修改稿雅魯藏布江流域徑流變化特征分析

雅魯藏布江流域徑流變化特征及趨勢分析基金項目：國家自然科學(xué)基金（40830639）第一作者簡介：洛珠尼瑪基金項目：國家自然科學(xué)基金（40830639）第一作者簡介：洛珠尼瑪（1966－），男（藏族），西藏那曲人，工程師，河海大學(xué)西藏特培生，主要研究方向為流域水文過程模擬及預(yù)報。洛珠尼瑪1，王建群2，徐幸儀2（1.西藏自治區(qū)水文局，西藏拉薩850000；2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇南京210098）摘要：本文采用Mann-Kendall秩次相關(guān)檢驗法等分析方法對雅魯藏布江流域徑流變化特征及年降水量、年蒸發(fā)皿觀測系列進行了詳細研究。雅魯藏布江上中下游控制站徑流上世紀60年代最豐，80年代最枯，年平均流量過程總體上呈略有下降趨勢，但不顯著o1960?1981年，中水年和豐水年份較多；1982?1997年，中水年和枯水年份較多；自1998年以來，豐水年份的機會較多。徑流量主要集中在汛期（7?9月），其中，8月份徑流量最大，2月?3月份徑流量最小，徑流量月最大值是月最小值的約12倍；徑流年內(nèi)分配不均勻系數(shù)和7?9月占全年比例年際間較穩(wěn)定。雅魯藏布江流域降水量和徑流變化不顯著，氣溫和蒸發(fā)呈明顯增加趨勢。關(guān)鍵詞：氣候變化；青藏高原；水循環(huán)；徑流；降水；蒸發(fā)1引言雅魯藏布江流域界于東經(jīng)82°00^?97°07‘和北緯28°00‘?31°16‘之間，流域面積24.2萬km2；東西最大長度約1500km,南北最大寬度約290km,平均寬度約166km；雅魯藏布江流域發(fā)源于喜馬拉雅山北麓杰馬央宗冰川，源頭海拔5590m。青藏高原因其高海拔、地表物理性質(zhì)復(fù)雜等特點，在全球氣候變化中具有其自身特殊的演變規(guī)律［1，2］，是全球變化研究的熱點區(qū)域。研究位于青藏高原腹地的雅魯藏布江流域徑流變化特征及趨勢，對全球變化研究有著重要的意義。關(guān)于西藏高原地區(qū)氣候變化趨勢和雅魯藏布江流域徑流變化特征，有著大量的研究。文獻［3-6］的研究一致認為，20世紀60年代以來西藏高原年平均氣溫全面上升。文獻［7］利用西藏1971-2000年月降水量資料分析了近30年高原降水的變化趨勢，結(jié)果發(fā)現(xiàn)西藏大部分地區(qū)年降水量變化為正趨勢，降水傾向率為1.4-66.6mm/10a,而阿里地區(qū)呈較為明顯的減少趨勢。文獻［8］利用西藏高原近40年來的逐月氣象數(shù)據(jù)分析了近40年來西藏高原氣候變化的主要特征，認為降水趨勢變率空間分布上的基本規(guī)律是，其大小由東往西逐漸減小,藏中和藏東為上升趨勢，藏西為下降趨勢。文獻［9,10］分別采用Morlet小波分析了雅魯藏布江干流徑流年際變化和季節(jié)性變化的多時間尺度演變規(guī)律,揭示了不同尺度下徑流變化周期。文獻［11］利用雅魯藏布江流域1956-2000年近45年的實測徑流資料對雅魯藏布江流域徑流變化特征進行了研究，認為雅魯藏布江流域徑流的年際變化較穩(wěn)定,年內(nèi)分配極不平衡。文獻［12］選取雅魯藏布江流域1956-2008年各干支流10個代表站的年徑流實測資料，分析年徑流的變化特征及其內(nèi)部相依性，并進行趨勢分析和周期成分分析，認為雅魯藏布江流域徑流的年際變化較小，年內(nèi)分配極不平衡，徑流受季節(jié)影響較大。文獻［13］運用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗方法,分析了雅魯藏布江流域1956-2000年的年徑流演變規(guī)律及其驅(qū)動因子，認為雅魯藏布江流域徑流總體上呈減少的趨勢,演變過程中表現(xiàn)出明顯的階段性和突變性。文獻［14］采用Hilbert-Huang變換對雅魯藏布江干支流上的10個水文站1956-2000年天然徑流資料進行分析,探討了雅魯藏布江流域年徑流變化的近似周期及其演變趨勢，發(fā)現(xiàn)雅魯藏布江干支流在20世紀60年代左右徑流量較大,但在進入60年代中后期之后,年徑流量呈逐漸減小的趨勢,這種趨勢在80年代附近達到極小值,此后徑流量逐漸回升,并在90年代后逐漸進入相對豐水期。關(guān)于雅魯藏布江流域水循環(huán)特征和演變趨勢盡管有著大量的研究，但是，基于近期最新水文氣象觀測，研究雅魯藏布江流域氣候變化背景下的徑流變化特征和趨勢，仍然是一個十分值得關(guān)注的研究課題。本文將利用雅魯藏布江干流上中下游三個水文站的數(shù)據(jù)，對雅魯藏布江流域徑流變化特征和演變趨勢進行分析研究。