黃水溝流域區(qū)降水、蒸發(fā)時空分布特征

□鮮景春 □王振龍 □朱建春 □楊建國（巴音郭楞水文水資源勘測局）

1.引言

黃水溝流域是匯入開都河流域的最大一條支流，同時也是我國面積最大的內(nèi)陸淡水湖——博斯騰湖水量的源流，降水與蒸發(fā)作為流域水資源形成、演變規(guī)律研究的基礎(chǔ)，分析其時空變化特征，有助于認識流域水循環(huán)規(guī)律，為水資源的合理開發(fā)利用提供依據(jù)。黃水溝流域位于新疆天山山脈中段南坡，屬雨雪混合補給河流，流域中部巴侖臺鎮(zhèn)以上有兩條支流，西支巴音溝，東支為烏拉斯臺溝，后者為黃水溝的主流。巴侖臺以下還有老巴侖臺及哈布其干郭楞等支流匯入，全流域呈扇狀。流域面上的降水，經(jīng)過10余條一級支流，10余條二級支流及若干條三級支流的匯集調(diào)蓄。

選用巴侖臺氣象站和黃水溝水文站1958-2010年的降水和1980-2010年的蒸發(fā)資料，分析降水、蒸發(fā)量的變化特征。站點基本情況見表1。

表1 流域代表站基本情況表

2.流域概況

2.1 地理位置

黃水溝位于新疆巴音郭楞蒙古自治州和靜縣境內(nèi)，發(fā)源于中天山的天格爾山南坡，屬雨雪混合補給河流，東與清水河、西與開都河相鄰，其地理位置處于東徑85°55′～86°54′，北緯42°12′～43°09′。流域東西最寬處相距80.1km，南北最長處相距106.10km，海拔最高4398m。海拔高程3600m以上為終年積雪覆蓋，2000～3600m的高程河段，是充沛的降雨區(qū)，河床水流集中，地表植被由草甸草原組成，覆蓋率較好。2000m至出山口段，植被覆蓋率較差。

2.2 河流水系

流域中部巴侖臺鎮(zhèn)以上有兩條支流，西支巴音溝，東支為烏拉斯臺溝，后者為黃水溝的主流。巴侖臺以下還有老巴侖臺及哈布其干郭楞等支流匯入，全流域呈扇狀。流域面上的降水，經(jīng)過10余條一級支流，10余條二級支流及若干條三級支流的匯集調(diào)蓄，自北向南匯集于山口（即黃水溝水文站位置）。水文站黃海基面高程為1313.50m，集水面積4311km2，至河源河道長度為110km。水文站下游約12km至黃水溝防洪分水閘，此處黃水溝河道分為東西兩條支流，東支沿途流經(jīng)和靜縣鞏哈拉村、解放二渠、烏拉斯臺農(nóng)場、22團、23團、八棵樹、314國道、葦子湖等地主要用于工、農(nóng)業(yè)用水，最后注入博斯騰湖大湖。西支在黃水溝防洪分水閘下游2.5km處分為兩支，兩支支流流經(jīng)和先公路后在開都河入河口處匯合流入開都河，是開都河下游河段最大的一條支流。

3.降水、蒸發(fā)特征

3.1 降水特征

影響黃水溝流域降水的水汽來源有3條路徑，從西北方向來自北冰洋的寒流，盛夏在氣溫較高時，偶爾有南印度洋水汽進入流域區(qū)形成降水，但流域主要水汽來源于西風環(huán)流的大西洋水汽。流域內(nèi)北部山區(qū)平均年降水量在200～300㎜（局部區(qū)域可達400～500mm），中游峽谷段受東、西風氣流抬升，峽谷段兩側(cè)山地形成降雨中心，平均年降水量為20～400mm，是黃水溝洪水的主要形成區(qū)。出山口以下平原區(qū)平均年降水量只在60～90㎜之間。

