修改稿-雅鲁藏布江流域径流变化特征分析

雅鲁藏布江流域径流变化特征及趋势分析*洛珠尼玛1，王建群2，徐幸仪2（1.西藏自治区水文局，西藏拉萨 850000；2.河海大学水文水资源学院，江苏南京210098）摘要：本文采用Mann-Kendall秩次相关检验法等分析方法对雅鲁藏布江流域径流变化特征及年降水量、年蒸发皿观测系列进行了详细研究。

雅鲁藏布江上中下游控制站径流上世纪60年代最丰，80年代最枯，年平均流量过程总体上呈略有下降趋势，但不显著。

1960～1981年，中水年和丰水年份较多；1982～1997年，中水年和枯水年份较多；自1998年以来，丰水年份的机会较多。

径流量主要集中在汛期(7～9月)，其中，8月份径流量最大，2月～3月份径流量最小，径流量月最大值是月最小值的约12倍；径流年内分配不均匀系数和7～9月占全年比例年际间较稳定。

雅鲁藏布江流域降水量和径流变化不显著，气温和蒸发呈明显增加趋势。

关键词：气候变化；青藏高原；水循环；径流；降水；蒸发1 引言雅鲁藏布江流域界于东经82º00´～97º07´和北纬28º00´～31º16´之间，流域面积24.2万km2；东西最大长度约1500km，南北最大宽度约290km，平均宽度约166km；雅鲁藏布江流域发源于喜马拉雅山北麓杰马央宗冰川，源头海拔5590m。

青藏高原因其高海拔、地表物理性质复杂等特点，在全球气候变化中具有其自身特殊的演变规律[1，2]，是全球变化研究的热点区域。

研究位于青藏高原腹地的雅鲁藏布江流域径流变化特征及趋势，对全球变化研究有着重要的意义。

关于西藏高原地区气候变化趋势和雅鲁藏布江流域径流变化特征，有着大量的研究。

文献[3-6]的研究一致认为，20 世纪60 年代以来西藏高原年平均气温全面上升。

文献[7] 利用西藏1971-2000年月降水量资料分析了近30年高原降水的变化趋势，结果发现西藏大部分地区年降水量变化为正趋势，降水倾向率为1.4-66.6mm/10a，而阿里地区呈较为明显的减少趋势。

文献[8] 利用西藏高原近40 年来的逐月气象数据分析了近40 年来西藏高原气候变化的主要特征，认为降水趋势变率空间分布上的基本规律是，其大小由东往西逐渐减小, 藏中和藏东为上升趋势, 藏西为下降趋势。

文献[9,10]分别采用Morlet 小波分析了雅鲁藏布江干流径流年际变化和季节性变化的多时间尺度演变规律, 揭示了不同尺度*基金项目：国家自然科学基金（40830639）第一作者简介：洛珠尼玛（1966－），男（藏族），西藏那曲人，工程师，河海大学西藏特培生，主要研究方向为流域水文过程模拟及预报。

下径流变化周期。

文献[11] 利用雅鲁藏布江流域1956-2000年近45年的实测径流资料对雅鲁藏布江流域径流变化特征进行了研究，认为雅鲁藏布江流域径流的年际变化较稳定,年内分配极不平衡。

文献[12] 选取雅鲁藏布江流域1956-2008年各干支流10个代表站的年径流实测资料，分析年径流的变化特征及其内部相依性，并进行趋势分析和周期成分分析，认为雅鲁藏布江流域径流的年际变化较小，年内分配极不平衡，径流受季节影响较大。

文献[13]运用Mann- Kendall 非参数检验方法, 分析了雅鲁藏布江流域1956-2000年的年径流演变规律及其驱动因子，认为雅鲁藏布江流域径流总体上呈减少的趋势, 演变过程中表现出明显的阶段性和突变性。

文献[14]采用Hilbert-Huang变换对雅鲁藏布江干支流上的10个水文站1956-2000年天然径流资料进行分析,探讨了雅鲁藏布江流域年径流变化的近似周期及其演变趋势，发现雅鲁藏布江干支流在20世纪60年代左右径流量较大,但在进入60年代中后期之后,年径流量呈逐渐减小的趋势,这种趋势在80年代附近达到极小值,此后径流量逐渐回升,并在90年代后逐渐进入相对丰水期。

关于雅鲁藏布江流域水循环特征和演变趋势尽管有着大量的研究，但是，基于近期最新水文气象观测，研究雅鲁藏布江流域气候变化背景下的径流变化特征和趋势，仍然是一个十分值得关注的研究课题。

本文将利用雅鲁藏布江干流上中下游三个水文站的数据，对雅鲁藏布江流域径流变化特征和演变趋势进行分析研究。

2 径流年际变化特征雅鲁藏布江干流上自上而下分布着奴各沙、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，积水面积106060 km2；羊村站在拉萨河入雅江口的下游，积水面积151507 km2；奴下站在尼洋河入雅江口的下游，积水面积191235 km2。

根据主要干流控制站奴各沙、羊村、奴下水文站，1960～2009年年平均流量观测资料统计分析得雅鲁藏布江流域年径流量年际变化统计见表1。

表1 雅鲁藏布江流域年径流量年际变化分析Table 1Analysis of the Interannual variation of annual runoff站名1960～1969平均年径流量（108m3）1970～1979平均年径流量（108m3）1980～1989平均年径流量（108m3）1990～1999平均年径流量（108m3）2000～2009平均年径流量（108m3）1960～2009平均年径流量（108m3）奴各沙188.84 160.01 136.08 151.72 174.74 162.28 羊村340.59 280.51 249.70 291.14 336.74 298.90 奴下662.61 574.90 527.91 588.15 642.70 597.96由表1可以看出，雅江奴下站多年平均径流量597.96×108m 3。

