黄水沟流域区降水、蒸发时空分布特征

□鲜景春 □王振龙 □朱建春 □杨建国（巴音郭楞水文水资源勘测局）

1.引言

黄水沟流域是汇入开都河流域的最大一条支流，同时也是我国面积最大的内陆淡水湖——博斯腾湖水量的源流，降水与蒸发作为流域水资源形成、演变规律研究的基础，分析其时空变化特征，有助于认识流域水循环规律，为水资源的合理开发利用提供依据。黄水沟流域位于新疆天山山脉中段南坡，属雨雪混合补给河流，流域中部巴仑台镇以上有两条支流，西支巴音沟，东支为乌拉斯台沟，后者为黄水沟的主流。巴仑台以下还有老巴仑台及哈布其干郭楞等支流汇入，全流域呈扇状。流域面上的降水，经过10余条一级支流，10余条二级支流及若干条三级支流的汇集调蓄。

选用巴仑台气象站和黄水沟水文站1958-2010年的降水和1980-2010年的蒸发资料，分析降水、蒸发量的变化特征。站点基本情况见表1。

表1 流域代表站基本情况表

2.流域概况

2.1 地理位置

黄水沟位于新疆巴音郭楞蒙古自治州和静县境内，发源于中天山的天格尔山南坡，属雨雪混合补给河流，东与清水河、西与开都河相邻，其地理位置处于东径85°55′～86°54′，北纬42°12′～43°09′。流域东西最宽处相距80.1km，南北最长处相距106.10km，海拔最高4398m。海拔高程3600m以上为终年积雪覆盖，2000～3600m的高程河段，是充沛的降雨区，河床水流集中，地表植被由草甸草原组成，覆盖率较好。2000m至出山口段，植被覆盖率较差。

2.2 河流水系

流域中部巴仑台镇以上有两条支流，西支巴音沟，东支为乌拉斯台沟，后者为黄水沟的主流。巴仑台以下还有老巴仑台及哈布其干郭楞等支流汇入，全流域呈扇状。流域面上的降水，经过10余条一级支流，10余条二级支流及若干条三级支流的汇集调蓄，自北向南汇集于山口（即黄水沟水文站位置）。水文站黄海基面高程为1313.50m，集水面积4311km2，至河源河道长度为110km。水文站下游约12km至黄水沟防洪分水闸，此处黄水沟河道分为东西两条支流，东支沿途流经和静县巩哈拉村、解放二渠、乌拉斯台农场、22团、23团、八棵树、314国道、苇子湖等地主要用于工、农业用水，最后注入博斯腾湖大湖。西支在黄水沟防洪分水闸下游2.5km处分为两支，两支支流流经和先公路后在开都河入河口处汇合流入开都河，是开都河下游河段最大的一条支流。

3.降水、蒸发特征

3.1 降水特征

影响黄水沟流域降水的水汽来源有3条路径，从西北方向来自北冰洋的寒流，盛夏在气温较高时，偶尔有南印度洋水汽进入流域区形成降水，但流域主要水汽来源于西风环流的大西洋水汽。流域内北部山区平均年降水量在200～300㎜（局部区域可达400～500mm），中游峡谷段受东、西风气流抬升，峡谷段两侧山地形成降雨中心，平均年降水量为20～400mm，是黄水沟洪水的主要形成区。出山口以下平原区平均年降水量只在60～90㎜之间。

3.1.1 降水量的年内分配

黄水沟流域降水年内分配极不均匀，其特点是年降水量主要集中在汛期，冬春两季干燥少雨，汛期连续最大5个月降水主要集中在5-9月，占全年降水量的80.8%～93.3%，其中又以6、7、8三个月最为集中，占全年降水量的60%～70%（巴仑台站达到70.5%）。每年1-4月及10-12月份降水量较少，分别占全年降水量的6.7%～9.2%（巴仑台站1-4月及10-12月仅为6.7%），连续最枯四个月（11-2月）占全年降水量的1.0%～7.8%。多年平均最大月降水量是最小月的15～135倍（巴仑台站为135倍），见表2。

表2 各站多年平均降水量年内分配及各月各降水量变差系数统计表

3.1.2 降水量的年际变化

图1 降水量与海拔高度的相关关系图

将各站50年降水资料按年每10年一个阶段划分，对阶段进行距平分析，由表3可见，各站点降水量在20世纪60年代至21世纪呈逐渐增加，其中在20世纪60-80年代各站点降水量均以平枯为主，在近20年各站降水量均明显偏丰。从各站点历年（月、年）降水资料系列来看，各站年降水量变差系数Cv在 0.30～0.55之间，年降水量变差系数最大的为和静县气象站（Cv=0.55），最大年与最小年降水量相差6.4～13倍（相差倍数最大的为和静县气象站）。各站夏季6-8月份降水量多，且Cv值相对较小，历年此季节降水量相对稳定；在1-4月份和10-12月份降水少，且Cv值相对较大，历年此季节降水量相对不稳定，见表2、表3。

