阿克苏河流域降水量年际变化特征分析

2021-07-15赵飞

陕西水利 2021年6期

赵飞

(新疆阿克苏水文勘测局，新疆阿克苏 843000)

1 阿克苏河流域降水量及其分布特征

阿克苏河流域位于天山南麓的中部和西部、在塔里木盆地的西北边界，是塔里木河最富水的支流。上游有库玛拉克河与托什干河两条源流，两大源流入境后，分别流经克孜勒苏及阿克苏两地州的阿合奇、乌什、温宿、阿克苏、阿瓦提等五县市，在肖夹克(东经80°59′，北纬40°32′)处加入塔里木河。阿克苏河的主要河流长132 km，地理位置在东经75°35′～81°00′和北纬40°25′～42°28′之间。流域总面积为63,100 km2，其中所属流域中有42,800 km2位于我国。国外(吉尔吉斯斯坦境内)流域面积2.03万km2；本次流域降水量分析的范围为阿克苏河流域国内的部分区域，涉及区域面积3.60万km2，其中山区面积2.21万km2，平原面积1.39万km2[1]。

阿克苏河流域地理位置位于欧亚大陆的腹地，该盆地的地形从北向南，从西向东逐渐减小，从而使地质带分布更加清晰。水蒸气主要来自西方循环。降水主要集中在山区，且东西部分布均匀。垂直带的分布变化很大。托穆尔山顶附近的高山地区海拔7435 m，坎塘格峰的高峰为6995 m，年降水量在海拔1000 m左右的地区，年降水量仅为50 mm左右，增长率为海拔高度的年降水量约为16.9 mm/100 m[1-2]，这是河流径流补给带的典型特征，并且在垂直干旱地区具有多样性的特点。

2 降雨量数据收集

2.1 雨量站分布情况

本次阿克苏河流域降水量分析选用的降水量资料是评价区域内及周边国家水文、雨量站网的实测数据。为了准确地分析和评估一个地区的降水分布，有必要选择一个分布适当并能反映地形变化特征的降雨观测站。本次选用阿克苏河流域国家水文站及雨量站基本情况见表1[3]。

表1 阿克苏河流域水文、雨量站一览表

2.2 资料收集选用

本次阿克苏河流域降水量年际变化分析是以1960年～2015年系列资料作为分析计算依据，共选用10处水文站、雨量站的降水量系列资料，其中水文站3处，雨量站7处。在对降水量进行分析计算时，由于各降水观测站点的资料系列长短不一致，起讫年限不一致，需要对各降水观测站点缺测资料以及对于实测资料系列虽有30年或以上，但时序上不连续的站点的降水量资料进行插补展延。

对表1中选取的站点缺测年份雨量资料采用相关系数法与临近站点实测降雨量资料分析、比较，建立两站年降水量相关关系曲线，其相关系数R在0.72～0.93之间，见图1。采用相关系数较高的站点资料对缺测年份资料进行插补延展[4]，经分析其插补延展方法较为合理。

图1 计算站点与参考站点年均降水量关系线图

3 系列资料的三性分析

3.1 可靠性分析

本次降水量年际变化分析选用的降水观测站点的降水量测验、数据整编、年鉴刊印都严格执行国家行业规范与标准。降水量资料经过各级业务部门技术审查、整编，成果具有较高的精度及可靠性，可以满足本次分析工作的需要。

3.2 一致性分析

采用数理统计法进行年降水量的分析计算时，一个重要的前提是年降水量系列应具有一致性。就是说组成该系列的降水量资料，它们都是在相同的气候条件，相同的基础表面条件和相同的测试地点获得的。其中，气候条件变化非常缓慢，通常无需作为必需项去考虑。

本次选取用于分析计算的各站在降水量观测期间，气象场没有迁移，根据相关的国家标准和规范进行水文和降水测试以及数据编辑。所有结果都包含在国家二级水文和气象数据库中，并且数据系列是一致的。

3.3 代表性分析

年降水量系列的代表性是指样本与总年降水量的接近程度。它们越接近，序列越具有代表性，频率分析结果就越准确。可以通过比较两个统计参数来确定样本对总体的代表性。但是，总体分布是未知的，无法直接进行比较。只有通过了解降水规律并将其与更长的降水序列数据进行比较，才能去对其进行一个合理的判断与分析[4]。

(1)站点选择

水文序列的代表性取决于它是否包括整个高、平、低水位循环，是否可以反映水循环可变性，高低水位交替以及特征值的客观规律。在阿克苏河流域，有10个观测降水的水文和降雨观测站。根据地理位置、数据系列的特征、气候因素的相似性和一致性以及天文台的均匀分布而定，本次降水量年际变化分析将阿克苏河流域上的西大桥水文站、阿瓦提雨量站、阿克苏雨量站和阿拉尔水文站4个资料系列较长的站点作为区域代表站进行分析。

(2)分析过程

降水规律的变化全面反映了气候、自然地理和其他因素的影响。阿克苏河流域位于天山南麓的中部和西部，以及塔里木盆地的西北端，由于西部环流的影响，每年的降水量变化都很大，有丰、枯水交替出现的规律模式。

根据样本系列的长度，对于西大桥、阿瓦提、阿拉尔和阿克苏的年降水量系列资料，在1960年～2015年区间内，以每10年为一个时段，2010年～2015年单独为一个时段[5]，统计各时段年平均降水量与多年平均降水量的比值见表2和图2。

图2 阿克苏河流域代表站各时段年降水量比较图

表2 阿克苏河流域代表站各时段年降水量比较表

4 分析结果

从表4中可以看出，阿克苏河流域的降水量总体变化趋势呈上升趋势。从1960年代到1970年代，每个降水观测台的长期降水变化相对较为缓慢，变化量从-8.2%～20.8%不等，属于降水量较少的时期，其中阿克苏站变化量最大，变化幅度为20.8%。20世纪80年代至21世纪初，阿瓦提站时段平均降水量持续增加，该时段与多年平均值相比增加11.3%；西大桥站、阿拉尔站和阿克苏站整体也呈持续增加趋势，分别高于多年平均值5.8%、6.9%和7.1%。进入21世纪后，各站大多处于降水丰水期，但是在21世纪前10年，西大桥站和阿拉尔站降水量较多年平均降水量减少10.1%和9.8%；2010年后降水量增加幅度较大，4个代表站在2010年～2015年降水量较多年平均降水量增加幅度在15.7%～31.8%之间。

图2显示了阿克苏河流域代表站年降水量变化柱状图，从图中可以看出，阿瓦提站降水量变化幅度要大于西大桥站，其中阿瓦提站、西大桥站年降水量变化幅度相比阿拉尔和阿克苏来说更明显，而阿瓦提站年降水量大于西大桥站，远大于阿拉尔站和阿克苏站，阿克苏和阿拉尔站年降水量比较少，变化范围也相对稳定。从总体趋势的角度来看，阿克苏河流域的年降水量从1960年代到21世纪初有所不同，总体呈逐年增加的趋势；20世纪90年代以后，阿克苏河流域降水量增加比较明显。降水增加的主要原因是，在最近几十年中，由于全球温度上升，气候呈现变暖趋势，水循环加快，并且由温度上升引起的冰川融化和蒸发的增加导致降雨量增加。