米吉提·买买吐地

(新疆和田水文勘测局，新疆 和田 848000)

和田流域地处新疆西南侧，塔克拉玛干大沙漠南缘、昆仑的北麓，流域总面积50 957.1 km[1]。流域位于喀喇昆仑山和昆仑山北坡，区域水汽由于受到高山和高原海拔的综合影响年降水量较低，降水高值主要集中在中、高山区，水汽主要可以划分为三个主要途径，西部环流主要由北纬西风环流影响较为明显[2]。东部入境水汽：者自北冰洋干冷气流和西北气流，入使新福北部时，若势力较强[3]。则期天山由西网东成从准格尔盆地向天山面米，维线向东移动，受蒙古高压的影响，部分冷空气南下，从天山。阿尔金山、祁连山之间的马跨形山口地带迂回向西南灌入。南部环流主要为来自阿拉伯海、孟加拉湾两个海域形成的热带季风环流，这种环流作用下的水汽条件较强，也是我国内陆主要的水汽环流组成。南部环流翻越昆仑山后到达和田流域的上空，较容易使得区域产生短时强降水，也是区域突发洪水的主要暴雨成因。和田流域降水的地域分布特点是：山区大于平原，西部多于东部，北坡大于南坡，迎风面大于背风面。山间盆地及河谷是降水量稀少区。山区占全流域面积75.0%，但降水量占全流域降水量的96.0%[4]。流域内主要分布4个水文站点，分别为托满、乌鲁瓦提、同古孜洛、黑水站，具体分布如图1所示。近些年来，区域水资源变化特点研究方法较多，其中显著性检验及突变分析在区域降水变化特征分析中应用较为成熟[6-8]，但在和田流域降水变化应用还较少，和田流域水资源变化特点对于新疆南部地区水资源合理开发利用具有重要的参考价值。为此本文结合和田流域主要降水站点1963-2019年实测降雨资料，对流域近56 a降水变化特征进行分析。

图1 和田流域水文站点分布

1 变化特征分析方法

1.1 显著性检验方法

采用M-K非线性显著检验方法对降水变化特征进行显著变化特征的分析。该方法将长系列的降雨序列作为样本序列对其统计变量S进行计算：

(1)

(2)

(3)

(4)

其中S为降雨样本序列显著性检验统计变量；xi和xj表示为来自同一个样本总体的两个降雨样本数据系列；σs表示为方差标准计算值；sign表示为计算变量；n表示为总的样本序数；Z表示检验特征变量，当Z>0则表示降雨呈现递增变化趋势，否则呈现递减变化趋势，当∣Z∣>2.32、1.64<∣Z∣<2.32、1.28<∣Z∣<1.64则分别表示变化趋势的显著性可分别达到99%、95%以及90%的置信水平。

1.2 突变点分析

对降雨样本数据序列采用统计变量ck对其突变点进行分析，分析方程为：

(5)

E(ck)=k(k-1)/4

(6)

σ(ck)=k(k-1)(2k+5)/72

(7)

(8)

式中：m表示为降雨序列样本xi>xj(1≤j≤i)的统计值；E(ck)表示为变量统计值ck的均值；σ(ck)表示为变量统计值ck的方差；UFk表示为统计值ck的标准化转换值。对样本序列进行逆序计算其统计变量ck的标准化转换值，即为∣UBk∣=-UFk，k=n，n-1，Λ，UB1=0。若果正序和逆序计算曲线在置信范围出现交点，则可判定出现突变特征点。

2 不同时间尺度下的降雨变化趋势分析

2.1 年尺度降雨变化特征分析

基于和田流域内主要降雨站点1963-2019年近60 a的降雨数据系列，结合面积加权方法对流域面平均降水进行计算，得到流域面平均降水数据系列。结合显著性变化趋势分析和突变分析方法对和田流域近56年年降水量的变化特征进行趋势检验和突变特征分析，分析结果如图2及表1所示。

