迪那河流域降水與徑流年內分配特征分析

謝 葆

（巴音郭楞水文勘測局,新疆 庫爾勒 841000）

1 研究區域概況

1.1 自然地理概況

迪那河流域位于輪臺縣境內，迪那河流域地處天山山脈南部霍拉山西部地區，地理坐標處于E83°38′～84°52′，N41°18′～42°32′之間。流域內最高點海拔高程為4 727m，流域地勢北高南低，東高西低。迪拉河發源于南天山支脈科克鐵克山支脈的南坡，水源補給以降水為主，融雪次之，流域面的降水，經過五條一級支流匯入，再由三條二級支流的匯集調蓄。河流由北向南，沿程不斷有支流匯入最后匯合稱為迪那河[1-3]。

1.2 氣候狀況

迪那河流域地處天山南麓內陸地，遠離海洋，又有天山阻隔北方、西北方冷濕氣流難以侵入，南面有昆侖山脈阻擋,暖濕氣流難以越過高山，東面留大海較遠濕潤空氣過來有限,位于塔里木盆地北部, 晝夜溫差大,受沙漠氣候影響,蒸發量大；降水量小,多年平均降水量為49.8mm，主要集中在夏季。產流匯流速度較慢。據迪那河水文站氣象站觀測資料分析∶降水量年內分配極不均勻，5、6、7、8 四個月的降水量占年降水量的70%，歷年降水最高月份多在七月[4-6]。

1.3 代表站點

迪那河水文站：位于迪那河流域出山口處，海拔1 850m。于1956 年10 月設立，1993 年10 月撤銷，集水面積1 615km2，觀測項目包括水流沙、氣溫、降水、20cm 蒸發、冰情、水質等項目。

迪那河出山口處設有水文監測站，迪那河流域基本情況，見表1。

表1 河流徑流控制站基本情況表

2 資料處理方法

2.1 多年平均年內分配百分比

年內各月每旬數據分配百分比能反應一段時間水文要素占年總量的程度，計算公式如下：

式中：R'為占年總量百分比、Rn為旬降水量或徑流量、R 為年降水量或徑流量。

2.2 年內分配系數

2.2.1 年內分配不均勻系數：

式中：Cu 為年內分配不均勻系數、Ri為月降水量或徑流量、為月平均降水量或徑流量。

2.2.2 年內分配完全調節系數：

式中：Cr 年內分配完全調節系數, Cr 的取值范圍為0 ≤Cr ＜1 , Ri為月降水量或徑流量、為月平均月降水量或徑流量。

2.3 年內分配集中度

2.3.1 年內構成12 個月合成量的水平和垂直分量

式中：Rx為年內12 個月合成量的水平分量，Ry為年內12 個月合成量的垂直分量，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12分別為1-12 月降水量或徑流量。

2.3.2 年內合成量

R 為降水量或徑流量的總向量。

2.3.3 集中度

Cn 為降水量或徑流量集中度，Ri為月降水量或徑流量。

3 結果與分析

3.1 河流年內降水和徑流的分配情況

通過分析迪那河流域區內的降水季節性變化極為明顯（見圖1），每年5 月上旬至9 月下旬為降水量集中時段，也是徑流量豐水季節時段，時段降水占全年降水量的79.4%之間，時段徑流占年徑流的78.0%之間，兩者值非常接近； 11 月至次年3 月為降水量平穩時段。徑流量分布，每年11 月中旬至次年4 月上旬為枯水期，其中，12 月上旬至次年3 月下旬為平穩枯水時段， 徑流量占年徑流的0.16～0.30%之間。由圖1 可見，迪那河多年平均各月降水與徑流年內分配情況是同步的，夏季降水量、徑流量變化較大，并且降水量變化幅度更加明顯。

圖1 多年平均各月降水及各旬徑流年內分配過程線

3.2 降水與徑流年內分配特征

3.2.1 年內分配指標值

將迪那河流域近1957—1993 年的實測月降水和徑流數據代入(2)～(5)，計算得到各年內分配指標值（Cu、Cr 和Cn）。統計的降水和徑流年內分配指標值見表2。