2徑流年際變化特征雅魯藏布江干流上自上而下分布著奴各沙、羊村、奴下等水文站，其中奴各沙站在年楚河入雅江口的下游，積水面積106060km2；羊村站在拉薩河入雅江口的下游，積水面積151507km2；奴下站在尼洋河入雅江口的下游，積水面積191235km2。根據(jù)主要干流控制站奴各沙、羊村、奴下水文站，1960?2009年年平均流量觀測資料統(tǒng)計分析得雅魯藏布江流域年徑流量年際變化統(tǒng)計見表1。表1 雅魯藏布江流域年徑流量年際變化分析Table1AnalysisoftheInterannualvariationofannualrunoff站名1960?1969平均年徑流量（10sm3）1970?1979平均年徑流量（10sm3）1980?1989平均年徑流量（10sm3）1990?1999平均年徑流量（10sm3）2000?2009平均年徑流量（10sm3）1960?2009平均年徑流量（10sm3）奴各沙188.84160.01136.08151.72174.74162.28羊村340.59280.51249.70291.14336.74298.90由表1可以看出，雅江奴下站多年平均徑流量597.96X108/3。，雅江流域上世紀60年代最豐、80年代最枯。采用Mann-Kendall秩次相關(guān)檢驗法［⑸、線性回歸分析法對雅魯藏布江主要控制站1960?2009的年平均流量系列進行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表2和圖1?圖3。在表1中，M-KU表示Mann-Kendall秩次相關(guān)檢驗統(tǒng)計量U,Mann-Kendall傾斜度0，具體定義如下。對時間序列x,x,x(n為樣本長度)，定義Mann-Kendall秩次相關(guān)檢驗12n統(tǒng)計量U如下：S-1丸Var(S)1)TOC\o"1-5"\h\zU=\ 01)S+1JVar(S)S=藝工Sgn(x一x) (2)kii=1k=i+1Var(S)=[n(n-1)(2n+5)-￡t(t-1)(2t+5)]/18 (3)jjjj=1其中m為“結(jié)”的總數(shù)，t.,j=1,2,…,m表示第j個“結(jié)”的寬度。當(dāng)n增大時,jU很快收斂于標(biāo)準正態(tài)分布。給定顯著性水平?=0.05，其雙邊正態(tài)分位數(shù)值U=1.96，當(dāng)|U|>U時，時間序列變化趨勢顯著。稱統(tǒng)計量U為a/2 a/2Mann-Kendall秩次相關(guān)系數(shù)。還定義Mann-Kendall傾斜度0如下:(x-x)0=Median一^——j ,Vj<i (4)Ii_j丿其中1<j<i<n。當(dāng)0>0時，表示上升趨勢；當(dāng)0<0時，表示下降趨勢。表2 雅魯藏布江主要控制站年平均流量系列趨勢分析Table2Long-termchangestrendofannualaveragedischarge水文站M-KUM-KB線性趨勢((mVs)/a)統(tǒng)計年份奴各沙-0.93-1.67-1.461960-20091-s量流年份1-s量流年份年平均流量—多年平均值一線性（年平均流量）羊村-0.16-0.50-0.211960-2009奴下-0.47-0.67-1.321960-2009圖1奴各沙站年平均流量系列變化趨勢Fig.1ChangestrendofannualaveragedischargeofNugesha1s量流年份—年平均流量—多年平均值—1s量流年份—年平均流量—多年平均值—線性（年平均流量）圖2羊村站年平均流量系列變化趨勢Fig.2ChangestrendofannualaveragedischargeofYangcun

年份丨^^年平均流量 多年平均值—線性（年平均流量）圖3奴下站年平均流量系列變化趨勢Fig.3ChangestrendofannualaveragedischargeofNuxia由表2和圖1?圖3可知，雅魯藏布江主要控制站年平均流量過程總體上略有下降趨勢。M-K統(tǒng)計量U=-0.16?-0.93，其絕對值沒有超過顯著性水平為a=0.05的雙邊正態(tài)分位數(shù)值1.96，因此主要控制站年平均流量過程下降趨勢不顯著。為進一步探討年徑流豐枯變化的規(guī)律，首先作出最下游奴下站年徑流量P-III型理論頻率曲線，設(shè)小于25%為豐水年，大于75%為枯水年，頻率在25?75%為中水年，計算得出豐水年與中水年的分界流量分別為2100m3/s和1610m3/s；年徑流系列進行豐、中、枯分類，并繪圖見圖4。Fig.4TheprocessofwetyearanddryyearinNuxia

