昌馬河流域氣候變化與水文特性的關系研究

謝軍健

(甘肅省水文水資源局，甘肅 蘭州 730000)

氣候變化引起了多種陸表過程的變化［1］，對水文過程的影響尤其顯著，然而氣候變化對不同地區的水文過程的影響有著較大的差異性［2］。對于我國北方大多數地區影響的結果往往是降水量減少，河川徑流減少的態勢［3－6］。對于深處內陸腹地的河西內陸河流域，氣候變化由暖干型氣候類型向暖濕型氣候類型轉變［7］，處于河西走廊西端的疏勒河顯得更加明顯［8］。進行氣候變化對河流水文特性關系影響的研究，對于深入研究氣候變化對區域水文過程的影響，制定水資源開發利用戰略，加強水資源管理，都具有十分重要的意義。

1 研究區概況

昌馬河屬甘肅省河西內陸河流域西端的疏勒河水系玉門以上河段。發源于西北內陸祁連山脈西側的崗格爾肖合力嶺，與大通河、布哈河和黑河源頭相鄰，河源高程4 737m。河流由東南向西北穿行于討賴南山與疏勒南山之間，兩山峰終年積雪且有冰川發育。疏勒南山的最高峰宰吾吉勒峰高達5 808m，是祁連山脈的最高峰。昌馬堡鄉以上流域呈“羽毛狀”，集水面積10 961 km2，河流穿行于狹長型山谷和山前沖積扇中(圖1)，河長328.1 km。

圖1 昌馬河水系圖

2 氣象水文要素變化特征

2.1 降水量

用昌馬堡水文站1956～2008年的53年水文資料分析，多年平均降水量93.5 mm，總體上呈弱增加的趨勢。但是從6個10年的平均值看(表1)，上世紀50、60年代降水量均偏少，分別只有70.9 mm和80.7 mm，比均值分別偏少31.8%和15.9%;到了70和80年代降水明顯增加，分別達到99.8 mm和104 mm，比均值分別增多6.32%和10.1%;90年代又有所減少，只有90.0 mm，比均值少3.89%;21世紀降水增多達到103 mm，比均值多9.06%。降水呈現出約20年的大周期性豐枯變化規律，見圖2。

圖2 降水量、蒸發量、輸沙量及氣溫年代變化過程線

2.2 蒸發量

昌馬河流域水面蒸發能力的時空變化趨勢與降水量的時空變化趨勢相反，降水量大的地方，蒸發能力較小;降水量小的地方，蒸發能力較大。多年平均蒸發能力在1 300～2 000 mm之間。隨著氣溫的逐步升高，蒸發量總體上在逐步增大，多年平均蒸發量為1 650 mm，總體上呈逐年增加的趨勢，見圖2。

2.3 輸沙量

昌馬河發源于祁連山區西部，上游植被相對較好，侵蝕能力較弱，含沙量不大，河水所挾帶的泥沙主要是由流域內降水沖刷所形成，用昌馬堡現有觀測資料的1956年至2008年53年的輸沙量資料作對比分析，得出:輸沙量的年際變化與氣溫的年際變化基本相似，隨著氣溫的逐步升高，輸沙量總體上在逐步增大，多年平均輸沙量為340萬t，最大年輸沙量為1 360萬t，發生在2002年，最小年輸沙量為44萬 t，發生在1956年，見圖2。

表1 昌馬河流域氣候變化表

2.4 河川徑流變化

昌馬河的徑流量主要由降水形成的地表徑流、冰雪融水徑流和山前沖積扇淺層地下水補給徑流三個部分組成。降水形成的地表徑流主要集中在5～10月，約占總補給量的71.2%，冰雪融水補給主要集中在6～9月，占總補給量的8.9%，山前沖積扇淺層地下水補給主要反映在非汛期的2～4月、11～12月以及基流中(每年的1月份)，占總補給量的19.9% 。

從年際變化來看，總體上徑流是增加的趨勢。上世紀50、60年代徑流量相對較小，年均只有24.85m3/s;70～90年代相對平穩沒有明顯的上升趨勢，年均為28.59m3/s;進入21世紀以來包括1999年在內的年徑流量顯著增加，年均達到了 40.13m3/s，比上世紀的 70～90年代增加了40.39%。見表2。

