喀什噶尔河流域干旱指数探析

2023-07-28付明明

陕西水利 2023年7期

关键词：水面蒸发噶尔蒸发量

付明明

（喀什水文勘测局,新疆喀什 844000）

干旱指数是反映各地气候干湿程度的指标,以年蒸发能力与年降水量之比表示。喀什噶尔河流域为极度干旱地区,生态环境系统极其脆弱,研究其干旱指数对于流域水资源调配使用具有重要意义。

1 概况

喀什噶尔河流域位于新疆维吾尔自治区西南部,塔里木盆地西缘,总面积69650 km2,其中国内面积67092 km2。喀什噶尔河流域境内部分涉及的行政区域包括12 个县（市）、13 个团（场）。

喀什噶尔河流域三面环山,流域呈现开口向东的“簸箕”状地形,印度洋的湿润水气难以到达,北冰洋的寒冷气流也较难穿越,且地处北温带、亚欧大陆腹地,距离海洋较远,因而干燥少雨,属暖温带大陆性干旱-半干旱气候带。流域内四季分明,光照时间长,气温年变化和日变化均比较大,降水稀少,蒸发强烈。夏季炎热,但酷暑期短；冬无严寒,但低温期长；春夏多大风、沙尘暴、浮尘天气。因地形复杂,气候差异较大,整个流域海拔由高到低大致可分为高山极高山气候区、中低山丘陵气候区、平原气候区、沙漠荒漠气候区4 个气候区。

2 站点资料搜集

喀什噶尔河流域最早于1951年设立喀什气象站,之后陆续设立了乌恰气象站、阿俄水文站、沙曼水文站等气象观测站点。本次共收集喀什噶尔河流域内21 个雨量观测站点的逐月降水资料,同时收集了流域周边区域4 个雨量观测站点的逐月降水资料以控制降水深等值线的走势。选用的雨量站均属国家水文、气象部门设立和管理的,观测规范,资料整编按相应技术规程进行,成果可靠；其中气象部门设立的雨量站基本未发生迁移,水文部门设立的雨量站虽发生迁移,但迁移距离相对较近,迁站前后所处位置气候条件未发生较大改变,如卡拉贝利站、克勒克站,因此选用雨量站资料系列一致性较好。

3 水面蒸发地区、时空分布

3.1 水面蒸发量地区分布

喀什噶尔河流域由于气候、地理位置等各类因素变化幅度较大,所以蒸发能力也有较大差异。总体而言水面蒸发量的地区分布与年降水量的地区分布呈相反趋势,即沙漠区大于山前倾斜平原,山前倾斜平原大于山区；从东向西,随着地势的抬升,水面蒸发量呈减少趋势。

根据喀什噶尔河流域实测资料分析,由于山区海拔较高,因而水面蒸发量一般较低,在1000 mm~1300 mm（E601 蒸发器观测资料,下同）之间,如喀拉库里水文站多年平均水面蒸发量为1239 mm,阿合奇气象站多年平均水面蒸发量为1073 mm,沙里桂兰克水文站多年平均水面蒸发量为1288 mm。

处于迎风坡的中低山区是水面蒸发的高值区域,该区域气温较山区高,同时风量、风速也较山区、平原区丰富。如在克孜河中上游河段存在一个水面蒸发量高值区,该区域牙师水文站多年平均水面蒸发量为1696 mm,乌恰气象站多年平均水面蒸发量为1627 mm,卡浪沟吕克水文站多年平均水面蒸发量为1717 mm,卡拉贝利水文站多年平均水面蒸发量为2011 mm；另外,受局地气候影响,布谷孜河下游区域水面蒸发量也较大,如阿俄水文站多年平均水面蒸发量为1721 mm,阿图什气象站多年平均水面蒸发量为1794 mm。处于平原绿洲区的阿克陶县、岳普湖县、伽师县,相对而言距沙漠较远,同时山谷风对该区域影响也较小,因而在该区域产生了一个水面蒸发的低值区域,如阿克陶气象站多年平均水面蒸发量为1076 mm，伽师气象站多年平均水面蒸发量为1272 mm,岳普湖气象站多年平均水面蒸发量为1257 mm。对于流域下游靠近沙漠的区域而言,受沙漠的影响,其水面蒸发量较平原绿洲区显著增大。比如该区域内的巴楚气象站多年平均水面蒸发量为1417 mm,柯坪气象站多年平均水面蒸发量为1449 mm,阿瓦提气象站多年平均水面蒸发量为1463 mm。

