安 娜，于明洋，吳建華，張新龍

（1.赤峰市氣象局，內(nèi)蒙古赤峰 024000；2.松山區(qū)氣象局，內(nèi)蒙古松山 024500；3.阿魯科爾沁旗氣象局，內(nèi)蒙古天山 025550）

西拉木倫河是赤峰市境內(nèi)流域面積最大、支流最多的河流，流經(jīng)克什克騰旗、林西縣、翁牛特旗、巴林右旗、阿魯科爾沁旗，流域面積32 539.13 km2。2011年7月25日至26日，西拉木倫河支流查干木倫河發(fā)生1 550 m3/s的百年一遇洪水，為新中國(guó)成立以來最大值[1]。西拉木倫河洪峰7月27日5時(shí)48分到達(dá)通遼市臺(tái)河口樞紐時(shí)，流量為1 424 m3/s，比1998年最高洪峰流量1 378 m3/s多46 m3/s。受7月中下旬連降暴雨影響，流域內(nèi)林西縣、巴林右旗及下游開魯縣等地區(qū)遭受嚴(yán)重洪澇災(zāi)害，部分渠道、防洪壩被沖毀，道路交通受阻，大片耕地和草牧場(chǎng)被沖，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。開展西拉木倫河流域氣候變化與徑流關(guān)系研究，能夠明確西拉木倫河流域氣候變化特征及徑流變化特點(diǎn)，對(duì)決策部門合理利用西拉木倫河水資源及依據(jù)氣象預(yù)報(bào)信息準(zhǔn)確完成流域內(nèi)暴雨災(zāi)害防御部署，有效保護(hù)人民生命、財(cái)產(chǎn)安全具有重大意義。

1 研究方法

運(yùn)用回歸統(tǒng)計(jì)方法建立西拉木倫河流域氣溫、蒸發(fā)、降水與同期徑流的數(shù)學(xué)模型及過程降水與同期徑流量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型[2]。

參照丘蔚天《田頭水赤溪（四）站“06·7”特大洪水降水徑流關(guān)系分析》中所介紹方法對(duì)流域內(nèi)過程降水、徑流數(shù)據(jù)，進(jìn)行整理[3]。通過統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析，過程降水影響日數(shù)為10 d，徑流逐日折減系數(shù)選取0.60最為合理。

2 結(jié)果與分析

2.1 西拉木倫河流域氣候特征及演變分析

2.1.1 西拉木倫河流域溫度變化特征分析 西拉木倫河流域1995—2012年平均溫度為5.5℃，其中大板6.2℃、林西5.5℃、經(jīng)棚3.5℃、烏丹6.9℃。流域溫度最高年份出現(xiàn)在2007年，年平均溫度為6.6℃，溫度最低年份出現(xiàn)在2012年，為4.1℃。氣溫平均變率（K1＝最大年值/年平均值）為 1.19，氣溫變率（K2＝最大年值/最小年值）為1.61，說明西拉木倫河流域年平均氣溫極值比相差較大，而且平均氣溫年際之間變化較大。從圖1可以看出，1995年以來西拉木倫河流域年平均溫度呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，年平均氣溫變化傾向率為每10年-0.31℃。這與程玉琴、吳建華等人研究結(jié)果赤峰地區(qū)年平均氣溫呈波動(dòng)上升趨勢(shì)相反[4-7]，通過分析西拉木倫河流域1995—2012年四季溫度變化趨勢(shì)可以看出，年平均溫度呈波動(dòng)下降趨勢(shì)主要是由冬季氣溫顯著降低所至。該時(shí)段內(nèi)冬季平均氣溫變化傾向率為每10年-1.39，而夏季平均氣溫變化傾向率為每10年0.443℃。

2.1.2 西拉木倫河流域蒸發(fā)量變化特征分析1995—2012年西拉木倫河流域年平均蒸發(fā)量為1 729 mm，其中大板2 070 mm、林西1 641 mm、經(jīng)棚1 608 mm、烏丹1 598 mm。蒸發(fā)量最多的年份為2001年，年降水量為2 115 mm，年最少的年份為2012 年，1 483 mm。蒸發(fā)平均變率（K1＝最大年值/年平均值）為1.22，降水變率（K2＝最大年值/最小年值）為1.43。說明西拉木倫河流域年蒸發(fā)量極值比相差較大，而且蒸發(fā)量年際之間變化較大。通過分析1995年以來西拉木倫河流域年平均溫度資料可以看出（圖2），該流域多年蒸發(fā)量呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，平均變化傾向率為每10年-270.37 mm。

