洮儿河流域中上游水循环 要素变化及其原因
人类活动对洮河水沙的影响分析
人类活动对洮河—红旗水文站水沙变化的影响分析景春刚苟斌(临洮水文水资源勘测局 ,甘肃临洮 730500)[摘要]:本文通过对洮河-红旗水文站1971-2000年实测降水、径流、输沙及含沙量的分析，根据含沙量距平累计值的变化特性，将该站分析时段内的水沙变化划分为4个阶段，并以第Ⅰ阶段（1971-1974）为基准，对比分析第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各阶段的水沙变化情况。
根据含沙量距平累计值划分时段可以更好地反映河流水沙变化的特征。
分析表明：红旗站30年内的年均降水量、输沙量、径流量和含沙量分别为306.2mm、2614019.0×104t、522866.9×104m3、5.89kgm-3。
与第Ⅰ阶段相比，Ⅱ、Ⅲ阶段的年输沙量增加53.9%和17.2%，径流量增加51.8%和24.7%，而第Ⅳ阶段的年输沙量减少38.0%，径流量减少15.1%；降水、径流量和输沙的年内变化较年际变化显著，其年际变差系数分别为0.3和0.3、和0.7。
由计算结果可知，该控制区域内的径流量年际变化较小，而输沙量受频繁、剧烈的人类活动的影响，变化显著。
[关键词]：洮河输沙量人类活动距平累计变化分析随河水运动和组成河床的松散固体颗粒叫做泥沙。
河流泥沙主要来源于两个方面，一是降水形成的地面径流侵蚀流域地表造成的水土流失；二是河道水流在流动的过程中，沿程不断地冲刷河床和河岸，以补充水流挟沙之不足，上游河槽冲刷而来的这部分泥沙，随同流域地表侵蚀而来的泥沙一道，就构成河流输移泥沙的总体【1】。
近几十年来，频繁、剧烈的人类活动通过改变流域下垫面等对流域环境和水文过程产生较大的影响，严重影响了河流泥沙的来源和河流的输沙过程，其中，人类活动造成的水土流失、水土保持以及流域内日益增多的水利工程是影响河流泥沙的主要因素【3】。
红旗水文站水、沙量的变化同样与流域内人类活动的影响存在密切联系。
1、区域概述洮河是黄河上游第二大支流，发源于青海省河南蒙古族自治县西倾山东麓，流经甘肃省碌曲、临潭、卓尼、岷县、临洮等县，于永靖县境内汇入黄河，其主要支流有周科河、科才苦河、下巴沟、车巴沟、大峪沟、迭藏河及广通河等。
洮儿河流域典型河段径流损失计算分析
１ 计算原 理和 方法
河道 水量 沿程损失计 算采 用水量平衡原理 。
水 量 平衡 是 水 文循 环 的 数 量 描 述 ，是 质 量 守恒 定 律 在 水 文 循 环 中的特 定 表 现 形 式 。水 量 平 衡 通 常
用水量 平 衡 方程 式表 示 。方 程 式 中各 收入 项 、 出 支
内当地产流 量小 ， 河道径流损失大。 分析径流沿程 损失的原因和途径 ，定 量分析 不同河 段径流损失
量， 对合 理 利 用流域 水 资 源具 有 重 要 意义 。
长系列的观测资料 系列 ，有利于分析径流的沿程
损 失变 化 。在 洮 儿 河 干 流 上 的 主 要 水 文 站有 五 岔
在计算河道 径流损失时所选取的计算断面的
依 据 主要 包 括 ： １ 河 流 干 流 上 布 设 的 水 文 站 ： 于 河 流 干 流 ） 基 上现 有 的 水 文站 ， 仅 有 断面 的详 细 资 料 ， 且 在 不 而
源于大兴安岭阿尔山南麓 ， 自西北 向东南流 ， 内 经
蒙古 、 吉林 两 省 区 至大 安 县月 亮 泡 注入 嫩 江 。流 域
所计算的各项数值求解典型断面区间的河道径流
损失量 ， 即蒸发损失、 渗漏损失和外 引损失。洮儿 河流域典型断面区间多年平均径流损 失如表 ２ 所
示。
表 ２ 洮儿河流 域断面区 间多年 平均径流 损失量 万
