氣候變化對半干旱區流域徑流影響的分析研究

王 進

（甘肅省定西水文水資源勘測局，743000，定西）

氣候變化對半干旱區流域徑流影響的分析研究

王 進

（甘肅省定西水文水資源勘測局，743000，定西）

氣候；半干旱區；徑流；人類活動；研究

水資源短缺是制約半干旱區區域經濟發展的主要因素。由于氣候變化和人類活動改造自然能力的不斷提高，導致水資源循環在時空分布上發生了很大變化。在過去50年，地球表面溫度平均每10年上升0.13℃。全球氣候變暖導致日益嚴重的水資源危機問題，引起世界各國學者的普遍關注。《中國21世紀議程》中指出，因全球氣候變化對我國水資源的影響，北方河流可能出現長達20年左右的枯水期，南方河流則可能出現大洪水，全國旱澇災害將更趨頻繁。為此，加強對半干旱區流域徑流特征的分析研究，實現水資源的合理配置，已成為缺水地區經濟增長的焦點。以祖厲河流域為半干旱區代表流域，根據流域內水文站和雨量站1970—2009年氣溫、降水和徑流同步時段實測水文資料序列，對氣候變化條件下流域徑流變化趨勢進行分析探討，為流域水資源綜合治理和可持續利用提供參考依據。

一、流域概況

祖厲河流域地處東經 104°13′～105°35′、 北緯 35°16′～36°34′之間，系黃河一級支流，發源于甘肅省華家嶺北側，于靖遠縣紅嘴子處匯入黃河，東西寬124 km，南北長 144 km，干流長度為220.3 km。河源至河口平均坡度1.94‰，流域面積 10647 km2。

祖厲河流域深居內陸，遠離海洋，屬典型的北溫帶半干旱大陸性季風氣候。當太平洋和印度洋暖濕氣流隨季風到達本區域時，沿途受群山阻隔的消耗，形成成雨機會少、降水歷時短、時空分布不均、有效降水量小等特點。流域由于受長期水蝕作用，呈現丘陵、梁、峁交錯起伏，溝壑縱橫的黃土丘陵地貌。地形特征上受賀蘭山褶皺帶和祁連山加里東褶皺帶影響，地勢上由西南向東北傾斜，呈階梯式特征。流域內設有會寧、郭城驛、靖遠、巉口、定西5處水文站，27處雨量站，站網分布較為均勻，基本可控制流域水資源的分布情況。

二、流域氣候變化特征

1.氣溫變化特征

流域氣候變化特征最直接的反映表現為氣溫的變化。氣溫變化導致流域水循環條件的改變，影響降水特性的改變，最終體現在流域徑流量變化上。流域多年（1970—2009年）平均氣溫為7.0℃，最低年平均氣溫為5.6℃,出現在1976年；最高年平均氣溫達8.6℃，出現在2006年。分析表明：

①20世紀90年代中期以前，除1987年和1991年距平值為正，其余年份均為負值。90年代中期以后，除1996年距平值為負，其余年份均為正值，說明20世紀90年代中期以后，流域處于明顯偏暖期，平均氣溫增加值達1.3℃。

②流域氣溫上升趨勢顯著，氣候變暖特征明顯。

2.降水變化特征

氣溫變化直接影響流域降水特性的變化，從而導致流域徑流量的改變。據統計，流域降水量對應1970—2009年間的多年平均值為291.5mm，且隨著流域氣溫升高呈減少趨勢，70年代平均為310.5mm，到21世紀初為268.8 mm，降幅13.4%。特別是進入20世紀90年代中期以后，下降趨勢尤為明顯。

三、流域徑流變化特征

1.徑流年際變化

流域徑流的年際變化大，流域內各水文站變差系數CV值在0.53～0.71之間，隨著集水面積的增大而減小。分析表明:流域多年平均年徑流量為0.959億m3，徑流量呈明顯衰減趨勢。20世紀90年代中期以前，各年份距平值大多在均值上方波動，處于偏豐時期，90年代中期以后，除1996年和1999年略偏豐外，其余年份均在均值下方波動，偏枯明顯。以1995年作為分界點進行統計，90年代中期以后徑流比90年代中期以前減少約33.8%。

