讨赖河水文特征分析

讨赖河发源于祁连山区讨赖南山东段，属黑河一级支流，流经青海省祁连县、甘肃省肃南裕固族自治县、嘉峪关市、酒泉市肃州区、金塔县，源地海拔为4160m，汇集冰川融水溪流由东南流向西北，经冰沟出祁连山后又称北大河，流入河西走廊酒泉盆地。讨赖河上游山区是径流的形成区，该区地表径流是流域绿洲生存的基础，是酒泉盆地和金塔盆地各项用水的主要来源，同时也是嘉峪关市和酒泉市经济社会发展的重要支撑。

讨赖河上游南部为祁连山地，地势高峻，气候阴湿寒冷。上游气象观测站点布设较少，缺乏区域范围的实测降水数据，因此利用托勒气象站实测降水数据，代表讨赖河上游降水变化情况；讨赖河干流出山口的控制监测站为冰沟水文站，观测讨赖河自上游流出出山口的径流量。利用托勒气象站降水数据和冰沟站水文数据，分析讨赖河上游山区水文特征。

2.1.1.1　降水变化分析

根据讨赖河流域托勒气象站实测降水资料，讨赖河上游山区托勒气象站1961—2013年平均降水量为297mm，但年际波动较大。年降水量最大为404mm，发生于1997年，降水量最小为180.7mm，发生于1996年，各年之间变化量较大，围绕多年平均降水量297mm上下波动。2000—2013年，各年降水量较2000年以前有所增加，2000—2013年平均降水量为332mm，较1961—2013年平均降水量多35mm，显示新世纪以来该区域为丰水年。

根据托勒气象站1961—2013年月平均降水实测数据，可知该区域降水量多集中在5—9月，四个月降水量占全年降水量的92.3%，降水量最大的月份为7月，多年平均为83mm，全年中6、7、8月降水最为丰富，各月多年平均值均高于60mm。

2.1.1.2　流量变化分析

根据冰沟水文站1961—2008年径流量数据，可知1961—2008年讨赖河出山口径流量总体较为稳定，多年平均径流量为20m3/s。其中，1961—1983年间较为稳定，围绕多年平均值上下波动；1984—1998年径流量较小，径流量低于多年均值；1999—2008年径流量较大，高于多年均值，与相应时段托勒气象站实测降水数据的趋势相符。上述数据表明讨赖河上游环境较为稳定，下垫面变化较小，径流量与降水量呈正相关关系。

根据冰沟水文站1961—2008年月平均径流量，可知冰沟站径流量多集中在6—9月，7、8月径流量处于较高水平，与托勒气象站实测降水资料相符。

2.1.1.3　降水-径流相关关系

降水与径流有着密切的相关性，通过多元回归分析，可以建立降水-径流相关关系，从而分析讨赖河出山口的径流水平。

回归分析是通过一组变量xi来预测一个因变量y的统计方法。一元线性回归是一个主要影响因素作为自变量来解释因变量的变化，在现实问题研究中，因变量的变化往往受几个重要因素的影响，此时就需要用两个或两个以上的影响因素作为自变量来解释因变量的变化，这就是多元回归，它是多元统计分析的各种方法中应用最广泛的一种。当多个自变量与因变量之间是线性关系时，所进行的回归分析就是多元线性回归。(www.xing528.com)

设随机变量y为因变量，当有p个自变量x1，x2，x3，…，xp时，多元线性回归模型的基本形式如下所示：

y=β0+β1x1+β2x2+β3x3+…+βpxp+ε

其中，β1、β2、β3、…、βp为p个未知参数，β0为常数项，β1、β2、β3、…、βp为回归系数，ε为随机误差。

以1961—2008年冰沟站逐月流量作为因变量，以1961—2008年托勒气象站逐月降水量为自变量，进行回归分析。考虑到径流量不仅与当月降水量相关，还与前期降水量同样具有较为密切的相关关系，因此设置三项自变量，分别为当月降水量（x1）、上月降水量（x2）和上上月降水量（x3），进行多元回归分析。

结果显示自变量与因变量之间的多元线性回归模型如下式所示，相关系数为0.85，置信度为99%，具有良好的相关性。

y=0.2x1+0.16x2+0.04x3+10.56

由上式可知，当月降水量与径流的相关性最好，上月降水量与径流的相关性次之，上上月降水量对径流的影响较小。

利用多元回归分析所得模型对1961—2008年月径流数据进行模拟，根据得到的模拟结果与实测径流对比，得知当径流量较小，低于30m3/s时，实测径流与模拟径流较为相近，模拟效果较好；当径流量大于30m3/s时，模拟径流较实测径流偏大，因而实际模拟过程需根据实际情况进行修正，本研究中采用修正系数0.9对模拟径流进行修正。径流量高于30m3/s的月份较少，数据点的分布较为离散，模拟效果较差，当实测径流量高于30m3/s时，模拟径流普遍低估径流量，这是由于历年大径流量数据较少，所占径流资料比重较小，因而在多元回归分析中具有较大误差，且大径流量水文过程具有更强的随机性，需根据实际情况进行讨论。径流模拟总体结果较好，在径流量一般月份可通过修正进行径流模拟计算。

当前降水径流关系的变化主要受人类活动影响较大，由于人口的增加和社会经济的不断发展，用水需求不断增加，生活用水和工业、农业用水量大幅度增长，且水利工程的建设改变了原有地表径流的水力关系，使得地表径流的流量过程与自然状况发生改变。另外，过度开采地下水资源破坏地下水资源的平衡，对河川基流产生了一定的影响，造成河川径流量的减少。综合考虑以上因素，讨赖河上游环境较为稳定，人类活动较少，水利工程建设暂处于较低水平，因而人类活动对讨赖河上游径流过程影响较小，降水量成为影响径流的主要因素。