算 ； 天 洮儿河镇西 至洮 南断面 区间 以及 务本 Ｑ区 为
水文站至蛟 流河 口区间 的 自产 天然径流 量 ； 引 Ｑ外 为河 道径 流损 失 中各 种外 引河水 造成 的径 流 损 失， 不包含引洮工程和 白城运河的水量； 河 ｐ运 为引洮 工程从 洮儿河的引水量 ， 未收集到相关数据 ， 未参
绰尔河流域水文特征分析
南邻洮儿河 ， 东临嫩江 ， 西侧 以大兴安岭 山脉为分 水岭与海拉尔河相邻。 绰尔河流域水系发达 ， 支流 众多 ， 主要支流有塔尔气河 、 莫柯河 、 柴河等 ８ 条。 流域属中温带大陆性季风气候 区， 春 季干燥 多风 ，
夏季温热 多雨 ，秋季晴冷温差大 ，冬季严寒而漫 长。流域 多年平均降水量 ４ ２ ６ ． ５ Ｉ ｍ ， 从 上游到下 游逐渐减少 ， 且降水主要集 中在汛期。
左右 ， 最小值一般 出现在 １ 至３ 月份 。
成暴 雨的天气系统大 多为蒙古低压 、贝加尔湖低 压（ 气旋 ） 。由蒙古移来的气旋 或低压 由于大兴安
・
３１ ・
水文水资源
东北水利水电
２ ０ １ ５ 年第 １ １ 期
岭 东坡 陡峭 ， 迫使气 流拾升辐合 ， 有利 于降水 ， 往
年最大冰块尺寸为 ２ ５ ｅｘ ｒ ２ ０ ｍ，相应流速为 ０ ．游到下游逐渐递减。 暴 雨移动规 律一般 是从 大兴安岭东南坡移 向小兴安 岭西南坡 ， 最后移出该流域。 绰尔 河流域洪水主要是 由暴雨造成 ，故发生
时间与暴雨同期。年最 大洪峰流量 多数 出现在每 年６ 月至 ９ 月， ７ 月至 ８月份居 多，最 大洪峰流量 多发生在 ７ 月至 ８ 月份 。据各水文站资料统计 ， ７ 月至 ８ 月份洪峰 出现次数约 占汛 期洪峰 出现次数 的７ ０ ％ － ８ ５ ％。洪水历 时一般在 １ ５ ｄ 左右 ， 主峰多
７ ５． ９ ￣２ ４１ ． ２ ｎｍｌ ｏ
万 ，平原区与山丘区地下水资源量的重复计算
量为 ６ ６ ５ ． ５ ８万 ｍ３ 。流 域 内山丘 区 局部 地 区 多年 平
均地 下水可开采 量为 ５ ５ ３ ７ ． １ １ 万ｍ ３ ；平原 区多年
50a来洮河流域降水径流变化趋势分析
第25卷 第1期2003年2月冰 川 冻 土JOURNAL OF G LACIOLO GY AND GEOCR Y OLO GYVol.25 No.1Feb.2003文章编号:100020240(2003)012007720650a 来洮河流域降水径流变化趋势分析 收稿日期:2002204208;修订日期:2002206210 基金项目:中国科学院知识创新工程重大项目(KZCX1210203201;KZCX01209);中国科学院寒区旱区环境与工程研究所知识创新工程项目(CACX210036;CACX210016)资助 作者简介:张济世(1963—),男,甘肃通渭人,高级工程师,1987年在成都科技大学获学士学位,现从事水文水资源及气候变化研究.E 2mail :zjs1963@Y 张济世1, 康尔泗1, 蓝永超1, 陈仁升1,姚尽忠1, 蒲瑞丰1, 陈满祥2(1.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州 730000;2.甘肃省水文水资源勘测局,甘肃兰州 730000)摘 要:洮河流域40多年水文实测资料分析表明,由于受气候变化及人类活动影响,流域降水和径流特征发生了明显变化,降水与径流总体呈下降趋势,其下降的线性斜率分别为-0.86～-1.34mm ・a -1和-1.57～-3.36m 3・s -1・a -1;而气温呈缓慢上升趋势,其上升的线性斜率为0102℃・a -1.降水的减少和温度的升高已经导致甘南草原荒漠化,使许多湿地和湖泊干涸;径流的减少和温度增加在近20a 来有进一步加剧的趋势.