全 文 ：林业科学研究　2006, 19 (4) : 416～422
Forest Research
　　文章编号 : 100121498 (2006) 0420416207
祁连山林草复合流域降水规律的研究
王金叶 1, 3 , 王彦辉 23 , 王顺利 3 , 于澎涛 2 , 张学龙 3 , 葛双兰 3
(11桂林工学院旅游学院 ,广西 桂林　541004; 21中国林业科学研究院森林生态环境研究所 ,北京　100091;
31甘肃省祁连山水源涵养林研究院 ,甘肃 张掖 734000)
摘要 :在祁连山西水试验区排露沟林草复合流域分坡向和海拔设置 26个雨量观测点 ,观测研究了降水变化规律 ,结
果表明 : (1)流域内降水具有明显的季节变化 ,夏秋季降水充沛 ,冬春季降水稀少 ; (2)降水变化是大气环流和小气
候及环境因子综合作用的结果 ,月降水量 (R , mm)与月水汽压 ( P, Pha)、气温 ( T, ℃)、空气湿度 (W , % )和水面蒸发
( E , mm)之间存在显著的线性相关关系 : R = - 981206 3 + 111735 3P + 11135 0W + 01086 1E - 21294 6T,相关系数为
01948 6; (3)降水量随海拔升高而递增 , 2 600～3 300 m百米平均递增率为 4195% ,当海拔超过 3 300 m及接近山顶
时 ,降水出现随海拔升高而下降的趋势 ;降水空间分布差异除受海拔影响外 ,还受坡向的影响 ,阴坡比阳坡降水多
7%左右 ,处在相同海拔和坡向的植被类型差异对降水量的影响不显著 ; (4)模型 Ⅱ能够较准确模拟流域降水动态
变化 ,可以利用流域附近气象站降水观测值进行流域降水量估算。
关键词 :祁连山 ;复合流域 ;降水规律 ;环境因素
中图分类号 : S715　　　　　文献标识码 : A
收稿日期 : 2005203211
基金项目 : 国家自然科学基金重点项目“干旱半干旱区森林与资源相互影响及合理调控机理”(30230290)、科技部国家重点野外科学
观测试验站建设项目联合资助
作者简介 : 王金叶 (1965—) ,男 ,甘肃民乐人 ,研究员 ,博士 ,主要从事生态水文研究与教学工作 ,原工作单位甘肃省祁连山水源涵养林
研究院。E2mail: wangjy66@ sohu. com3 通讯作者 :王彦辉 ,研究员 ,博士生导师
A Prelim inary Study on the Prec ip ita tion Var ia tion of Com plex W a tershed
on Forestry and Gra sses of Q ilian M oun ta in s
WANG J in2ye1, 3 , WANG Yan2hui2 , WANG Shun2li3 , YU Peng2tao2 , ZHANG Xue2long3 , GE Shuang2lan3
( 11Tourism College, Guilin University of Technology, Guilin　541004, Guangxi, China;
21Research Institute of Forest Ecology, Environment and Protection, CAF, Beijing　100091, Chian;
31Academy of W ater Resource Conservation Forests in Q ilian Mountains of Gansu Province, Zhangye　734000, Gansu, China)
Abstract: In this paper, the p recip itation variation was p relim inarily studied in the Pailugou comp lex watershed on forest
and grasses, which located in the Xishui research areas of Q ilianshan Mountains. The results showed: (1) The p recip itati2
on in watershed had obvious seasonal change, p lentiful in summer and autumn and rare in winter and sp ring; (2) The varia2
tion of p recip itation was a result of comp rehensive effects of atmospheric circulation and local m icro2climatic and environ2
mental factors. The local m icro2climatic and environmental factors could p robably more or less influence the p recip itation.
