第４６卷第９期 ２ ０ １ ５年５月 文章编号：１００１—４１７９（２０１５）０９—００１７—０６ 人 民 长 江 Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｖｏ１．４６，Ｎｏ．９ Ｍａｙ， ２０１５ 长江源区近年水沙变化趋势及成因分析 孙永寿，段水强 （青海省水文水资源勘测局，青海西宁８１０００１） 摘要：依据长江源区１９５６—２０１２年水文、气象数据，采用距平分析、集中度、集中期、不均匀系数等方法，分析 了该地区近年降水、径流、泥沙变化趋势及其原因。结果显示：２００５～２０１２年期间，长江源区降水量、降雨日 数增加，降雨强度亦增强，降水集中度、不均匀系数略有减小；源区径流量明显增加，径流集中度、不均匀系数 明显减小，集中期有所推后，枯季径流占全年径流的比例明显提高；河流泥沙年内趋于均匀，含沙量、输沙量呈 明显减小趋势。上述径流变化以及下垫面生态植被覆盖条件好转是泥沙变化的主要原因。研究成果为长江 源区流域规划和生态保护提供了有益参考。 关键词：降水；径流；泥沙；变化趋势；长江源区 文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．１６２３２／ｊ．ｅｎｋｉ．１００１—４１７９．２０１５．０９．００５ 中图法分类号：ＴＶ１４５．３ １研究区域基本情况 长江源区位于青藏高原腹地、青海省西南部，长江 在此区域流经青海省格尔木市的唐古拉山乡及玉树州 的治多、曲麻菜、称多、玉树等县，至玉树县的赛拉附近 征进行了分析 ，许继军等对长江流域降水量和径 流量长期变化趋势进行了检验分析 。本文主要基 于长江源区１９５６～２０１２年降水、径流、泥沙资料，采用 年内异变分析、年际距平分析，研究了长江源区降水、 径流、泥沙之间的关系，其中重点研究了２００５年以来 进入四川、境内，地理位置在北纬３２。２６ ～３５。 ４２ 、东经９０。３３ ～９５。２０ 之问。长江源区地势高峻、气 降水、径流变化对区域生态环境及泥沙的影响。 ２资料使用及研究方法 长江源区地处藏区，区内人口稀少，人类活动对水 候干寒、空气稀薄，常年温度很低，是我国气候最寒冷 的地区之一，具有特殊的高原自然地理环境。长江源 区是青藏高原现代冰川分布较集中的地区之一。２０ 世纪７０年代以后，由于气候急剧变暖，各冰川均表现 出明显的退缩。冰ＪＩ１年均融水对长江源区河流的补给 量占河川径流量的１０％以上，对于河川径流的调节作 沙变化的影响轻微。直门达水文站位于青海省界处， 控制８７％青海江流域面积，其水沙资料基本反映 了长江源区水沙特征。径流、泥沙资料主要采用直门 达水文站实测值，降水采用长江源区沱沱河、五道梁、 曲麻莱气象站以及直门达水文站降水资料。主要分析 方法包括集中度、集中期、不均匀系数法。。 、趋势分析 及距平分析法。 用明显。近年来，随着气候的变化和三江源生态保护 工程的实施，源区水资源发生了由枯转丰的显著变化， 区域生态环境有了明显好转。以往众多学者对长江源 计算集中度和集中期是把１ ａ内各月水文要素作 为向量，各要素的大小为向量的长度，所处的月份为向 量的方向。将１～１２月每月所占的角度划分为（０。， ３０。），（３０。，６Ｏ。），…，（３００。，３３０。）和（３３０。，３６０。），即 区水沙变化进行了研究，谢昌卫等对长江一黄河源寒 区径流时空变化特征进行了研究分析 ，吴豪等对受 气候影响的水沙丰枯周期进行了分析研究 ，刘宪锋 等分别对黄土高原、长江流域降水集中度和集中期特 收稿日期：２０１４—１２—１０ 假设每个月（不管是２８ ｄ还是３０ ｄ或３１ ｄ）都占据了 基金项目：国家自然科学基金资助项目（４１２６１００４） 作者简介：孙永寿，男，工程师，主要从事水文水资源分析研究。Ｅ—ｍａｉｌ：４０９８１５２１＠ｑｑ．ｃｏｒｎ ｌ８ 人 民 长 江 ３０。的空间，则每月中方位角０ 可以设定为１５。，４５。， ７５。，…，３４５。。