一、降水量变化
近50年以来,黑河流域年降水距平呈递增趋势(见图3-8),其中20世纪70年代中期到80年代初期为丰水期,之后转变为枯水期。80年代中期偏枯、后期偏丰;90年代初再度偏枯。总体上,近50年来全流域的年降水趋于增加。从占全年降水绝大部分比重的夏季年降水量来看,近50年来全流域降水量呈缓慢上升态势(图7-7)。
在黑河流域不同地区,降水量随时间变化的趋势存在差异。在上游区从东部扁都口至中部札马什克一带,年降水量随时间明显增加。向西至冰沟,变化幅度变小(图7-8)。在中游区张掖地区和位于中、上游分界线的莺落峡一带,年降水量动态比较稳定。在正义峡地区,降水量呈增加趋势。在西部的酒泉地区,年降水量也呈增加趋势(图7-9)。在下游地区,除马鬃山的年降水量随时间略有下降外,阿拉善右旗、拐子湖和额济纳旗的年降水量都比较稳定(图7-10)。总之,近50年来,黑河流域在上游的中、东部地区,年降水量呈增加的趋势,而在中、下游地区年降水量比较稳定。
图7-7 黑河流域夏季降水5年滑动平均变化趋势
图7-8 黑河流域上游区主要台站降水量历年变化趋势
二、蒸发与径流变化
(一)蒸发
分析黑河流域φ20 cm蒸发皿的观测结果发现,蒸发量从南部祁连山近1000 mm/a向北递增,到北部额济纳盆地达4000 mm/a(图7-11)。年内蒸发主要发生在4~9月份,其中7月份水面蒸发量最大。从多年变化过程来看,在上游的托勒一带,年水面蒸发量呈下降趋势,中游张掖变化稳定,酒泉略呈下降趋势,而在下游除马鬃山变幅较小外,拐子湖呈明显上升趋势,阿拉善右旗和额济纳旗均呈明显下降趋势(图7-12)。
(二)径流
近50年来,黑河流域径流变化如图7-13所示。在上游的札马什克地区,其径流量的时间过程线呈“U”型,即在20世纪50年代和80年代末为高值,其间为震荡的低值;西部讨赖河上游冰沟站的径流量随时间呈下降趋势;黑河出山口莺落峡径流量近50年来变化平稳,而梨园河出山口径流量则随时间呈增大趋势;黑河中游高崖径流量随时间下降,正义峡径流量随时间下降趋势更明显。
图7-9 黑河流域中游区主要台站降水量历年变化趋势
图7-10 黑河流域下游区主要台站降水量历年变化趋势
三、水文变化趋势分析
采用Kendall秩次相关法(李俊平,1995;张清等,2003;杨莲梅,2003;马晓波等,2003)进行非参数统计检验,量化黑河流域水文变化趋势与显著性检验。该方法步骤如下:
首先,计算Kendall统计量(τ),方差和标准化变量(M):
图7-11 黑河流域φ20 cm蒸发皿年水面蒸发量等值线图
西北内陆黑河流域水循环与地下水形成演化模式
式中:P——径流系列所有对偶观测值(Ri,Rj,i
n——系列长度。
其次,给定显著性水平(α)。假定α=0.05,则检验临界值Ma=1.96。
最后,通过M与Ma的对比,进行判断:①若>Ma,且M>0,则上升趋势显著;②若>Ma,且M<0,则下降趋势显著。
Kendall秩次相关法计算结果如表7-4所示。在黑河流域扁都口地区年降水量的M值为2.76,其 M >1.96,且M>0,而其余各站的M绝对值均小于1.96,表明黑河流域只有上游东部年降水量趋势增加显著,其余各站变化趋势均不显著。
张掖站年水面蒸发量的M绝对值小于1.96,其余各站的M 绝对值均大于1.96,表明张掖地区年水面蒸发量变化趋势不显著,其他地区年水面蒸发量变化趋势明显。其中托勒、阿拉善右旗、酒泉、额济纳旗站的M值分别为-3.63、-4.59、-5.05,均小于0,蒸发强度呈下降趋势;拐子湖站和马鬃山站的M值分别为2.71和2.85,均大于0,蒸发强度呈上升趋势。
图7-12 黑河流域主要台站φ20 cm蒸发皿水面蒸发量历年变化趋势
正义峡站年径流量的M值为-3.20,其 M >1.96,且M<0,说明正义峡年径流量下降趋势显著。其余各站,包括莺落峡站的M绝对值均小于1.96,表明这些站年径流量变化趋势不显著。
利用正义峡站1957~2000年各月径流量资料(缺1967年,1974年和1981年资料)计算M值的结果表明,3月、4月、5月、10月和11月的M绝对值均大于1.96,且M值均为负值,表明月径流在年际历年下降趋势显著,尤以4月为最。其余各月下降趋势均不显著(表7-5)。
图7-13 黑河流域主要测站径流量历年变化趋势
表7-4 黑河流域水循环要素时间序列Kendall秩次相关法计算结果
综上所述,近50年来黑河流域年降水量呈增加趋势,但是除上游东部增加趋势显著外,其他地区变化趋势均不显著。而年水面蒸发量除张掖外,增加或下降趋势均显著。年径流量唯正义峡下降趋势明显。这些情况说明水循环要素的影响因素复杂。
表7-5 1957~2000年黑河流域正义峡各月径流量秩次相关法计算结果
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