石羊河流域紅崖山水庫站徑流變化特征及應對措施

金彥兆，孫棟元，胡想全，曾建軍，張云亮

(甘肅省水利科學研究院，甘肅 蘭州 730000)

水資源的自然屬性和社會屬性決定了其在經濟社會發展中的地位和作用。目前，隨著缺水情勢的日益加劇，水資源已成為具有政治和經濟意義的戰略性資源。徑流不僅直接決定著某一區域、流域地表水資源的多寡，而且也是確定其可利用水資源的重要依據。因此，分析紅崖山水庫入庫徑流變化特征及成因，有針對性地提出切實可行的應對措施，為民勤綠洲經濟、社會與生態環境系統協調、穩定與可持續發展提供水資源支撐，不僅顯得十分重要，而且十分緊迫。

1 入庫徑流變化特點分析

1.1 徑流年際變化特征與規律

石羊河流域紅崖山水庫站1962—2010年均入庫徑流量2.15億m3，整體呈顯著減少趨勢，趨勢方程y=-0.0625x+3.7066，年均以0.0625億m3/a的速率減少，49年內減少3.06億m3。該站徑流量年際變化大，最大值為1967年的5.11億m3，最小值為2001年的0.70億m3，二者相差4.41億m3，最大、最小年徑流比值7.30，見表1。該站年均徑流量變化5a滑動平均曲線如圖1所示，年際距平曲線如圖2所示。從中可以看出，1962—1967年年均徑流量波動增加；1968—2001年期間除個別年份略有反彈外，其余絕大多數年份持續較少；2002—2010年波動略有增加。另外，1962—1979年年均徑流量均大于平均值，但從1980年開始，除1983年、2010年大于平均值外，其余均小于平均值，年徑流量減少態勢十分顯著。

圖1 1962—2010年石羊河流域紅崖山水庫站徑流量年際變化曲線

圖2 1967—2010年石羊河流域紅崖山水庫站徑流量年際距平變化曲線

1.2 徑流年代際變化特征與規律

石羊河流域紅崖山水庫站年代際平均徑流量分析結果見表1。由表1可知，過去49年紅崖山水庫站20世紀60年代和70年代徑流量相對較高，分別為3.79億m3和2.64億m3，比多年平均分別高1.64億m3和0.49億m3，80年代、90年代和21世紀初徑流量相對較低，分別為2.02億m3、1.16億m3和1.29億m3，比多年平均分別低0.13億m3、0.99億m33和0.86億m3。

表1 石羊河流域紅崖山水庫站年代際平均徑流量分析結果表

圖3 紅崖山水庫站季節徑流量變化圖

1.3 徑流季節變化特征與規律

從紅崖山水庫季節平均徑流量變化情況見圖3和表2。由圖3可以看出，該站春、夏、秋、冬四個季節均表現為年徑流減少趨勢。通過對比分析：該站冬季年徑流量減少速率最高，1962—2010年平均減少1.485億m3，線性減少幅度0.0297億m3/a；春季次之，平均減少0.675億m3，線性減少幅度0.0135億m3/a；秋季減少0.505億m3，線性減少幅度0.0101億m3/a；夏季平均減少幅度最小為0.465億m3，線性減少幅度0.0093億m3/a，表明該站冬季徑流量減少對年徑流減少的貢獻最大。

對于年徑流量的季節變化，存在以下特點：①春季：平均年徑流量距平值，20世紀60、70年代為正，80年代以來均為負，其中90年代平均年徑流量最小，比年均小0.26億m3，60年代最大，比年均大0.36億m3。②夏季：平均年徑流量距平值60—80年代為正，90年代和21世紀初為負，其中21世紀初平均年徑流量最小，比年均小0.17億m3，50年代最大，比年均大0.25億m3。③秋季：平均徑流量距平值60、70年代為正，80年代以來均為負，其中90年代平均徑流量最小，比年均小0.24億m3，50年代平均最大，比年均多0.35億m3。④冬季：平均徑流量距平值60、70年代為正，80年代相對穩定，90年代以來為負，其中21世紀初平均徑流量最小，比年均小0.54億m3，60年代最大，比年均大0.67億m3。

表2 紅崖山水庫站徑流距平變化分析結果表單位：億m3

2 徑流變化主要結論及原因分析

2.1 徑流變化主要結論

由前述分析結果可見，隨著時間變化，紅崖山水庫入庫徑流量減少顯著，年均以0.0625億m3/a的速率減少，49年內減少了3.06億m3；年代際平均徑流量在20世紀60年代和70年代相對較高，80年代、90年代和21世紀初相對較低，總體呈現持續減少態勢，從60年代的平均3.79億m3減少到20世紀初的平均1.29億m3；冬季季節平均徑流量年減少速率最高，春季次之，秋季居三，而夏季最小，表明冬季徑流量減少對年徑流減少的貢獻最大。

