年氣象水文特性分析

        2022-10-18 13:45:48熱西提米吉提
        地下水 2022年5期
        關(guān)鍵詞:特征

        熱西提·米吉提

        (新疆克孜勒蘇水文勘測局,新疆 阿圖什 845350)

        1 研究流域概況

        新疆南部第一大河是阿克蘇,阿克蘇流域總面積為7.0萬 km2,山區(qū)和平原是阿克蘇流域主要地形[1]。流域河川徑流補給來源由于不同的高程、地形及降水條件呈現(xiàn)較為明顯的區(qū)域差異特征[2]。高川季節(jié)融雪、永久性融雪冰川、降水是其山區(qū)型河流的徑流主要補給來源,徑流消耗主要在平原地帶,無徑流產(chǎn)生[3]。暖溫帶干旱型氣候是阿克蘇流域主要氣候,蒸發(fā)由于氣候干燥較大,降水總量較低且存在明顯的季節(jié)變化特征,流域面平均降水量年均值低于300 mm[4]。流域多年水資源總量均值為81.2億 m3,出山口水文控制站徑流多年統(tǒng)計數(shù)據(jù)為77.25億 m3,徑流年最高值和最低值之間的比值在1.7~2.2之間[5]。庫瑪拉克河和托什干河是其阿克蘇上游的主要支流,高山融雪補給是庫瑪拉克河主要河流徑流補給來源,汛期和非汛期徑流補給占比分別為71.33%和28.67%,冰川融雪補給是托什干河主要河流徑流補給來源[6]。近些年來,有研究成果表明受氣候變化和人類活動的影響,阿克蘇流域水文循環(huán)影響較為明顯[7-12]。為對流域水資源進行科學(xué)保護和有效利用,亟需對流域氣候水文變化特征進行分析,從而指導(dǎo)流域水資源開發(fā)和保護利用的精準規(guī)劃。

        2 研究采用數(shù)據(jù)

        本文氣候數(shù)據(jù)主要采用阿克蘇流域內(nèi)6個氣象站點1961-2018年的氣溫、降水監(jiān)測數(shù)據(jù),各站點分別為阿合奇、柯坪、烏什站 、溫宿站、阿克蘇站、阿瓦提站,其中溫宿站部分年份資料缺測,考慮資料的一致性,采用附件站點進行了插補。水文變化數(shù)據(jù)分別選用沙里桂蘭克站和協(xié)合拉站作為流域山口徑流控制站,大西橋站為阿克蘇河主要控制水文站,依瑪帕夏站作為下泄流量控制站,水文站數(shù)據(jù)主要選用蒸發(fā)和徑流統(tǒng)計數(shù)據(jù),所有數(shù)據(jù)均通過一致性、可靠性、代表性檢驗。

        3 線性變化趨勢檢驗方法

        采用M-K參數(shù)檢驗方法對阿克蘇河流域氣溫水文變化特征進行變化趨勢分析。該方法將氣溫水文要素變化序列作為樣本序列對其統(tǒng)計變量S進行計算:

        (1)

        (2)

        (3)

        (4)

        其中S為氣候水文變化指標指序列顯著性檢驗統(tǒng)計變量;xi和xj表示為來自同一個樣本總體的兩個樣本數(shù)據(jù)系列;σs表示為方差標準計算值;sign表示為計算變量;n表示為總的樣本序數(shù);Z表示檢驗特征變量,當(dāng)Z>0則表示氣候水文變化指標呈現(xiàn)遞增變化趨勢,否則呈現(xiàn)遞減變化趨勢,當(dāng)∣Z∣>2.32、1.64<∣Z∣<2.32、1.28<∣Z∣<1.64則分別表示變化趨勢的顯著性可分別達到99%、95%以及90%的置信水平。

        4 氣候水文變化特征分析

        4.1 氣溫變化特征分析

        結(jié)合阿合奇、柯坪、烏什站 、溫宿站、阿克蘇站、阿瓦提站氣象站1961-2018年氣溫數(shù)據(jù)對阿克蘇流域近58 a氣溫變化特征進行分析,結(jié)果如表1所示。

        從阿克蘇流域1961-2018年氣溫變化特征可看出,流域1961-2018年氣溫總體呈現(xiàn)較為明顯的遞增變化,趨勢檢驗統(tǒng)計值為2.253 9,達到了95%的顯著變化置信水平。通過對年氣溫變化率統(tǒng)計,阿克蘇流域近58 a氣溫的遞增率為0.14℃/10a。從1961-2018年氣溫高值出現(xiàn)在2007年,從1971年以后氣溫呈現(xiàn)10 a的遞減變化,從1985年以后氣溫逐步呈現(xiàn)顯著增加變化直到2002年,從2002年以后氣溫總體呈現(xiàn)弱下降變化,通過對阿克蘇流域氣溫突變特征分析,1996左右是阿克蘇流域氣溫主要突變特征點。

        表1 阿克蘇流域1961-2018年氣溫變化特征

        4.2 降水變化特征分析

        結(jié)合阿合奇、柯坪、烏什站 、溫宿站、阿克蘇站、阿瓦提站氣象站1961-2018年降水氣溫數(shù)據(jù)對阿克蘇流域近58 a面降水變化特征進行分析,結(jié)果如表2所示,并對其年內(nèi)分配特征進行統(tǒng)計,結(jié)果表3所示。

