莊浪縣水資源量變化趨勢研究

王玉平

(甘肅省臨洮水文水資源勘測局，甘肅 臨洮 730500)

隨著全球氣候環境的變化以及水資源開發利用影響，水資源以及水文過程存在著一定的變化趨勢，尤其是全球氣候變化，對隴中黃土高原的影響較為明顯，特別是下墊面條件的劇烈變化使得區域水循環過程與格局發生了時間和空間上的重大變化，局部地區產匯流機制發生了變化。莊浪縣作為隴中黃土高原的代表地區，為能夠及時掌握地表水資源變化趨勢，開展地表水資源的演變趨勢研究趨勢分析十分有必要。

1 研究區概況

莊浪縣位于甘肅省中部，六盤山西麓，屬平涼市，東鄰華亭縣，西依靜寧縣，北與寧夏隆德縣、涇源縣毗鄰，南和張家川縣、秦安縣接壤。全縣年均降雨量489 mm，年平均氣溫8.1℃，無霜期142 d。人多地少，是甘肅省18個干旱貧困縣和43個國家扶貧開發重點縣之一。莊浪縣屬黃土高原丘陵溝壑區，境內群山起伏，地勢東高西低，六盤山聳峙于東，余脈分六支回環盤互，貫穿全境。基巖山地和丘陵溝壑占總面積的93.5%，境內海拔高度在1 405～2 857 m之間，氣候屬大陸性季風區。氣候屬大陸性季風區，水文屬貧水區，植被屬森林草原向半干旱過渡類型。縣境處于新生代以來地殼運動比較活躍的構造地區。

2 河流站網分布概況

莊浪縣屬黃河流域渭河水系，縣境內葫蘆河干流基本貫穿全境，從上至下(由北至南)有葫蘆河較大支流：濫泥河(少部分區間)、長易河(部分區間)、狗娃子河、渝河、高界河、甘溝河、甘渭河、李店河、清水河(區間)9條主要河流，對縣內葫蘆河干流及其支流水資源總量分析計算是本次研究的主要任務。河流及站網分布圖見圖1。

圖1 莊浪縣河流水系站網分布圖

3 基本資料

3.1 資料收集整理

由于莊浪縣境內未設水文監測站，本次評價根據鄰近地區水文站網分布情況，選用葫蘆河干流靜寧、秦安和支流南河仁大水文站作為莊浪縣地表水資源計算的參證站。參證站資料摘自歷年《水文年鑒》、《甘肅省水文統計》、近期《水文資料整編成果》、黃委會水文局所屬秦安站資料，共計123站年實測徑流資料。所收集的徑流資料全部按照國家《水文資料整編規范》要求，進行嚴格審查并錄入數據庫，資料翔實可靠。莊浪縣地表徑流參證站基本情況見表1。

表1 莊浪縣地表徑流參證站基本情況表

3.2 資料插補延長[1-2]

根據全國水文系列整體情況，第一次《中國水資源評價》中，確定同步系列的起始年份為1956年，采用了1956-1979年(24年)系列，對空缺站年做了插補延長；2000年《全國水資源綜合規劃》時，根據我國水文資料積累情況，并考慮系列代表性的要求，全國統一采用1956-2000年(45年)同步期水文系列作為水資源評價的基本依據。本次莊浪縣水資源評價中，1979年以前的插補值采用第一次水資源評價插補成果，1979年以后，評價所采用的基本控制站，都有實測值。插補延長方法多數采用相似流域站徑流相關法，少數站采用降雨～徑流關系插補延長。本次評價統一采用經插補延長后的1956-2009年54 a同步期資料系列。

4 估算方法[3]

在對單站徑流分析和分區降水量計算的基礎上，根據地形地貌、河流特征等下墊面條件分別采用以下方法分析計算各水資源分區的1956-2009年天然年徑流系列。

(1)葫蘆河干流區間、莊浪河、下洛河分區移用南河仁大站年降水量～年徑流量關系類比估算。

(2)北洛河、南洛河、清水河區間分區移用靜寧—秦安區間年降水量～年徑流量關系類比估算。

(3)分區某年的徑流量計算公式為：

Wab=Wa×(Pb×Fb)/(Pa×Fa)

(1)

式中：Wab為計算分區某年的徑流量，104m3；Wa為參證站的同一年徑流量，104m3；Fa和Fb分別為參證站和計算分區的面積，km2；Pa和Pb分別為參站站和計算分區同一年的面平均降水量，mm。

5 徑流量變化特征[4]

5.1 徑流量的時空變化特征

以歷年極值統計，莊浪縣最大年徑流量22 461.2萬 m3，發生在1968年；最小年徑流量1 531.5萬 m3，發生在1997年，極值比為14.7。以變差系數Cv值統計，年徑流Cv為0.64，而年降水量Cv為0.18，說明莊浪縣徑流量年際變化大，豐枯相差懸殊。