2.2 徑流變化主要原因

石羊河是河西內陸河流域人口最多、經濟較發達、水資源開發利用程度最高、用水矛盾最突出、生態環境問題最嚴重的地區。隨著流域上、中游區人口持續增加、經濟社會快速發展，導致紅崖山水庫入庫徑流量急劇下降。分析其原因主要包括：①石羊河流域水資源數量嚴重不足，總水資源量只有17.05億m3，人均、耕地畝均水資源占有量分別僅為750m3/人、400m3/畝；②上中游區包括生活飲水、工業用水、農業灌溉等在內的各行業用水急劇增長，對地表徑流的引用量逐年增加，下泄水量隨之減少；③缺乏全流域行之有效的水資源配置與調度管理方案[3]，導致了水資源利用秩序的混亂。進一步分析可知，盡管流域水資源總量不足，但上、中游區用水量增加和配置的不合理、管理的不到位，才是導致紅崖山水庫入庫徑流量減少的主要原因。

3 徑流變化應對措施

石羊河流域是河西內陸區三大流域之一，在甘肅省經濟社會發展、西部生態屏障構建等方面具有不可或缺的作用，尤其是流域尾閭青土湖的存亡成為整個流域健康與否的晴雨表。為此，采取積極有效措施，增加紅崖山水庫入庫徑流量顯得尤為重要。

(1)加強流域水資源統一調度管理與優化配置。石羊河流域多年平均地表水資源量15.04億m3，人均、耕地畝均水資源量分別只有680m3、230m3，屬于水資源極度短缺地區，上下游、行業之間用水矛盾十分突出，因此，注重水資源合理利用與優化配置，加強全流域水資源統一調度管理成為緩解流域水資源供需矛盾的重中之重。

(2)調整農業產業布局與結構。石羊河流域農業用水占總用水量的80%以上，是名副其實的用水大戶，但長期以來，流域中下游以瓜果、蔬菜為主導的高耗水農業種植結構未能得到有效調整，每年輸出虛擬水超過3億m3，成為加劇流域水資源短缺的主要因素。因此，合理布局和優化調整農業產業結構，推廣低耗水高附加值農業品種，對緩解全流域用水矛盾的作用顯而易見。

(3)加大高效節水灌溉技術推廣應用。大量事實證明，以管灌、滴灌、噴灌為主的高效節水灌溉可有效降低農業灌溉用水定額，減少農業灌溉用水量。因此，在農業用水占比居高不下的石羊河流域，加強高效節水灌溉宣傳力度，強化高效節水灌溉技術推廣應用，顯得尤為必要。

(4)全面建設節水型社會。面對流域水資源嚴重短缺、水需求持續增長的現實，加強水情宣傳，開展水情教育，實施全民節水行動，全面建設節水型社會，工業上推行工藝節水、循環用水，居民生活中推廣節水器具、實施超用水加價制度，形成全社會節水、惜水的良好氛圍。

(5)實施跨流域調水。石羊河流域是甘肅省河西內陸河流域中人口最多、經濟較發達、水資源開發利用程度最高、用水矛盾最突出、生態環境問題最嚴重的地區，在流域內部充分“節流”的基礎上，要從根本上緩解流域水資源供求矛盾無他路可走，必須“開源”，即實施跨流域調水，這是增加可利用水資源量，保障民勤綠洲經濟社會發展最直接、最有效的措施。

4 結語

河川徑流的大小直接決定著區域地表水資源量的多少，分析包括年際、年代際與季節變化在內的徑流變化特征，對進行水資源保護、開發、利用具有重要意義。位于石羊河下游的紅崖山水庫對民勤綠洲具有生死攸關的作用，其入庫徑流的多少決定著民勤綠洲可利用水資源的多少，而徑流變化決定著民勤綠洲水資源規劃利用方案，決定著產業結構布局。長期以來，受石羊河上中游區水資源開發利用的巨大影響，紅崖山水庫入庫徑流量持續減少，從20世紀50年代的超過4億m3減少到本世紀初的1億m3左右，對民勤綠洲區經濟社會發展和生態環境保護帶來了嚴重影響。因此，系統分析紅崖山水庫入庫徑流變化特征、變化規律與變化幅度，針對導致紅崖山水庫入庫徑流減少的主要成因，采取工程與非工程相結合的措施，有效應對入庫徑流減少帶來的不利影響，對支撐流域重點治理規劃，實施、確保民勤綠洲經濟社會發展與生態環境改善具有重要戰略意義。