劉 熙

(河北省邯鄲水文水資源勘測(cè)局，河北 邯鄲 056001)

邯鄲市西部山區(qū)水資源狀況及變化分析

劉 熙

(河北省邯鄲水文水資源勘測(cè)局，河北 邯鄲 056001)

通過對(duì)邯鄲市西部山區(qū)1960-2015年的逐月降水實(shí)測(cè)資料與逐月氣溫資料分析，掌握區(qū)域降水特征和水資源狀況。經(jīng)分析研究表明: 歷年旱澇交替明顯，降水量時(shí)空分布不均，并呈下降趨勢(shì)。21世紀(jì)以后年降水量較平均值明顯減少；全年降水呈單峰型，其中汛期(6-9月)為降水集中月份，占總降水76.6%；西部山區(qū)全年降水66.8%被蒸發(fā)掉,僅有33.2 %的降水可被利用。春季(3-5月)表現(xiàn)尤為明顯,蒸發(fā)率大于80%。邯鄲西部山區(qū)可利用水資源呈減少趨勢(shì)。季節(jié)可利用降水量變化趨勢(shì)為春冬季呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，夏秋季呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。

邯鄲；西部山區(qū)；水資源；蒸發(fā)率

河北省邯鄲市西部山區(qū)位于太行山南麓，地形復(fù)雜，屬于溫帶大陸性氣候，由于地下水資源匱乏，降水的多寡直接影響了當(dāng)?shù)厮Y源開發(fā)與利用。通過對(duì)西部山區(qū)1960-2015年的逐月降水實(shí)測(cè)資料與逐月氣溫資料以及可利用水資源進(jìn)行分析，掌握其區(qū)域降水特征和水資源狀況。由于近年來區(qū)域自然降水量的不斷下降,可利用水資源也在不斷的減少，水資源短缺的又加劇了當(dāng)?shù)睾登椤^(qū)域內(nèi)水資源供需矛盾日益突出，工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和人畜日常生活用水都面臨著困難，為緩解和解決水資源短缺提出相應(yīng)的對(duì)策和措施。

1 研究資料與方法

大氣降水的多寡很大程度上決定了當(dāng)?shù)氐貐^(qū)水資源的豐富程度，并直接影響水資源的開發(fā)與利用，與旱澇災(zāi)害有著密切的關(guān)系[1]，本文所用資料是1960-2015年邯鄲西部山區(qū)武安、涉縣氣象局國(guó)家一般站的月平均降水量與月平均溫度資料，通過利用高橋浩一郎公式(陸地蒸散量)對(duì)蒸發(fā)量、蒸發(fā)率、可利用水資源特征進(jìn)行分析。

圖1 1960—2015年降水變化曲線

2 區(qū)域降水分布特征

2.1 年際降水特征及趨勢(shì)

通過對(duì)邯鄲西部山區(qū)1960-2015年降水變化曲線分析可知(見圖1)，多年平均降水量為543.5 mm，其中1963年降水出現(xiàn)明顯的極值,降水量為1 252.3 mm,降水最小年份為1986年，降水為270.6 mm。年最大降水量是年最小降水量的4.6倍，是年平均降水量的2.3倍，年最小降水量?jī)H為年平均降水量的0.5倍。歷年旱澇交替明顯，時(shí)空分布不均，降水量呈下降趨勢(shì)，遞減率為15.4 mm/10年。

表1為邯鄲西部山區(qū)年代際降水分布基本統(tǒng)計(jì)特征，由表1可已看出，60年代平均降水量明顯大于多年平均年降水量，70年代、90年代平均降水量與多年平均年降水量基本持平，80年代、21世紀(jì)以來平均降水量明顯小于多年平均降水量，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以后降水量較平均值明顯減少。

