迪那河流域降水与径流年内分配特征分析

谢 葆

（巴音郭楞水文勘测局,新疆 库尔勒 841000）

1 研究区域概况

1.1 自然地理概况

迪那河流域位于轮台县境内，迪那河流域地处天山山脉南部霍拉山西部地区，地理坐标处于E83°38′～84°52′，N41°18′～42°32′之间。流域内最高点海拔高程为4 727m，流域地势北高南低，东高西低。迪拉河发源于南天山支脉科克铁克山支脉的南坡，水源补给以降水为主，融雪次之，流域面的降水，经过五条一级支流汇入，再由三条二级支流的汇集调蓄。河流由北向南，沿程不断有支流汇入最后汇合称为迪那河[1-3]。

1.2 气候状况

迪那河流域地处天山南麓内陆地，远离海洋，又有天山阻隔北方、西北方冷湿气流难以侵入，南面有昆仑山脉阻挡,暖湿气流难以越过高山，东面留大海较远湿润空气过来有限,位于塔里木盆地北部, 昼夜温差大,受沙漠气候影响,蒸发量大；降水量小,多年平均降水量为49.8mm，主要集中在夏季。产流汇流速度较慢。据迪那河水文站气象站观测资料分析∶降水量年内分配极不均匀，5、6、7、8 四个月的降水量占年降水量的70%，历年降水最高月份多在七月[4-6]。

1.3 代表站点

迪那河水文站：位于迪那河流域出山口处，海拔1 850m。于1956 年10 月设立，1993 年10 月撤销，集水面积1 615km2，观测项目包括水流沙、气温、降水、20cm 蒸发、冰情、水质等项目。

迪那河出山口处设有水文监测站，迪那河流域基本情况，见表1。

表1 河流径流控制站基本情况表

2 资料处理方法

2.1 多年平均年内分配百分比

年内各月每旬数据分配百分比能反应一段时间水文要素占年总量的程度，计算公式如下：

式中：R'为占年总量百分比、Rn为旬降水量或径流量、R 为年降水量或径流量。

2.2 年内分配系数

2.2.1 年内分配不均匀系数：

式中：Cu 为年内分配不均匀系数、Ri为月降水量或径流量、为月平均降水量或径流量。

2.2.2 年内分配完全调节系数：

式中：Cr 年内分配完全调节系数, Cr 的取值范围为0 ≤Cr ＜1 , Ri为月降水量或径流量、为月平均月降水量或径流量。

2.3 年内分配集中度

2.3.1 年内构成12 个月合成量的水平和垂直分量

式中：Rx为年内12 个月合成量的水平分量，Ry为年内12 个月合成量的垂直分量，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12分别为1-12 月降水量或径流量。

2.3.2 年内合成量

R 为降水量或径流量的总向量。

2.3.3 集中度

Cn 为降水量或径流量集中度，Ri为月降水量或径流量。

3 结果与分析

3.1 河流年内降水和径流的分配情况

通过分析迪那河流域区内的降水季节性变化极为明显（见图1），每年5 月上旬至9 月下旬为降水量集中时段，也是径流量丰水季节时段，时段降水占全年降水量的79.4%之间，时段径流占年径流的78.0%之间，两者值非常接近； 11 月至次年3 月为降水量平稳时段。径流量分布，每年11 月中旬至次年4 月上旬为枯水期，其中，12 月上旬至次年3 月下旬为平稳枯水时段， 径流量占年径流的0.16～0.30%之间。由图1 可见，迪那河多年平均各月降水与径流年内分配情况是同步的，夏季降水量、径流量变化较大，并且降水量变化幅度更加明显。

图1 多年平均各月降水及各旬径流年内分配过程线

3.2 降水与径流年内分配特征

3.2.1 年内分配指标值

将迪那河流域近1957—1993 年的实测月降水和径流数据代入(2)～(5)，计算得到各年内分配指标值（Cu、Cr 和Cn）。统计的降水和径流年内分配指标值见表2。