A markedly correlated linear regression relationship existed among the monthly p recip itation (R , mm) , vapor p ressure ( P,
Pha) , air temperature ( T, ℃) , air hum idity (W , % ) and evaporation ( E, mm ) : R = - 981206 3 + 111735 3 P +
11135 0 W + 01086 1 E - 21294 6 T, the correlation coefficient is 01948 6; (3) The point p recip itation increased with
elevation in certain range. In the elevation of 2 600～3 300 m the p recip itation increase rate per 100 meter in elevation was
4195% in average. The annual p recip itation declined with elevation hoisting when the elevation was over 3 300 m or clos2
第 4期 王金叶等 :祁连山林草复合流域降水规律的研究
ing the peak. Precip itation varied dependent on slope direction (or vegetation type) besides altitude, and the p recip itation
in shady slopes was about 7% higher than that in sunny slopes in the studied watershed. D ifference vegetation type with
same elevation and slope direction would not arouse p recip itation discrepancy; ⑷The watershed average time or annual p re2
cip itation could be comparatively accurately calculated from the measured time or annual p recip itation in the climate station
located near the watershed outlet with the mode Ⅱ.
Key word:Q ilian Mountains; comp lex watershed; p recip itation variation; environment factors
处于干旱半干旱区的山地森林是山前平原及发
源于山地林区各河流的重要水源地 ,山地森林通过
调节降水分配和高寒山区冰川积雪消融 ,成为影响
山地森林生态系统和山前平原绿洲生态系统平衡与
稳定的关键 ,林区降水是山地和山前平原主要的水
分来源。祁连山水源涵养林是西北干旱半干旱区典
型的山地森林 ,处在“冰源水库 ”和河川水系之间 ,
很多学者对其水文生态作用进行了研究 [ 1～7 ] ,但在
流域水平上对降水规律研究还很少 ,特别是流域降
水量的计算大多采用以“点 ”代“面 ”的办法来简单
地处理 ,导致流域水量平衡和森林水文研究有很大
的不确定性 [ 8～10 ] ,所估算的径流系数往往偏高。本
文旨在通过典型流域内“点 ”降水变化规律的研究 ,
为准确估计流域的“面 ”降水量、进一步深入评价森
林的水文影响及基于各河流发源地降水规律合理安
排工农业生产和生态建设用水提供参考依据。
1　研究区域概况
1. 1　祁连山概况
祁连山地处青藏、黄土高原和蒙新荒漠的交汇
处 (97°24′～103°46′E, 36°43′～39°42′N ) ,属高山
深谷地貌 ,海拔 2 000～4 000 m,最高峰 5 82618 m,
