洮儿河流域水文气象要素变化趋势分析

尹雄锐，王晓妮，侯 琳，王 勇

(水利部松辽水利委员会，吉林 长春 130021)

洮儿河为松花江流域嫩江水系下游右侧的一大支流，位于松嫩平原西部，地处干旱半干旱的过渡地带，近几十年来受气候变化和人类活动的双重影响，流域水资源发生了深刻的变化，中下游地区水资源供需矛盾日益突出，由于水资源短缺，下游地区已大面积出现湿地退化、土地盐碱化、土壤沙化等现象，严重制约了社会经济的可持续发展。

1 研究区域

洮儿河发源于大兴安岭东麓的高岳山，河流自西北向东南流经内蒙古兴安盟的科右前旗，乌兰浩特市和吉林省白城地区洮南、镇赉、大安等县，在月亮泡附近注入嫩江，干流总长536 km。该流域东为嫩江，西接大兴安岭，南临霍林河，北靠绰尔河，流域面积43 443 km2，其中内蒙古境内流域面积31 812 km2，包括二龙涛河、大小额木特河及洮儿河与霍林河之间的闭流区。流域地形东高西低，从西北向东南高程逐渐减小。洮儿河流域属于中温带大陆性季风气候，冬季严寒而漫长，夏季炎热而短暂，年平均气温-2.5～5℃。流域多年平均降水量435 mm，从空间上看，降水量由上游的470 mm减小到下游380 mm。气候系统受季风和地形的影响，降水年内分配不均匀，降水量80%以上集中于6—9月，尤其集中于7，8两月，多局部性暴雨；降水年际变化大，旱涝年份交替出现，且有连续丰水年和连续枯水年出现，丰水年的降水量达到枯水年的3～4倍。年蒸发量1 800～2 000 mm（20 cm蒸发皿），最大值出现在春季4—5月份。

2 数据处理

研究选取洮儿河流域内及邻近4个气象站（阿尔山、索伦、乌兰浩特、白城）气温和降水数据以及流域内2个水文站（索伦、洮南）数据，气象站和水文站沿着干流方向分布在流域上中下游，为了各站点时间序列具有可对比性，气象资料和径流资料都取1958—2006年。

3 研究方法

Mann-Kendall非参数统计检验法是由世界气象组织推荐的应用于环境数据时间序列趋势分析的方法，已经广泛用于检验水文气象资料的趋势成分。对于长度为 n 的时间序列 X1，X2，X3，…，Xn，

Mann-Kendall方法有两个重要的趋势检验参数，一是显著性水平α，表示趋势的强弱；二是倾斜度β，表示趋势的方向和大小，当β＞0时表示上升趋势，当β＜0时表示下降趋势，计算公式为：

4 结果分析与讨论

4.1 气温趋势变化

洮儿河流域气温的年际变化与多年平均值（表1）表明：洮儿河流域气温随着地形的变化，从上游到下游逐渐升高，上游阿尔山站最低为-2.8℃，下游白城站最高为5.0℃。从1958年以来全流域气温都呈增加趋势，2000年以来流域上游地区气温比20世纪60年代上升了1℃，中下游地区升温更为显著，升高1.6～1.8℃。

MK趋势检验结果（表2，图1）表明：阿尔山站气温春、夏、冬季都通过了95%的置信度检验，具有显著趋势；其β值都大于0，因此具有显著上升趋势，其年平均气温以0.02℃/a的速度上升；春季和冬季气温上升最为显著，秋季气温也有上升趋势，但是没有通过95%的置信度检验。索伦站年平均气温春季和夏季平均气温通过了95%的置信度检验，而秋季和冬季平均气温有上升趋势，没有通过95%的置信度检验，趋势不显著；年平均气温以0.025℃/a的速度上升，春季平均气温上升最为显著。中游乌兰浩特站年平均气温及各季节平均气温均通过95%置信度检验，呈显著上升的趋势，年平均气温上升速度为0.047℃/a，冬季平均气温上升最为显著。下游白城站除了夏季外，其他各季节平均气温都通过95%置信度检验，呈显著上升的趋势，年平均气温以0.035℃/a的速度上升，冬季平均气温上升最为显著。

从整个流域来看，平均气温总体变化趋势基本一致，但各季节的平均气温趋势变化略有不同，流域上游地区以春季增温最为显著，而中下游地区以冬季增温最为显著，乌兰浩特站在4个站中平均气温增加最为显著。

