王 進

（甘肅省定西水文水資源勘測局,743000,定西）

政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在2001年氣候變化評估報告中指出：過去100年間全球氣溫平均上升0.6±0.2℃。全球氣候變暖已成不爭的事實。氣候變暖將導致水循環(huán)的加劇，并會對區(qū)域性降水等水資源問題產(chǎn)生重大影響?！吨袊?1世紀議程》指出，全球氣候變化對我國水資源在北方河流可能出現(xiàn)長達20年左右枯水期，南方河流則可能出現(xiàn)大洪水，全國旱澇災害將更趨頻繁。對于我國西北干旱地區(qū)而言，氣候變暖表現(xiàn)為波動性增溫變干的趨勢,在有觀測資料的1950—2000年間，西北地區(qū)降水呈明顯減少的趨勢，多條河流的徑流量呈現(xiàn)波動性下降趨勢。水資源短缺已嚴重制約了區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。為此，加強對半干旱區(qū)流域徑流特征的認識和研究，實現(xiàn)面向可持續(xù)發(fā)展的水資源合理配置，已成為缺水地區(qū)經(jīng)濟增長的焦點。本文根據(jù)祖厲河流域內(nèi)水文站和雨量站40年來（1970—2009年）實測水文資料序列，對祖厲河流域徑流變化趨勢及其對影響因素的響應問題進行了分析研究，為流域水資源開發(fā)利用和綜合治理提供基本數(shù)據(jù)和參考依據(jù)。

一、祖厲河流域概況

祖厲河系黃河一級支流，發(fā)源于甘肅省華家?guī)X北側(cè)，于靖遠縣紅嘴子處匯入黃河。 地處東經(jīng) 104°13′～105°35′、北緯 35°16′～36°34′之間， 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10 647 km2。祖厲河流域?qū)冱S土丘陵溝壑區(qū)，由于長期水蝕的作用，流域呈現(xiàn)出丘陵間梁峁交錯起伏、溝壑縱橫的黃土丘陵地貌。地形特征受賀蘭山褶皺帶和祁連山加里東褶皺帶影響，地勢由西南向東北傾斜，呈階梯式特征。

該水系分布呈羽狀。流域內(nèi)設有會寧、郭城驛、靖遠、巉口、定西5處水文站和27處雨量站，站網(wǎng)分布均勻，基本上能控制流域水資源的分布情況。流域水系分布見圖1。

圖1 祖厲河流域水系分布圖

二、祖厲河流域徑流變化趨勢分析

1.資料系列的確定

為保證資料系列的一致性，便于更好地分析說明徑流趨勢變化，對祖厲河流域內(nèi)5處水文站、27處雨量站降水、氣溫、蒸發(fā)和徑流資料采用同步時段分析，時段確定為1970—2009年。

2.徑流年際變化

徑流的年際變化大。各站的變差系數(shù)在0.53～0.71之間，并隨著集水面積增大而減小。流域多年平均年徑流量為0.959億m3。以年代計算徑流量多年變化趨勢，時段均值呈減少趨勢。20世紀70年代為1.156億m3，偏豐20.5%；80年代為0.983億m3，基本持平；90年代為 1.040億 m3， 偏豐8.4%；21世紀初為 0.658億 m3， 偏枯31.4%，同70年代相比較，同比減少了42.2%。其中，20世紀八九十年代徑流變化趨勢不明顯，這可能與該區(qū)間人類活動影響變化不顯著有關（見圖2）。

3.徑流年內(nèi)季節(jié)變化

徑流的年內(nèi)分配不均勻。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(xiàn)在7—8月，最小月徑流量出現(xiàn)在1月。上游枯水期經(jīng)常發(fā)生河干，冬季發(fā)生連底凍現(xiàn)象；中下游相對穩(wěn)定。

三、祖厲河流域徑流變化驅(qū)動力分析

氣候變化和人類活動是影響河川徑流的主要因素。全球氣候的變暖、受熱條件的不同及大氣環(huán)流的改變,必然引起水資源循環(huán)的區(qū)域分布發(fā)生變化。具體表現(xiàn)在徑流量上，即質(zhì)到量的變化。而人類活動對水資源利用的不合理和過度開發(fā)會給流域生態(tài)環(huán)境帶來危害，同樣體現(xiàn)為徑流特征的改變。

1.氣候變暖對徑流影響分析

流域氣候變化特征最直接的反映表現(xiàn)為氣溫的持續(xù)升高。氣溫的變化直接影響流域降蒸特性的變化，從而導致徑流量的改變。通過對流域降蒸資料的分析，流域年降水量多年平均（1970—2009年）為 291.5 mm,隨著流域氣溫升高呈減少趨勢，20世紀70年代流域年降水平均值為310.5 mm，到21世紀初為268.8 mm,降幅為13.4%，而流域年水面蒸發(fā)量在900～1 060 mm之間，呈緩慢下降趨勢，這同Peterson1995年根據(jù)美國和前蘇聯(lián)的蒸發(fā)皿觀測數(shù)據(jù)在《Nature》雜志上發(fā)表文章指出過去50年間蒸發(fā)皿蒸發(fā)量持續(xù)下降的結(jié)論一致，符合“蒸發(fā)悖論”觀點。點繪祖厲河流域年平均氣溫趨勢及各年代平均氣溫（見圖 3），分析表明：