山势西高东低 ;具有大陆性气候和青藏高原气候综
合影响的特点 ,气温变化剧烈 ,雨量分配不均 ,温度、
降水随海拔呈明显的垂直梯度 ,降水总趋势是从东
到西、从南到北减少 ,雪线由东向西增高。土壤和植
被因地势和气候的差异形成明显的垂直分布带 ,土
壤类型随海拔递增依次为山地灰钙土、山地栗钙土、
山地森林灰褐土、亚高山灌丛草甸土和高山寒漠土 ,
其中山地森林灰褐土和亚高山灌丛草甸土是适宜森
林生长的土壤。山地森林灰褐土分布在海拔 2 500
～3 300 m地带 ,是乔木林的主要分布带 ,亚高山灌
丛草甸土分布在海拔 3 300～3 600 m地带 ,是湿性
灌木林的主要分布带。森林、草地、高山冰川、积雪
共同构成了祁连山巨大的天然复合水库 ,涵源吐放
出石羊河、黑河、疏勒河三大水系的 56条内陆河流。
1. 2　排露沟流域概况
排露沟流域位于国家野外重点科学观测试验站
祁连山森林生态站的西水试验区 (100°17′E、38°24′
N) ,流域面积 2. 59 km2 ,海拔 2 600～3 800 m,属高
寒山地森林草原气候。流域出口 (2 650 m )附近地
面气象站 1994—2003年观测的年平均气温 0. 5 ℃,
年降水量 368 mm,年蒸发量 1 05117 mm,空气相对
湿度 60%。流域内的主要森林类型为青海云杉林
( P icea crassifolia Kom. ) ,呈片状分布于阴坡、半阴
坡 ;阳坡、半阳坡主要为山地草原 ,伴生有金露梅
(D asiphora fru ticosa L. )、箭叶锦鸡儿 ( Ca ragana ju2
ba ta pall. )等灌木。
2　研究方法
2. 1　观测点布设与降水观测
2000—2003年在排露沟流域内 ,沿海拔梯度在
草地、乔木林 (青海云杉 )和灌木林的空地中布设雨
量观测点 ,雨量点布设的海拔从 2 600 m开始 ,每升
高 100 m布设 1个 , 3 500～3 800 m每 50 m布设 1
个 ,共布设标准雨量筒 26个 (表 1)。在每次降水后 ,
表 1 排露沟流域降水观测点概况
地点
降水量观测点基本情况
海拔高度 /m 坡向 植被类型
标准雨
量筒 /个
气象站 2 600 N 草地 1
气象哨 2 700 NW 草地 1
林冠上 2 700 N 云杉林 1
草地 2 900 S 阳坡草地 2
林空 (树高 2倍 ) 2 900 NW 云杉林 2
草地 3 000 SW 草地 1
林空 (树高 2倍 ) 3 000 N 灌丛林 2
林空 (树高 2倍 ) 3 100 N 云杉林 2
草地 3 200 SW 草地 2
林空 (冠高 2倍 ) 3 300 NE 灌丛林 4
林空 (树高 2倍 ) 3 300 NE 云杉林 3
林空 (冠高 2倍 ) 3 400 NE 灌丛林 1
林空 (冠高 2倍 ) 3 500 E 灌丛林 1
林空 (冠高 2倍 ) 3 550 NE 灌丛林 1
林空 (冠高 2倍 ) 3 600 N 灌丛林 1
林空 (冠高 2倍 ) 3 650 NW 灌丛林 1
714
林 　业 　科 　学 　研 　究 第 19卷
用雨量杯及时测定每个雨量筒内的降雨量。对于降
雪 ,先用称量准确的热水融化 ,然后测定其总量 ,扣
除加入的热水后得到降雪量 , 单位为降水深度
(mm )。
2. 2　地面气象因子观测
在排露沟流域出口附近 (2 570 m) ,按照国家气
象局统一要求建立国家三级标准地面气象站 (观测
场地 10 m ×20 m ) ,并在试验流域青海云杉林内、林
外 2 700 m处各建立一个气象哨。按照《国家地面
气象观测规范 》要求进行仪器布设和定时观测 ;在青
海云杉林内建立 30 m高的林内小气候垂直梯度观
测塔 ,开展气象因子梯度观测 ,塔顶布设雨量筒测定
森林上空的降水量。
2. 3　数据整理与分析
根据常规经验剔除个别明显不符合规律的次
降水量观测数据 ,剔除高海拔有 2次以上降水累
积情况的数据和降水后没有及时观测而后补测
的数据 ;同时 ,根据分析需要 ,剔除由于雨量筒损
坏造成个别观测点没有收集到数据的同次降水
的其它观测点的数据。在 2003年 ,共收集到次
降水观测数据 492 个 ,经分析后保留有效数据