然后把每个月的水文要素分解为 和Ｙ 两个方向上的分量，再把 和Ｙ两个方向上的各月要 素分量进行合成。计算公式为 线上方点的集中期较多年平均集中期偏晚，下方点的 集中期较多年平均集中期偏早。分析２００５～２０１２年 年降水集中期，沱沱河站出现偏早的年份居多，曲麻莱 出现偏晚的年份居多，其他站不明显。由于集中期年 际间有上下波动的规律，２００５～２０１２年期间降水集中 Ｒ ＝∑Ｒｉｃｏｓ０ Ｒ ＝∑Ｒ ｉｓｉｎ０ 一 期总体变化不明显。 （１Ｌ ） Ｒ＝√Ｒ ＋Ｒ； 定义集中度ｃ。和集中期Ｄ为 １２ 』 ／ Ｒｉ （２） Ｄ＝ａｒｃｔａｎ（Ｒ ／Ｒ ） 由上式看出，集中期Ｄ是向量合成后重心所指示 的角度，一般表示１ ａ中最大月要素出现的时间；而集 中度Ｃ。则反映了集中期要素值占年总值的比例。 用水文序列年内分配不均匀系数ｃ 来衡量各序 列年内分配的不均匀性 Ｃ ＝ｏ＇／Ｒ （３） １２ ｔ ———— 式中，Ｒ为年内月平均值，Ｒ＝ １∑Ｒ ，Ｒ 为年内各 月水文要素值（ｉ＝１，２，３，…，１２）；Ｃ 值越大即表明 年内各月水文要素值对于均值的离散程度越大，表现 为丰枯月份水文要素值相差越悬殊，年内分配越不均 匀； ＝ ３降水量分析 ３．１降水量年内分配异变 ３．１．１ 集中度与集中期分析 对长江源区降水代表站１９５６～２０１２年系列降水 集中度进行分析，在相同降水条件下，对比１９５６～ ２００４年与２００５～２０１２年系列的集中度。从图１分析 得出，与１９５６～２０１２年相比，２００５～２０１２年集中度总 体上变化不大，曲麻莱、直门达站有略微减小，见图１。 分析不同降水范围内２００５～２０１２年与１９５６～ ２００４年的降水量及降水集中度变化情况，在相同降水 条件下，曲麻莱降水在３８８—４０２，４８９—５２２ ｍｍ之间 时，集中度分别减小了０．０３，０．０２，直门达降水在５１８ ～５６０，６０９～６１２ ｍｍ之间时，集中度分别减小０．０８， ０．０４，其余降水区间集中度略有增加，但增幅小于减 幅，详见表１。 在集中度分析的基础上进行集中期分析（见图 ２），以１９５６～２０１２年平均集中期为基础数据，位于直 降水量／ （ａ）沱沱河 降水量／ｍｍ （ｂ）五遵梁 降水量／ｍｍ （ｃ）曲麻某 降水量／ｍｍ （ｄ）直门达 图１ 降水量与降水集中度关系 表１ 降水集中度分析 第９期 孙永寿，等：长江源区近年水沙变化趋势及成因分析 １９ 斯 年份 （ｂ）五道梁 年份 （ｃ）曲麻莱 年份 （ｄ）直门达站 图２降水集中期变化曲线 ３．１．２ 不均匀系数 对降水代表站降水不均匀系数散点图进行分析， 在相同降雨条件下，２００５～２０１２年沱沱河、曲麻莱、直 门达站降水不均匀系数均有不同程度的减小，五道梁 站变化不明显，见图３。 取不同降水范围内１９５６～２００４年与２００５～２０１２ 年的降水及不均匀系数的均值，对比相同降水条件下 的不均匀系数，沱沱河降水在３３０～３８９ ｍｍ之间时， 不均匀系数减小了０．１ Ｉ；曲麻莱站降水在３８８～４０２ ｍｍ之间时，不均匀系数降低了０．０７；直门达站降水在 ３８２～４１３，５１８～５６０ ｍｍ和６０９～６１２ ｍｍ之间时，不均 匀系数平均降低了０．０５，０．１１和０．１２。其余降水区 间集中度略有增加，但增加幅度小于减小幅度，见表 ２。总体上长江源区降水不均匀系数有略微减小。 ｌ＿８ 辅ｌ・６ １．４ ｌ＿２ １．Ｏ ｌ０Ｏ ２００ ３００ ４００ 降水量／ｍ （ａ）沱沱河 降水量／ｒｍ （ｂ）五道梁 降水量／Ｉｌｌｌｎ （ｃ）曲麻莱 ３００ ４００ ５００ ６００ ７００ ８００ 降水量／ｒｍ （ｄ）直门达 图３降水量与降水不均匀系数关系 表２降水不均匀系数分析 ３．２降水量年际变化 ３．２．１ 降水丰枯分析 以年代为单元，将１９５６—２０１２年系列划分为５个 ２０ 人 民 长 江 时间段，分析比较不同年代降水量与１９５６～２０１２年平 均降水量的相对增减幅度。