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地理学报  2015 , 70 (9): 1390-1401 https://doi.org/10.11821/dlxb201509003

Climate Change

新疆塔河流域洪水量级、频率及峰现时间变化特征、成因及影响

顾西辉1, 2, , 张强1, 2, 3, , 孙鹏4, 肖名忠1, 2, 孔冬冬1, 2

1. 中山大学水资源与环境系,广州 510275
2. 中山大学华南地区水循环与水安全广东省普通高校重点实验室,广州 510275
3. 中山大学广东省城市化与地理环境空间模拟重点实验室,广州 510275
4. 安徽师范大学国土资源与旅游学院,芜湖 241003

Magnitude, frequency and timing of floods in the Tarim River, Xinjiang: Characteristics, causes and impacts

GU Xihui1, 2, , ZHANG Qiang1, 2, 3, , SUN Peng4, XIAO Mingzhong1, 2, KONG Dongdong1, 2

1. Department of Water Resources and Environment, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China
2. Key Laboratory of Water Cycle and Water Security in Southern China of Guangdong High Education Institute, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China
3. Guangdong Provincial Key Laboratory of Urbanization and Geo-simulation, School of Geography and Planning, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China
4. College of Territorial Resources and Tourism, Anhui Normal University, Wuhu 241003, Anhui, China

通讯作者:  张强(1974-), 男, 山东沂水人, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事流域气象水文学研究、旱涝灾害机理、流域地表水文过程及其对气候变化的响应机制与机理以及流域生态需水等领域的研究工作。E-mail: zhangq68@mail.sysu.edu.cn。

收稿日期: 2015-04-9

修回日期:  2015-07-3

网络出版日期:  2015-09-20

版权声明:  2015 《地理学报》编辑部 本文是开放获取期刊文献，在以下情况下可以自由使用：学术研究、学术交流、科研教学等，但不允许用于商业目的.

基金资助:  国家杰出青年科学基金项目(51425903);香港特别行政区研究资助局(CUHK441313)

作者简介:

作者简介：顾西辉(1990-), 男, 河南信阳人, 博士, 主要从事气象水文学研究。E-mail: guxihui421@163.com。

展开

摘要

采用塔里木河流域（塔河流域）8个水文站及相应气象站数据,全面分析了洪水发生量级、频率和峰现时间等特征,研究洪水发生成因及其影响。结果表明：1980s中后期塔河流域气温与降水持续增加,整个塔河流域年及季节洪峰流量普遍呈上升趋势,大部分在1980s中后期发生突变。1980s中期以后塔河流域年及季节洪峰流量呈持续增加或者显著增加趋势,量级位于整个观测时期均值之上,处于洪水“丰富”期。“丰富”期暴雨型和升温型洪水发生次数及造成的灾害损失均呈显著增加趋势,引起严重洪灾损失的洪水也集中在这一时期,且多由暴雨型洪水引发。大量级洪水（最大三场洪水及重现期大于10年的洪水）多集中发生在1990年之后,并且易引发多个水文站点同时出现。

关键词： 洪水 ; 趋势 ; 突变 ; 量级 ; 洪水灾害 ; 塔里木河

Abstract

Nine flood indicators have been defined and trends in magnitude, frequency and timing of floods were predicted using Mann-Kendall trend test method in the Tarim River basin. Moreover, causes behind spatiotemporal variations of floods as well as the impacts of floods on socioeconomy of the Tarim River basin were also investigated. The results indicated that temperature and precipitation increased in the mid- and late 1980s and synchronous amplifications of floods were also identified with similar abrupt floods compared with precipitation and temperature changes. After the mid-1980s, the Tarim River basin experienced periods with frequent floods with evident and persistent increase of flood peak flow. Generally, floods are temperature-induced and rainstorm-induced, significant increase of precipitation extremes is the major driving factor behind rainstorm-induced floods, and increasing temperature is the principal factor behind temperature-induced floods as a result of fast melting of snowpack or glacier. Nevertheless, the floods with the potential to cause loss occurred in a clustering way after the mid-1980s and most of these floods were the results of heavy rain. Furthermore, heavy floods ranked as three record-high floods or floods with return periods more than 10 years usually occurred in similar periods at most of the stations across the basin.