426个 ,然后建立相关数据库 ,用 Excel进行数据
统计分析。
3　结果与分析
311　流域降水变化规律
3. 1. 1　降水的季节变化 　统计试验流域出口附
近地面气象站 1994—2003 年降水观测数据 ,结
果显示年降水量为 29012 ～46718 mm ,平均为
368 mm。年内降水具有明显的季节变化 (图 1 ) ,
把一年分为雨季和旱季 2个季节 ,夏秋季 ( 5—10
月份 )降水充沛 ,占年降水量的 8712 %左右 ,为雨
季 ;冬春季 ( 11—4月份 )降水稀少 ,仅占年降水
量的 12. 8 %左右 ,为旱季。降水一般每年出现 2
次高峰 , 1次在 9月份 , 1次在 7月份 ;通常最大
降水出现在 6—8月份 ,出现频率占 80 % ,但个别
年份中 5月份 (春季 )由于降雪造成的降水高峰
可能大于夏秋季的降雨高峰 (如 2002年 ) ,有时
秋季 9月出现最大降水 (如 2001年 ) 。降水集中
的高峰能够使河川径流增加 ,这对增加处于干旱
区的祁连山山前平原的农业生产供水有积极
作用。
图 1　祁连山西水试验区降水年动态曲线
祁连山西水试验区降水主要集中在 6—9月 ,平
均占全年降水的 72109% ,特别是 7—8月的降水高
峰 (占 40. 59% )往往形成“夏汛 ”;进入秋季后气温
下降 ,蒸发量降低 ,加之夏季的集中降水已使土壤含
水量较高 ,秋季降水能够很快形成径流 ,河川径流系
数往往较高 ;降水年际差异较大 ,最大年降水量比最
小年降水量高 61119% ,年内降水分布差异比较明
显 ,如在 2002 年 ,排露沟流域的年降水量为 411
mm,与 2003年的 41614 mm无明显的数量差异 ,但
年内分配有较大不同 ,降水高峰比 2003年提前约 2
个月。
3. 1. 2　降水变化与气象因子的相关性 　降水变化
是大气环流、小气候与环境综合作用的产物 ,其总体
趋势主要受大气环流影响 ,而细小差异可能是由于
小气候和局部环境影响所致。从图 2看出 ,月降水
量的变化趋势与气温、湿度、水汽压、水面蒸发 (蒸发
皿 )等因子之间存在关系。相关性分析表明 (表 2) ,
除湿度与蒸发、风速的相关系数低于 015以外 ,其它
相关系数都在 015以上 ,尤其是月降水量与各因子
的相关系数为 01928 7～01623 6,相关性较强 ,可能
存在着显著的相互影响。
图 2　2003年祁连山西水试验区气象因子年动态曲线
814
第 4期 王金叶等 :祁连山林草复合流域降水规律的研究
表 2　月降水量与其它气象因子的相关性分析
因子 水汽压 湿度 蒸发 风速 气温 降水
水汽压 1. 000 0 — — — — —
湿度 0. 709 1 1. 000 0 — — — —
蒸发 0. 835 1 0. 446 2 1. 000 0 — — —
风速 0. 758 3 0. 431 2 0. 964 6 1. 000 0 — —
气温 0. 972 4 0. 688 0 0. 912 7 0. 859 8 1. 000 0 —
降水 0. 928 7 0. 772 5 0. 709 3 0. 623 6 0. 879 5 1. 000 0
3. 1. 3　降水量与相关气象因子的数量关系 　月降
水与风速的相关性较小 (表 2) ,在剔除风速后对月
降水量 (R , mm)与水汽压 ( P , Pha)、气温 ( T, ℃)、湿
度 (W , % )、蒸发量 ( E , mm )等因子进行回归分析和
相关显著性 F检验 ,结果表明 F > F0. 05 ,相关系数为
01948 6,这说明水汽压、气温、湿度和蒸发量与月降
水量的线性回归相关关系极显著 ,其回归方程为 :
R = - 981206 3 + 111735 3P + 11135 0W +
01086 1E - 21294 6T　　r = 01948 6 (1)
在月降水量数据缺失的情况下 ,利用此回归方
程仅能根据各月的气象因子特征计算各月的降水
量 ,但是 ,如何区分或计算月内降水量的时间分布和
场次变化 ,还需要进一步深入研究。
312　不同坡向和不同植被类型的降水量差异
3. 2. 1　不同坡向的降水量差异 　在同一气候条件
下 ,降水的地域分布差异主要受小地形 (坡向、海