2.徑流年內季節變化

流域徑流的年內分配極不均勻，汛期（6—9月）徑流量占全年的79%，非汛期（10—5月）僅占21%。最大月徑流量一般出現在7—8月，最小月徑流量出現在1月。上游枯水期經常發生河道干涸，冬季發生連底凍現象；中下游相對穩定。

四、氣候變化對流域徑流的影響分析

氣候變化和人類活動是影響河川徑流的主要因素。全球氣候的變化受熱條件及大氣環流的改變,必將引起水資源循環的時空分布發生變化。大氣候變化影響小流域水文的變化，具體體現在流域降水、徑流特征的變化。

對40年流域徑流和氣溫資料作線性相關分析，可見兩者之間呈負相關關系，相關系數為-0.305，經檢驗，在置信度水平a=0.05時達到顯著水平，表明隨流域氣溫升高流域年徑流呈減少趨勢。

為進一步說明氣候變化對流域徑流的影響，考慮降水量是流域氣候變化響應因子和流域徑流變化影響因子，同時受人類活動影響相對較小，則以降水量作為參證因子，點繪流域年降水量與年徑流量時序累積值相關曲線圖，分析流域徑流變化趨勢，見圖1。

從圖1可見，20世紀90年代中期開始流域雨—水關系發生明顯轉折，圖中表現為曲線向上折，年徑流量減幅達33.8%。這可能與流域人類活動加劇和流域內水利水保工程措施有關。據有關資料的不完全統計，自20世紀70年代以來，流域內興修水平梯田 130多萬畝 （8.66萬 hm2），關川河流域綜合治理種草留床面積達 61.2 萬畝（4.08 萬 hm2），造林累計64萬畝（4.3萬 hm2）。 同時，為滿足工農業和城市生活用水需要，上游先后修建小型水庫21座，修建截流引水工程多處。這一系列措施的實施，使流域植被覆蓋率大幅度提高，改善了流域下墊面條件，同時也增加了水量消耗，減輕了水土流失，從而影響流域徑流量的減少。90年代以后為解決干旱山區群眾生活生產用水實施的“121雨水集流工程”，也對流域徑流產生了一定影響。經過量化評估統計表明，水利水保工程措施即人類活動引起徑流的變化量為0.258億m3，占徑流變化總量的71.3%，而氣候變化對降水量影響引起年徑流變化量為0.104億m3，占徑流變化總量的28.7%。

五、結語與討論

經過對祖厲河流域氣候與水文因素的分析，可得出如下結論：

①利用肯德爾(Kendall)秩次相關檢驗法進行趨勢變化顯著性檢驗表明，流域氣候變暖特征顯著。自20世紀90年代中期以后，流域氣溫處于明顯偏暖期，比20世紀90年代中期以前均值增高達1.3℃。

②流域的年徑流量呈逐年遞減趨勢，20世紀90年代中期以后減幅尤為明顯，徑流量平均值比20世紀90年代中期以前減少了33.8%。

③流域徑流對氣候變化響應敏感。經相關分析表明，兩者之間呈顯著負相關關系，說明隨流域氣溫升高流域年徑流量呈遞減趨勢。

④通過年降水量為參證因子對年徑流量影響評估表明，氣候變化對降水量影響引起年徑流變化量占徑流變化總量的28.7%，而人類活動及其他因素引起徑流的變化量占徑流變化總量的71.3%，說明氣候變化對徑流影響小于人類活動及其他因素對徑流的影響。

綜上所述，祖厲河流域自20世紀90年代中期開始，流域雨—水關系發生明顯變化，徑流量衰減趨勢明顯，這與流域氣候變化和人類活動影響有關。因此，應注重使用清潔能源，減少溫室氣體排放；同時，應全面統籌規劃，合理開發配置流域水資源，從而實現流域水資源的可持續利用，為區域經濟發展提供資源保障。

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P333

A

1000-1123（2011）03-0018-02

2010-11-04

王進（1972—），男，工程師，主要從事水文水資源分析研究工作。

責任編輯 張智吾