由圖4可以看出，1960?1981年，中水年和豐水年份較多；1982?1997年，中水年和枯水年份較多；自1998年以來，出現(xiàn)豐水年份的機會較多，出現(xiàn)中水年份的機會較少，只有2009年是枯水年。3徑流年內(nèi)變化特征雅魯藏布江主要控制站1960-2009年多年月平均流量見圖5。由圖5可以看出，徑流量主要集中在汛期（7?9月），8月份徑流量最大，上游代表奴各沙站2月份徑流量最小，中游和下游代表站羊村、奴下站3月份徑流量最小，三站徑流量月最大值與月最小值的倍數(shù)分別為12.3、12.6和12.2。1 2 3 4 56 7 8 9 10 11 12月 份務(wù)—星流徑均平月年多1 2 3 4 56 7 8 9 10 11 12月 份務(wù)—星流徑均平月年多奴各沙圖5雅魯藏布江主要控制站多年月平均流量Fig.5Theaverageofmanyyearsofmonthlyrunoff為了進一步分析徑流年內(nèi)分配特征變化規(guī)律，采用不均勻系數(shù)Cu和7?9月占全年比例Cx來刻畫徑流年內(nèi)分配特征，采用Mann-Kendall統(tǒng)計量U和傾斜度B、線性趨勢提取發(fā)來分析Cu和Cx的變化趨勢。其中年徑流年內(nèi)分配不均勻系數(shù)Cu定義如下：Cu=-E5）c2=I￡(W-E)2

i5）i=1E=丄縣W12ii=1其中W.為各月徑流量，i=1,2,-12。對下游奴下站徑流年內(nèi)分配不均勻系i數(shù)系列和徑流7?9月占全年比例系列進行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表3、表4。由表

3、表4可以看出，徑流年內(nèi)分配不均勻系數(shù)和7~9月占全年比例年際間變化較穩(wěn)定。表3雅魯藏布江主要控制站徑流年內(nèi)分配不均勻系數(shù)系列趨勢分析Table3Long-termchangestrendofCu水文站M-KUM-KB線性趨勢統(tǒng)計年份奴各沙-0.6859-0.0013-0.00061960-2009羊村-1.3016-0.0019-0.00171960-2009奴下-0.7499-0.0007-0.00071960-2009表4雅魯藏布江主要控制站徑流7?9月占全年比例系列趨勢分析Table4Long-termchangestrendofCx水文站M-KUM-KB線性趨勢統(tǒng)計年份奴各沙-0.1004-0.0001-0.000051960-2009羊村-0.8534-0.0005-0.00051960-2009奴下-0.5603-0.0003-0.00031960-20094年降水和蒸發(fā)變化趨勢采用Mann-Kendall秩次相關(guān)檢驗法、線性回歸分析法對雅魯藏布江上中下游代表站，1960?2009年年降水量、20cm蒸發(fā)皿蒸發(fā)量系列進行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表5、表6。表5雅魯藏布江代表站降水量變化趨勢分析Table5Long-termchangestrendofannualprecipitation水文站M-KUM-KB線性趨勢統(tǒng)計年份奴各沙-1.79-1.94-2.161960-2009羊村-0.38-0.53-0.671960-2009奴下1.070.990.991960-2009表6雅魯藏布江代表站蒸發(fā)量變化趨勢分析Table6Long-termchangestrendofannualpotentialevaporation水文站M-KUM-KB線性趨勢統(tǒng)計年份奴各沙6.231.5527.891960-2009羊村1.065.075.171960-2009奴下3.514.606.301960-2009由表5、表6可知，上、中游代表站年降水量呈下降趨勢，下游代表站呈增加趨勢，但均不顯著；年蒸發(fā)量為顯著增加趨勢。5結(jié)語本文采用Mann-Kendall秩次相關(guān)檢驗法、線性回歸分析法、豐中枯分類、不均勻性度量等方法對雅魯藏布江上中下游控制站的年徑流特性和年內(nèi)分配特征以及年降水量、年蒸發(fā)皿觀測系列進行了詳細研究，結(jié)論如下：雅魯藏布江上中下游控制站徑流變化上世紀60年代最豐，80年代最枯，下游控制奴下站多年平均徑流量597.96X108/3。上中下游控制站的年平均流量過程總體上略有下降趨勢，但不顯著。下游控制奴下站為例，1960?1981年，中水年和豐水年份較多；1982?1997年，中水年和枯水年份較多；自1998年以來，出現(xiàn)豐水年份的機會較多，出現(xiàn)中水年的機會較少，只有2009年是枯水年。