3.2 水面蒸发量的年内分配

水面蒸发量的年内变化主要受年内温度、湿度及风的影响,因此喀什噶尔河流域水面蒸发年内分配不均匀,总体呈冬季水面蒸发量小,夏季水面蒸发量大。依据各水面蒸发选用站点1980年~2018年资料,统计其多年平均水面蒸发年内分布,见图1、图2。由此可知,喀什噶尔河流域内各站点间水面蒸发年内分布总体一致,差异不大。反映出流域内各站点水面蒸发虽受局地因素影响,但影响蒸发的主导因素在流域内是一致的。依据各水面蒸发选用站点1980年~2018年资料,统计各站点水面蒸发季节分布,喀什噶尔河流域春季（3 月~5 月）的蒸发量约占年蒸发量的21.8%~31.9%,夏季（6 月~8 月）的蒸发量约占年蒸发量的42.0%~48.6%,秋季（12 月~2 月）的蒸发量仅占年蒸发量的18.7%~24.2%,冬季（12 月~2 月）的蒸发量仅占年蒸发量的4.2%~10.1%。各选用站点水面蒸发主要集中在气温较高的夏季,统计其连续最大4 个月水面蒸发量,可知其占年水面蒸发量的55.5%~62.9%,且各站连续最大4 个月水面蒸发量均出现在5 月~8 月。各选用站点最大月水面蒸发量基本都出现在7 月,个别出现在6 月,占年内蒸发量的15.0%~17.3%；最小月水面蒸发量出现在1 月或2 月、12 月,占年内蒸发量的1.2%~2.7%。

图1 选用站（水文站）1980年~2018年水面蒸发量年内分布图

图2 选用站（气象站）1980年~2018年水面蒸发量年内分布图

3.3 水面蒸发量的年际变化

喀什噶尔河流域各选用站点水面蒸发量的年际变化不大,较为稳定,其变幅小于降水和径流。统计各选用站1980年~2018年水面蒸发量系列的变差系数CV,见表1。由表1 可知,各选用站水面蒸发量变差系数CV值在0.067~0.193 之间,总体变化不大。其中柯坪气象站水面蒸发量变差系数CV值最大,为0.193；克勒克水文站水面蒸发量变差系数CV值最小,为0.067。反映区域水面蒸发量年际变化较小的特性。

表1 各站点1980年~2018年水面蒸发量年际变化分析表

统计各选用站1980年~2018年水面蒸发量系列中最大年蒸发量、最小年蒸发量,见表1。由表1 可知,各站点极值比（最大年蒸发量/最小年蒸发量）在1.30~2.09 之间,总体差异不大,也说明区域水面蒸发量在1980年~2018年间,年际变化较小的特性。

由表1 可知,各水面蒸发量选用站中最大年、最小年出现时间同步性较差,反映评价区内水面蒸发受局地气象、地形的综合影响是不一致的,区域内存在一定的差异性。

4 干旱指数分析

4.1 水面蒸发量等值线图的绘制

本次将选用的各水面蒸发站点绘在1∶10 万地形图上,将各站1980年~2018年多年均值数据标在站点处,参照新疆第三次水资源调查评价中平均水面蒸发量等值线图的走向趋势,绘制水面蒸发量等值线图。勾绘多年平均水面蒸发量等值线图时遵循以下原则：一方面根据测站统计数据,考虑资料系列长短,区别为主要点据和参考点据,分别用不同符号标明在图上,以便勾绘等值线图时区别对待；另一方面根据地理位置和地形、气候等因素综合分析等值线的合理分布。同时,考虑各测站的统计数据,又不完全拘泥于个别点据,以避免等值线过于曲折或产生许多小的高、低值中心和造成与当地地理、气候因素不相匹配的不合理现象。要考虑水面蒸发量随地面高程变化的一般规律,但也不将等值线完全按等高线的走向勾绘；等值线必须与大尺度地形分水岭走向大体一致,不横穿山岭。

4.2 干旱指数

统计本次评价各选用站1980年~2018年多年平均水面蒸发量、多年平均降水量,并计算其干旱指数,见表2。由表2 可知,喀什噶尔河流域干旱指数在地区分布上变化范围较大。本次选用的各站点中,维他克水文站干旱指数最小,仅为5.2；莎车气象站干旱指数最大,高达22.1。分析蒸发地区分布,可知蒸发存在明显的垂直地带性分布规律。总体而言干旱指数随着高程的增加、随着降水量的增大、水面蒸发量的减少而减小,山区小于平原区。将各选用站干旱指数与“干湿程度分级表”进行对比,可知流域内仅维他克河的维他克水文站、恰克马克河的恰其嘎水文站干旱指数在3~7 之间,即以上2 站所在流域的中高山区属于“半干旱区”；而其它山区及山前平原区的干旱指数均大于7,属于“干旱区”。