拔 )的影响。表 3表明 :祁连山区同一流域内同一海
拔高度处不同坡向的降水量有一定差异 ,阴坡降水
量明显高于阳坡 ,而且这个差别随海拔升高而变化。
阳坡与阴坡的降水量比值在海拔 2 900、3 000、3 200
m处分别为 01946、01880、01963。阴坡比阳坡降水
量平均多 7%左右。
表 3 不同坡向不同植被类型的降水量
海拔 /
m
坡向
植被
类型
次降水量 /mm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 合计
阳坡 /阴坡
2 900
3 000
3 200
阴坡 云杉林 10. 8 8. 9 17. 4 5. 3 1. 8 4. 2 2. 8 13. 0 7. 8 6. 7 7. 0 3. 5 8. 6 16. 1 12. 4 7. 2 24. 1 157. 6
阳坡 草地 13. 1 8. 0 17. 3 5. 5 3. 5 6. 2 2. 3 9. 5 6. 4 6. 5 5. 3 2. 7 11. 2 14. 4 10. 8 6. 4 20. 0 149. 1
阴坡 灌木林 11. 1 9. 4 16. 9 8. 8 2. 7 6. 5 3. 1 14. 3 7. 5 8. 7 6. 8 3. 8 8. 7 15. 0 12. 6 7. 3 24. 3 167. 5
阳坡 草地 12. 9 7. 9 17. 1 5. 5 3. 4 6. 1 2. 3 9. 4 6. 3 4. 3 3. 0 3. 6 11. 1 14. 8 11. 1 6. 4 22. 2 147. 4
阴坡
灌木云
杉林
11. 5 11. 1 18. 3 7. 0 2. 0 6. 0 3. 6 14. 4 8. 1 9. 8 8. 3 4. 5 9. 7 16. 6 14. 6 7. 8 26. 0 179. 3
阳坡 草地 15. 1 9. 3 20. 0 6. 4 4. 0 7. 1 2. 7 11. 0 7. 4 8. 7 7. 6 4. 1 9. 0 16. 2 13. 2 6. 7 24. 1 172. 6
01946
01880
01963
　　注 :表内所用次降水数据来源于 2003年 5—9月份。
3. 2. 2　不同植被类型的降水量差异 　祁连山的植
被类型分布受水分条件的影响 ,在水分条件较好的
阴坡分布森林 ,在水分条件差的阳坡分布草地 ,在沟
谷则是林草交错分布 ,形成了犬牙交错的植被类型
镶嵌分布格局。植被类型和坡向对降水量的影响是
相互交织在一起的 ,很难区分开来 ,但从表 4、5看
出 , 2种植被类型的降水量差异不显著 ,表明同一海
拔和坡向的植被类型差异对降水量的影响不显著 ;
因此 ,在祁连山区按海拔梯度计算流域内降水输入
时 ,只区分出阳坡和阴坡即可。
表 4 2003年相同海拔阴坡不同植被类型的降水量
海拔 /
m
植被
类型
次降水量 /mm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
3 300
云杉林 12. 5 12. 1 21. 9 7. 3 1. 9 6. 3 3. 3 13. 6 8. 3 9. 6 9. 1 4. 7 10. 0 16. 5 15. 0 7. 5 27. 0
灌木林 10. 6 12. 1 18. 4 7. 1 2. 0 6. 2 3. 4 14. 4 8. 4 10. 1 8. 4 4. 4 10. 2 16. 4 15. 2 7. 8 26. 2
3. 2. 3　坡向引起降水差异的原因 　祁连山林区阴
坡比阳坡降水多的主要原因是风向的作用 ,当地的
主风向为西北风 ,占全年的 30% ～65% ,阴坡为主
迎风面 ,阳坡为背风面 ,降水水汽在阴坡抬升的过程
中形成降水的机会多于阳坡 ,导致阴坡比阳坡降水
平均多 7%左右 (表 3) ;同时 ,阴坡生长的乔木林进
一步增加了地面粗糙度 ,具有更强的拦截云中水滴
增加水平降水的作用 ,加上较强的蒸腾作用使林地
上空空气湿度大于阳坡草地 [ 3 ] ,形成了适宜降水的
小气候环境 ,可能具有增加降水的作用 ,进一步加强
了阴阳坡的降水差距。
914
林 　业 　科 　学 　研 　究 第 19卷