Keywords： flood ; trend ; abrupt behaviors ; flood magnitude ; flood-induced loss ; Tarim River

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顾西辉, 张强, 孙鹏, 肖名忠, 孔冬冬. 新疆塔河流域洪水量级、频率及峰现时间变化特征、成因及影响[J]. , 2015, 70(9): 1390-1401 https://doi.org/10.11821/dlxb201509003

GU Xihui, ZHANG Qiang, SUN Peng, XIAO Mingzhong, KONG Dongdong. Magnitude, frequency and timing of floods in the Tarim River, Xinjiang: Characteristics, causes and impacts[J]. 地理学报, 2015, 70(9): 1390-1401 https://doi.org/10.11821/dlxb201509003

1 引言

全球变暖导致降水时空过程发生变异[1],进而改变区域洪涝灾害变化特征[2]。施雅风等认为西北地区气候可能由暖干转向暖湿[3]。冯思等进一步指出气温上升导致水循环加速,进而引起新疆地区降水量增加[4]。慈晖等采用多个极端降水指标分析了新疆极端降水过程,发现强降水过程变幅增大,易导致洪旱灾害等极端气象水文事件发生[5]。在新疆区域内,由于地形等因素的影响,降水分布也有较大的区域差异：北疆比南疆湿润,发生强降水的概率较大,并且山区降水量多于平原[6];南疆在夏季的湿润化趋势比北疆明显,而北疆在冬季的湿润化趋势更强[7]。

新疆降水过程的变化导致洪涝灾害在近几十年呈显著上升趋势[8]。有研究表明：新疆洪水发生频次增加,洪峰流量增大[9],并且洪灾导致的受灾面积也呈显著增加趋势[10-11]。塔河流域是中国最大的内陆河流域,但塔河流域洪水量级、频率和峰现时间等洪水特征定量分析与研究尚未开展。洪水样本可以通过最大值抽样和超定量（Peak-over-Threshold, POT）抽样两种方法获得。POT抽样采取超过确定阈值的洪水观测值为样本,与最大值抽样相比能同时获得洪水发生量级和次数,充分利用观测资料延长洪水样本序列。以两种抽样方式为基础,获取反映塔河流域洪水量级、频率和峰现时间等洪水特征的9种洪水指标,从多个角度展开对新疆塔河流域洪水特征的研究,深入分析1950年以来暴雨型、升温型及溃坝型等三种成因洪水发生次数及造成灾害量级的变化。

2 研究区域和数据

选择塔河流域8个主要水文控制站长时间日流量序列资料（大部分站点时间长度在1957-2008年）（图1）,数据来源于塔河流域管理局,部分缺失资料采用多年平均法进行插值。另外还收集了1950-2000年塔河流域5个地区（州）暴雨型、升温型、溃坝型导致的洪水发生次数以及灾害损失数据,数据来源于《中国气象灾害大典——新疆卷》[12]。

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图1   新疆塔河流域水文站点位置示意图

Fig. 1   Locations of the hydrological stations in the Tarim River basin

3 研究方法

3.1 洪水指标

本文采用9种洪水指标（表1）,分别从年、季节以及POT采样反映洪水发生量级、频率以及洪峰出现时间[13]（本文采用的年份均为水文年：3月至次年2月）。年最大值采样容易忽略一年中发生的低于最大那场洪水的其他大洪水信息,并且对于没有发生洪水的干旱年份,同样采集了样本数据。为了克服年最大值抽样所具有的缺陷,本文增加了POT采样,对年最大值采样进行补充,例如一年中洪水发生次数,相应量级以及峰现时间等信息。本文采用美国水资源协会（USWRC）提出的判别标准对洪峰独立性进行判别[14]：

D>5+log(A)Qmin<34min(Q1,Q2)（1）

式中：D为连续两个洪峰的间隔时间;A为流域面积,单位为km2;Q1和Q2分别为连续两个洪峰的量级,单位为m3/s。通过超定量样本均值法（MRL,超定量样本超过部分均值是阈值的线性函数）和分散指数法（DI,阈值的选择应该使样本分散指数位于合适的置信区间）确定阈值区间,结合年平均洪水发生次数（AOA）,选择满足平均发生次数在2.4~3区间的较大阈值作为阈值[15]。

表1   本文选用的9种洪水指标的详细信息

Tab. 1   Detailed information of nine flood indicators used in the study

洪水指标定义洪水指标定义
AMF年最大1日流量AMFWi冬季(12月至次年2月)最大1日流量
AMFD年最大1日流量发生日期POT3M超过阈值的洪峰流量,平均每年2.4~3个洪水样本
AMFSp春季(3-5月)最大1日流量POT3FPOT采样,每年选择的样本数量
AMFSu夏季(6-8月)最大1日流量MDFPOT采样,每年选择的洪水发生的平均日期
AMFAu秋季(9-11月)最大1日流量

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3.2 洪水变化趋势和突变分析

时间趋势特征主要分为两类：单调趋势变化和突变。常用统计方法检测序列时间趋势特征：参数和非参数检验方法。国际气象组织（World Meteorological Organization, WMO）建议使用Mann-Kendall检测序列时间趋势特征[16],同时为了去除时间序列的自相关性,本文使用修正的Mann-Kendall检测法[17]。为了分析不同时期洪水时间特征变化规律,对每个洪水指标建立一个21年的时间窗口,对每个时间窗口进行Mann-Kendall检测,依次向前滑动。

突变点检测方法大致分为两类：参数和非参数检测方法。参数检测方法要求序列满足独立性和正态分布假设,非参数检测方法要求序列满足独立性和一致性假设。这两类检测方法均又包含单突变点检测方法和多突变点检测方法。由于本文采用的时间序列在50年左右,限于序列时间长度,所以采用单突变点检测方法。不同的突变点检测方法检测结果可能有差异[18],本文选择多个突变点检测方法进行综合判定。雷红富等通过非参数检测对10种突变点的检测方法进行性能检测,认为秩和检验法最优[19]。Killick于2014年开发的“changepoint”包,提出基于似然函数框架的单突变点检测方法AMOC具有较大的灵活性,可以克服序列正态分布假设的限制并能够延展至多突变点检测[20]。Erdman等于2007年开发的“bcp”包,具体介绍了基于贝叶斯的突变点检验方法,结合了贝叶斯在统计学中的优势,可以给出突变点发生的具体概率[21]。因此本文选择非参数的秩和检验法、参数的AMOC检验法和基于贝叶斯的bcp检验法分别检测突变点,然后综合判定突变点发生时间[19-21]。

4 研究结果

4.1 POT采样阈值确定

通过试算,分别绘制洪水平均每年发生次数（AOA）与阈值曲线、超定量样本超过部分均值（MRL）与阈值曲线和分散指数（DI）与阈值曲线变化图（图2）。以同古孜洛克站为例（图2a）,AOA与阈值曲线显示阈值处于200~300 m3/s时,洪水平均每年发生次数处于2.4~3.0之间。与此同时,超定量样本超过部分均值随着阈值增加而下降,存在较好的线性函数关系。从分散指数与阈值的曲线图可知,当阈值为292 m3/s时,分散指数DI处于95%置信区间内,即年超定量发生次数符合泊松分布。因此综合判定同古孜洛克站阈值取292 m3/s。采用与同古孜洛克站阈值判定相同的过程,由图2判定玉孜门勒克、喀群、沙里桂兰克、协和拉、黄水沟、大山口、阿拉尔各站（图2b~图2h）应取阈值分别为：137 m3/s、659 m3/s、330.5 m3/s、290 m3/s、40.5 m3/s、225.65 m3/s和534.5 m3/s。需要注意的是,有些站点超定量样本超过部分均值（MRL）与阈值较难呈现出严格的线性函数关系（例如图2f黄水沟站）,因此在实际选择阈值中认为近似的线性函数关系也能满足选择标准。

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图2   塔河流域8个水文站点年洪水POT采样阈值选择图。注：a~h依次为同古孜洛克,玉孜门勒克,喀群,沙里桂兰克,协和拉,黄水沟,大山口,阿拉尔。

Fig. 2   POT-based sampling for the annual flood events at eight stations in the Tarim River basin

4.2 洪水时间变化特征

首先对9种洪水指标进行时间趋势和突变检测,分析塔河流域洪水量级、频率和峰现时间变化特征（图3）。从图3（AMF）可看出,塔河流域年最大洪峰流量均呈上升趋势,其中位于开都河的黄水沟和大山口站以及位于阿克苏河的协和拉站呈显著上升趋势;塔河流域几乎所有站点年最大洪峰流量突变点发生时间均位于1980s中后期到1990s前期（阿克苏河的协和拉站突变点发生时间为1980年）。对于年最大洪峰流量发生日期（图3,AMFD）,同古孜洛克、玉孜门勒克以及大山口站呈上升趋势,年最大流量发生时间出现推迟现象,其中大山口站推迟现象达到显著性水平;其他测站年最大洪峰流量发生日期呈下降趋势,发生时间出现提前现象,其中协和拉站提前现象达到显著性水平。塔河流域春季一般由于温度升高,导致冰川、积雪等融化从而产生融雪性洪水。位于天山山脉、喀刺昆仑山山脉的沙里桂兰克、协和拉和喀群站春季洪水量级均呈显著上升趋势,并且在1980年左右发生突变（图3,AMFSp）。塔河流域夏季主要发生由暴雨引发的洪水,洪峰流量一般较大,因此年最大洪峰流量一般出现在夏季。所以夏季洪峰流量与年最大洪峰流量具有相同的趋势和突变特征（图3,AMF和AMFSu）。叶尔羌河玉孜门勒克站、阿克苏河沙里桂兰克站和开都河大山口站秋季最大洪峰流量均呈显著上升趋势,并分别于2000年、1997年和1987年发生突变（图3,AMFAu）。塔河流域由于复杂多样的地理条件,在冬季易发生冰川湖溃决引起的冰川洪水（溃坝型洪水）,主要发生在叶尔羌河流域。从图3（AMFWi）可以看出,叶尔羌河流域玉孜门勒克和喀群站和开都河大山口站冬季洪峰流量呈显著上升趋势,并分别于1971年、1986年、1993年发生突变,冰洪有加剧态势;然而位于塔里木河干流的阿拉尔站冬季洪峰流量呈显著下降趋势,并于1996年发生突变。

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图3   新疆塔河流域9种洪水要素指标时间趋势和突变点发生空间分布。

Fig. 3   Spatial distribution of trends and change points of nine flood indices in the Tarim River basin

对于POT采样序列,大部分站点（除同古孜洛克站和喀群站）,POT3M均呈上升趋势,其中开都河流域黄水沟站呈显著上升趋势并于1993年发生突变（图3,POT3M）。同古孜洛克、协和拉和阿拉尔站POT3F呈下降趋势,其中协和拉站呈显著下降趋势,并于1998年发生突变;其他测站POT3F均呈上升趋势,并且沙里桂兰克站和黄水沟站均呈显著上升趋势,分别于1963年、1995年发生突变（图3,POT3F）。超定量洪水发生时间没有显著的趋势,相比较AMFD,协和拉站年最大洪峰流量和超定量洪水发生时间均在提前,而大山口站则相反（图3,MDF）。

4.3 不同时期洪水指标的趋势特征

从塔河流域8个水文站点AMFD、AMF、AMFSp、AMFSu、AMFAu、AMFWi和POT3F距平值变化特征（图4）可看出洪水指标每一年的变化情况。几乎所有水文站点年最大洪水量级（AMF）在1990s中后期以后均高于整个时间段的均值。玉孜门勒克、喀群、沙里桂兰克、黄水沟和大山口站几乎所有洪水指标均位于整个时期均值之上,说明这一时期处于洪水多发时期;相比较1990s中后期,1970s中后期-1980s中后期,几乎所有洪水指标位于整个时期均值之下,洪水发生次数和量级均较少,处于洪水减少期。同古孜洛克站在1970s洪水量级和发生次数均位于均值之上,洪水较为丰富。协和拉站在1980s之后,年和季节性洪水发生量级一直处于均值水平之上,但是发生次数却低于整个时期的均值。阿拉尔站冬季洪峰流量在1990年之后,大部分处于整个时期均值水平之下,洪水较为贫乏。

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图4   各水文站点洪水指标距平值时间变化图。

Fig. 4   Temporal changes of the differences of the flood indices at hydrological stations considered in this study

不同时期内洪水量级和频率处于不同的状态：“丰富”或者“贫乏”。因此采用基于21年时间窗口的滑动Mann-Kendall来识别洪水特征处于“丰富”或者“贫乏”的状态是否达到显著性水平以及持续的时间长短（图5）。同古孜洛克站秋季和冬季洪峰流量在1962-1972年滑动到1972-1992年呈下降或者显著下降趋势,而年、春季和夏季最大洪峰流量则在1967-1987年滑动到1978-1998年呈下降或者显著下降趋势;值得注意的是冬季洪峰流量从1975年开始持续呈显著上升趋势（图5,同古孜洛克）。玉孜门勒克大部分洪水指标体现出3个阶段：1957年滑动到1972年（持续上升趋势,“丰富”）、1973年滑动到1981年（持续下降趋势,“贫乏”和1982年滑动到1988年（持续显著上升趋势,“丰富”）（图5,玉孜门勒克）。喀群站在1983年以后,大部分洪水指标由1970年滑动到1982年持续下降（“贫乏”）转变为1983年以后持续上升（“丰富”）（图5,喀群）。沙里桂兰克和黄水沟站洪水指标则具有相似的变化特征,在1963年滑动到1974年持续下降,在1975年之后转变为持续显著上升,稳定处于“丰富”状态（图5,沙里桂兰克和黄水沟）。协和拉站所有洪水指标自1972年开始,处于持续上升趋势,但是趋势强度不稳定,处于减弱状态（图5,协和拉）。大山口站所有洪水指标自1972年开始处于持续显著上升趋势,洪水稳定处于“丰富”状态（图5,大山口）。阿拉尔站洪水变化特征较为复杂,几乎不存在持续上升或者下降的趋势特征,因此洪水不具有明显的“丰富”或者“贫乏”状态。

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图5   各水文站点洪水指标滑动MK值时间变化图。

Fig. 5   The M-K variations of the flood indices at hydrological stations considered in this study

4.4 洪水发生量级和次数分析

从年和各季节量级大于10年一遇和实测最大3场洪水的时间和空间分布看（图6）,同古孜洛克站年及各季节最大3场洪水集中在1969年到1978年,2000年以后冬季集中爆发大于10年一遇以及出现了实测以来最大3场洪水（图6,同古孜洛克）。玉孜门勒克站重现期大于10年的洪水在1972年以前仅发生一次,1972-2008年共发生11次。除春季洪水外（实测以来最大3场洪水连续出现在1979-1982年）,其他实测以来最大3场洪水集中爆发在1998年以后（图6,玉孜门勒克）。喀群站和协和拉站实测以来最大三场洪水和重现期大于10年的洪水基本在整个实测时期内均匀分布,但是在1993年之后次数均较之前有所增加（图6,喀群、协和拉）。沙里桂兰克、黄水沟和大山口3站实测以来最大3场洪水和重现期大于10年的洪水几乎全部集中在1993年以后,面临越来越大的洪水威胁（图6,沙里桂兰克、黄水沟和大山口）。阿拉尔年最大和季节实测以来最大三场洪水以及重现期大于10年的洪水在整个观测期内分布较为均匀,但是1993-1999年集中了8场实测以来的年及季节最大3场洪水（图6,阿拉尔）。

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图6   基于GEV分布的各水文站点年以及季节洪水重现期时间分布图

Fig. 6   Temporal variations of the GEV-based return periods of the floods at the annual and seasonal time scales