①在圖3中，趨勢線性方程為：

式（1）中，y為年平均氣溫，x為年份。式中趨勢線的斜率為0.0572，大于0，說明年平均氣溫的長期變化過程從20世紀70年代到21世紀初總體上呈明顯上升的趨勢。

②各年代平均氣溫呈跳躍式增高，20世紀70年代到21世紀初年代增幅分別為 0.2℃、0.6℃、0.8℃， 氣候變暖特征顯著。

對比分析圖 2、圖 3，并對 40年流域徑流和氣溫資料作相關分析，發(fā)現(xiàn)兩者之間呈負相關關系，相關系數(shù)為-0.3051，在a=0.05時達顯著水平。表明隨流域氣溫升高，流域年徑流呈減少趨勢。

2.人類活動對徑流影響分析

（1）跨流域引水提灌工程對流域徑流影響

靖會引黃提灌工程是甘肅省中部干旱地區(qū)大型骨干水利工程，于1971年動工修建，1973年通水運行。設計流量12m3/s，設計灌溉面積30萬畝（2萬hm2）。受益人口達12萬多人。自工程投入運行以來，年提水量由1973年的970萬m3提高到2005年的8 697萬m3，實灌面積由 3萬畝（0.2 萬 hm2）發(fā)展到25.2萬畝（1.68萬hm2），累計提水量達 21.6億 m3。 靖會工程年提水量、灌溉面積見圖4。

從圖4可以看出，靖會工程年提水量、灌溉面積呈顯著上升趨勢，20世紀80年代后引黃提灌量增大明顯，為6 457萬m3，是70年代2 973萬m3的2.17倍，90年代為8052萬m3，21世紀初為8365萬m3。以上數(shù)據(jù)說明，80年代、90年代流域年徑流量同氣溫趨勢不一致，是受流域灌溉回歸水影響所致。據(jù)初步估算，自靖會工程投入運行以來到21世紀初，灌溉回歸水對流域年徑流量影響累積增加值6.344億m3。通過對引黃灌溉回歸水量還原計算，并對其減水效果同流域降水量作量化評估發(fā)現(xiàn)，引黃提灌工程措施對年徑流影響占到70%以上，說明人類活動對徑流影響遠大于降水量影響。

（2）水利水保工程對流域徑流影響

祖厲河流域為甘肅省水土流失最嚴重的地區(qū)，輸沙量為全國各河之首，多年平均輸沙量為5 015萬t，年侵蝕模數(shù)4 710 t/km2，最大含沙量可達1120kg/m3。為改變這一狀況，地方政府加大流域治理力度。據(jù)不完全統(tǒng)計，自20世紀70年代以來，流域內(nèi)興修水平梯田130多萬畝 （8.67萬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（4.27萬 hm2）。 同時，為滿足工農(nóng)業(yè)和城市生活用水需要，上游修建小型水庫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，從而使流域徑流量減少。20世紀90年代以后為解決干旱山區(qū)群眾生活生產(chǎn)用水實施的“121雨水集流工程”，也對流域徑流產(chǎn)生了一定影響。

四、結(jié) 語

經(jīng)過以上分析，可以得出下面結(jié)論：

①祖厲河流域的年徑流呈逐年遞減趨勢，21世紀初年代徑流量平均值與20世紀70年代相比較減少了42.2%。

②祖厲河流域徑流對氣候變化響應敏感，兩者之間呈負相關關系，相關系數(shù)為-0.3051，在a=0.05時達顯著水平。說明隨流域氣溫升高流域年徑流呈遞減趨勢。

③祖厲河流域水利水保工程改善了流域下墊面條件，減輕了水土流失，同時也是導致流域徑流減少的主要因素?？缌饔蛞峁喙こ趟a(chǎn)生的灌溉回歸水對流域年徑流量影響累積增加值為6.344億m3，對年徑流影響占到70%以上，說明人類活動對徑流的影響遠大于降水量的影響。

[1]IPCC.2001.Climate Change 2001:Impacts,Adaptation,and Vuinerability[R].The Third Report of Working GroupⅡof the Intergovernmental Panel on Climat Change.Cambridge University press.

[2]Peterson T C,Golubev V S,Groisman P Y. Evaporation losing its strength[J].Nature,1995,377:687-688.

[3]叢振濤,楊大文.“蒸發(fā)悖論”在中國的規(guī)律分析[J].水科學進展，2008（3）.

[4]黃維東.人類活動對祖厲河流域徑流變化的影響分析 [J].水資源研究，2002（2）.