表 5 灌木林和乔木林降水量的方差分析
变差来源 自由度 离差平方和 均方比 F F0. 05
组间 1 0. 852 361 0. 852 361
组内 32 1 266. 771 39. 586 6 0. 021 532 4. 15
总计 33 1 267. 624
313　降水量的海拔变化及其数量分析
3. 3. 1　年降水量的海拔变化规律 　图 3表明 ,海拔
2 600～3 300 m 的年降水量呈递增趋势 , 2 600～
2 900 m的降水量递增较快 ; 2 900～3 300 m递增缓
慢 ;当海拔超过 3 300 m及接近山顶时 ,年降水量出
现随海拔升高而下降的趋势 ;降水递增率在海拔
2 800 m出现一个高峰。排露沟流域年降水量开始
下降的海拔高度比寺大隆试验区 [ 11 ]低 300 m ,主要
是因为山顶的高度和高海拔面积不同所致。排露沟
流域海拔 2 600～3 300 m,百米降水平均递增率为
4195% ,其中乔木林分布带中间 ( 2 700～2 900 m )
降水递增率最高 ,为 11109% ;高海拔灌木林分布带
内年降水量呈缓慢下降的趋势 ,百米降水递减率
813% ,但灌木林分布带全年总降水量仍比乔木林分
布带高 13171% ,加上灌木林分布带气温低、蒸散
少 ,使林地土壤含水量较高 ,在流域产生径流方面发
挥着重要作用。降水沿海拔梯度的递增率比常学向
等人 [ 11 ]的研究略高 ,与陈昌毓 [ 12 ]、车克钧等人 [ 13, 14 ]
研究结果相同。
图 3　祁连山排露沟流域降水沿海拔梯度变化曲线
3. 3. 2　年降水量随海拔高度变化的数量分析 　为
了准确计算流域内的降水输入或基于数量有限的气
象站降水观测资料计算整个流域的降水量 ,对 2003
年沿海拔梯度布设的阴坡观测点的年降水量观测资
料进行了回归分析 :
R i = 0. 120 16Hi + 185. 075 7　　r = 0. 441 2 (2)
R i = - 7 680. 61 + 5. 248 15Hi - 0. 000 827 09H
2
i
r = 0. 997 7 (3)
式中 : R i为海拔点 i处的年降水量 (mm ) ; Hi为
海拔点 i处的海拔高度 (m )。方程 ( 3)很高的相关
系数说明 ,用方程 ⑶计算排露沟流域降水量随海拔
高度的变化是可行的 ,方程中海拔高度取值范围限
定在 2 600～3 800 m之间 ,对于范围以外的降水量
计算需要进一步验证 ,对此方程积分可以计算出流
域平均降水量。
对 2003年沿海拔梯度布设的阴坡观测点的降
水累积递增 (减 )率进行回归分析 :
ri = - 1 533. 39 + 0. 991 92Hi - 0. 000 155 66H
2
i
　　r = 0. 953 6 (4)
式中 : ri为海拔点 i处的降水累积递增率 ( % ) ;
Hi为海拔点 i处的海拔高度 (m )。方程 ( 4)相关系
数很高 ,说明用方程 ( 4)计算排露沟流域降水累积
递增率随海拔高度的变化是可行的 ,可根据方程
(4)计算各观测点降水累积递增率 ,并在此基础上
根据地面气象站观测的降水量资料计算各观测点次
或年降水量。方程 (4)的海拔高度取值范围限定在
2 600～3 800 m之间。
用流域出口附近气象站 (海拔 2 570 m )和不
同海拔各观测点次降水实测值 ,逐一进行线性回
归分析 ,得到不同海拔各测点降水量与气象站降
水量的回归方程 (表 6 ) ,相关系数均在 0191 以
上 ;因此 ,可以根据气象站的每次降水观测数据
和表 6中的方程 ,估算排露沟流域不同海拔处的
次降水量。
表 6 气象站与不同海拔观测点的次降水量回归方程
海拔 /m 方　　程 相关系数
2 700 R = 1. 605 5 + 0. 815 5 R0 0. 972 8
2 800 R = 1. 614 6 + 0. 971 5 R0 0. 964 5
2 900 R = 1. 623 6 + 1. 127 6 R0 0. 938 1
3 000 R = 2. 753 1 + 1. 050 5 R0 0. 933 3
3 100 R = 2. 924 5 + 1. 088 3 R0 0. 917 6