4.2 降水趋势变化

洮儿河流域多年平均降水量（表1）随着地形高程的减小，从上游到下游逐渐减少；上游索伦站降水量最多，为459.3 mm，下游白城站最少为386.6 mm。从年际变化来看全流域降水量经历了从20世纪60年代到70年代减小，从70年代到80年代增加，90年代以后降水量又减小的过程。

降水序列的变化趋势没有气温序列的变化趋势显著。所有站点的降水在各个时间尺度上都没有通过95%的置信度检验，说明变化趋势不显著（表2，图1）。从年尺度来看，各站的β值都小于0，说明流域降水呈减小的趋势，从上游到下游降水量减小的幅度增大，白城站降水量减小幅度最大，达到1.943 mm/a。从季节尺度来看，流域上游地区阿尔山站和索伦站春、夏、秋季降水量β值小于0，呈微弱减小的趋势，夏季减小幅度最大，冬季降水呈微弱增加趋势。乌兰浩特站降水量春季和冬季都有微弱增加的趋势，夏季和秋季呈微弱减小的趋势。白城站各季节降水量趋势变化与上游一致，春、夏、秋季降水量β值小于0，呈微弱减小的趋势，冬季降水量呈微弱增加趋势，且夏季降水量减小幅度较大，达到1.97 mm/a。

表1 洮儿河流域多年平均气温和降水量

表2 洮儿河流域气温和降水变化趋势与β值

4.3 径流

1）径流趋势变化。采用Mann-Kendall方法对洮儿河流域上游索伦站和下游洮南站年和各季节实测平均流量分析变化趋势，2个站年平均流量都通过了95%的置信度检验，β值都小于0，说明洮儿河流域径流呈显著减小的趋势，索伦站β＝-0.219 m3/（s·a），洮南站 β＝-0.507 m3/（s·a）；除索伦站夏季平均流量没有通过95%的置信度检验，其他季节平均流量都通过检验，径流减小非常显著，以夏季和秋季减少量最大。

2）径流变化成因分析。洮儿河流域径流变化主要受气候变化和人类活动的影响。从洮儿河流域气温和降水1958—2006年的序列检测可以看出，洮儿河流域近几十年来气温显著升高，降水减少，特别是中下游地区更加突出，降水减少加剧了气温升高引起的干旱化，导致流域径流减小。流域自2000年以来一直处于降水明显偏少时期，降水量相对多年平均减少16%，而河道径流相对于多年平均状况大幅减少，索伦站径流比多年平均值减少68%（图2）。水利工程建设和农业用水增加，对径流产生了显著的影响。自20世纪70年代以来,在洮儿河干支流相继修建了许多水库，其中大型水库有察尔森水库,中型水库有双城水库、明星水库、大青山水库、永丰水库、群昌水库、创业水库、团结水库等。水库的运行改变了流域河道径流的时空分布，而中下游灌区的开发大量取用河道径流，导致了流域中下游河道径流大幅减小，下游洮南站在近几年连续出现了长时间断流（图2），加剧了下游地区生态环境的恶化。洮儿河流域处于半干旱气候地区，径流对气候的变化非常敏感，流域产流主要在上游大兴安岭地区，下游平原区几乎不产流，因而人类活动是影响下游河道径流变化的主要控制因素。

图1 洮儿河流域各季节平均气温和降水的β值

图2 多年平均流量变化

5 结语

该文采用Mann-Kendall方法对洮儿河流域1958—2006年气温和降水及径流序列分析了长期趋势变化，结果表明：洮儿河流域气温升高明显，2000年以来流域上游地区气温比20世纪60年代上升了1℃，中下游地区升温更为显著，升高1.6～1.8℃。平均气温总体变化趋势基本一致，但各季节的平均气温趋势变化略有不同，流域上游地区以春季增温最为显著，而中下游地区以冬季增温最为显著。全流域降水量经历了从20世纪60年代到70年代减小，从70年代到80年代增加，90年代以后降水量又减小的过程，整体表现为减小趋势，但是趋势并不显著，从上游到下游降水量减小的幅度增大；从季节上看，流域冬季降水量有微弱增加的趋势，其他季节表现出微弱减小的趋势。流域径流表现出显著减小的趋势，以夏季和秋季减少量最大。径流对气候的变化非常敏感，流域上游径流除了人类活动影响外，还受气温升高和降水减小等气候变化的影响，中下游地区水资源开发利用程度不断增加，人类活动是影响下游河道径流变化的主要控制因素。未来的研究可以进一步分析气候变化和人类活动影响下的流域产汇流机制，量化气候变化和人类活动对流域径流变化的影响。

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