呼圖壁河徑流變化規律分析

王學斌

（昌吉水文勘測局,新疆 昌吉 831100）

1 研究區域及資料

呼圖壁河是天山北坡中段第二大河流，河道總長度176 km，上游山區支流呈樹枝狀分布，兩岸有一級支流30 條，其中10 條支流源頭在冰川和永久積雪區，其余支流皆源于中山、低山區，靠季節性積雪消融和夏季降水補給。上游河道坡降較大，石門水文站以上達23.3‰，自上而下分別建有石門水文站、呼圖壁縣水管站所屬青年渠首及芨芨壩渠分水閘站，其中石門站集水面積為1840 km2，其控制年徑流量占該河全流域年徑流量的93.3%，石門站以下主要為徑流散失區。本文采用石門水文站1978年～2017年共40 年天然月徑流資料展開分析[1]。

2 徑流年際變化規律分析

2.1 徑流年際變化趨勢分析

通過對石門站年徑流過程線進行曲線擬合建立年徑流量二次回歸方程和5年滑動平均值計算，對年徑流曲線變化趨勢進行大致分析。二次回歸方程為：y=-0.2027 x2+811.94 x-812669，二次系數為負值表明石門站年徑流量在整個研究年份內呈先增長后減小的趨勢，回歸曲線頂點在2002年；5年滑動平均值也呈現年徑流量先是增長趨勢，2002年后呈現下降趨勢，2010年后趨于平緩。

運用M-K非參數趨勢檢驗法對石門站年、汛期、非汛期各月徑流量變化趨勢進行定量分析，見圖1。由圖1可得出：①年徑流量增長趨勢特別顯著，接近99%置信度，其中非汛期增長趨勢最為顯著，超過99%置信度，汛期增長趨勢也超過95%置信度；②年內各月徑流量序列中，僅5月呈現下降趨勢且趨勢不顯著；2月～4月即春季徑流量增長趨勢最為顯著，超過99%置信度；9月～11月即汛期結束后，徑流量增長趨勢不顯著。

圖1 石門站年徑流量M-K檢驗成果

2.2 徑流年際和年代變化特征分析

按年代將石門站天然徑流系列進行統計分析，見表1。結合圖1可得：①年際變化上，研究期內1999年徑流量最大為634.1×106m3，1986年徑流量最小為363.0×106m3，極值比為1.75，變差系統為14.90%；②20 世紀90 年度之前距平值均為負值，之后均為正值，極值介于1.03～1.52 之間，變差系數介于2.27%～15.23%之間，說明不同年代間徑流量波動相差不大，2000年～2009年變差系數最大，說明此年代年際波動幅度最大。

3 徑流年內分布規律分析

3.1 徑流年內分布過程分析

繪制石門站各年代及多年平均年內分布比例曲線分析石門站天然徑流年內分布規律，見圖2。

由圖2 可得出：徑流在各年代分布規律的一致性特別強，呈現基本對稱的單峰形態，且峰值均出現在7 月，徑流集中在6 月～8 月，這三個月的徑流量之和占全年的70%左右。

表1 石門站各年代徑流量統計表

圖2 石門站徑流量年內分布過程及分布比例曲線圖

3.2 徑流年內分布特征分析

呼圖壁河天然徑流年內分布特征[2]可通過計算徑流年內分布不均勻系數Cv、年內分布完全調節系數Cr、集中度Cd、集中期D等指標從多個角度進行定量分析。經分析可知，集中度和集中期能夠更客觀展現出呼圖壁河徑流量年內分布特征[3]。繪制集中度和集中期指標變化過程曲線，見圖3。

圖3 石門站徑流量Cd和D分布特征圖

對石門站年內分配指標進行分析，可得出：①Cv和Cr變化趨勢一致，反映了徑流量年內分布的集中情況，且兩個指標的值均偏大，表明研究期內呼圖壁河的徑流年內分布非常集中；②D值的分布范圍是6.9～7.6，平均值是7.2，表明呼圖壁河徑流基本都集中在7月上旬，Cd值的范圍是0.59～0.73，平均值為0.67，表明徑流集中期的徑流量占全年的67%，集中度較高；③D值2005 年前波動幅度較大且無規律，2005 年之后有逐步前移的趨勢。

4 結論

本文通過呼圖壁河石門水文站近40 年月徑流數據分析了呼圖壁河徑流年際變化規律和年內分配特征[4]，主要有如下結論：

（1）呼圖壁河年徑流量增長趨勢顯著，接近99%置信度，其中非汛期增長趨勢最為顯著，超過99%置信度，汛期增長趨勢也超過95%置信度；2 月～4 月即春季徑流量增長趨勢顯著，超過99%置信度；9 月～11 月即汛期結束后，徑流量增長趨勢趨勢不顯著。

（2）呼圖壁河天然徑流年內分布過程分析與Cv、Cr、Cd的分析結果一致，各種分析方法都表明呼圖壁河徑流年內分布集中度較高。集中度和集中期的分析最具代表性，能夠定量直觀地給出徑流年內分布特征：D值的分布范圍是6.9～7.6，平均值是7.2，表明呼圖壁河徑流基本都集中在7 月上旬，Cd值的范圍是0.59～0.73，平均值為0.67，表明徑流集中期的徑流量占全年的67%，集中度較高；D 值2005 年前波動幅度較大且無規律，2005年之后有逐步前移的趨勢，結合呼圖壁河春季徑流量增長趨勢特別顯著的現象，表明呼圖壁河上半年徑流量增加明顯。