3 200 R = 2. 810 8 + 1. 145 4 R0 0. 931 1
3 300 R = 2. 734 8 + 1. 217 9 R0 0. 941 8
3 400 R = 2. 603 2 + 1. 159 3 R0 0. 941 8
3 500 R = 2. 292 4 + 1. 020 9 R0 0. 941 8
3 600 R = 1. 879 2 + 0. 836 9 R0 0. 941 8
　　注 : R为相应海拔高度处的降水量 (mm ) , R0为气象站观测的降
水量 (mm)。
314　流域降水量不同估测方法评价
流域年降水输入的准确估测 ,是流域水量平衡
和森林水文研究的基础 ,为此用几种方法进行了排
露沟流域年降水量的估算及估算结果的对比分析
(表 7)。结果表明 : 5种方法计算的流域 2003年降
水量平均为 530. 9 mm ,如果除去方法 1的计算结果
024
第 4期 王金叶等 :祁连山林草复合流域降水规律的研究
(最不可取的流域降水量估算方法 ) ,流域 2003年降
水量平均为 55916 mm,后 4种方法的计算结果比较
接近 ,且远高于方法 1的估算值。方法 4选用模型
的相关系数最大 ,为 01997 7,根据气象站观测值估
测流域降水比较准确 ,但实际上该模型是在流域阴
坡降水观测点资料的基础上建立的 ,计算的降水量
只能代表流域阴坡 ,估算值较高 ,且不能反映不同年
份的降水差异。根据阳坡降水比阴坡少 7%左右 ,
可以计算得到流域 2003年实际降水量为 55413 mm 左右 ,与方法 2计算结果相近。方法 2、3和 5及予以修正的方法 4都是比较理想的流域降水统计方法 ,但从预测计算的简单实用角度来看 ,方法 5最理想 ,模型 Ⅱ建立在实际观测值的基础上 ,又能根据地面气象站降水量观测值计算整个流域的降水量 ,由于是经验模型 ,它只适合于排露沟流域 ,在应用到其它流域时可能需要进行流域降水的海拔递增率的调整。
表 7 2003年流域年降水量的不同估计方法的对比分析
方　法 公　　式 公式参数
年降水量 /
mm
分析
1
以点代面 :用流域附近地面
气象站降水观测值代表整个
流域平均降水量。
R = R i
2
数学平均 :用流域内多个观
测点降水值经数学平均后代
表整个流域平均降水量。
R = 1
n ∑
n
i- 1
R i
3
加权平均 :用流域内多个观
测点降水值 ,结合各观测点
代表的植被类型 (或立地类
型 )面积 ,经加权平均估测
整个流域平均降水量。
R = ∑
n
i =1
S i ×R i /S
　　R为流域降
水量 (mm ) ; S为
流 域 总 面 积
(m2 ) ; R i 为观
测点 i的降水量
(mm ) ; S i 为观
测点 i代表的植
被类型 (或立地
类型 )面积 ; n为
观测点数。
416. 4
　　简单 ,但精确度
不高。
557. 6
　　需要广泛设点
观测 , 只能统计 , 无
法预测。
561. 1
　　不仅需要广泛
设点观测降水量 ,还
需对各点所代表的
植被类型面积进行
测量 , 野外工作量
大 ,且无法预测。
4
模型 Ⅰ:用流域内的多个观
测点降水量随海拔变化的抛
物线模型计算流域平均降水
量。考虑某海拔范围对应的
面积 ,进行面积加权平均。
R = 1
s ∑
1
b - a ∫
b
a
(
- 7 680. 61 +
　
　5. 248 15H - 0. 000 827 09 H
2 ) dH S i
5
模型 Ⅱ:用流域降水量海拔
梯度线性回归模型 ,计算降
水平均递增率 ,然后根据气
象站测定值计算流域平均降
水量。考虑某海拔范围对应
的面积 ,进行面积加权平均。
R = 1
s ∑ 1 + 1100 ( b - a) ∫
b
a
(
- 1 533. 39 +
　
　0. 991 92H i - 0. 000 155 66H i
2 ) dh R i S i
　　a流域海拔
下限 (2 600 m)、
b流域海拔上限
(3 800 m ) ; R流
域平均降水深
( mm ) ; H 海拔
高度 (m ) ; R i 气
象 站 降 水 量
(mm )。 S i为流
域内某海拔范围
对 应 的 面 积
(m2 )。
574. 4