表1 邯鄲西部山區(qū)年代際降水分布基本特征表 mm

2.2 降水季節(jié)分布特征

根據(jù)邯鄲地區(qū)氣候條件，春季為3-5月，夏季為6-8月，秋季為9-11月，冬季為12月到次年2月份，汛期為6-9月，降水隨季節(jié)變化明顯，降水量逐月分布呈單峰型(見圖2)，表2為西部山區(qū)各季節(jié)基本統(tǒng)計(jì)特征，由表2可知邯鄲西部山區(qū)年內(nèi)降水量主要集中在夏季，占全年比例的63.1%，而冬季降水量?jī)H占全年的3%，可見冬季降水稀少，春、秋季降水偏少，各占14.1%和19.8%，汛期降水量為402.4 mm，占總降水74.1%，正是這種降水資源分配極不平均的特點(diǎn)，不利于雨水資源合理利用，更容易造成我市西部山區(qū)發(fā)生春季干旱，汛期出現(xiàn)山洪、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。

表2 西部山區(qū)各季節(jié)基本統(tǒng)計(jì)特征表

3 可利用水資源特征分析

當(dāng)?shù)厮Y源的豐匱取決于當(dāng)?shù)貜搅髁浚邓恳约罢舭l(fā)量的變化。如在不考慮當(dāng)?shù)氐叵滤拈_采、利用以及徑流變化的情況下,僅從降水量與蒸發(fā)量之差來分析，兩者之間差值越大(P-E>0),則當(dāng)?shù)氐乃Y源越豐富，反之當(dāng)?shù)氐乃Y源則匱乏。本文根據(jù)當(dāng)?shù)乜墒占降慕邓?、溫度要素資料,采用高橋浩一郎公式(陸地蒸散量)對(duì)蒸發(fā)量進(jìn)行計(jì)算[2]：

E=3100P/(3100+1.8P2exp(-34.T/(235+T)))

(1)

式中：E為月地面蒸發(fā)量(mm)，P為月平均降水量(mm)，T為月平均氣溫(℃)。

根據(jù)高橋浩一郎公式，利用邯鄲西部山區(qū)1960-2015年月平均降水P、月平均氣溫T資料,根據(jù)式(1)計(jì)算出邯鄲西部山區(qū)陸面蒸發(fā)E、可利用降水量P - E以及蒸發(fā)比R=E/P。

圖2 逐月降水變化曲線

3.1 可利用水資源年變化特征

圖3為邯鄲西部山區(qū)可利用水資源年變化曲線，可利用水資源年變化特征與降水的變化趨勢(shì)基本相似，極大值、極小值同樣出現(xiàn)在1963年和1986年，其值分別為857.2 mm和22.2 mm，分布極其不均勻，平均年可利用水資源為166.8 mm，總體可利用水資源呈減少趨勢(shì)，遞減率為16.5 mm/10a，并且可利用水資源遞減率大于自然降水遞減率。

圖3 1960—2015 年可利用水資源變化曲線

3.2 可利用水資源季節(jié)變化特征

表3為邯鄲西部山區(qū)可利用水資源季節(jié)基本統(tǒng)計(jì)特征，由表3可以得出西部山區(qū)夏季可利用水資源最多，占全年總量74.1%，秋春季較少，各占17.3%和7.3%，冬季最少，只占1.3%。

圖4為邯鄲西部山區(qū)季節(jié)可利用降水量變化曲線，通過二次多項(xiàng)式回歸分析可以得知，春冬季呈現(xiàn)微幅增長(zhǎng)趨勢(shì)，而夏秋季則呈現(xiàn)出明顯減少趨勢(shì)，由此可以得出年可利用水資源量的減少的主要原因是夏秋季節(jié)利用水資源量減少而引起的。

3.3 可利用水資源月變化特征

從逐月E、P - E、R特征表(見表4)可以得出，邯鄲西部山區(qū)全年降水66.8%被蒸發(fā)掉,僅有33.2%的降水可被利用，且蒸發(fā)量、可利用降水量逐月變化趨勢(shì)與降水量月變化基本相似,其分布極不均勻，呈現(xiàn)以7月為頂點(diǎn)的單峰形，蒸發(fā)量與可利用水資源量分別占全年的25.2%、36.5%。