图2 和田流域年尺度降水变化特征分析结果

表1 和田流域不同年代际降水变化趋势检验结果

从和田流域年降水变化过程线可看出，近56 a和田流域年降水总体呈现递减变化，从表1变化趋势显著性检验结果可看出，其统计量绝对值低于1.28，表明其显著性检验水平未能达到90%，年尺度递减变化趋势的显著性较弱。从各年代际年降水变化趋势的显著性检验值可看出，虽然和田流域年降水总体变化趋势显著性较弱，但在不同年代际其降水变化趋势的显著性变化差异性较为明显，60年代和田流域年降水递减变化趋势检验值高于1.28，低于1.64，显著性检验水平达到90%，具有较为显著的递减变化。而70年代和80年代和田年降水呈现递增变化，其递增变化趋势的检验值均在1.28～1.64的范围内，表明呈现较为显著的递增变化，而进入90年代和2000年代，虽然依旧呈现递增变化，但递增的显著性明显减弱，显著性检验水平均低于90%，呈现较弱的递增变化。进入2010年代后，和田流域年降水量呈现递减变化，但递减变化显著性较低。从图1中和田流域年降水变化过程还可看出，和田流域5年滑动平均变化过程可看出，5 a滑动平局表示其中期降水平均值变化，5 a滑动平均和年降水变化都呈现一定程度递减变化，但趋势显著性都不高。从和田流域近77年年降水的突变特征可看出，其分别在70年代、80年代以及90年代出现突变交叉点，其中70年代交叉点主要在1977年，80年代的交叉点主要出现在1988年，90年代突变交叉点主要为1991年和1999年。此外本文还对和田流域年际降水变化进行了分析，通过分析和田河流域降水量年最高值和最低值之间的比值在11.5～33.6之间上下浮动，平原区和田和墨玉气象站降水最高值和最低值的比值最高，分别为33.6和25.9，山区代表站的比值小于平原区代表站，均在15.0以下。平原地区的降水年变化要低于山区降水年变化程度，东部要低于西部地区的降水变化，降水年际变化主要通过降水变差系数Cv值来判定，通过对和田不同区域降水变差系数分析，其总体在0.59～0.76之间变化，和田气象站的降水量变差系数Cv最高，乌鲁瓦提水文站的降水量变差系数最低，平原区降水量变差系数要高于山区。

2.2 月尺度降雨变化特征分析

考虑到和田流域汛期和非汛期尺度降雨变化差异性较大，在年降水量变化特征分析的基础上对其月尺度降水趋势以及突变特征进行分析，结果如图3所示。

图3 和田流域月尺度降水量变化趋势及突变特征分析

从汛期和田流域降水量变化过程可看出，其总体和年降水量变化具有较为明显的相似性，这主要和和田流域降水量时程分配有关，和田流域70%以上的降水量主要集中在汛期，而30%左右的降水量主要集中在非汛期，因此和田流域汛期降水量变化的趋势和年降水变化趋势一致，通过对其汛期降水量的显著性进行检验，其检验值为-1.312，绝对值大于1.28，表明显著性检验水平为90%，具有较为显著的递减变化。从汛期降水量的突变特征分析可看出，其突变年份交叉点分别在1977年、1988年以及1999年，和年降水突变年份也较为一致。和田流域非汛期降水量呈现一定程度的递增变化，通过显著性检验，其检验值低于1.28，呈现一定程度弱递增变化。从非汛期降水突变交叉点可看出，由于非汛期降水量影响因素较多，其突变交叉点分布较为散乱，未呈现一定的规律特征，因此和田流域非汛期降水变化突变特征规律性较差。从和田流域汛期和非汛期尺度降水5 a滑动平均变化可看出，从中期平均值变化和其总体变化趋势具有一致性。此外本文还对和田流域降水年内分配进行了分析，通过分析5-8月是和田河流城降水主要集中期，降水受季风影响主要集中在夏季，夏季降水量占全年降水量的比例超过50%，乌鲁瓦提站作为山区代表站春季和夏季降水量占全年降水量的比例分别34%和46%，秋季和冬季占全年降水量的比例分别为11.6%和8.4%，连续最大4个月降水量也主要集中在夏季，平原区和山区去降水量季节分配上具有同步变化特征。

3 结语

(1)不同年代际和田流域降水变化差异性较大，5年滑动平均趋势较为明显，年降水量总体变化趋势较弱，汛期降水递增变化显著性要高于非汛期，降水突变年份和和田流域洪水年份较为一致；

(2)和田流域平原地区的降水年变化要低于山区降水年变化程度，空间上总体呈现从东向西逐步递增变化，区域降水变差系数总体在0.59～0.76之间变化，和田气象站的降水量变差系数Cv最高，乌鲁瓦提水文站的降水量变差系数最低，平原区降水量变差系数要高于山区。

(3)和田流域汛期和非汛期降水变化其总体和年降水量变化具有同步性，这主要和流域降水量时程分配有关，和田流域70%以上的降水量主要集中在汛期，而30%左右的降水量主要集中在非汛期。不论是平原区或山区，其降水量在季节分配上都具有同步性。