与１９５６～２０１２年相比，沱 沱河站２０世纪６０～９０年代降水量偏少，２０００～２０１２ 年降水量偏多幅度较大；五道梁站６０～８０年代降水量 偏少，９０年代、２０００～２０１２年降水量偏多；曲麻莱站 ６０～７０、９０年代降水量偏少，８０年代、２０００～２０１２年 降水量偏多；直门达站６０、８０年代降水量偏多，７０、９０ 年代、２０００—２０１２年降水量偏少。２００５～２０１２年期 间，除直门达站降水偏少１．４％外，其余各站降水均偏 多２０％以上，偏丰幅度较大，见表３。 表３不同年代降水量分析 沱沱河 五道梁 曲麻莱 直门达 时段———————— 降水量／ｍｍ距平 降水量／ｍｍ距平 降水量／ｍｍ距平 降水量／ｍｍ距平 ６０年代 ２７７．３ —４．０ ２６５．８ —７．９ ３８９．２ —５．４ ５２８．８ ３．８ ７０年代 ２８４．７ —１ ４ ２５９．８ —１０．０ ４０３．７ —１．９ ４９９ ９ —１ ９ ８０年代 ２８４．５ —１．５ ２７１．３ —６．０ ４４４．０ ７．９ ５４６．３ ７．２ ９０年代 ２４８．７ —１３．９ ２９１．０ ０．８ ３７８．８ —８．０ ４８１．３ —５．５ ２０００－２０１２年３４５．５ １９．６ ３４３．３ １８．９ ４５６．７ １１．０ ５００．３ —１ ８ ２００５—２０１２年３５５．２ ２２．９ ３６３．２ ２５．８ ４９８．０ ２１．０ ５０２．１ 一１．４ ｌ９５６—２０１２年２８８．９ ２８８．７ ４１１．６ ５０９．５ ３．２．２ 降水变化趋势分析 对长江源区降水代表站１９５６～２０１２年资料进行 趋势分析，采用Ｋｅｎｄａｌｌ秩次检验法、Ｓｐｅａｒｍａｎ秩次检 验法、线性趋势回归检验法 ，在取显著性水平Ｏ／： ０．０５下，长江上游沱沱河、五道梁、曲麻莱站降水均存 在明显上升趋势，下游直门达站趋势不明显，总体上降 水年际间呈上升趋势，检验结果见表４。 表４代表站降水趋势检验 注：“★”表示 ＝０．０５的趋势显署。 ３．３降雨天数与降雨强度 选取近年来降水量变化趋势不明显的直门达站进 行降雨天数和降雨强度统计分析，受资料条件，降 雨天数统计年限为１９８１～２０１２年，降雨强度统计年限 为１９８８—２０１２年。经分析，直门达站２００５～２０１２年 平均降雨天数较１９８１～２０１２年增加了４ ｄ，２００５～ ２０１２年直门达站最大１，３，６，１２ ｈ和１ ｄ降水强度较 １９８１～２０１２长系列均有明显增大，见表５。说明长江 源区近年来呈现降雨天数增加，降雨强度增强的特点。 表５直门达站不同时段降雨强度统计 ４径流量分析 ４ １径流年内分配异变 对直门达站１９５６～２０１２年系列年径流量进行集 中度、不均匀系数计算，分析其变化规律，方法同降水 部分。经分析，在相同径流条件下，２００５～２０１２年径 流集中度、不均匀系数较１９５６～２００４年集中度均有所 减小。直门达站径流在１０８亿～１１７亿ｍ 和１２９亿 ～１６６亿ｍ 之间，集中度平均降低了０．１０，０．０５，不均 匀系数平均降低了０．２２，０．１２。其他径流区间集中 度、不均匀系数有所增加，但增加幅度明显小于降低幅 度，见表６。说明径流年内集中程度有所降低，径流年 内分配趋于均匀。 表６ 直门达站径流集中度、不均匀系数分析 在集中度分析的基础上，进行径流集中期分析，以 １９５６～２０１２年平均集中期为基础数据，经分析，２００５ ～２０１２直门达站出现集中期偏晚的点居多，说明集中 期有所推后，最大径流出现时间有所滞后。 由于枯季降水量比较少，一般不会对地下水产生 明显的补给作用，流域蓄水量成为枯季径流主要的补 给来源。因此，分析枯季径流的变化趋势，对研究流域 下垫面条件的改变对径流的调节功能具有重要意义。 对直门达站１９５６～２０１２年天然径流系列１０月至 翌年３月占全年径流的百分比变化进行分析，在同等 径流条件下，２００５～２０１２年直门达站枯季径流占全年 径流的百分比增大比较明显，枯季径流均呈上升趋势， 见表７。