2.1.3 西拉木倫河流域降水特征分析 通過分析西拉木倫河流域1995—2012年降水量資料表明，該流域內(nèi)多年平均降水量為349.6 mm，降水量最多的年份為1998年，年降水量為468.5 mm，最少的年份為2007年，為250.8 mm。降水平均變率（K1＝最大年值/年平均值）為1.34，降水變率（K2＝最大年值/最小年值）為1.87。說明西拉木倫河流域年降水量極值比相差較大，而且年降水量年際之間變化較大，但總體仍然表現(xiàn)出持續(xù)下降的趨勢(shì)。從圖3可以看出，西拉木倫河流域1995—2012年降水量呈波動(dòng)減少趨勢(shì)，平均降水量變化傾向率為每10年-33.6 mm。

通過對(duì)西拉木倫河流域近1995—2012年逐月降水量資料分析可以看出，1月降水量最少為1.5 mm，7月降水量最多為106.8 mm。從圖4可以看出，該流域在5月份開始出現(xiàn)明顯降水，隨后逐漸增加，到7月份達(dá)到高峰。統(tǒng)計(jì)資料表明：西拉木倫河流域春、夏、秋、冬四季降水量年內(nèi)分配比例依次為：14.2%，69.0%，13.4%，3.4%，進(jìn)一步說明西拉木倫河流域降水主要集中在夏季。夏季6—8月，多年平均降水量分別為67.8，106.8，66.6 mm。分別占全年的19.4%，35.5%，19.1%。

2.2 西拉木倫河流域徑流特征分析

2.2.1 西拉木倫河流域年內(nèi)徑流特征分析 從圖5可以看出，西拉木倫河流域的年內(nèi)各月徑流總量差異較大，4月、6月、7月、8月徑流總量均在65.5×106m3以上，分別為 83.0×106m3、65.5×106m3、136.1×106m3、90.1×106m3，分別占全年徑流量的15.3%，12.4%，25.5%，16.4%。12月、1月、2月西拉木倫河流域因河水結(jié)冰影響徑流，徑流總量在5×106m3以下。其余月份徑流總量基本維持在 20×106～40×106m3。說明西拉木倫河流域的河川徑流的水源是大氣降水，以降雨徑流為主，降雪及冰雪融水徑流占有的比例較小。該流域6月開始出現(xiàn)明顯降水，徑流總量隨之迅速增加，從9月份開始徑流量隨降水量的減少而驟減，3、4月份雖沒有較充足降水但徑流總量卻迅速增加，這與該流域河水冬季結(jié)冰而在3、4月份迅速融化出現(xiàn)凌汛有著密切關(guān)系。

2.2.2 西拉木倫河流域年際徑流特征分析 1995年以來，西拉木倫河流域平均徑流總量為5.29×108m3，年徑流總量最多的年份為1998年，年徑流總量為 12.68×108m3，年徑流總量最少的年份為2011年，年徑流量為1.78×108m3。根據(jù)年徑流平均變率K1＝2.47和年徑流變率K2＝7.11，徑流離差系數(shù)Cv＝0.51。說明受不同年份降水差異影響，西拉木倫河流域徑流量年際變化較為強(qiáng)烈，極值比懸殊。從圖6可以看出，西拉木倫河流域年徑流總量呈波動(dòng)減少趨勢(shì)，年平均徑流總量變化傾向率為每10年-3.4×108m3。

早在一年前，中國(guó)國(guó)際經(jīng)濟(jì)交流中心學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任、國(guó)家開發(fā)銀行原副行長(zhǎng)劉克崮就召集了來自社科院財(cái)經(jīng)戰(zhàn)略研究院、中國(guó)財(cái)政科學(xué)研究院等財(cái)稅專家，成立了“個(gè)人所得稅改革研究課題組”，歷時(shí)一年，搜集了國(guó)內(nèi)外的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)個(gè)稅改革進(jìn)行了深入研究。

2.3 西拉木倫河流域氣候與徑流關(guān)系研究

2.3.1 西拉木倫河流域氣候與徑流總量之間的關(guān)系降水和徑流是水文循環(huán)中的兩個(gè)必要環(huán)節(jié)，二者相互影響，不可以單獨(dú)存在，徑流總量與降水量的變化趨勢(shì)存在明顯的同步性[8]。同樣一段時(shí)期內(nèi)氣溫、蒸發(fā)的波動(dòng)變化與徑流總量之間也存在著明顯的相關(guān)性。運(yùn)用回歸分析手段，對(duì)西拉木倫河流域多年氣溫、蒸發(fā)量、降水量與同期徑流總量進(jìn)行同步比較分析，構(gòu)建數(shù)學(xué)回歸模型。通過回歸分析得出西拉木倫河流域年徑流總量與同期氣溫、蒸發(fā)量、降水量的數(shù)學(xué)模型如下：