　　计算的流域降
水量年际间为定值 ,
但不需要再设立新
的观测点进行观测。
545. 1
　　在观测的基础
上计算 ,流域降水量
随着气象站观测数
据而变化 ,可以是总
量 ,也可以是单次降
水量。
4　结论与讨论
祁连山林草复合流域降水具有明显的季节变
化 ,一年分为雨季和旱季 2个季节。夏秋季 (5—10
月份 )降水充沛 ,占年降水量的 8712%左右 ,为雨
季 ;冬春季 (11—4月份 )降水稀少 ,仅占年降水量的
12. 8%左右 ,为旱季。流域降水变化是大气环流、小
气候及环境因子综合作用的产物 ,月降水量 ( R )与
月水汽压 ( P)、气温 ( T)、湿度 (W )和蒸发量 ( E )具
有相 关 显 著 的 线 性 关 系 , R = - 981206 3 +
111735 3P + 11135 0W + 01086 1E - 21294 6T ,相关
系数为 01948 6。流域降水随海拔升高而递增 , 2
600～3 300 m百米平均递增率为 4195% ,当海拔超
过 3 300 m及接近山顶时 ,降水出现随海拔升高而下
降的趋势。降水空间分布差异除受海拔影响外 ,还
受坡向的影响 ,阴坡比阳坡降水多 7%左右 ,同一海
124
林 　业 　科 　学 　研 　究 第 19卷
拔和坡向的植被类型差异对降水量的影响不显著。
对流域降水的准确估算是流域水分研究的基
础 ,通过回归建立的经验模型 Ⅱ能够根据附近气象
站降水观测值比较准确估算排露沟流域降水动态 ,
但在应用到其它流域时需要进行流域降水海拔递增
率的调整。
参考文献 :
[ 1 ] 王礼先 ,张志强. 干旱地区森林对流域径流的影响 [ J ]. 自然资
源学报 , 2001, 16 (5) : 439～444
[ 2 ] 朱金兆 ,刘建军 ,朱清科 ,等. 森林凋落物层水文生态功能研究
[ J ]. 北京林业大学学报 , 2002, 24 (5 /6) : 30～34
[ 3 ] 王金叶 ,车克钧 ,王艺林 ,等. 干旱半干旱区山地森林的水分调
节功能 [ J ]. 林业科学 , 2001, 35 (5) : 29～38
[ 4 ] 车克钧 ,傅辉恩 ,贺红元. 祁连山北坡森林涵养水源机理研究
[A ]. 见 :周晓峰. 中国森林生态系统定位研究 [ C ]. 哈尔滨 :东
北林业大学出版社 , 1994: 280～284
[ 5 ] 车克钧 ,傅辉恩 ,王金叶. 祁连山水源林生态系统结构与功能研
究 [ J ]. 林业科学 , 1998, 34 (5) : 29～38
[ 6 ] 闫文德 ,张学龙 ,王金叶 ,等. 祁连山森林枯落物水文作用的研
究 [ J ]. 西北林学院学报 , 1997, 12 (2) : 7～15
[ 7 ] 车克钧 ,傅辉恩 ,贺红元. 祁连山水源涵养林效益的研究 [ J ]. 林
业科学 , 1992, 28 (6) : 544～548
[ 8 ] 蓝永超. 河西内陆干旱区主要河流出山径流特征及变化趋势分
析 [ J ]. 冰川冻土 , 2000, 22 (6) : 78～82
[ 9 ] 王金叶 ,车克钧. 祁连山森林复合流域径流规律研究 [ J ]. 土壤
侵蚀与水土保持学报 , 1999, 4 (1) : 22～28
[ 10 ] 王金叶 ,车克钧 ,闫克林 ,等. 祁连山森林覆盖区河川径流组成
与时空变化分析 [ J ]. 冰川冻土 , 1999a, 21 (1) : 59～64
[ 11 ] 常学向 ,赵爱芬 ,王金叶 ,等. 祁连山林区大气降水特征与森林
对降水的截留作用 [ J ]. 高原气象 , 2002, 21 (3) : 274～280
[ 12 ] 陈昌毓. 祁连山北坡的气候与植被分布 [ A ]. 甘肃祁连山国家
级自然保护区建设发展研讨会专集 [ C ]. 兰州 :甘肃省林业厅 ,
1989: 70～80
[ 13 ] 丁永建 ,叶陌生 ,周文娟. 黑河流域过去 40年来降水时空分布
特征 [ J ]. 冰川冻土 , 1999, 1 (21) : 42～48
[ 14 ] 车克钧 ,张虎 ,贺红元 ,等. 祁连山森林草原大气降水特性的研
究 [ J ]. 甘肃林业科技 , 1993, 18 (1) : 17～21
224