表2 迪那河流域降水和径流年内分配指标值

通过计算分析（见表2），表中Cu 值越大降水量、径流年内分配越不均匀；Cr 值越大，说明降水量、径流年内分配越集中；集中度（Cn）表示降水量、径流年内分配的集中程度。迪那河流域降水和径流各特征年的年内分配不均匀系数（Cu）值都比较大，年内分配完全调节系数（Cr）与集中度（Cn）也较大，说明迪那河流域降水和径流的年内分配极不均匀，且相对集中。从降水和径流特征年的年内分配情况来看，降水量最大年份的年内分配指标值（Cu 和Cr）要小于降水量最小年份的年内分配指标值，但降水量最大年份的年内分配集中度（Cn）大于降水量最小年份的年内分配指标值；；径流量最大年份的年内分配指标值（Cu、Cr 和Cn）均大于径流量最小年份的年内分配指标值。就迪那河流域多年平均降水和径流的年内分配指标值（Cu、Cr 和Cn）相比较，降水的年内分配指标值Cu 和Cr 要小于径流的年内分配指标值，但降水的年内分配集中度（Cn）略大于径流的年内分配集中度（Cn）[7-9]。

3.2.2 径流年内分配特征的变化

为进一步观察各指标的变化趋势，本次将迪那河流域1957—1993 年降水和径流系列的年内分配指标值，绘制成时间序列的过程线，并添加多项式趋势线。见图2 ～图4。

图2 迪那河流域降水和径流年内分配不均匀系数（Cu）变化过程线

从图2 来看，迪那河流域降水和径流的年内分配不均匀系数（Cu）值过程线中，降水不均匀系数年际变化较大，最大值为2.15（1985 年）最小值为0.766（1977 年）极差达1.38 相当于最大年降水（1958 年）的不均匀系数，径流不均匀系数年际变化较大，最大值为1.44（1993 年）、最小值为0.966（1977 年），极差0.44，相当于最小年不均匀系数的一半。从图3 来看，迪那河流域降水和径流的年内分配完全调节系数（Cr）值过程线中，降水完全调节系数年际变化较大，最大值为0.700（1968年）最小值为0.325（1977 年）极差达0.375，大于最小年降水集中度，径流集年内分配完全调节系数较大，最大值为0.598（1993 年）最小值为0.429（1988 年）极差0.169，最大值与最小值相差不大。从图4 来看，迪那河流域降水和径流的年内分配集中度（Cn）值过程线中，降水集中度年际变化较大，最大值为0.819（1985 年)最小值为0.121（1977 年）极差达0.698，大于降水最大年份（1958 年）的集中度，径流集年内分配集中度较大，最大值为0.516(1993年)最小值为0.429（1988 年）极差0.169，最大值与最小值相差不大。根据绘制的迪那河流域降水和径流系列的年内分配指标值（Cu、Cr 和Cn）变化趋势来看，在1957—1993 年时间序列的过程线中，降水和经流年内分配指标值（Cu、Cr 和Cn）均呈现17～20a 的周期波变化趋势。

图3 迪那河流域降水和径流年内分配完全调节系（Cr）变化过程线

图4 迪那河流域降水和径流年内分配集中度（Cn）变化过程线

4 结 论

以迪那河流域1957—1993 年的实测月降水和径流资料为基础，研究了迪那河流域降水和径流年内分配变化规律。对降雨和径流序列的年内分配指标进行分析后发现，降水与径流年内分配特征的趋势变化一致。通过计算降水和径流年内分配不均匀性、集中程度、变化幅度等指标值都比较大，说明迪那河流域降水和径流年内分配及不均匀。1957—1993 年的年内分配指标变化过程表现为具有一定的周期波动性。从各指标的变化情况看，不均匀系数、调节系数和集中度的最大值为最小值相差悬殊。就迪那河流域多年平均降水和径流的年内分配指标值（Cu、Cr 和Cn）相比较，降水的年内分配指标值要小于径流的年内分配指标值。