發布時間：2019-12-03所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：根據烏魯木齊河英雄橋水文站19582005年48年的徑流資料, 采用徑流年內分配不均勻系數、年徑流量變差系數和極值比、Mann-Kendall突變分析、小波分析法法等多種分析方法，分析了烏魯木齊河徑流量的年內和年際變化規律特征。結果表明:烏魯木齊河徑流年內
摘 要：根據烏魯木齊河英雄橋水文站1958—2005年48年的徑流資料, 采用徑流年內分配不均勻系數、年徑流量變差系數和極值比、Mann-Kendall突變分析、小波分析法法等多種分析方法，分析了烏魯木齊河徑流量的年內和年際變化規律特征。結果表明:烏魯木齊河徑流年內分配不均勻，年內分配不均勻系數為1.19，水量主要集中在氣溫相對較高和降水較多的 6~8月，夏季徑流量占年徑流量的69.55%;烏魯木齊河徑流量的年際變化不明顯，年徑流變差系數值為0.15, 極值比為1.97;烏魯木齊河年徑流量的變化不存在突變特征;烏魯木齊河年徑流量存在著較為明顯的周期特征，其顯著周期為16年、6年和3年。
關鍵詞：烏魯木齊河 徑流 周期 長期變化特征
河川徑流的長期變化特征與周期分析在流域水利規劃、水利工程建設、生態環境保護及水資源合理利用等方面具有十分重要的作用，近年來已成為國內外學者的研究熱點。加德納[1]通過數值模擬，建立了氣候變化對徑流影響的模型，并預測了北美未來徑流的變化趨勢;藺學東等[2]運用Mann-Kendall趨勢分析法和Pettitt變點檢驗法對拉薩河流域近50年來徑流變化趨勢進行了分析，結果表明流域內徑流年際變化大，后期呈明顯增加趨勢，徑流變化與氣候變化關系密切;王振龍[3]采用最小二乘法、PIII 曲線法和小波分析方法系統分析了淮河魯臺子站徑流量的變化特征，結果表明淮河徑流年際變化大，并存在2、8年的周期變化;張建云[4]采用MK檢驗方法研究了中國六大江河的年徑流量變化情況，結果指出近50年來中國六大江河的實測徑流量均呈下降趨勢，影響了我國社會經濟的發展。本文擬以烏魯木齊河英雄橋水文站1958—2005年間的實測年徑流資料序列為基礎，運用多種方法分析其徑流變化特征、趨勢和周期，以揭示其多年徑流量的變化規律，為流域水資源的合理開發、利用提供理論指導。
1 研究區概況
烏魯木齊河流域位于天山北坡中段，東 經 86°45′～87°56′，北緯43°0 0′～4 4°07′之間，東為板房溝流域，西接頭屯河流域。烏魯木齊河發源于天山天格爾峰下的烏魯木齊河源1號冰川，橫穿烏魯木齊市區，最后流入準噶爾盆地南緣北沙窩，全長 214 km，流域總面積約4684km2 ，其中山區(西白楊溝口以上)流域面積 1070km2 ，流域平均海拔3 0 0 6m;英雄橋以上流域面積 924km2 ，平均海拔3083m;躍進橋以上流域面積310km2 ，平均海拔3 4 8 3m。烏魯木齊河是一條由冰雪融水、降雨及地下水混合補給的河流，其中冰雪融水占49%，降雨占 36%，地下水占15%[5]。英雄橋水文站多年平均年徑流量為 2.427×108m3[6]。烏魯木齊河是烏魯木齊市的主要水源，承載著近百萬畝農田灌溉、300多萬人口生活供水的混合型烏河灌區。
2 數據來源與研究方法
烏魯木齊河流域設有兩個觀測站點，一個為烏魯木齊河源頭設立的大西溝國家基本氣象站，具有長序列的冰川觀測資料和氣象觀測資料;一個為新疆維吾爾自治區水利廳在烏魯木齊河出山口附近設立的英雄橋水文。文中主要選用了英雄橋水文站1958—2005年共48年資料，采用徑流年內分配不均勻系數[7-8]、年徑流量變差系數和極值比[9]對徑流量的年內、年際變化規律進行分析，用MannKendall突變分析法對徑流量的突變特征進行了分析，用小波分析法[10-12]對徑流量的多時間尺度周期波動規律進行提取，以揭示其多年徑流量的變化規律，為預測未來河流徑流變化提供技術支撐。
3 結果與討論
3.1 年內分配和年際變化特征
3.1.1 徑流量的年內分配