表3 各站不同年代降水量丰枯变化表

3.1.3 流域降水量的空间变化情况

流域主要水汽来源于西风环流的大西洋水汽，流域内降水

量自西向东、自北至南逐渐减少，同时降水量随海拔高度的升

高而增加的规律比较明显，经相关分析，年降水量与海拔高度

的相关较好,相关方程如下：

Y=0.2211X－190.95………（公式1）；相关系数r=0.9930

式中：Y—多年平均年降水量（mm）、X—海拔高度（m）最大年与最小年降水量相差倍数逐渐减小。说明在河流域源头的北部山区，年降水量较大，年际变化相对稳定；而下游的农业灌区年降水量较少，且年际变化相对不稳定。

3.2 水面蒸发特征

水面蒸发量反映了不同区域水面蒸发的能力大小，它主要受气压、气温、风力、湿度、太阳辐射等气象因素的综合影响。流域上游河谷地年水面蒸发量在600㎜左右，中游带年水面蒸发量在900㎜左右，流域下游平原区年水面蒸发量在1100㎜左右。

由于各代表站的蒸发资料从1980年后为连续完整的系列，本次主要采用各站1958-2008年的E601型蒸发器观测的蒸发量（或Φ20cm蒸发器观测值，经E601型蒸发器与Φ20cm蒸发器观测值折算系数法计算的E601型蒸发量），来说明流域内天然水体的水面蒸发量。

3.2.1 蒸发量的年内分配

开都河流域深居欧亚大陆腹地，属大陆性温带干旱气候，日照充足，太阳辐射强，流域内有高寒半干旱半湿润区和平原温带干旱区。一年四季中，冬夏长，春秋短，水面蒸发的季节变化主要受气温和相对湿度等的影响，表现为夏季大，冬季小。夏季（6-8月）水面蒸发量占全年蒸发量的41.9%～48.4%，冬季（12-2月）水面蒸发量仅占全年蒸发量的3.1%～6.6%。无论山区或平原区水面蒸发量都是夏半年（4-9月）大于冬半年（10-3月），夏半年水面蒸发量占全年水面蒸发量的78.7%～85.3%，而冬半年水面蒸发量只占全年水面蒸发量的14.3%～21.3%。连续最大四个月水面蒸发量均出现在5-8月，占年蒸发量的57.1%～64.4%。最大月蒸发量出现在5月或6月，占年蒸发量的15.1%～17.1%；最小月蒸发量均出现在12月或1月，占年蒸发量的0.7%～2.1%，见表4。

表4 各站多年平均蒸发量年内分配统计表

3.2.2 蒸发量的年际及空间变化情况

各站蒸发量总体来看呈不规则的起伏变化过程，且变幅不大，最大年与最小年蒸发量相差倍数在1.74～1.84之间，黄水沟水文站为1.84倍，年际变化相对稳定。从变化过程的发展趋势来看，各站变化过程的发展趋势相对较平稳，1986年后有一个连续上升的过程，2000年前后有一个连续下降的过程，见图2。

图2 代表站逐年蒸发量距平百分比过程线

4.结论

4.1 流域降水、蒸发年内分配及年际变化

4.1.1 降水。受不同季节降水水汽来源的影响，流域不同区域年内降水量，汛期5-9月降水量占全年降水量的80.8%～93.3%，多年平均最大月降水量是最小月的15～135倍，降水年内分配不均匀；不同区域年降水量变差系数Cv在0.30～0.55之间，最大年与最小年降水量相差6.4～13倍。流域内降水呈现出平原区降水量比山区少，相比较平原区年内分配较均匀，但年际变化较大，夏季6-8月份降水量多，且历年此季节降水量相对稳定。流域近20年降水量均呈明显偏丰的趋势。

4.1.2 蒸发。受季节性气温和相对湿度等变化的影响，流域不同区域年内蒸发量，夏季6-8月水面蒸发量占全年蒸发量的41.9%～48.4%，而冬季（12-2月份）水面蒸发量仅占全年蒸发量的3.1%～6.6%；历年蒸发量呈不规则的起伏变化过程，且变幅不大，最大年与最小年蒸发量相差1.74～1.84倍，年际变化不大。流域内蒸发量呈现出，平原区比山区蒸发量大，相比较山区年内分配较均匀，年际变化也相对较稳定。

4.2 流域区降水、蒸发空间变化情况

流域主要水汽来源于西风环流的大西洋水汽，流域内降水量自西向东、自北至南逐渐减少，相应蒸发量却逐渐增大；流域北部山区地势高，年降水量大，而蒸发量小，流域南部平原地势低，年降水量小，而蒸发量大。随海拔高度的升高降水量逐渐增大，而蒸发量随海拔高度的降低而增大，同时随海拔高度的升高，区间降水量年际变化相对稳定。

［1］ 金光炎.水文统计计算.高等教育出版社［M］.1979（8），第一版.

［2］ 胡汝骥.中国天山自然地理.北京：中国环境科学出版社［M］.2004（9）第一版.

［3］ 李阳，魏晓妹，孙艳伟.水文.水利部《水文》编辑部［J］.2007（3），85-88.

［4］ 杨贵林，张静娴.水文水资源.《水文水资源》编辑部［J］.

1999（3 ），24-25.