王忠武 白林 祁維秀
摘要:本文利用1961~2015年青海湖氣象資料和水文資料,對青海湖水位變化特征進行分析。結果表明:青海湖水位呈現(xiàn)顯著的下降趨勢,但從2004年開始連續(xù)上升在2004年發(fā)生了突變,且2012年水位增幅最大相對前一年上升35.6 cm;青海湖年內(nèi)水位主要呈現(xiàn)出四個階段:湖水位相對穩(wěn)定期、湖水位上升期、湖水位下降期、湖水位由相對穩(wěn)定期向上升期和由下降期向相對穩(wěn)定期進行過渡;降水量、蒸發(fā)量和徑流量是青海湖水位變化的影響因子,其中湖面蒸發(fā)量對湖水位的影響最大,其次是湖面降水,之后是入湖徑流量。
關鍵詞:青海湖;水位變化;影響因子;特征
1.研究區(qū)概況
青海湖位于青海省西北部的青海湖盆地內(nèi),由祁連山的大通山、日月山與青海南山之間的斷層陷落形成,屬高原大陸性氣候,湖區(qū)全年日照時數(shù)大部分都在3000小時以上,湖區(qū)東部和南部氣溫稍高,年均溫在1.1~0.3℃之間;西部和北部稍低,年均溫在-0.8~0.6℃之間,區(qū)全年降水量偏少。
2、研究資料和方法
本文氣象資料包括1961~2015年逐月降水量、蒸發(fā)量,水文資料包括1961~2015年青海湖湖水位和徑流量監(jiān)測資料。利用線性趨勢法和 Mann-Kendall趨勢檢驗法研究青海湖水位的變化趨勢;利用 Mann-Kendall突變檢測法和累積距平法研究近55年青海湖水位的突變情況.
3、青海湖水位變化特征
3.1年際變化
如圖1(a)所示為1961~2015年青海湖水位逐年變化特征,從圖中可以看出,從1961年開始往后,青海湖水位呈現(xiàn)出逐年下降的趨勢,變化傾向率為-0.5m/10a(P <0.01),減少趨勢極為顯著。其中青海湖水位的最大值出現(xiàn)在1961年,高達3194.08m,最小值則出現(xiàn)在2004年,只有3192.87mm,兩者之間相差1.21m。在1961~2004年的這段時間內(nèi),青海湖水位連續(xù)43年持續(xù)下降,且下降幅度較為明顯,變化傾向率為-0.762m/10a;從2004年往后又上漲到3194.44m,水位共上漲了1.57m。青海湖水位從2004年開始連續(xù)12年上升,其變化傾向率為1.437m/10a(P <0.01),其中2013、2014、2015年的水位數(shù)值均超過了多年平均值,也是近55年連續(xù)上升時間持續(xù)最長的一次,其中2012年的水位增幅最大,相較于前一年上升了0.356m(圖1b)。結合青海湖水位差可以看出,從2005年開始青海湖水位差均以正值為主,說明每年的水位都在增長且超過了前一年。另外,結合青海湖水位差的M-K突變結果可以看出,從2004年開始湖水位開始持續(xù)上升,并在當年水位發(fā)生了從下降到上升的突變。
3.2月際變化
可以將青海湖水位年內(nèi)變化劃分為四個階段:第一階段為1~4月,湖水位相對穩(wěn)定,此時湖面結冰、水溫低、蒸發(fā)量小,水量收支基本平衡;第二階段為6~8月,湖水位上升,降水量、河川徑流量比較大,補給量大于蒸發(fā)量;第三階段為10~12月,湖水位下降,上游河流補給逐漸下降,降水量減少,補給量小于湖面蒸發(fā)量;第四階段為5月、9月,湖水位由相對穩(wěn)定期向上升期和由下降期向相對穩(wěn)定期進行過渡。
4、青海湖水位變化的影響因子
4.1降水量
從1961年以來,青海湖降水量呈現(xiàn)出波動上升的趨勢,1961~1990年,除了極個別年份的降水量較大外,大部分年份的降水量均在400mm以下,而從1995年往后,青海湖降水量逐年增加,有多個年份的降水量在400mm以上,說明降水量增加幅度較大,多年平均降水量為369.49mm,每年平均降水量增加1.37mm。
4.2蒸發(fā)量
1961~2015年青海湖湖面蒸發(fā)量呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢,變化傾向率為4.36mm/10a。在1961~1979年和2005~2015年的這兩個時間段內(nèi),青海湖湖面蒸發(fā)量快速增加,而在1979~1989年和1991~1999年這段時間內(nèi),青海湖湖面蒸發(fā)量則快速下降。與此同時,每次蒸發(fā)量的上升或下降都是持續(xù)性,即使中間出現(xiàn)波動,但不是太劇烈,整體仍舊呈現(xiàn)出連續(xù)變化,可能是湖水調(diào)節(jié)作用造成的。
4.3徑流量
1961~2015年,青海湖流域年平均入湖流量呈現(xiàn)出微弱的增加趨勢,平均每年增加0.11億立方米,而總體湖水量卻在減少,說明湖面蒸發(fā)量要遠遠高于入湖徑流的補給。1961~1980年,入湖徑流量快速下降,同期青海湖水位的下降幅度增加,1981~1990年,入湖徑流量快速增加,湖面蒸發(fā)量下降速度較快,此時湖水位下降幅度減緩,并逐漸回升,從1996年往后,徑流量則持續(xù)增加。
分析入湖流量、湖面降水量和蒸發(fā)量與青海湖水位之間的關系,建立了如下回歸模型:
上式中為當年湖泊水位的升降值;為青海湖上年入湖徑流深;為上年湖面蒸發(fā)量;為上年降水量。
根據(jù)回歸模型分析,湖面蒸發(fā)量對湖水位的影響最大,其次是湖面降水,之后是入湖徑流量。其中湖面蒸發(fā)量是湖泊水量的最大相關因子,對湖水位的影響最大,且呈現(xiàn)出負相關。湖面降水量與湖水位呈現(xiàn)出正相關關系,對湖水位的上升貢獻最大;入湖流量也是湖水位的重要影響因子,入湖徑流量與湖水位的升降趨勢最為吻合。
參考文獻
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