各水文站点最大3场洪水均表现为：在时间上容易集中在某一时期（例如同古孜洛克集中在1969-1978年,图6）,并且在同一年份同时发生在多个水文站点（例如1999年,除同古孜洛克站外,其他7个水文站点均爆发了实测以来的最大3场洪水,图6）。1999年7月13日-30日整个新疆高空气温迅速升高,导致高山积雪大量消融,与此同时部分山区相继连降暴雨,导致新疆大部分地区融雪和降水混合型洪水灾害。阿克苏河、开都河等25条河流洪峰达到历史实测最大流量[12]。因此分析不同成因类型导致的洪水灾害对正确认识塔河洪水变化特征具有重要意义。图7统计了1950-2000年覆盖塔河流域5个地区（州）暴雨型（暴雨加融雪型）、升温型、溃坝型以及三者总和洪水次数,同时给出了单场洪水造成严重灾害的分布年份和成因类型。当场洪水造成的灾害达到王秋香等人划分的新疆洪水灾害分区标准—次重洪灾区标准[10]即视为造成严重灾害。覆盖塔河流域5个地区（州）全称为：阿克苏地区（阿克苏）、克孜勒苏自治州（克州）、喀什地区（喀什）、和田地区（和田）以及巴音郭楞自治州（巴州）。从图7可以看出,阿克苏地区洪水发生次数在所有地区中最多,最频繁,几乎每一年都有洪水发生,喀什地区次之。克州、喀什、和田和巴州在1980年以前不管是暴雨还是升温型,年洪水发生次数较少,一般在1~2次,并且断断续续出现;进入1980年后,几乎每年都有洪水发生,暴雨型导致的洪水发生次数也有明显上涨,一些年份由于暴雨导致3~4次洪水发生。所有地区进入1980年以后暴雨型和升温型导致的洪水发生次数都较之前有明显增加,尤其是暴雨型洪水增加次数最为显著。从造成严重灾害的单场洪水来看,阿克苏地区受到的洪水灾害最为严重,达到19次;所有地区造成严重灾害的单场洪水均集中在1985年后,并且多由暴雨导致的洪水产生。

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图7   塔河流域5个地区(州)暴雨型(PT)、升温型(TT)、溃坝型(DT)以及年发生总次数(SumT)的时间分布图。

Fig. 7   Frequency changes of the PT, TT and DT floods in five prefectures of the Tarim River basin

从塔河流域各地区暴雨型、升温型、溃坝型、年发生洪水总次数时间趋势以及每年因洪水灾害造成损失的时间趋势看（图8）,克州升温型洪水发生次数呈显著上升趋势,其他4个地区暴雨型洪水发生次数以及年洪水发生总次数均呈显著上升趋势。塔河流域暴雨次数的增加导致洪水灾害频发,近几十年来成为塔河流域洪水爆发的主要原因,应该引起足够的重视。塔河流域5个地区每年因洪水造成的灾害损失（农作物受灾面积、倒塌房屋以及损失牲畜）也呈上升趋势。阿克苏地区农作物受灾面积以及死亡牲畜均呈显著上升趋势,巴州和喀什地区死亡牲畜也呈显著上升趋势。

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图8   塔河流域5个地区(州)暴雨型、升温型、溃坝型、年发生洪水总次数的时间趋势以及每年因洪水造成的农作物受灾面积、倒塌房屋和损失牲畜的时间趋势。注：实心条形表示趋势达到显著性水平,空心条形表示趋势未达到显著性水平。

Fig. 8   Trends of PT, TT and DT-induced floods and related agricultural loss, damaged houses and losses of cattle in five states of the Tarim River basin

5 讨论及结论

5.1 讨论

新疆洪水主要受降水、气温和山区积雪融水三个因素的影响。暴雨型、升温型和暴雨升温混合型洪水分别占总洪水次数的24%、39%和34%,总比例为97%[12]。本文所选塔河流域水文测站除阿拉尔站,其余测站均位于流域出山口,较少受到人类活动干扰。以往的研究认为新疆从1980s中期以后,气候由“暖干”向“暖湿”转换[22-23]。近50年来降水和气温均在增加,多年平均上升0.67 mm/a和0.27 ℃/10 a[22]。位于南疆的和田河和叶尔羌河流域由于积雪比较薄,大部分都在10 cm以下,却有着丰富的冰川,冰川面积分别为5336.98 km2、5313.31 km2 [22]。因此补给来源主要为冰川消融,温度常常是洪水发生的主要因子。1990s是南疆最温暖的10年,温度升高尤其是冬季气温上升[22],加剧冰川消融,因而导致同古孜洛克站、玉孜门勒克站以及喀群站春季、秋季和冬季洪峰流量有显著增加趋势（图3,AMFSp、AMFAu和AMFWi）。叶尔羌河冰川湖和其突发洪水决定性影响喀群站洪峰量级和洪水灾害程度。近20年夏季气温下降和冬季降水增加导致流域内冰川前进,冰川湖规模扩大,叶尔羌河上游地区冰川阻塞河谷的情况将会越来越严重[23-24],是喀群站年最大洪峰流量和洪水发生次数均呈上升趋势的主要原因（图3,AMF和POT3F）。

