新疆阿卡爾河流域徑流特性分析

雪新麗

（新疆雙河勘測設計有限公司，新疆 博樂833400）

1 流域概況

阿卡爾河為準噶爾盆地內流河， 屬艾比湖水系， 該河發源于新疆伊犁州尼勒克縣境內的科古琴山南坡，河流自源頭自西向東流經32km，在尼勒克能會尕尼處，右岸匯入尼勒克河后轉向東北流，又穿越精河縣境內科古琴山和博羅科努山之間約9km峽谷后流出山口［1］。 根據地形特征，尼勒克交匯口以南山區（屬伊犁地區）為上游區，尼勒克交匯口以下17km為中游區，再往下為下游區。

阿卡爾河上游區為山區地貌，該區地形起伏大，地勢較為陡峻，溝壑叢生。 海拔在1300～3000m之間，由于常年受水流侵蝕作用，河谷均呈“V”形峽谷，河床寬小于20m，河床比降平均為4.3%。 中游區為中低山， 呈干旱草原景觀， 地形起伏較大， 海拔在800～1800m區間。 中游區上段河谷呈“V”形，向下逐漸變為寬淺式河床。水資源開發利用區主要在中、下游地區，其中水能資源開發利用主要在中游區。下游區為山前洪積扇和沖積平原， 海拔高程由800m下降至250m。 扇緣橫貫烏伊公路（312國道），公路以南為干旱草原地貌，公路以北為湖積平原，經多年開發，目前農田連片，人口密集，是流域內惟一的綠洲。

2 徑流量年內分配

2.1 不均勻系數

徑流的不均勻系數是反映年內月徑流不均勻程度的指標，不均勻系數越小，各月徑流的不均勻程度越低，即各月月徑流量越接近，年內分配越均勻。 反之，不均勻系數越大，年內分配越不均勻［2-3］。 計算公式如（1）。

式中 CV為不均勻系數；Ri為各月徑流量； R為月平均徑流量。

2.2 集中度（RCD）

反映年內徑流量的集中程度的指標， 是集中期徑流量占年總徑流量的比例［4-5］。

2.3 集中期（RCP）

計算最大徑流量出現的時段［4-5］。 表達式如式（2）。

式中 R為年徑流量；Rx，Ry為12個月的分量之和所構成的水平分量、垂直分量。

2.4 一定時期內的年內分配

本次將阿卡爾河1956～2017年徑流量分為N個時段，以10年為一個時期，則共分為6個時期。 根據上述計算公式， 可計算出阿卡爾河不同年度時期的不均勻系數、集中度和集中期等年內分配的指標，如表1。

表1 阿卡爾河徑流量年內分配特征值

由表1可知，阿卡爾河不同時期不均勻系數差別不大，均位于0.03～0.05之間，其中不均勻系數最大的時期為1956～1965年期間， 為0.049；1966～1975年次之，為0.044。 1986～1995年年徑流量的不均勻系數最小為0.029。 不均勻系數的變化規律為：自1956年起阿卡爾河徑流量的年內分配不均勻系數逐漸減小，至1996年而后又逐漸增大， 多年平均不均勻系數為0.038， 由此表明1956～1975年間阿卡爾河年徑流不均勻系數較大，年內分配不均勻程度較大；而后不均勻程度逐漸變小，至1996年期不均勻性又逐漸變大。

阿卡爾河不同時期的集中度變化與不均勻系數變化規律基本一致，均為在1956～2017年間先下降后上升，1956～1965年期間集中度最大，而后開始遞減，至1986～1995年間降至最低，集中度為0.231；自1996年始，集中度開始增加，徑流量的不均勻程度開始增強，2006～2017年該時期集中度又開始略微下降。 徑流最大出現的月份均在6～7月（如圖1），計算結果均為7月中下旬，與實際情況相差不大。

圖1 阿卡爾河各時期年內分配特征

2.5 逐年變化情況

根據不均勻系數、集中度和集中期的計算公式，對阿卡爾河1956～2017年逐年各指標進行分析計算，由此得到阿卡爾河年內分配的變化過程及變化趨勢。

由圖2可知，阿卡爾河歷年不均勻系數在0.026～0.112之間，2006年之前阿卡爾河歷年不均勻系數變化平穩，基本在0.046左右；2006～2017年近10年間阿卡爾河不均勻系數變幅較大，2006～2009年不均勻系數大幅上升， 由0.05增加到0.103，2009～2011年又大幅衰減，減小至0.039，2011～2017年又經歷一個上升期和一個下降期，峰值在2014年，為0.112。 根據不均勻系數逐年變化過程及5年滑動平均過程線，從總體上來看阿卡爾河不均勻系數有增加的趨勢， 說明阿卡爾河年內分配未來其不均勻程度將加劇。