        表2 阿克蘇流域1961-2018年降水變化特征

        表3 阿克蘇流域1961-2018年內(nèi)降水變化特征

        從阿克蘇流域1961-2018年降水變化特征可看出,其和年氣溫變化具有一定的相似特征,從1961-2018年降水量總體呈現(xiàn)增加變化趨勢,近58 a流域降水遞增率為13.5 mm/10a。降水小幅下降的年代主要在1990-1999之間,通過對流域降水突變特征分析,1987年左右為阿克蘇流域降水突變特征點。2~6 a的短周期是其降水主變化周期,降水長周期變化不明顯。夏秋兩季是降水集中的兩個季節(jié),各季節(jié)降水遞增率分別為1.45 mm/10a(春季)、5.71 mm/10a(夏季)、5.25 mm/10a(秋季)、0.85 mm/10a(冬季)。

        4.3 水面蒸發(fā)變化特征分析

        結(jié)合區(qū)域水文站水面蒸發(fā)觀測數(shù)據(jù),對流域1961-2018年水面蒸發(fā)特征進行統(tǒng)計分析,結(jié)果如表4所示。

        從阿克蘇流域1961-2018年水面蒸發(fā)變化特征可看出,流域近58 a水面蒸發(fā)呈現(xiàn)顯著遞減變化,遞減率為-21.9 mm/10a。1961-1969年以及2010-2018年水面蒸發(fā)呈增加變化,但趨勢不明顯,和降水突變一致,1987年是阿克蘇流域水面蒸發(fā)突變特征點,年蒸發(fā)存在兩個周期低于5 a的變化振蕩周期,主變化周期為2~3 a,局部存在4~5 a的變化周期。夏季蒸發(fā)下降速率顯著高于其他季節(jié),遞減率為-9.78 mm/10a,冬季水面蒸發(fā)遞減速率最低,遞減率僅為-1.61 mm/10a。

        表4 阿克蘇流域1961-2018年水面蒸發(fā)變化特征

        4.4 徑流變化特征分析

        考慮徑流系數(shù)長度和一致性,選用阿克蘇流域大西橋站和依瑪帕夏站作為徑流分析站點,對流域徑流變化特征進行統(tǒng)計分析,結(jié)果分別如表5和表6所示。

        表5 阿克蘇流域大西橋站1961-2018年流量變化特征

        表6 阿克蘇流域依瑪帕夏站站1961-2018年流量變化特征

        大西橋站和依瑪帕夏站分別為流域上下游控制水文站點,從1961-2018年兩個水文站點平均流量均呈現(xiàn)弱遞減變化,總體遞減幅度不高,趨勢不顯著。大西橋站和依瑪帕夏站近58 a平均流量的突變點較為集中,1987年為兩個水文站點徑流突變年份。大西橋站的徑流變化短周期為3~4 a,依瑪帕夏站的短周期變化為2~6 a,徑流主要集中在夏季,受夏季冰川融雪補給和降水影響,徑流年份分配十分不均勻。

        4.5 地下水變化特征分析

        結(jié)合流域2000-2018年地下水埋深觀測數(shù)據(jù),對流域近58 a地下水埋深變化特征進行統(tǒng)計分析,結(jié)果如表7所示。

        表7 阿克蘇流域2000-2018年地下水埋深變化特征

        從阿克蘇流域2000-2018年地下水埋深變化特征可看出,阿克蘇流域從2000年開始地下水埋深總體呈現(xiàn)遞減變化,2000年以后地下水年平均水位變化值為0.074 m。2010年以后流域地下水埋深變化顯著性增強。流域地下水埋深年內(nèi)分配差異較大,冬季由于用水量減少,流域地下水位有所回升,夏季6月份由于徑流補給增多,地下水位略回升,進入7月份后由于取水量增加,使得7月份地下水位下降明顯。

        5 結(jié)語

        (1)從1985年以后氣溫逐步呈現(xiàn)顯著增加變化直到2002年,從2002年以后氣溫總體呈現(xiàn)弱下降變化,通過對阿克蘇流域氣溫突變特征分析,1996左右是阿克蘇流域氣溫主要突變特征點。

        (2)1987年是阿克蘇流域水面蒸發(fā)突變特征點,年蒸發(fā)存在兩個周期低于5年的變化振蕩周期,主變化周期為2~3 a,局部存在4~5 a的變化周期。夏季蒸發(fā)下降速率顯著高于其他季節(jié),遞減率為-9.78 mm/10a,冬季水面蒸發(fā)遞減速率最低,遞減率僅為-1.61 mm/10a。

        (3)大西橋站和依瑪帕夏站近58年平均流量的突變點較為集中,1987年為兩個水文站點徑流突變年份。大西橋站的徑流變化短周期為3~4 a,依瑪帕夏站的短周期變化為2~6 a,徑流主要集中在夏季,受夏季冰川融雪補給和降水影響,徑流年份分配十分不均勻。

        (4)流域地下水埋深年內(nèi)分配差異較大,冬季由于用水量減少,流域地下水位有所回升,夏季6月份由于徑流補給增多,地下水位略回升,進入7月份后由于取水量增加,使得7月份地下水位下降明顯。

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