上中下游控制站平均徑流量主要集中在汛期(7?9月)，8月份徑流量最大，2月~3月份徑流量最小，三站徑流量月最大值與月最小值的倍數(shù)分別為12.3、12.6和12.2。徑流年內(nèi)分配不均勻系數(shù)和7~9月占全年比例年際間較穩(wěn)定。上、中游代表站年降水量呈下降趨勢，下游代表站呈增加趨勢，但均不顯著；年蒸發(fā)量呈顯著增加趨勢。雅魯藏布江流域降水量和徑流變化不顯著，氣溫和蒸發(fā)呈明顯增加趨勢。參考文獻：鄭度.青藏高原自然地域系統(tǒng)研究[J].中國科學(xué)D輯，1999,26(4)：336-341.(ZhengDu.StudyonRegionalPhysio-geographicalSysteminQinghai-TibetanPlateau[J].ScienceinChina(SeriesD),1999.(inChinese))李潮流，康世昌.青藏高原不同時段氣候變化的研究綜述[J].地理學(xué)報，2006，61(3)：327-335.(LIChao-liu,KANGShi-chang.ReviewofStudiesinClimateChangeovertheTibetanPlateau[J].ActaGeographicaSinica,2006.(inChinese))3周順武，張勇.近42年雅魯藏布江中游四季氣溫變化特征分析[J].成都氣象學(xué)院學(xué)報，2000,15(4)：307-311.(ZH0UShun-wu,ZHANGYong.AnalysisofseasonaltemperaturevariationovermiddlereachesofYalutsangpoRiverduringpast42years[J].JournalofChengduInstituteofMeteorology,2000.(inChinese))杜軍.西藏高原近40年的氣溫變化[J].地理學(xué)報，2001，56(6)：682-690.(DUJun.ChangeofTemperatureinTibetanPlateauFrom1961to2000[J].ActaGeographicaSinica,2001.(inChinese))盛文萍，高清竹，李玉娥，等.藏北地區(qū)氣候變化特征及其影響分析[J].高原氣象，2008，27(3)：509-516.(SHENGWen-ping,GAOQing-zhu,LIYu-e,WANYun-fan,YANGKai.CharacteristicofClimateChangeinNorthernTibetandItsImpact[J].PlateauMeteorology,2008.(inChinese))李發(fā)鵬，徐綜學(xué).西藏高原氣象要素長期變化趨勢及其持續(xù)性特征分析[A].夏軍，賈紹鳳，劉蘇峽.第七屆中國水論壇論文集-水系統(tǒng)與水資源可持續(xù)管理[C].中國水利水電出版社，2010，4：104-109.(LiFa-peng,XuZong-xue.Long-teamTrendandDurativeCharacteristicsforMeteorologyElementsofQinghai-TibetanPlateau[A].XiaJun,JiaShao-Feng,LiuSu-xia.SustainableManagementofWaterSystemandWaterResource[C].ChinaWaterPowerPress,2010.(inChinese))杜軍，馬玉才.西藏高原降水變化趨勢的氣候分析[J].地理學(xué)報，2004，59(3)：375-382.(DUJun,MAYu-cai.ClimaticTrendofRainfalloverTibetanPlateaufrom1971to2000[J].ActaGeographicaSinica,2004.(inChinese))徐宗學(xué)，鞏同梁，趙芳芳.近40年來西藏高原氣候變化特征分析[J].亞熱帶資源與環(huán)境學(xué)報，2006，1(1)：24-32.(XUZong-xue,GONGTong-liang,ZHAOFang-fang.AnalysisofClimateChangeinTibetanPlateauoverthePast40Years[J].JournalofSubtropicalResourcesandEnvironment,2006.(inChinese))李占玲，徐宗學(xué)，鞏同梁?雅魯藏布江流域徑流特性變化分析 [J].地理研究,2008,27(2):353-361.