由蒸發(fā)比分析可知，7、8月份的蒸發(fā)百分比低于60%，其他月份均大于65%，尤其是春季(3-5月)，表現(xiàn)尤為明顯,蒸發(fā)比大于80%，即邯鄲西部山區(qū)春季的降水大部分蒸發(fā)為水汽，變成可利用水資源量很小。就是說越是在降水少的季節(jié),蒸發(fā)比也就越大，正是因?yàn)檫@一點(diǎn)加劇了水資源供需矛盾，也就造成西部山區(qū)十年九旱的局面。

表3 邯鄲西部山區(qū)可利用水資源季節(jié)基本特征表

圖4 可利用水資源季節(jié)變化曲線圖

4 緩解水資源短缺措施

由上述分析可以看出，近年來自然降水量的不斷下降,可利用水資源也在不斷的減少。造成了水資源短缺，加劇了當(dāng)?shù)睾登榈陌l(fā)展，水資源供需矛盾日益突出，給工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和人畜日常生活用水帶來更大困難，為緩解水資源短缺應(yīng)采取以下措施：

(1)開發(fā)空中水資源，通過人工增雨手段，在富含水汽的云層中施放一些催化劑，增加云中的水汽凝結(jié)核，就可提高降水效率[3]，使空中更多的水汽和云轉(zhuǎn)化為降水,根據(jù)國(guó)內(nèi)外多年的試驗(yàn)成果表明，正確利用現(xiàn)有的人工增雨技術(shù)可以增加5%～20%的降水量[4]，由此可見人工增雨是可行的，邯鄲西部山區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，降水相對(duì)集中，在汛期云系人工催化條件較好，因此應(yīng)大力開展增雨作業(yè)增加降水。

表4 逐月E、P - E、R特征表

(2)西部山區(qū)要抓好水利工程建設(shè)，大力推廣節(jié)水措施。沿途實(shí)施梯級(jí)開發(fā)，開展攔蓄塘壩工程，開辟新水源，增大調(diào)蓄水量。在農(nóng)業(yè)節(jié)水方面通過調(diào)整當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)，在灌區(qū)通過改造和大力推廣滴灌、滲灌和噴灌等多種節(jié)水灌溉技術(shù)，提高當(dāng)?shù)毓喔人挠行Ю寐剩瑘?jiān)決避免大水漫灌和使用土渠輸水。在工業(yè)方面要嚴(yán)格執(zhí)行行業(yè)耗水標(biāo)準(zhǔn)，并提高水的重復(fù)利用率，以達(dá)到節(jié)水目的。

5 結(jié)語

(1)邯鄲西部山區(qū)年平均降水量為519.3 mm，歷年旱澇交替明顯，降水量時(shí)空分布不均，并呈下降趨勢(shì),在21世紀(jì)以后年降水量較平均值明顯減少。

(2)邯鄲西部山區(qū)可利用水資源分布與降水的變化趨勢(shì)基本相似，呈下降趨勢(shì)，可利用水資源遞減率大于自然降水遞減率。

(3)春秋季可利用水資源呈增多趨勢(shì)，夏秋可利用水資源呈下降趨勢(shì)。但由于春季自然降水偏少，蒸發(fā)比較高，造成可用水資源匱乏，春季依舊容易造成春旱，水利部門依舊要做好抗旱準(zhǔn)備。

[1]文彥君.基于權(quán)馬爾可夫鏈的寶雞市年降水量狀態(tài)預(yù)測(cè)[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào).2012.28(26):272-276.

[2]高橋，浩一郎.從月平均氣溫、月降水量來推算蒸發(fā)量的公式 天氣.1979.26(12):29.32.

[3]唐熠，蔣運(yùn)志，趙潔妮.桂林秋季干旱特征和人工增作業(yè)潛力分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué).2010 .38( 3) : 1318.

[4]房彬，班顯秀.遼寧一次次飛機(jī)人工增雨過程的效果評(píng)估[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué).2010.38(3):1318:10786.

2017-04-05

劉熙(1982-)，女，河北邯鄲人，工程師，主要從事水環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)工作。

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