圖2 阿卡爾河逐年不均勻系數變化過程線

由圖3可知，阿卡爾河逐年集中度范圍為0.118～0.431之間，集中度RCD均值為0.289，歷年集中度變幅較大，1956～1981年集中度相對平穩， 變幅不大；1981～2017年集中度變幅較大，呈現峰谷交替，上下波動較大，特別是2010年和2016年集中程度較大，分別為0.422和0.431， 而2014年集中度較小， 為0.118。從總體上來看，阿卡爾河集中度有減少趨勢，說明集中期徑流量占年總徑流量的比例未來有所減小。

圖3 阿卡爾河逐年集中度RCD變化過程線

由圖4可知， 阿卡爾河歷年集中期的變化規律，阿卡爾河歷年集中期RCP在166～194區間，基本位于7月。 阿卡爾河集中期變化不大，總體趨勢有下降之勢，集中期未來在6～7月間，阿卡爾河集中期或可提前至6月。

圖4 阿卡爾河逐年集中期RCP變化過程線

3 徑流量年際變化

年徑流的年際變化可采用徑流量變差系數與年極值比來表示。阿卡爾河1956～2017年多年平均徑流量1.19億m3，變差系數0.22，年徑流最大值16931萬m3，出現在2016年， 年徑流最小值為5948萬m3， 出現2014年，最大極值比2.85。

根據阿卡爾河長系列徑流資料， 可得到該河歷年逐年實測徑流量變過程線，如圖5。

圖5 阿卡爾河1956～2017年逐年年徑流量變化過程線

由圖5可知，1956～1985年阿卡爾河年均徑流量13446萬m3，遠高于1986～2017年年均徑流量10493萬m3，呈階梯式下降。

利用5年滑動與10年滑動平均值得到阿卡爾河滑動平均值過程線，如圖6。

圖6 阿卡爾河年徑流量5，10年滑動平均過程線

由圖6可知， 阿卡爾河5年和10年滑動平均呈顯著下降之勢。歷年徑流量中2016年徑流量最大，為豐水年，但2017年徑流量又大幅降低，近年徑流量變化趨勢總體仍呈下降趨勢。

阿卡爾河不同時期徑流變化情況如表2。

表2 阿卡爾河不同時期徑流變化情況

由表2可知， 阿卡爾河徑流量1956～1965年徑流量均值較大， 隨后年徑流量開始減少，1986～1995年間相對于1956～1965年徑流量減少了3154.18萬m3，減少程度較高。 1996 ～2005年年徑流有所升高，2006～2017年年徑流量又大幅降低， 近十年間阿卡爾河徑流量為歷史最低。 阿卡爾河年徑流不同時期相對于1956～1965年徑流量年均減少率達16.39%。

4 結語

（1）以阿卡爾河為研究對象，收集了該河1956～2017年長系列實測徑流資料，采用不均勻系數、集中度和集中期等方法對阿卡爾河年內分配進行分析計算，同時采用變差系數、滑動平均、歷年徑流過程線等對該河年際變化進行分析， 以此得到阿卡爾河的徑流變化特性。

（2）阿卡爾河年內分配不均，不同時期的年徑流不均系數均位于0.03～0.05之間，以1956～1965年期間年徑流不均勻系數為最大，即0.049。 不均勻系數與集中度變化規律基本一致， 均為自1956年起阿卡爾河徑流量的年內分配不均勻性逐漸減弱， 至1995年年徑流的不均勻程度最低，1996年后又開始逐漸增加，不均勻程度增強，至2006年近10年期間不均勻性又略微減弱。 阿卡爾河年徑流各時段集中期均為7月，與實際年徑流出現最大月份基本一致。

（3）根據逐年分析結果，阿卡爾河逐年不均勻系數變化過程前50年變化較平穩， 近10年不均勻系數變幅較大，大幅上升大幅下降，總體上不均勻系數呈現上升趨勢， 說明未來阿卡爾河年內分配不均勻程度將增加；阿卡爾河逐年集中度變化過程較大，尤其是近20年， 集中度和集中期總體變化過程呈減少趨勢，未來阿卡爾河集中期將提前至6月。

（4）阿卡爾河1956～2017年徑流量變差系數CV為0.22， 年際變化大， 年際變化趨勢總體呈下降趨勢。 1956～1965年期間徑流量均值較大，隨后年徑流量開始減少，1986～1995年間相對于1956～1965年徑流量減少3154.18萬m3，減少程度較高。 1996～2005年年徑流有所升高，2006～2017年年徑流量又大幅降低，近10年間阿卡爾河徑流量為歷史最低。