烏魯木齊河是一條由冰雪融水、降雨及地下水混合補給的河流，徑流年內分配主要受山區降水和氣溫的影響。經計算烏魯木齊河的徑流年內分配不均勻系數為1.19，數值明顯偏大，說明烏魯木齊河各月徑流量相差較大，年內分配極不均勻。水量主要集中在氣溫相對較高和降水較多的6~8月夏季，徑流量占年徑流量的69.55%，冬季徑流明顯偏少，徑流量約占年徑流量的4.65%，春季水量少于秋季，但都不是很大，徑流量約占年徑流量的比例分別為10.28%和15.52%;最大月徑流量出現在7月，其水量占年水量的 28.86%，最小月徑流量出現在2月，其水量僅占年水量的 1.16%，最大月徑流量為最小月徑流量的約25 倍，相差巨大。烏魯木齊河徑流量年內分配的總體特點是，冬季水量少，春汛不明顯，夏季水量很豐富，水量年內分配及其不均勻。
3.2 徑流量的年際變化
烏魯木齊河年徑流變差系數Cv 值為0.15, 極值比(最大值與最小值之比)為1.97, 多年總平均流量為2.427×108m3 。這么小的變差系數和極值比說明烏魯木齊河徑流年際之間的波動幅度小，徑流來源穩定而集中，少有洪澇災害發生，有利于灌溉農業的發展。從英雄橋水文站年徑流量的距平與累積距平變化曲線圖( 圖2) 中可以看出, 近50年來，烏魯木齊河的年凈流量大體經歷了兩個階段：一為1958— 19 8 8年期間的徑流相對偏少階段，此階段內，距平以負值為主，累積距平呈現出逐步降低的態勢，這說明1958— 1988年期間為明顯的枯水期;二為1989—2005年期間的徑流量相對偏多階段，此階段內，距平以正值占絕對優勢，累積距平呈現出逐步上升的態勢，這表明1989—2005年這一時期徑流相對豐富，為豐水期。
3.3 徑流量的突變特征
Mann-Kendall (M-K) 法可以較有效地檢測序列的變化趨勢, 并能大體確定突變發生的位置。經計算所有 UFk組成一條曲線UF，把同樣的方法引用到反序列中，得到另一條曲線UB。在給定顯著性水平 (取α= 0.05,則 U0.05=±1.96)條件下，當 |UFk| >Uα時，表明序列存在明顯的增長或減少趨勢。如果UF和UB兩條曲線在臨界線之間出現交點，且上升或下降超出臨界線，則此交點就是突變的時間。從圖3上可以看出，在近50年時間內，UF和UB兩條線沒有出現交點，這說明近50年來烏魯木齊河的年徑流量沒有出現突變變化，但從1996年以后，年徑流量出現增長趨勢。
3.4 徑流量的多時間尺度周期特征
從圖4可以明顯的看出,烏魯木齊河年徑流量的變化存在著多個特征時間尺度的周期變化特征及其在時間域中的分布情況。其中較明顯的是3年左右、6年左右和16年左右的特征時間尺度。在3年左右的特征時間尺度上，烏魯木齊河年徑流量經歷了頻繁的偏多偏少變換，在20世紀 80年代中期以前，這種3年左右的時間尺度表現尤為明顯， 90年代中期后更多的表現為2年左右的特征時間尺度;在6 年左右的特征時間尺度上,在20世紀90年代以前,烏魯木齊河年徑流量明顯的表現為6年左右的特征時間尺度，90年代以后更多的表現為4～5年左右的特征時間尺度;災害的成災面積明顯地表現為9年左右的特征尺度, 80年代末特征時間尺度開始表現為較強的7年左右的特征時間尺度。16年左右的特征時間尺度在80年代中期以前表現為16年左右的周期,從80年代中期后表現為17年左右的周期。
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4 結語
(1)烏魯木齊河徑流量的年內變化較為明顯，徑流年內分配不均勻系數為1.19，數值明顯偏大，水量主要集中在氣溫相對較高和降水較多的6~8月，夏季徑流量占年徑流量的69.55%。
(2)烏魯木齊河徑流量的年際變化不明顯，年徑流變差系數Cv 值為0.15,極值比(最大值與最小值之比)為1.97;從長期變化來說，烏魯木齊河的年凈流量大體經歷了兩個階段：一為1958—1988年期間的徑流相對偏少階段，二為 1989—2005年期間的徑流量相對偏多階段。
(3)Morlet小波分析表明，烏魯木齊河年徑流量存在著較為明顯的周期特征，其顯著周期為16年、6年和3年。
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