(LIZhanTing,XUZong-xue,GONGTong-liang.CharacteristicsofrunoffvariationintheYarlungZangboRiverbasin[J].GeographicalResearch,2008.(inChinese))錢曉燕,袁鵬,邵駿,顏志衡.雅魯藏布江河川徑流變化的季節(jié)性規(guī)律研究[J].水資源與水工程學(xué)報,2010,21(l):29-33.(QIANXiao—yan,YUANPeng,SHAOJun,YANZhi-heng.RuleoftheSeasonalRunoffVariationintheYarlungZangboRiver[J].JournalofWaterResourcesandWaterEngineering,2010.(inChinese))劉劍，姚治君，陳傳友?雅魯藏布江徑流變化趨勢及原因分析[J].自然資源學(xué)報,2007,22(3):471—477.(LIUJian,YAOZhi—jun1,CHENChuan—you.EvolutionTrendandCausationAnalysisoftheRunoffEvolutionintheYarlungZangboRiverBasin[J].JournalofNaturalResources,2007.(inChinese))黃艷，袁鵬，顏志衡.雅魯藏布江流域天然徑流特征及規(guī)律分析[J].紅水河，2010,29(1):65—69.(HUANGYan,YUANPeng,YANZhi—heng.AnalysisonCharacteristicsandLawsofYarlungZangboRiverBasin'sNaturalRunoff[J].HongshuiRiver,2010.(inChinese))黃俊雄，徐宗學(xué)，鞏同梁.雅魯藏布江徑流演變規(guī)律及其驅(qū)動因子分析[J].水文，2007,27(5):31-35. (HUANGJun—xiong,XUZong—xue,GONGTong—liang.CharacteristicsandDrivingFactorsoftheRunoffVariationsintheYarlungZangboRiver[J].JournalofChinaHydrology,2007.(inChinese))邵駿，袁鵬，顏志衡，張文江?基于HHT的雅魯藏布江徑流變化周期及趨勢分析.中山大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2010，49(1)：125—130.(SHAOJun,YUANPeng,YANZhi—heng,ZHANGWen—jiang.AnalysisonPeriodicVariationsandTrendofAnnualRunoffintheYarlungZangboRiverwithHilbert—HuangTransform.ActaScientiarumNaturaliumUniversitatisSunyatseni,2010.(inChinese))魏鳳英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計診斷與預(yù)測技術(shù)[M].北京：氣象出版社，1999:69—72.(WeiFeng—ying.Statisticaldiagnosisandpredictiontechnologyofmodernclimate[M].Beijing:MeteorologicalPress,1999.(inChinese))ChangeCharacterandTrendofRunoffinYarlungZangboRiverBasinLuoZhuNi-ma1(HydrologyBureauofTibetAutonomousRegion,Lhasa850000,China)WangJian-qun,XuXing-yi(CollegeofHydrologyandWaterResources,HohaiUniversity,Nanjing

210098,China)Abstract:Inthispaper,thechangecharacterofrunoff,annualprecipitationandtheseriesofannualevaporationobservedbyevaporatingdishareanalyzedbyusingMann-KendalltestandothermethodsintheYarlungZangboRiverBasin.Themostabundantannualrunoffhappenedinthe196'0s,the1980'sannualrunoffisthemostinadequate/insufficient.Thereislittledown