巴音布魯克山區(qū)人工增水效果評(píng)價(jià)

刁鵬 張瑋煊 楊述勇

摘要 ? ?利用1982—2017年5—9月大山口水文資料及巴音布魯克氣象站氣象資料，分析與巴音布魯克山區(qū)降水密切相關(guān)的徑流量、降水量以及相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)等指標(biāo)，對(duì)巴音布魯克山區(qū)人工增水業(yè)務(wù)進(jìn)行效果評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，在人工增水時(shí)期，開都河流域有90%概率月均徑流量增量為3.01 m3/s，增率為1.62%，統(tǒng)計(jì)顯著性水平0.000 1;山區(qū)月均降水量增率為2.78%，顯著性水平0.023 3;隨著年際變化，巴音布魯克山區(qū)相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，且在人工增水時(shí)期，干旱程度取得了明顯緩解。

關(guān)鍵詞 ? ?人工增水;統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn);徑流;降水;相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)

中圖分類號(hào) ? ?P48 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ? ?A

文章編號(hào) ? 1007-5739（2019）23-0189-03 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

新疆地處中國(guó)西部干旱地區(qū)，氣候干燥，年降水量少，其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要靠河水灌溉。水資源的一個(gè)顯著特點(diǎn)是依賴山區(qū)大氣降水，山地降水占全區(qū)降水總量的84.3%[1]，山地降水是河水補(bǔ)給的重要來(lái)源。為了更合理地發(fā)展建設(shè)新疆，眾多學(xué)者對(duì)如何更好利用新疆水資源的研究從未停止，也取得了一定成果[2-10]。魏文壽等[11]對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地的氣候與荒漠環(huán)境進(jìn)行分析研究指出，為改善干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境、有效調(diào)整山地資源利用，建立山地—綠洲—沙漠三者之間的物質(zhì)平衡關(guān)系;龔家棟[12]、高前兆[13]等也給出，降水是干旱區(qū)所有形式的地表水和地下水體的根本補(bǔ)給源;王文輝[14]、張家鳳[15]等對(duì)開都河—孔雀河流域的研究分析，指出隨著人們生產(chǎn)生活，流域徑流量呈減少趨勢(shì)，應(yīng)積極提高水資源的利用率。因此，要進(jìn)一步改善生態(tài)環(huán)境、增加河流徑流、緩解水資源短缺、改善城市污染和防災(zāi)減災(zāi)等，選擇流域源頭區(qū)域，大力開發(fā)山區(qū)云水資源，系統(tǒng)地在山區(qū)開展人工增水成為一條有效途徑。基于此，本文選擇巴音布魯克山區(qū)為研究區(qū)，擬利用研究區(qū)1984—2017年5—9月的長(zhǎng)期連續(xù)的河流、降水量及濕潤(rùn)度等資料，對(duì)山區(qū)開展人工增水前后效果檢驗(yàn)，從而直觀地體現(xiàn)人工增水對(duì)山區(qū)云水資源的具體利用成效。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?研究區(qū)概況

巴音布魯克山區(qū)位于巴州和靜縣西北部天山中段南麓，海拔高度在2 400～2 800 m，面積約2.3萬(wàn)km2，由大小珠勒?qǐng)D斯2個(gè)高位山間盆地和山區(qū)丘陵草場(chǎng)組成，屬高寒盆地。盆地東西長(zhǎng)270 km，南北寬136 km，其間有眾多的支流，形成了大量的沼澤草地和湖泊，這些河流最終都匯入開都河，東南流入到博斯騰湖。

1.2 ? ?資料來(lái)源

選用基層水文站大山口水文觀測(cè)站和國(guó)家基本氣象站巴音布魯克氣象站1982—2017年5—9月的數(shù)據(jù)資料，通過(guò)篩選去除缺測(cè)的數(shù)據(jù)記錄，對(duì)與降水密切相關(guān)的的月均徑流量、月均降水量、濕潤(rùn)度等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。在統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，將1982—1993年作為非播云的歷史期，而1994—2017年作為播云的作業(yè)期。

1.3 ? ?統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法

由于研究區(qū)無(wú)適當(dāng)?shù)膮⒄諏?duì)比區(qū)，為避免誤差，選用歷史序列統(tǒng)計(jì)法[16]，即將統(tǒng)計(jì)變量的歷史期平均值作為作業(yè)期的自然期待值，再與作業(yè)期實(shí)測(cè)值比較，確定效果。效果檢驗(yàn)主要包括差值的顯著性檢驗(yàn)和效果的區(qū)間估計(jì)。在歷史樣本正態(tài)分布條件下，作業(yè)期實(shí)測(cè)值與期待值差值的顯著性采用2個(gè)樣本平均值之差的t-檢驗(yàn)（單邊檢驗(yàn)）。計(jì)算公式如下：

2 ? ?結(jié)果與分析

2.1 ? ?月均降水量為統(tǒng)計(jì)變量的檢驗(yàn)

按照氣候?qū)W對(duì)降水量級(jí)劃分的一般標(biāo)準(zhǔn)，從圖1（a）得出，1982—2017年，共出現(xiàn)降水偏多和特多5年，占總年數(shù)的13.9%;出現(xiàn)降水偏少6年，占總年數(shù)的16.7%;降水在正常范圍的有25年，占總年數(shù)的69.4%。其中降水特多年發(fā)生在1999年，降水偏多年發(fā)生在1994年、2002年、2010年、2016年，均發(fā)生在1994年及以后，而降水偏少年有2/3的次數(shù)出現(xiàn)在1994年以前，其中1985年只有多年降水量均值的67.86%，為1982—2017年時(shí)間段最干旱的一年。根據(jù)圖1（b）可得，歷史期平均距平值為-0.18 mm，正距平年數(shù)為3年，負(fù)距平年數(shù)為9年，正負(fù)比值為0.33;作業(yè)期平均距平值為0.09 mm，正距平年數(shù)為16年，負(fù)距平年數(shù)為8年，正負(fù)比值為2，表明1982—2017年巴音布魯克山區(qū)降水總體是由偏少轉(zhuǎn)向偏多。由上述可知，隨著人工增水業(yè)務(wù)的開展，研究區(qū)降水量呈逐步上漲趨勢(shì)，表明人工增水時(shí)期，降水量顯著增長(zhǎng)。

作業(yè)期間月均降水量顯著增加，統(tǒng)計(jì)顯著性水平達(dá)到α≈0.023 3;90%概率的增量和增率分別為0.05 mm和2.78%。進(jìn)一步說(shuō)明人工增水作業(yè)有助于降水量的增加。

2.2 ? ?月均徑流量為統(tǒng)計(jì)變量的檢驗(yàn)