3.1.1 降水量的年內(nèi)分配

黃水溝流域降水年內(nèi)分配極不均勻，其特點是年降水量主要集中在汛期，冬春兩季干燥少雨，汛期連續(xù)最大5個月降水主要集中在5-9月，占全年降水量的80.8%～93.3%，其中又以6、7、8三個月最為集中，占全年降水量的60%～70%（巴侖臺站達到70.5%）。每年1-4月及10-12月份降水量較少，分別占全年降水量的6.7%～9.2%（巴侖臺站1-4月及10-12月僅為6.7%），連續(xù)最枯四個月（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（巴侖臺站為135倍），見表2。

表2 各站多年平均降水量年內(nèi)分配及各月各降水量變差系數(shù)統(tǒng)計表

3.1.2 降水量的年際變化

圖1 降水量與海拔高度的相關(guān)關(guān)系圖

將各站50年降水資料按年每10年一個階段劃分，對階段進行距平分析，由表3可見，各站點降水量在20世紀60年代至21世紀呈逐漸增加，其中在20世紀60-80年代各站點降水量均以平枯為主，在近20年各站降水量均明顯偏豐。從各站點歷年（月、年）降水資料系列來看，各站年降水量變差系數(shù)Cv在 0.30～0.55之間，年降水量變差系數(shù)最大的為和靜縣氣象站（Cv=0.55），最大年與最小年降水量相差6.4～13倍（相差倍數(shù)最大的為和靜縣氣象站）。各站夏季6-8月份降水量多，且Cv值相對較小，歷年此季節(jié)降水量相對穩(wěn)定；在1-4月份和10-12月份降水少，且Cv值相對較大，歷年此季節(jié)降水量相對不穩(wěn)定，見表2、表3。

表3 各站不同年代降水量豐枯變化表

3.1.3 流域降水量的空間變化情況

流域主要水汽來源于西風環(huán)流的大西洋水汽，流域內(nèi)降水

量自西向東、自北至南逐漸減少，同時降水量隨海拔高度的升

高而增加的規(guī)律比較明顯，經(jīng)相關(guān)分析，年降水量與海拔高度

的相關(guān)較好,相關(guān)方程如下：

Y=0.2211X－190.95………（公式1）；相關(guān)系數(shù)r=0.9930

式中：Y—多年平均年降水量（mm）、X—海拔高度（m）最大年與最小年降水量相差倍數(shù)逐漸減小。說明在河流域源頭的北部山區(qū)，年降水量較大，年際變化相對穩(wěn)定；而下游的農(nóng)業(yè)灌區(qū)年降水量較少，且年際變化相對不穩(wěn)定。

3.2 水面蒸發(fā)特征

水面蒸發(fā)量反映了不同區(qū)域水面蒸發(fā)的能力大小，它主要受氣壓、氣溫、風力、濕度、太陽輻射等氣象因素的綜合影響。流域上游河谷地年水面蒸發(fā)量在600㎜左右，中游帶年水面蒸發(fā)量在900㎜左右，流域下游平原區(qū)年水面蒸發(fā)量在1100㎜左右。

由于各代表站的蒸發(fā)資料從1980年后為連續(xù)完整的系列，本次主要采用各站1958-2008年的E601型蒸發(fā)器觀測的蒸發(fā)量（或Φ20cm蒸發(fā)器觀測值，經(jīng)E601型蒸發(fā)器與Φ20cm蒸發(fā)器觀測值折算系數(shù)法計算的E601型蒸發(fā)量），來說明流域內(nèi)天然水體的水面蒸發(fā)量。

