陳麗君

(天津師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院,天津300387)

1 引言

河流的徑流主要受到降雨、氣溫、時(shí)空分布、流域形態(tài)、人類活動(dòng)等因素的影響。海河流域河水的徑流在本世紀(jì)出現(xiàn)很大變化。在平原地區(qū)出現(xiàn)了河流斷流,人海徑流銳減等現(xiàn)象。海河流域位于中國(guó)的渤海灣地區(qū),受大陸季風(fēng)性氣候的影響,地理形態(tài)復(fù)雜多變,對(duì)氣候變化敏感,人類活動(dòng)又非常活躍。引起徑流變化的原因也是多方面的。分析影響徑流變化的因素,針對(duì)性的采取改進(jìn)措施,這對(duì)水資源管理和水資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用都很重要。

2 海河流域地表水徑流概況

海河流域位于東經(jīng)112°～120°,北緯35°～43°之間,東臨渤海,南界黃河,西靠云中、太岳山,北依蒙古高原。流域總面積32萬(wàn)km2。其中山區(qū)面積18.9km2,平原面積13.1km2。位于溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū),多年平均降水量535mm,年平均陸地蒸發(fā)量470mm,年水面蒸發(fā)量1100mm,年平均氣溫1.5～14℃,年平均相對(duì)濕度50%～70%。全流域干旱指數(shù)為1.5～3.0。地表徑流沿太行山、燕山山脈有一個(gè)徑流深大于100mm的高值區(qū),太行山、燕山的背風(fēng)坡,徑流深比迎風(fēng)坡明顯減少,多年平均徑流深為25～50mm,平原區(qū)多年平均徑流深10～50mm,徑流多年變化幅度比降水更大,徑流變差系數(shù)Cv為0.19～1.44。該流域多年平均地表水資源量為216億m3,地下水資源量235億m3,水資源總量370億m3。流域人均當(dāng)?shù)厮Y源量只有276m3,畝均水資源只有 213m3,只相當(dāng)于全國(guó)平均的12%。

3 海河流域的徑流變化因素分析

3.1 海河流域氣候變化對(duì)徑流的影響

近50年來(lái),海河流域降水呈明顯下降趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì),1956～1979年,海河流域年均總降雨量1806億m3,而 1980～2000年,年均總降雨量?jī)H1604億m3,減少了11%;平均每 10年減少 21.5mm,年氣溫呈明顯升高趨勢(shì),平均每10年升高0.31℃。海河流域氣候暖化趨勢(shì)造成地表水資源大量減少,平均每10年減少18%。

當(dāng)氣候處于暖干狀態(tài)時(shí),由于降水量減少,蒸發(fā)量加大,徑流將減少。用水量與降水和氣溫密切相關(guān),氣溫升高時(shí),各種用水量都將增加,尤其灌溉用水量增大最為顯著;消耗水量的加大與回歸水量的減少必將使徑流進(jìn)一步減少。消耗水量與氣候干旱指數(shù)有直接關(guān)系,干旱指數(shù)愈高,不可恢復(fù)水量愈大,回歸水量愈小。當(dāng)?shù)乇硭_(kāi)采量與地下水開(kāi)采量超出了天然補(bǔ)給量時(shí),以蒸發(fā)形式返回大氣的消耗水量增加,而返回土壤的回歸水量減少,以至對(duì)陸地水循環(huán)產(chǎn)生干擾甚至破壞。這對(duì)地表徑流產(chǎn)生較大的影響。與其他流域相比,海河流域?qū)夂蜃兓鼮槊舾幸哺鼮榇嗳酢?jù)研究,在海河流域,當(dāng)氣溫不變,降水減少10%時(shí),徑流減少26%;當(dāng)降水不變,氣溫升高1℃時(shí),徑流減少8%;當(dāng)氣溫升高1℃同時(shí)降水減少10%,則徑流將減少30%～35%。

3.2 海河流域時(shí)空分布和流域形態(tài)徑流的影響

3.2.1 海河流域的降雨分布

海河流域包括的9條主要河流,從南往北依次有徒駭河、馬頰河、子牙河、大清河、獨(dú)流河、海河、潮白新河、薊運(yùn)河和灤河。河流下游流經(jīng)天津、河北、山東,分別從塘沽、樂(lè)亭、遵化、慶云入渤海灣,流域面積3.18×105km2,為典型的扇形流域。流域北部和西部為山地和高原,東部和東南屬于華北平原。山區(qū)、高原面積約占全流域60%,平原占40%。各個(gè)河流的上游直接與下游相接,幾乎無(wú)中游段。流域內(nèi)沖擊平原是由流域內(nèi)各條河流和黃河泛濫沖積而成,微地形相當(dāng)復(fù)雜。

燕山南麓降水在600mm以上,太行山東側(cè)降水在550mm以上,西北部的雁北和冀北高原地區(qū)降水量在400mm以下,冀南平原的晉州、辛集、寧晉為平原地區(qū)的一個(gè)少雨中心,雨量在500mm以下。降水總的趨勢(shì)是由太行山、燕山迎風(fēng)區(qū)分別向西北和東南兩側(cè)減少。五臺(tái)山與遵化附近是海河流域降水最多的地方,其次是中部的晉州、辛集、寧晉等平原地區(qū),海河流域西北部的冀北和雁北高原多年平均降水量最少,沿海降水量比中部稍多。