從不同年代段徑流量變化來看(表2、圖2)，莊浪縣上世紀50年代、60年代和70年代是豐水時期，平均徑流量分別為12 715.1萬 m3和10 691.1萬 m3，與多年均值相比，偏多46.4%和23.1%； 80年代略大于多年均值，為8 726.4萬 m3；90年代以來進入連續枯水期，河道來水量不斷減少，2000-2009年徑流量與多年均值相比，減少了48.6%，僅為4 464.4萬 m3，除2003年略大于多年均值外，其他年份相對較小，2009年僅2 483.5萬 m3，為多年均值的28.6%。

表2 莊浪縣各分區不同年代段徑流量

圖2 莊浪縣多年平均徑流量變化過程

5.2 徑流量的年內變化特征

應用靜寧—秦安區間多年平均徑流量年內分配比例，分析莊浪縣徑流的年內變化，結果見表3和圖3。受季風氣候的影響，莊浪縣徑流的年內變化與降水量變化基本一致，呈現年內高度集中，季節性變化明顯的特點。從全縣多年平均年內變化情況來看(圖3)，年徑流量主要集中在7-10月，占到全年的59.6%，并且多集中在7-8月，占全年徑流量的37.4%；3-6月徑流量占全年的26.2%，11-2月徑流量僅占年徑流量的14.2%。

圖3 莊浪縣多年平均徑流量年內變化

表3 莊浪縣水資源分區多年平均徑流量年內分配

最大月徑流量發生在8月，為1 658.6萬 m3，占全年徑流量的19.1%；最小月徑流量發生在1月，為112.9萬 m3，僅占全年的1.3%。

5.3 徑流量的地區分布特征

莊浪縣自產水資源主要分布在水洛河流域，為6 730.6萬 m3，占全縣的77.5%，為莊浪縣的主要產水區，其中北洛河為2 661.5萬 m3，占水洛河流域的39.5%，南洛河為3 452.5萬 m3，占51.3%，下洛河為616.6萬 m3，占9.2%；其次為葫蘆河流域1 520.6萬 m3，占全縣的17.5%；清水河流域自產水資源量最少，為432.9萬 m3，僅占全縣的5.0%。年徑流地區間差異較大。從徑流深分布來看，總的分布趨勢是東部山區大，西部黃土臺區小，由東向西遞減，等值線走向多呈南北走向。多年平均徑流深一般在25～100 mm之間，其中莊浪河和葫蘆河干流區間在25 mm左右，為徑流低值區，東部六盤山區高達150 mm以上，為徑流深高值區，高值區與低值區相差6倍以上，年徑流深的地區分布很不均勻。莊浪縣自產水資源量區域分布見圖4。

圖4 莊浪縣自產水資源量區域分布

6 降水量變化特征[5]

以歷年極值統計，莊浪縣最大年降水量753.3 mm，發生在1964年；最小年降水量271.2 mm，發生在1997年，極值比為2.78。以變差系數Cv值統計，年降水量Cv為0.18，說明莊浪縣降水量年際變化相對于徑流量變化較小，豐枯相差不是很明顯。

從不同年代段降水量變化來看(表4、圖5)，莊浪縣上世紀50年代、60年代豐水時期，平均降水量分別為546.6 mm和523.9 mm，與多年均值相比，偏多7.2%和2.7%； 90年代略小于多年均值，501.5 mm；90年代以來進入連續少雨期，降水量不斷減少，尤其是1990-1999年降水量與多年均值相比，減少了10.7%，僅為455.6 mm，除1992年和1993年略大于多年均值外，其他年份相對較小，1997年僅271.2 mm，為多年均值的53.2%。進入21世紀，降水量與多年平均值基本相同，莊浪縣降水進入平水期。從圖5可以看出，莊浪縣降水量總體趨勢為減少，趨勢線公式為y=-1.457 4x+550.03。減少量大約為14.6 mm/10a。

表4 莊浪縣各分區不同年代段降水量

圖5 莊浪縣多年平均降水量變化過程

7 結語

(1)莊浪縣徑流量年際變化明顯，上世紀50年代、60年代和70年代是豐水時期，80年代進入平水期，90年度后進入連續枯水期，進入21世紀，徑流量減少更為明顯。

(2)年內徑流量分布及其不均勻，年內高度集中，季節性變化明顯的特點。年徑流量主要集中在7-10月，占到全年的59.6%， 11-2月徑流量僅占年徑流量的14.2%。

(3)莊浪縣自產水資源主要分布在水洛河流域，為6 730.6萬 m3，占全縣的77.5%，年徑流深的地區分布很不均勻。

(4)莊浪縣降水量在不同的年代呈現不同的趨勢，總體趨勢為減少，減少量大約為14.6 mm/10a。

(5)在21世紀之前，徑流量跟降水量變化趨勢一致，進入21世紀，降水量跟多年平均值相差不多，但徑流量明顯減少，主要原因進入21世紀以來，社會經濟不斷發展，用水需求不斷增加，致使徑流量變化的主要原因。