发布时间：2019-12-26所属分类：工程师职称论文浏览：1次
摘 要： [摘要]为了解艾比湖流域降水和径流变化特征，以精河、博尔塔拉河为研究对象，对历年降水和径流量等进行统计，采用小波系数法等方法对统计结果进行分析。结果表明：55年来流域降水处于增加趋势，长时间序列降雨具有多时间尺度和大变化特征;艾比湖流域平均温度
[摘要]为了解艾比湖流域降水和径流变化特征，以精河、博尔塔拉河为研究对象，对历年降水和径流量等进行统计，采用小波系数法等方法对统计结果进行分析。结果表明：55年来流域降水处于增加趋势，长时间序列降雨具有多时间尺度和大变化特征;艾比湖流域平均温度近50年呈现比较明显的增长趋势;温泉站和博河站径流没有明显的上升趋势，而金河站也没有明显的下降趋势。本研究有利于艾比湖流域水资源的合理利用，提高艾比湖流域的水资源利用率，解决该流域水资源短缺问题。
[关键词]艾比湖;降水;径流
径流水资源作为重要的社会和经济资源，是社会可持续发展的重要物质保证。处于全球环境变化反应敏感的生态脆弱地带的艾比湖流域，是近年来中国环境演变研究的重点及热点区域[1]。本文主要分析艾比湖流域的降水变化和径流变化，研究水文循环的要素和特性，有利于合理利用艾比湖流域的水资源，提高艾比湖流域的水资源利用率，解决水资源短缺问题。
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1研究区概况
研究区域东至艾比湖盆地，南北两侧则是山地，艾比湖的海拔是189m，是区域的最低点。山地单元主要包括北部的阿拉套山和玛依拉山，两山间夹着阿拉山口;南、西部为天山的复合式山脉，婆罗科努山和科古尔琴山的山脊及阴坡有终年积雪和冰川[2]。博尔塔拉河谷地海拔从2000多米过渡到400米，主要由山地、洪积地貌、冲积地貌构成，其中博尔塔拉河谷地的冲积扇缘区，土壤层较厚，地形平坦，适合作物生长，是博乐市、温泉县重要的农作物生产区[3]。艾比湖盆地是准噶尔盆地西南部的汇水区，盆地南北为向盆地中心倾斜的山前洪积冲积平原。
2艾比湖流域降水变化特征分析
2.1降水的年际变化多边形分析
得出平均降水量，根据图1表示的艾比湖流域1960年~2013年间的降水年际变化，可以看出该研究区为平均年降水量为164mm，最大降水量出现在2011年，降水量为261mm;最少降雨量为69mm，出现在1968年。以90年为界，之前降水量处于波动变化之中，没有明显趋势变化，之后，降水量出现了增加，且增加比较显著，特别是在本世纪之后，趋势更加显著。通过距平数据分析(图2)，研究期内共有26年为负距平，约占研究期的47%，至90年代后正距平显著增加。
区域的年降水量在各年代变化不同(表1),上世纪六十、七十、八九十年代以及截止2013年，经过统计降水量，分析结果显示：分别与多年平均降水量相差-15.1mm、-21.7mm，6.7mm，6.7mm，19.1mm，这些误差说明了八十年代之前的降水量比较低，从八十年代以后降水量增加。2000年后达到最大。春、冬两季的降水距平与年降水距平变化趋势相同，夏秋季的降水量自90年代开始增加，至2000年后达到最大，相对其他季节增加滞后。
2.2降水的年内分配特征
流域降水年内分配不均性大，降水在春夏两季汇集。月降水最大的7月，平均月降水超过25mm,5月降水次之，降水达到24.9mm，分别占年降水的15.3%、15.1%。
2.3降水周期性研究
如图3所示，通过对降水小波系数的实部等高线图的分析，可以推出长时间序列的降雨具有多时间尺度的特征，且降水量变化很大。在宏观尺度上，存在着21~25年降水周期，存在2个由少向多转变的情况存在。从上世纪90年代到现在是降水增加的时期，类似于对年变化的分析。在中尺度下，降水周期相对来说比较明显，一般为9到16年，一共经历了5次变化和降水冲击。分析微尺度下的降水周期，即2~8年，可以充分显示出变化的频繁程度和不显著性。
3艾比湖流域径流变化特征分析
3.1流域径流变化趋势分析
艾比湖流域博河水文站为温泉水文站、博乐水文站、精河为精河水文站[5]。通过对1964年~2014年各个水文站的径流量进行分析:精河年均径流量为14.58m3/s，1988年径流为6.01×108m3，是历史最大量，2013年出现最小流值为3.4×108m3。温泉站年均径流量为9.96m3/s，1969年是历史最大量，是4.59×l08m3。1975年的2.4×108m3为历史上最小值。博河站年均径流量为15.6m3/s，2002年出现最大流量，8.01×108m3。4.03×108m3为1976年出现的最小值。1964年至2014年间，三站呈波动变化趋势，温泉站及博河站总体上呈不明显增加趋势，年径流增加率为0.474m3/(s*10a)和0.076m3/(s*10a)。精河站呈不明显减少趋势，年径流减少率为0.0124m3/(s*10a)。通过图4中的径流量线性趋势变化可以分析得到，从河流径流量的变化角度分析，其趋势十分相近。
由图5可知，精河站及温泉站的径流主要集中在6月~8月，分别占全年62%,41%，相对月份的径流变化差距不大，相对较为均匀。博河站与其他两站的月变化差别很大，博河站的径流在1至3月占全年径流的33%，至5月降至最小，随后开始缓慢增加至11月、12月，其中11月、12月两个月径流占全年的21%，月径流波动相对比较均匀，在6至8月相对是全年径流较少的月份，占全年径流的18%，主要是由于博河站以上存在三个巨大的地下储水层，对春夏季的水量储存，影响了径流。
3.2流域径流周期变化分析
基于近51年三站的径流量数据，研究三站的周期性变化。在图3~26中，当小波系数大于零时，表明径流量偏向于丰水期，为相对丰水期;小波系数小于零时偏向枯水期，而小波系数等于零代表着突变期。小波方差系数的波峰代表着径流主周期的时间尺度。
在图6中，由径流量的小波方差图可知，博尔塔拉河博河水文站的径流量在年际变化以21年周期为主，同时，年际变化还存在着着14年、5年的主周期变化。针对21年的周期变化，径流变化在1995年至2014年呈正位相，代表着相对丰水期，1995年之前为负位相，代表着相对枯水期。1995年的小波系数为0.04，意味着径流小波系数由负转正，代表着径流突变，这与上节突变方法研究博河站的突变时间为1996年基本一致。11年主周期变化，径流集中在1979年至1988，1999年至2008年呈正位相，意味着相对丰水期，其他时段为负位相，表明处于相对枯水期。5年主周期的径流相呈正负周期性振荡。
4结论
太阳辐射作为主要能量来源，影响着降水、蒸发平衡，对流域水量平衡过程起着重要作用。研究显示得到以下结论：
(1)流域年太阳辐射呈现减少趋势，递减率为31.7MJ/m2，表现出“由明向暗”变化趋势。55年来流域降水处于增加趋势，但没有发生显著性增加趋势变化，线性倾向率为7.95mm/l0a。长时间序列降雨具有多时间尺度和大变化特征。
(2)艾比湖流域平均温度近50年呈现比较明显的增长趋势，线性变化率为0.248℃/10a，研究期间平均增温约1.31℃。最高气温多年平均12.92℃，线性变化率为0.207℃/10a，过去53年最高气温增幅为1.097℃。最低气温平均值为0.93℃，最低气温的线性增幅趋势为0.56℃/10a，研究期间增加约2.94℃。最高温度、最低温度、平均温度突变时间分别在1995年、1989年、1996年。在突变时间后，最高温度、最低温度、平均温度三者有显著升温。过去近54年间，平均气温在秋季及冬季升温最为显著，其次是夏季与春季。最高气温秋季及冬季升温最为显著，其次是春季。最低气温的四季升温显著。
(3)通过对三站多年径流分析，从整体上看，温泉站和博河站没有明显的上升趋势，而金河站也没有明显的下降趋势，没有通过显著性检验。精河站及温泉站的径流峰值主要集中在6月~8月，而博河站月径流变化主要集中在冬季，变化较为平缓。
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