3.2.2 降雨在時(shí)空上的規(guī)律性

海河流域的降水量存在明顯的年際變化和年代尺度的周期變化,年際3～7年比較突出,10年尺度變化明顯,年代際19～28年尺度明顯。時(shí)間序列存在4、7、10、24年的主周期變化,且大時(shí)間尺度變化較為規(guī)則,為準(zhǔn)周期振蕩。4年周期最為明顯,其次是7、24和10年。海河流域的降水量在時(shí)間和空間上存在著差異,且差異是帶有比較明顯的規(guī)律性。

在年內(nèi)尺度內(nèi),一般6～9月的徑流量占全年的70%～80%,個(gè)別的90%。部分調(diào)節(jié)好的河流也占50%～60%。河流徑流的年際變化年內(nèi)分配有兩個(gè)特點(diǎn)：枯水期洪水可能性很小,豐水期洪水可能性很大。這些時(shí)空分布和地形特征決定了海河流域易旱易澇的特點(diǎn),也奠定了人類活動(dòng)對(duì)此加以影響的必然性。

3.3 海河流域人類活動(dòng)對(duì)徑流的影響

3.3.1 溫室效應(yīng)的影響

直接影響主要指人口增加、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展引起的生活,生產(chǎn),生態(tài)用水耗損量的增加以及從流域引出的水量和分洪水量等對(duì)徑流的影響;間接影響主要指工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和水土保持措施改變了流域的下墊面條件(包括植被、土壤、水面、耕地、潛水位等因素),導(dǎo)致流域產(chǎn)匯條件的變化,從而間接造成河川徑流量的減少,間接影響的另一方面是在人類人口增加,社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,引起了溫室效應(yīng)等氣候的變化,導(dǎo)致了海河流域上游冰山雪水融化,致使源頭水儲(chǔ)備量減少也影響了海河流域的徑流。

3.3.2 水利設(shè)施的影響

由于海河流域本身的形態(tài)特征決定了其易旱易澇的性質(zhì),致使該區(qū)域的下游經(jīng)常受到災(zāi)害。目前,流域內(nèi)已建大中小型水庫(kù)1900多座?？値?kù)容300多億m3,這些水庫(kù)已經(jīng)控制山區(qū)面積的83%,用以防洪、灌溉、供水、發(fā)電等。水庫(kù)、大壩的建立明顯且持久的改變了海河流域的徑流面貌,直接影響徑流的形態(tài)。對(duì)流域下游的水資源利用、污染物的清除等有明顯的負(fù)面影響。

3.3.3 開(kāi)發(fā)地下水的影響

隨著人類對(duì)地下水的開(kāi)發(fā)越來(lái)越多,地下水埋深也由20世紀(jì)50、60年代的35mm到70年代的24mm,再到80、90年代的幾乎不產(chǎn)流,而徑流的減少率也由70年代的31.43%迅速增加到八、九十年代的90%。降水量減少程度遠(yuǎn)比徑流量減少程度要少,說(shuō)明降水不是影響徑流減少的主要因素。徑流量的減少大致是從20世紀(jì)70年代末開(kāi)始的,而70年代正是海河流域大面積、大規(guī)模進(jìn)行農(nóng)田水利工程建設(shè),流域綜合治理的人類活動(dòng)頻繁時(shí)期。目前人類對(duì)水資源開(kāi)發(fā)利用程度依然高揚(yáng),地下水開(kāi)采量十分嚴(yán)重,不僅造成地面沉降、流域生態(tài)環(huán)境被破壞、還使得海水入侵和咸水下移、污染物入滲速度加快,水源受到不同程度的污染。加上興辦工業(yè)帶來(lái)一系列的水污染、環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害。綜合作用下,人類活動(dòng)改變了流域的水文情勢(shì)。破壞了水體的動(dòng)態(tài)平衡,致使地表徑流量節(jié)節(jié)降低。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合對(duì)影響海河流域地表徑流變化的因素的分析,氣候變化和人類活動(dòng)是導(dǎo)致徑流變化的主要原因。要改善海河流域的徑流形態(tài),要從兩方面做起。

(1)人類必須重視人類的生產(chǎn)生活的活動(dòng)給整個(gè)地球造成的影響。這類活動(dòng)造成海河流域的降水減少、高山冰雪的融化、地表蒸發(fā)量增加等問(wèn)題,致使海河流域的徑流量減少。不僅海河流域如此,世界各地也有其他河流正因此變化遭受不同程度的負(fù)面影響。

(2)人類必須建立水資源可持續(xù)利用管理系統(tǒng),提升人與自然和諧共處的理念。海河流域的部分河道由于上游少水截水,下游地下水埋深和嚴(yán)重缺水,地面沉降嚴(yán)重,建立防海水倒灌的閘門(mén),使得其物質(zhì)的資源和能量的轉(zhuǎn)換功能不能得以更充分的利用。放任其發(fā)展,海河流域的生態(tài)環(huán)境會(huì)向更惡劣的方向轉(zhuǎn)變。人類在發(fā)展自身利益的同時(shí)必須向自然靠攏,還給海河流域一個(gè)更加自然健康的流域形態(tài)是人與自然和諧相處,社會(huì)穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

[1]劉春纂,劉志雨,謝正輝.近50年海灤河流域徑流變化趨勢(shì)研究[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),2004,15(4)：385～393.

[2]袁再健,沈彥俊,褚英敏,等.海河流域近40年來(lái)降水和氣溫變化趨勢(shì)及其空間分布特征[J].水土保持研究,2009,3(16)：24～26.