开都河流域降水与径流年内分配情况及其变化规律研究,水文学论文.docx
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1、开都河流域降水与径流年内分配情况及其变化规律研究,水文学论文全球气候变化正越来越遭到当今社会的关注。近年来,我们国家西北干旱区气候变暖显着,气温以0 2 /10a 趋势上升。同时西北地区西部和中部降水量显着增加,大部分地区出现了气温升高,降水增加的 暖湿化 趋势。这势必会不同程度的引起水资源时空上的重新分布和年内分配变化。降水作为气候变化和水循环经过研究的一个重要因素,其变化对水资源构成、农业和生态系统维持和稳定都产生了深入影响。并且降水量的增加会带来雨量年内分布上的变化,必然也会引起以汛期降水补给为主的径流年内分配上的一些变化。开都河流域作为西北内陆地区典型的内陆河流域之一,已有学者对开都河
2、流域降水和径流年内变化做过一些研究,比方王维霞等对开都河流域上下游降水季节变化研究中发现,年内降水主要集中在夏季,降水量年代际之间有一定差异; 钟瑞森等对开都河径流年内分配特征进行了分析,结果表示清楚开都河来水年内变化较大,历年年内径流分配很不均匀。这为新疆干旱区内陆河流域降水与径流及水资源之间的关系研究提供了基础。然而,现有研究基本上是分别针对径流或降水单独进行的,对两者年内变化同步性方面缺乏研究。因而,针对干旱区开都河内陆河流域降水与径流年内分配变化特征的同步性展开了研究,在气候变化影响评价及径流对降水年内变化响应方面具有重要意义。 文中选择天山中段南坡的开都河流域为研究区域,采用集中度与
3、集中期为量化指标,讨论开都河流域降水与径流年内分配特征及其变化的同步性。该研究将有助于开都河下游焉耆盆地乃至孔雀河流域水资源的合理开发、利用和配置,并为将来水资源供需安全使用提供科学根据。 1 材料与研究方式方法 1 1 资料来源 开都河流域位于新疆天山南坡中段,焉耆盆地北缘,地理坐标介于 82 58 86 55 E、41 47 43 21 N之间。开都河起源于天山中部艾尔宾、伊连哈比尔尕、那拉提、科克铁克等山脉,为我们国家最长的内陆河 塔里木河的四大源流之一。河流先流经大、小尤尔都斯山间盆地至巴音布鲁克,然后经大尤尔都斯盆地至呼斯台西里,再经峡谷段至大山口后流出山口,之后进入焉耆盆地,最后流
4、入博斯腾湖。开都河从源头至博斯腾湖全长为 560km,属于冰川融水、雨雪混合、河川基流等补给为主的河流。流域总地势是北面高、南面低、高山、峡谷和盆地交织,地形复杂。详细的流域大概情况见。 由于开都河流域内具有较长时间系列的气象水文站点稀少,文中应用具有较长时间系列的巴音布鲁克气象站( 海拔 2440m) 的降水和大山口水文站( 海拔 1440m) 的径流为数据来源,选取其 1960 2007 年的逐月资料对开都河流域径流年内分配变化特征及其对降水的响应进行了分析。 1 2 研究方式方法。 1 2 1 集中度( CCP) 和集中期( CCD) 集中度是用逐月降水量和径流量分别表征年内降水量和径流
5、量集中程度,而集中期是反映一年中最大降水与径流出现时段的两个重要指标。它是分别将一年内各月的降水量与径流量看作向量,月降水量与径流量的大小为向量的长度,所处的月份为向量的方向。在计算年降水量与径流量的月平均值时,系用12 个月的月均值的再平均,当采用月为计算时段时,每个月的天数是不同的,因而,必须做一定程度的概化处理,即不考虑 2 月 28 天或 29 天,或者大月、小月,均视为同一个时段长,把一年 365 天看作一个圆周,分别以 1 月份降水量与径流量向量所在位置定为 0 ,依次按 30 等差角度表示 2 月 12 月份降水与径流量所在位置。然后分别把每个月的降水量与径流量分解为 X、Y 两
6、个方向上的分量,则 X、Y 方向上的合成及各月降水量与径流量向量的合成总向量如下式:【公式】 1 2 2 标准化( Z)为了消除年径流量、降水量单位和量纲差异的影响,用标准化曲线比拟径流量和降水量的年内分配变化特征及其径流对降水的响应规律。【公式2】 式中: Xi为各月降水量或径流量,X珚 为多年月平均降水量或径流量均值,S 为多年月平均降水量或径流量方差。 2 结果与分析 2 1 降水年内分配变化特征 图 1 显示了开都河流域巴音布鲁克站 1960 2007 年多年平均和 5个年代的降水年内分配特征,其均呈单峰曲线。从多年平均降水量来看,年内降水主要集中在 5 9 月份,这 5个月降水量占全
7、年降水量的 88% 左右。降水量自春季 3 月开场增加,至夏季 7 月到达最大,占全年降水量的25% ,然后到秋季 9 月开场减小,至冬季降水量最小,仅占全年降水量的 4% 。降水年内分配的各个年代显示,各年代年内降水量也主要集中在 5 9 月份,10 月至次年 4 月降水量所占的比重不大,同时最大降水量出现时间均在七月份,这与多年平均表现出了一致的规律。但各年代夏季降水量差异很大,80 年代与其他所有时段相比夏季降水量显着偏小,而 2000 2007 年却显着偏大。除 80 年代夏季异常少雨外,夏季降水量随年代际变化呈不断增长趋势。【图1】 从 1960 2007 年的时间系列变化来看,降水
8、集中度年际变化较大,最大值为 0 80( 1991 年) ,最小值为 0 41( 1980 年) ,极差达 0 39,相当于最大年降水集中度的一半。并且降水集中度以 0 01/10a 为线性倾向率呈缓慢下降趋势( 图 2a) 。就降水集中期而言,最大值为 221 4 ( 1984 年) ,最小值为 195 3 ( 1959年) ,二者出现的时间相差约 25 天左右。从 1960 2007 年降水集中期变化趋势来看,其年际变化较平稳,但波动变化较大,并且以 0 02 /10a 为线性倾向率呈微弱上升趋势 ( 图 2b) 。【图2】 2 2 径流年内分配变化特征 大山口站 1960 2007 年多
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