式中：Y為年徑流總量，×106m3；X1為年平均溫度，℃；X2為年蒸發(fā)量，mm；X3為年降水量，mm。

從上述模型中可以看出，西拉木倫河年徑流總量變化與氣候條件存在著明顯的正相關(guān)性，這與吳建華研究結(jié)果基本趨于一致[9]。即西拉木倫河流域年徑流量隨著年際氣溫、蒸發(fā)量、降雨量的增高（或降低）而增加（或降低）。

2.3.2 過程降水量和雨強(qiáng)組合因子與徑流量關(guān)系降水天氣過程的降水強(qiáng)度及前期降水的豐沛程度與徑流量的大小有著直接關(guān)系[2，8]，選取西拉木倫河最主要支流查干木倫河為研究對(duì)象，研究過程降水量和雨強(qiáng)等的組合因子與同期徑流量關(guān)系。該流域內(nèi)有索博日嘎、五十家子、新林、官地、林西、大板共6個(gè)自動(dòng)雨量觀測(cè)站點(diǎn)，水文資料站點(diǎn)為大板站。

受自動(dòng)雨量觀測(cè)站數(shù)據(jù)積累年限限制，選取了查干木倫河流域2009年以來的主要降水天氣過程進(jìn)行分析研究。通過分析近年降水與數(shù)據(jù)可以看出，只要流域內(nèi)有暴雨或大暴雨出現(xiàn)，徑流量都會(huì)明顯增加（表1）。2011年7月16日，索博日嘎站降大暴雨，大板水文站徑流量由0突增至42.2 m3/s，7月18日大板站降大暴雨，徑流量由前一日的19.7 m3/s猛增至60.7 m3/s，7月24日新林、官地、林西三個(gè)站點(diǎn)降暴雨，徑流量則由前一日的7.8 m3/s增至451.0 m3/s，7月25日新林、林西降暴雨，索博日嘎、大板降大暴雨，徑流量猛增至1 020.0 m3/s。暴雨導(dǎo)致徑流量劇增，必會(huì)引發(fā)洪澇災(zāi)害，所以流域內(nèi)有暴雨出現(xiàn)時(shí)必須要加強(qiáng)洪澇災(zāi)害的預(yù)防。當(dāng)流域內(nèi)沒有暴雨及以上量級(jí)降水出現(xiàn)時(shí)，徑流變化則明顯減弱，同樣也不會(huì)造成太大的洪澇災(zāi)害。

通過回歸分析分別得出了西拉木倫河流域有無暴雨天氣過程降水與同期徑流量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型：

式中：Q為過程徑流量，×106m3；P為過程影響雨量，mm。

3 討論與結(jié)論

通過分析西拉木倫河流域1995—2012年氣候資料，表明該流域內(nèi)年平均氣溫、蒸發(fā)量、降水量均呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，流域內(nèi)極值比相差較大，年際之間變化較大。西拉木倫河流域降水主要集中在夏季，夏季降水量占年降水總量的70%左右。

西拉木倫河流域徑流的水源主要是大氣降水，以降雨徑流為主，降雪及冰雪融水徑流占有的比例較小。該流域6月開始出現(xiàn)明顯降水，徑流總量隨之迅速增加，4月，6月，7月，8月徑流總量均在65.5×106m3以上，分別占全年徑流量的15.3%，12.4%，25.5%，16.4%，從9月份開始徑流總量隨降水量的減少而驟減，3、4月份雖沒有較充足降水但徑流總量卻迅速增加，這與該流域河水冬季結(jié)冰而在3、4月份迅速融化出現(xiàn)凌汛有著密切關(guān)系。受不同年份降水差異影響，西拉木倫河流域徑流總量年際變化較為強(qiáng)烈，極值比懸殊。西拉木倫河流域年徑流總量呈波動(dòng)減少趨勢(shì)，年平均徑流總量變化傾向率為每10 年-3.4×108m3。

西拉木倫河流域年徑流總量變化與氣候條件存在著明顯的正相關(guān)性，即西拉木倫河流域年徑流總量隨著年際氣溫、蒸發(fā)量、降雨量的增高（或降低）而增加（或降低）。

受研究資料年限長(zhǎng)度限制，只對(duì)1995—2012年氣候、徑流特征進(jìn)行了分析研究，研究結(jié)果雖能較客觀地反映出西拉木倫河流域該時(shí)段內(nèi)氣候與徑流特征關(guān)系，但研究成果是否能夠真實(shí)反映西拉木倫河流域長(zhǎng)期氣候尺度的氣候與徑流特征關(guān)系，還有待于進(jìn)一步研究探討。另外研究區(qū)域內(nèi)植被狀況、土壤水分情況都會(huì)對(duì)徑流產(chǎn)生影響，這一方面今后還需要進(jìn)一步探索和論證。

表1 2009—2012年以來主要降水情況

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