这说明长江源区２００５～２０１２年期间生态系 统径流调节功能较１９５６～２００４年期间均有所提高。 第９期 孙永寿，等：长江源区近年水沙变化趋势及成因分析 ２１ 表７直门达站枯季径流分析 ４．２径流年际变化特征 ４．２．１ 径流丰枯分析 以年代为单元，将１９５６～２０１２年系列划分为５个 时间段，分析比较不同年代径流量与１９５６～２０１２年径 流量的相对增减幅度。与１９５６～２０１２年相比，直门达 站２０世纪７０、９０年代径流量偏少，８０年代、２０００～ ２０１２年径流量偏多，６０年代径流基本与多年平均持 平。２００５～２０１２年径流较多年平均偏多３１．６％，偏多 幅度较大。 ４．２．２ 径流变化趋势分析 选取直门达站１９５６～２０１２年天然径流系列，采用 Ｋｅｎｄａｌｌ秩次、Ｓｐｅａｒｍａｎ秩次、线性趋势回归检验法对 其进行趋势分析检验，３种检验中，有两种检验趋势显 著时，则认为存在趋势。经检验，在显著性水平ＯＬ＝ ０．０５下，直门达站１９５６～２０１２年径流系列存在明显上 升趋势。 ５泥沙分析 ５．１泥沙年内分配异变 对直门达站１９５６～２０１２年系列输沙量进行集中 度、集中期、不均匀系数分析，输沙量集中度、不均匀系 数与输沙量关系见图：４。与１９５６～２００４年相比，２００５ ～２０１２年输沙量集中度点距分布较散乱，偏离规律不 明显，不均匀系数点据略有偏下，其值略有减小。 在集中度分析的基础上进行集中期分析，以直门 达１９５６～２０１２年的平均集中期为基础数据，分析集中 期变化特征。经分析，２００５～２０１２年直门达站输沙量 集中期偏晚的点居多，说明集中期有所推后，最大输沙 出现时间有所滞后。 ５．２泥沙年际变化 输沙量年际变化通常跟径流年际变化一致，径流 年际变化大的河流，输沙量年际变化也大；反之，径流 年际变化小的河流，年输沙量变化也小。绘制直门达 站１９５６～２０１２年径流量与含沙量、输沙量关系图，见 图５。依据散点图分析，２００５～２０１２年含沙量、输沙量 关系点据位于１９５６～２００４年点据的下方，说明在同等 径流条件下，２００５～２０１２年含沙量、输沙量均有所减 小，而且减小趋势较明显。 输沙量／ｌｏ （ｂ）不均匀系数 图４直门达站输沙量与集中度、不均匀系数关系 目 岛 删 舶 径流量／亿ｍｓ （ａ）含沙量 径流量／亿ｎｌｓ （ａ）输沙量 图５互门达站年径流量与含沙、输沙■关系 ５．３泥沙变化原因 河流泥沙大小与径流大小、降雨强度、流域下垫面 条件存在密切关系。降水、径流分析结果显示：长江源 区降水量、降水日数增加，降雨强度增强，降水年内的 集中度、不均匀系数有所降低；径流量呈明显增加状 态，径流集中度、不均匀系数减小，集中期有所推后，枯 季径流占全年径流的比例有所增加，而相应的河流含 沙量、输沙量反而减小。其原因主要与来水量增加，降 水、径流的年内分配集中度降低，下垫面生态植被覆盖 条件好转有关。 以直门达站２００９，１９８９年径流量及含沙量关系 ２２ 人 民 长 江 分析：２００９年与１９８９年径流量相差不大，但相应含沙 量却相差很大，２ ａ的洪水过程线见图６，１９８９年河流 降雨日数增加的趋势，降雨强度亦增强，而降水年内分 配集中度、不均匀系数有所降低，降水量较多年均值偏 多程度较大；１９５６—２０１２年系列降水量有明显上升趋 势。 洪峰较高，峰值出现时间早，最大洪峰主要集中６月前 后，处于春汛期。此时土壤干燥易蚀，植被生长较差， 造成冲刷严重，导致河流含沙量增大。２００９年年径流 量虽比１９８９年大，但洪峰出现时间较晚，最大洪峰主 要集中在７月前后，且洪峰较１９８９年平坦，此时植被 覆盖密度增加，土壤抗侵蚀能力增强，相应的含沙量减 （２）２００５～２０１２年期间，长江源区径流集中度、 不均匀系数呈明显减小趋势，集中期有所推后，枯季径 流比例有所提高，径流量较多年均值偏多程度较大， １９５６～２０１２年系列径流年际间呈明显上升趋势。 小。因此，泥沙变化除去受植被覆盖影响外，降水、径 流年内分配集中度、集中期、不均匀系数变化对泥沙变 化的影响程度亦较大。 （３）２００５～２０１２年期间，长江源区河流输沙量年 内分配趋于均匀，含沙量、输沙量有明显减小的趋势。 （４）分析泥沙变化的原因，主要与长江源区来水 量增加，降水、径流集中度、不均匀系数的降低，径流集 中期的推后，枯季径流比例的提高以及下垫面生态植 被覆盖条件好转有关。 参考文献： ［１］ 谢昌卫，丁永建，刘时银，等．长江一黄河源寒区径流时空变化特 征对比［Ｊ］．冰川冻土，２００３，２５（４）：４１４—４２２． ［２］ 吴豪，虞孝感．近四十年来长江源区河流水沙量的变化［Ｊ］．长江 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ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｆｒｏｍ ２００５ ｔｏ ２０ １ ２，ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，ｒａｉｎｙ ｄａｙｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｉｎｆａｌｌ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ；ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｄｅ— ｇｒｅｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｏｎ—ｕｎｉｆｏｒｍ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｓｌｉｇｈｔｌｙ；ｔｈｅ ｒｕｎｏｆｆ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｕｎｏｆｆ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅ ａｎｄ ｎｏｎ—ｕｎｉｆｏｒｍ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ；ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ ｉｓ ｄｅｌａｙｅｄ，ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｄｒｙ ｓｅａｓｏｎ ｒｕｎｏｆｆ ｉｎ ｔｈｅ ａｎｎｕａｌ ｒｕｎｏｆｆ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｅｎｄｓ ｔｏ ｂｅ ｕｎｉｆｏｒｍ ｗｉｔｈｉｎ ａ ｙｅａｒ，ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｓｈｏｗｓ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｅｃｒｅａ— ｓｉｎｇ ｔｒｅｎｄ．Ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｉｎｃｌｕｄｅ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ—ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｖｅｇｅｔａ— ｔｉｏｎ ｃｏｖｅｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ；ｒｕｎｏｆｆ；ｓｅｄｉｍｅｎｔ；ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｔｒｅｎｄｓ；ｓｏｕｒｃｅ ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ
