新疆地區(qū)年徑流量與降雨量相關(guān)關(guān)系分析

趙　欣

(新疆水利水土保持技術(shù)推廣中心， 新疆 烏魯木齊　830000)

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新疆地區(qū)年徑流量與降雨量相關(guān)關(guān)系分析

趙欣

(新疆水利水土保持技術(shù)推廣中心， 新疆 烏魯木齊830000)

【摘要】為分析年凈流量與降雨量間的相關(guān)關(guān)系，以新疆各主要行政區(qū)內(nèi)2003—2005年間的年徑流量與降雨量為分析對象，利用最小二乘法對兩者關(guān)系進(jìn)行了線性回歸分析。分析結(jié)果表明：在全疆范圍內(nèi)，各主要地區(qū)年徑流量與降雨量呈現(xiàn)顯著線性相關(guān)性，且其決定系數(shù)均在0.7以上。降雨量與徑流量受氣候等因素影響顯著，空間變異性強(qiáng)，空間分布極不均勻。以上研究結(jié)果可用于徑流量或降雨量的預(yù)測，尤其是對于徑流或降雨資料不全或缺失地區(qū)具有一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】徑流量； 降雨量； 最小二乘法； 線性回歸； 預(yù)測

1概述

新疆地處亞歐大陸腹地，降雨量少，蒸發(fā)強(qiáng)烈。近些年，隨著全球氣候變暖，新疆境內(nèi)極端氣候頻繁出現(xiàn)，嚴(yán)重阻礙當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)及經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展。作為以灌溉農(nóng)業(yè)為主的地區(qū)，新疆農(nóng)業(yè)大部分分布在以塔里木盆地與準(zhǔn)噶爾盆地為中心的沙漠綠洲地區(qū)，主要灌溉水源為山區(qū)冰雪融水。徑流量與降雨量作為水資源總量評價(jià)的重要指標(biāo)，在區(qū)域水資源規(guī)劃中具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

由于新疆地處偏遠(yuǎn)地區(qū)，區(qū)內(nèi)各種水文監(jiān)測站點(diǎn)建站時間較晚，甚至有些地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等各種原因，至今仍然缺乏詳實(shí)可靠的水文資料；有些站點(diǎn)雖然有相關(guān)水文資料，但其系列較短，無法用于長期預(yù)測；部分站點(diǎn)只有徑流量或降雨量資料，資料收集不健全。本文擬利用最小二乘法[1]對新疆各主要地區(qū)的降雨量及徑流量資料進(jìn)行回歸分析[2]，以期建立二者間函數(shù)關(guān)系，從而能夠利用降雨量推求徑流量，或者利用徑流量推求降雨量，為當(dāng)?shù)厮馁Y料的收集與整理提供新的途徑。

2資料來源

通過查取新疆自治區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒、水文氣象資料等相關(guān)文獻(xiàn)，收集了大量水文資料。資料真實(shí)可靠，所選站點(diǎn)基本覆蓋整個新疆，具有一定的代表性。具體資料見表1。

表1　新疆各地州徑流量與降雨量統(tǒng)計(jì)

3數(shù)據(jù)處理

利用專業(yè)繪圖軟件Origin8.0進(jìn)行了圖形繪制，并利用該軟件自帶的工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘線性擬合。

4結(jié)果與分析

4.1各地區(qū)降雨量與徑流量相關(guān)關(guān)系

對區(qū)內(nèi)各主要地區(qū)降雨量與徑流量相關(guān)關(guān)系進(jìn)行擬合，具體擬合結(jié)果見下圖。

新疆各地州降雨量與徑流量關(guān)系曲線圖

由上圖可知，各監(jiān)測年份各地區(qū)降雨量與徑流量呈現(xiàn)顯著線性關(guān)系，且二者擬合度較高。由此說明，當(dāng)?shù)亟涤炅颗c徑流量間關(guān)系密切。當(dāng)某地缺乏降雨或徑流資料時，可以單獨(dú)利用降雨資料或者徑流資料來推求。在進(jìn)行長系列預(yù)測時，可以利用降雨量的變化趨勢對當(dāng)?shù)貜搅髁窟M(jìn)行預(yù)測；反之亦然。