表2 迪那河流域降水和徑流年內分配指標值

通過計算分析（見表2），表中Cu 值越大降水量、徑流年內分配越不均勻；Cr 值越大，說明降水量、徑流年內分配越集中；集中度（Cn）表示降水量、徑流年內分配的集中程度。迪那河流域降水和徑流各特征年的年內分配不均勻系數（Cu）值都比較大，年內分配完全調節系數（Cr）與集中度（Cn）也較大，說明迪那河流域降水和徑流的年內分配極不均勻，且相對集中。從降水和徑流特征年的年內分配情況來看，降水量最大年份的年內分配指標值（Cu 和Cr）要小于降水量最小年份的年內分配指標值，但降水量最大年份的年內分配集中度（Cn）大于降水量最小年份的年內分配指標值；；徑流量最大年份的年內分配指標值（Cu、Cr 和Cn）均大于徑流量最小年份的年內分配指標值。就迪那河流域多年平均降水和徑流的年內分配指標值（Cu、Cr 和Cn）相比較，降水的年內分配指標值Cu 和Cr 要小于徑流的年內分配指標值，但降水的年內分配集中度（Cn）略大于徑流的年內分配集中度（Cn）[7-9]。

3.2.2 徑流年內分配特征的變化

為進一步觀察各指標的變化趨勢，本次將迪那河流域1957—1993 年降水和徑流系列的年內分配指標值，繪制成時間序列的過程線，并添加多項式趨勢線。見圖2 ～圖4。

圖2 迪那河流域降水和徑流年內分配不均勻系數（Cu）變化過程線

從圖2 來看，迪那河流域降水和徑流的年內分配不均勻系數（Cu）值過程線中，降水不均勻系數年際變化較大，最大值為2.15（1985 年）最小值為0.766（1977 年）極差達1.38 相當于最大年降水（1958 年）的不均勻系數，徑流不均勻系數年際變化較大，最大值為1.44（1993 年）、最小值為0.966（1977 年），極差0.44，相當于最小年不均勻系數的一半。從圖3 來看，迪那河流域降水和徑流的年內分配完全調節系數（Cr）值過程線中，降水完全調節系數年際變化較大，最大值為0.700（1968年）最小值為0.325（1977 年）極差達0.375，大于最小年降水集中度，徑流集年內分配完全調節系數較大，最大值為0.598（1993 年）最小值為0.429（1988 年）極差0.169，最大值與最小值相差不大。從圖4 來看，迪那河流域降水和徑流的年內分配集中度（Cn）值過程線中，降水集中度年際變化較大，最大值為0.819（1985 年)最小值為0.121（1977 年）極差達0.698，大于降水最大年份（1958 年）的集中度，徑流集年內分配集中度較大，最大值為0.516(1993年)最小值為0.429（1988 年）極差0.169，最大值與最小值相差不大。根據繪制的迪那河流域降水和徑流系列的年內分配指標值（Cu、Cr 和Cn）變化趨勢來看，在1957—1993 年時間序列的過程線中，降水和經流年內分配指標值（Cu、Cr 和Cn）均呈現17～20a 的周期波變化趨勢。

圖3 迪那河流域降水和徑流年內分配完全調節系（Cr）變化過程線

圖4 迪那河流域降水和徑流年內分配集中度（Cn）變化過程線

4 結 論

以迪那河流域1957—1993 年的實測月降水和徑流資料為基礎，研究了迪那河流域降水和徑流年內分配變化規律。對降雨和徑流序列的年內分配指標進行分析后發現，降水與徑流年內分配特征的趨勢變化一致。通過計算降水和徑流年內分配不均勻性、集中程度、變化幅度等指標值都比較大，說明迪那河流域降水和徑流年內分配及不均勻。1957—1993 年的年內分配指標變化過程表現為具有一定的周期波動性。從各指標的變化情況看，不均勻系數、調節系數和集中度的最大值為最小值相差懸殊。就迪那河流域多年平均降水和徑流的年內分配指標值（Cu、Cr 和Cn）相比較，降水的年內分配指標值要小于徑流的年內分配指標值。