表2 疏勒河昌馬以上流量變化表

多年來各類徑流組份均存在著增加的趨勢，但增加的幅度不盡相同。由于基流量最小絕對增幅也是最小，年均增量只有0.12m3/s，而相對增幅卻是最大，達到1.92%。非汛期徑流量年均增量是0.145m3/s，相對增幅僅次于基流達到1.87%。汛期徑流量年均增量達到0.407m3/s，相對增幅只有1.13%，汛期徑流量相對增幅是最小的。

2.5 氣溫

氣溫變化從總體上來看，上世紀60、70、80年代相對比較穩定，到90年代和21世紀出現了顯著的升溫變化，這與河西內陸氣候從暖干氣候向暖濕氣候變化的推斷是相同的。并且從變化趨勢線來看，53年來氣溫升高了2.7℃，以每年0.05℃的速度升高。如果除去2001～2008年，在2000年以前的45年間氣溫升高了1.1℃，比 IPCC［9］提出的全球氣溫平均升高0.8℃還要高0.3℃。特別是進入21世紀的8年間氣溫快速升高，達到了6.1℃，升幅又增加了1.6℃，比上世紀后半葉增幅的2倍還要多。

3 氣溫變化對徑流的影響

從圖3降水量、蒸發量、輸沙量及氣溫年代變化過程線上可以看出，隨著氣溫的逐步升高，昌馬河流域降水量、蒸發量、輸沙量總體上都呈上升趨勢，其中主要影響關系通過徑流表現。主要原因是祁連山深山區多年積雪、冰川、凍土及山前深厚的沖積層對降水形成多年調節的作用，迫使大量的降水在年際間產生了產匯流的延時效應。從氣溫和徑流的多年變化過程圖上可以明顯地看出，氣溫與徑流有著良好的持續性增加的趨勢。氣溫升高是增加融雪徑流與冰川消溶徑流最好的氣候因素。應用線性相關分析，比較明顯的是氣溫與非汛期徑流量，相關系數0.487;其次是氣溫與基流，相關系數0.42;最差的是氣溫與年均徑流量的關系，相關系數只有 0.38，見圖 3。

圖3 氣溫與徑流組份關系

4 結論

疏勒河上游山區段昌馬河徑流量受氣候變化的影響最為明顯，在1956－2008年的53年間，呈現出顯著的增多趨勢，年徑流量平均以每年0.174億m3的速度增加。氣溫升高成為影響徑流的主要因素，其中對基流的影響最大，使基流的增幅以每年1.92%的速度增加;其次是對非汛期徑流的影響，使其以年均1.87%的增幅增加;對汛期徑流的影響只有年均1.13%。

［1］秦大河.中國氣候與環境演變［J］.資源環境與發展，2007(3).

［2］施雅風.氣候變化對西北華北水資源的影［M］.濟南:山東科學技術出版社，1995:13－135.

［3］陳利群，劉昌明.黃河源區氣候和土地覆被變化對徑流的影響［J］.中國環境科學 2007，27(4):559 ～565.

［4］任健美，尤莉，高建峰，等.鄂爾多斯高原近40年氣候中國變化研究［J］.中國沙漠，2006，25(6):874－879

［5］林紓，陸登榮.近40年來甘肅省降水變化的基本特征［J］.高原氣象.2004，23(6):898－904.

［6］劉進琪，牛最榮.內陸干旱區土地利用及覆被變化對水資源影響研究［M］.甘肅人民出版社.2009.

［7］施雅風，沈永平，李棟梁，等.中國西北地區氣候由暖干向暖濕轉型問題的評估［M］.北京:氣象出版社，2003.

［8］宋連春，張存杰.20世紀西北地區降水量變化特征［J］.冰川凍土，2003，25(2):143－148.

［9］丁一匯，孫穎.國際氣候變化研究新進展［J］.氣候變化研究進展，2006，4(2):161－167.