為明確二者的具體函數(shù)關(guān)系，本文利用最小二乘法對數(shù)據(jù)進(jìn)行了回歸分析，具體分析結(jié)果見表2。

表2　各監(jiān)測年降雨量與徑流量函數(shù)關(guān)系

由表2可以看出，各水文年內(nèi)，降雨量與徑流量間相關(guān)關(guān)系可以用線性函數(shù)描述，且其擬合度較高，決定系數(shù)都大于0.7。說明利用此函數(shù)互推二者間任一數(shù)量，其預(yù)測精度較高。

4.2徑流量與降雨量統(tǒng)計(jì)特征分析

表3為當(dāng)?shù)貜搅髁颗c降雨量統(tǒng)計(jì)特征值，由表3均值可以看出，各監(jiān)測年內(nèi)徑流量與降雨量呈現(xiàn)一定的波動變化趨勢，但這種趨勢在兩者間保持一定的同步性，這主要與當(dāng)年氣候特征有關(guān)。不同水文年，其氣候表現(xiàn)出一定的差異性，而這種差異性間接地通過徑流量與降雨量得以表現(xiàn)。由表3中最大值與最小值可以看出，當(dāng)?shù)亟涤炅颗c徑流量的極差較大。說明當(dāng)?shù)亟涤炅颗c徑流量在統(tǒng)計(jì)意義上比較分散。由表3變異系數(shù)值可知，當(dāng)?shù)亟涤炅颗c徑流量整體上呈現(xiàn)中等偏強(qiáng)的變異特征。由于統(tǒng)計(jì)采用的樣本數(shù)據(jù)來自全疆各地州，因此從該變異系數(shù)值也能看出，在全疆范圍內(nèi)降雨量與徑流量的空間變異性較大，由此也間接說明新疆地區(qū)二者在空間分布極不均勻。

表3　徑流量與降雨量統(tǒng)計(jì)特征值

5結(jié)語

分析結(jié)果表明：新疆地區(qū)降雨量與徑流量具有密切的線性函數(shù)關(guān)系，且其擬合度較高。在全疆范圍內(nèi)，降雨及徑流量受氣候等因素影響較大，二者均呈現(xiàn)高度空間變異性。降雨量與徑流量空間分布極不均勻。

參考文獻(xiàn)

[1]王英華,王玉強(qiáng),張寬地.基于PS最小二乘法的土壤持水曲線方程參數(shù)識別[J].浙江水利水電?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2009(4):48- 61.

[2]王國麗,陳曉飛,劉刊,等.回歸分析在水科學(xué)中的應(yīng)用綜述[J]. 中國農(nóng)村水利水電,2004(11):40- 44.

Analysis on correlation between annual runoff and precipitation in Xinjiang

ZHAO Xin

(XinjiangWaterConservancySoilandWaterConservationTechnologyPromotionCenter,Urumqi830000,China)

Abstract：Annual runoff and rainfall of all major administrative regions in Xinjiang from 2003 to 2005 are adopted as analysis objects in order to analyze correlation between annual runoff and rainfall. The least square method is utilized for linear regression analysis on their relationship. The analysis results show that annual runoff and rainfall show prominent linear correction in main regions within the range of Xinjiang. The decision coefficient is above 0.7. Rainfall and runoff are significantly affected by factors such as climate, etc. with great space variability and uneven spatial distribution. The research results can be used in the prediction of runoff and rainfall, which have certain reference value for regions with insufficient or lost runoff and rainfall information.

Key words：runoff; rainfall; the least square method; linear regression; prediction

中圖分類號：TV211

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1005- 4774(2016)01-0073-03

DOI:10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2016.01.020