3.2.1 蒸發(fā)量的年內(nèi)分配

開都河流域深居歐亞大陸腹地，屬大陸性溫帶干旱氣候，日照充足，太陽輻射強，流域內(nèi)有高寒半干旱半濕潤區(qū)和平原溫帶干旱區(qū)。一年四季中，冬夏長，春秋短，水面蒸發(fā)的季節(jié)變化主要受氣溫和相對濕度等的影響，表現(xiàn)為夏季大，冬季小。夏季（6-8月）水面蒸發(fā)量占全年蒸發(fā)量的41.9%～48.4%，冬季（12-2月）水面蒸發(fā)量僅占全年蒸發(fā)量的3.1%～6.6%。無論山區(qū)或平原區(qū)水面蒸發(fā)量都是夏半年（4-9月）大于冬半年（10-3月），夏半年水面蒸發(fā)量占全年水面蒸發(fā)量的78.7%～85.3%，而冬半年水面蒸發(fā)量只占全年水面蒸發(fā)量的14.3%～21.3%。連續(xù)最大四個月水面蒸發(fā)量均出現(xiàn)在5-8月，占年蒸發(fā)量的57.1%～64.4%。最大月蒸發(fā)量出現(xiàn)在5月或6月，占年蒸發(fā)量的15.1%～17.1%；最小月蒸發(fā)量均出現(xiàn)在12月或1月，占年蒸發(fā)量的0.7%～2.1%，見表4。

表4 各站多年平均蒸發(fā)量年內(nèi)分配統(tǒng)計表

3.2.2 蒸發(fā)量的年際及空間變化情況

各站蒸發(fā)量總體來看呈不規(guī)則的起伏變化過程，且變幅不大，最大年與最小年蒸發(fā)量相差倍數(shù)在1.74～1.84之間，黃水溝水文站為1.84倍，年際變化相對穩(wěn)定。從變化過程的發(fā)展趨勢來看，各站變化過程的發(fā)展趨勢相對較平穩(wěn)，1986年后有一個連續(xù)上升的過程，2000年前后有一個連續(xù)下降的過程，見圖2。

圖2 代表站逐年蒸發(fā)量距平百分比過程線

4.結(jié)論

4.1 流域降水、蒸發(fā)年內(nèi)分配及年際變化

4.1.1 降水。受不同季節(jié)降水水汽來源的影響，流域不同區(qū)域年內(nèi)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，降水年內(nèi)分配不均勻；不同區(qū)域年降水量變差系數(shù)Cv在0.30～0.55之間，最大年與最小年降水量相差6.4～13倍。流域內(nèi)降水呈現(xiàn)出平原區(qū)降水量比山區(qū)少，相比較平原區(qū)年內(nèi)分配較均勻，但年際變化較大，夏季6-8月份降水量多，且歷年此季節(jié)降水量相對穩(wěn)定。流域近20年降水量均呈明顯偏豐的趨勢。

4.1.2 蒸發(fā)。受季節(jié)性氣溫和相對濕度等變化的影響，流域不同區(qū)域年內(nèi)蒸發(fā)量，夏季6-8月水面蒸發(fā)量占全年蒸發(fā)量的41.9%～48.4%，而冬季（12-2月份）水面蒸發(fā)量僅占全年蒸發(fā)量的3.1%～6.6%；歷年蒸發(fā)量呈不規(guī)則的起伏變化過程，且變幅不大，最大年與最小年蒸發(fā)量相差1.74～1.84倍，年際變化不大。流域內(nèi)蒸發(fā)量呈現(xiàn)出，平原區(qū)比山區(qū)蒸發(fā)量大，相比較山區(qū)年內(nèi)分配較均勻，年際變化也相對較穩(wěn)定。

4.2 流域區(qū)降水、蒸發(fā)空間變化情況

流域主要水汽來源于西風環(huán)流的大西洋水汽，流域內(nèi)降水量自西向東、自北至南逐漸減少，相應(yīng)蒸發(fā)量卻逐漸增大；流域北部山區(qū)地勢高，年降水量大，而蒸發(fā)量小，流域南部平原地勢低，年降水量小，而蒸發(fā)量大。隨海拔高度的升高降水量逐漸增大，而蒸發(fā)量隨海拔高度的降低而增大，同時隨海拔高度的升高，區(qū)間降水量年際變化相對穩(wěn)定。

［1］ 金光炎.水文統(tǒng)計計算.高等教育出版社［M］.1979（8），第一版.

［2］ 胡汝驥.中國天山自然地理.北京：中國環(huán)境科學出版社［M］.2004（9）第一版.

［3］ 李陽，魏曉妹，孫艷偉.水文.水利部《水文》編輯部［J］.2007（3），85-88.

［4］ 楊貴林，張靜嫻.水文水資源.《水文水資源》編輯部［J］.

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