阿克苏河位于天山南脉,主要受融雪和降水混合型补给。南疆极端降水呈显著增加趋势[5],且湿润化趋势比北疆更为明显[7],但是南疆降水增加主要集中在阿克苏河和开都河,1987-2000年降水量比1957-1986年降水量增加了27.1%[22]。另外阿克苏河共有冰川2740条,冰川面积4918.26 km2,冰川融水补给占阿克苏河两大支流昆马力克河和台兰河径流量的54.2%和69.7%[25]。阿克苏河源区的冰川融水和冰湖溃决洪水对阿克苏河流域洪水灾害有决定性影响。随着温度升高,冰川积雪提前急剧消融,冰川减薄后退,冰湖库容增加（尤其是众多冰川湖中最大的麦茨巴赫冰川湖）[26-27]。冰川消融的越多,产生的冰川洪水越大,直接引发协和拉站洪水总量和年及夏季最大洪峰流量呈上升趋势,峰现时间提前（图3,AMF,AMFSu和AMFD）。另外南疆年和夏季最容易发生2天的最大连续降水天数[7],常常遭遇夏季升温引发的融雪性洪水,导致阿克苏地区1990年以来集中爆发大量级洪水（图6）且造成严重洪灾的洪水次数远高于塔河流域其他地区（图7）。开都河位于天山北脉,积雪量较大,最深可达到30 cm以上[25],是重要的径流补给来源。开都河夏季温度达到最高,冰川融化达到顶峰,加之降水增加,大山口站和黄水沟站年及夏季洪峰流量呈显著上升趋势（图3,AMF和AMFSu）,并且大山口站年最大洪峰流量出现时间呈显著下降趋势（图3,AMFD）,推迟半月左右[22]。阿拉尔站位于塔河流域干流,汇集和田河、叶尔羌河和阿克苏河径流,上游存在大量灌区以及多座大中型水库（图1）,塔河流域上游地区灌溉面积由1950年的34.8×104 hm2到2000年增加近4倍,达到125.7×104 hm2,并且用水量增加一倍[28]。在人类活动的影响下,阿拉尔站秋季和冬季洪峰流量呈下降和显著下降趋势（图3,AMFAu和AMFWi）。

塔河流域降水和气温均在1980s中后期之后有明显的上升趋势,导致塔河流域冰川退缩加剧,融雪量加大,径流补给加强,洪水灾害呈多发趋势。大量级洪水在1990s以后接连出现（图6）,降水和升温导致的洪水发生次数呈显著上升趋势（图7）,造成的灾害损失也呈显著上升趋势（图8）。与1950s相比,1980s和1990s洪水造成的农田成灾面积分别增加5.45倍和6.99倍,受灾人口分别增加190倍和198倍[29]。

5.2 结论

（1）由于降水和温度在1990s之后普遍明显增加,塔河流域年及各季节洪水量级均呈增加趋势或者显著增加趋势,年及夏季和冬季洪峰流量基本在1980s中后期之后发生突变。阿克苏河由于温度升高,融雪提前,年最大洪峰流量发生时间向前推移。

（2）整个塔河流域1980年之后,年及季节最大洪峰流量均呈持续增加趋势,洪水处于“丰富”期,量级位于整个观测时期均值水平之上。其中玉孜门勒克、沙里桂兰克、黄水沟和大山口持续增加趋势达到显著性水平,而在1980年之前则处于持续减少趋势,洪水处于“贫乏”期,量级位于整个观测时期均值水平之下。

（3）同古孜洛克站、喀群站和协和拉站大量级洪水（最大3场洪水和重现期大于10年的洪水）在整个观测时期内较为均匀分布,但是其余各站则集中在1990年以后。并且大量级洪水易在塔河流域多个流域水文站点同时出现。整个塔河流域各个地区在1980年之后暴雨型和降水型洪水发生次数和引发的洪水灾害损失明显增加,并均呈显著增加趋势。各个地区造成严重灾害的洪水也集中在1980年之后,并且主要为暴雨型洪水所引发。

The authors have declared that no competing interests exist.

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