，雅江流域上世纪60年代最丰、80年代最枯。

采用Mann-Kendall 秩次相关检验法[15]、线性回归分析法对雅鲁藏布江主要控制站1960～2009的年平均流量系列进行统计分析，结果见表2和图1～图3。

在表1中，M-K U 表示Mann-Kendall 秩次相关检验统计量U ，Mann-Kendall 倾斜度β，具体定义如下。

对时间序列n x x x ,,21（n 为样本长度），定义Mann-Kendall 秩次相关检验统计量U 如下：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧<+=>-=0)(10,00,)(1S S Var S S S S Var S U （1） ∑∑-=+=-=111)(n i ni k i kx xSgn S （2）18/)]52()1()52)(1([)(1+--+-=∑=j mj j j t t t n n n S Var （3）其中m 为“结”的总数，j t ,j=1,2,…,m 表示第j 个“结”的宽度。

当n 增大时，U 很快收敛于标准正态分布。

给定显著性水平05.0=α，其双边正态分位数值96.12/=αU ，当2/αU U >时，时间序列变化趋势显著。

称统计量U 为Mann-Kendall 秩次相关系数。

还定义Mann-Kendall 倾斜度β如下：i j ji x x Median ji <∀⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=,β （4）其中n i j <<<1。

当0>β时，表示上升趋势；当0<β时，表示下降趋势。

表2 雅鲁藏布江主要控制站年平均流量系列趋势分析Table 2 Long-term changes trend of annual average discharge水文站M-K UM-K β((m 3/s)/a)统计年份 奴各沙 -0.93 -1.67 -1.46 1960-2009 羊 村 -0.16 -0.50 -0.21 1960-2009 奴 下-0.47-0.67-1.321960-2009图1 奴各沙站年平均流量系列变化趋势Fig.1Changes trend of annual average discharge of Nugesha图2 羊村站年平均流量系列变化趋势Fig.2Changes trend of annual average discharge of Yangcun图3 奴下站年平均流量系列变化趋势Fig.3Changes trend of annual average discharge of Nuxia由表2和图1～图3可知，雅鲁藏布江主要控制站年平均流量过程总体上略有下降趋势。

M-K 统计量U=-0.16～-0.93，其绝对值没有超过显著性水平为α=0.05的双边正态分位数值1.96，因此主要控制站年平均流量过程下降趋势不显著。

为进一步探讨年径流丰枯变化的规律，首先作出最下游奴下站年径流量P-Ⅲ型理论频率曲线，设小于25％为丰水年，大于75％为枯水年，频率在25～75％为中水年，计算得出丰水年与中水年的分界流量分别为2100m3/s 和1610 m3/s；年径流系列进行丰、中、枯分类，并绘图见图4。

图4 奴下站丰水年枯水年出现过程Fig.4 The process of wet year and dry year in Nuxia由图4可以看出，1960～1981年，中水年和丰水年份较多；1982～1997年，中水年和枯水年份较多；自1998年以来，出现丰水年份的机会较多，出现中水年份的机会较少，只有2009年是枯水年。

3 径流年内变化特征雅鲁藏布江主要控制站1960-2009年多年月平均流量见图5。

由图5可以看出，径流量主要集中在汛期(7～9月)，8月份径流量最大，上游代表奴各沙站2月份径流量最小，中游和下游代表站羊村、奴下站3月份径流量最小，三站径流量月最大值与月最小值的倍数分别为12.3、12.6和12.2。

图5 雅鲁藏布江主要控制站多年月平均流量 Fig.5 The average of many years of monthly runoff为了进一步分析径流年内分配特征变化规律，采用不均匀系数Cu 和7～9月占全年比例Cx 来刻画径流年内分配特征，采用Mann-Kendall 统计量U 和倾斜度β、线性趋势提取发来分析Cu 和Cx 的变化趋势。

其中年径流年内分配不均匀系数Cu 定义如下：∑∑===-==12121212121)(i ii i W E E W ECu σσ （5） 其中i W 为各月径流量，i=1,2,…12。

对下游奴下站径流年内分配不均匀系数系列和径流7～9月占全年比例系列进行统计分析，结果见表3、表4。

由表3、表4可以看出，径流年内分配不均匀系数和7~9月占全年比例年际间变化较稳定。

表3 雅鲁藏布江主要控制站径流年内分配不均匀系数系列趋势分析Table 3 Long-term changes trend of Cu水文站M-K U M-K β线性趋势统计年份奴各沙-0.6859 -0.0013 -0.0006 1960-2009羊村-1.3016 -0.0019 -0.0017 1960-2009奴下-0.7499 -0.0007 -0.0007表4 雅鲁藏布江主要控制站径流7～9月占全年比例系列趋势分析Table 4 Long-term changes trend of Cx水文站M-K U M-K β线性趋势统计年份奴各沙-0.1004 -0.0001 -0.00005 1960-2009羊村-0.8534 -0.0005 -0.0005 1960-2009奴下-0.5603 -0.0003 -0.00034年降水和蒸发变化趋势采用Mann-Kendall秩次相关检验法、线性回归分析法对雅鲁藏布江上中下游代表站，1960～2009年年降水量、20cm蒸发皿蒸发量系列进行统计分析，结果见表5、表6。