关键词:降水径流;变化趋势;统计分析;洮河流域中图分类号:P339文献标识码:A1 引言洮河流域上游地区是引洮灌溉工程的引水区,甘肃中部干旱地区是该工程的受益区,这一地区降水稀少,水资源贫乏,人民群众生活非常艰苦.国家为解决甘肃中部干旱地区的贫困问题而一直致力于引洮工程的规划设计研究,为此对洮河流域的研究出现了两次高潮:1950年代在大跃进时期,由于建设的需要而进行了大规模勘测研究,因设计问题和经济困难而使该工程下马;随着经济发展,特别是国家扶贫攻坚计划的实施和贫困化面积的逐渐缩小,甘肃中部干旱地区这个扶贫的最大死角,只有通过引洮工程才能彻底解决贫困问题.2002年12月引洮工程终于重新开工建设,千百年来饱受干旱缺水之苦的甘肃中部地区,有望摆脱干旱缺水、十年九旱的困扰,为致富奔小富提供必须的水资源支撑.但是对洮河流域40多年水文实测资料分析发现,由于受气候变化及人类活动影响,流域降水和径流总体呈下降趋势,而气温呈缓慢上升趋势[1～3].降水的减少和温度的升高已经导致甘南草原荒漠化,使许多湿地和湖泊干涸;而且降水径流的减少在近20a 来有进一步加剧的趋势[4～8],这种变化将会对引洮工程的设计依据产生影响,需要加强流域气候变化对水资源影响的研究,为引洮工程的设计和科学评价提供基础资料和决策依据.2 流域自然地理特征洮河流域地处青藏高原东部,为黄河水量较大的一级支流,位于101°30′～104°20′E ,34°05′～35°58′N.河流发源于昆仑山余脉西倾山的勒尔当,向东流经碌曲、卓尼、岷县北折经临洮县到永靖矛龙峡汇入黄河,干流全长673km ,干流平均比降218‰,全流域面积25527km 2(图1).主要支流有科才河、括合曲、博拉河、车巴河、大峪沟、迭藏河、三岔河、广通河等,主流为代桑曲.其中,碌曲水文站以上为高寒草原草甸区,海拔绝大部分在3500m 以上.在达尔当、玛如开、尕海滩、果芒滩等地区有大量沼泽湿地存在,是洮河上游的主要水源涵养湿地.洮河流域在碌曲至临洮之间的河谷地带有大片森林存在,一般分布在海拔3000～2000m 的地带.全流域最高峰为迭山,主峰海拔4920m.最低处为洮河入黄河的矛龙峡河口,海拔1629m.洮河流域九甸峡以上是引洮工程的引水区,气候高寒湿润,植被覆盖达40%,水资源丰富;引洮工程的水利枢纽位于九甸峡,离李家村水文站58km.从径流和泥沙组成看,李家村以上面积占7819%、径流占8816%、输沙量仅占2010%.引洮工程的受益区西起临洮,东至静宁、秦安,长约250km ,南达渭河流域的武山、甘谷,北至祖厉河流域的定西、会宁,宽约160km ,受益区总面积1197×104km 2,包括以定西为中心的11个县155个乡镇.该区域属于陇西黄土丘陵地区,区域内沟壑从横,塬梁峁与深切的河谷相间分布,地表破碎,水土流失严重,气候干旱,水资源缺乏.图1 洮河流域水系分布图Fig.1 Map showing the water systemin the Taohe River basin3 资料来源洮河流域从1933年开始气象观测,临洮降水系列有68a 的完整资料,岷县有62a 的观测资料,其它降水资料系列一般为45a 左右;流量观测始于1947年,李家村水文站最长资料系列54a ,其它各站资料系列长度一般为45a 左右;温度采用流域上游合作气象站的观测资料,系列长41a.4 降水径流特征4.1 降水径流与海拔的关系洮河流域降水量一般随海拔的升高而增大,存在两个降水高值带,在第二个高值带以上降水量逐渐减少.红旗至李家村之间,海拔由1760m 增加到1920m ,高度仅增加160m ,而降水量却从300mm 增至550mm ,雨量增加250mm ,降水量变化梯度为150mm ・100m -1.李家村至多坝之间,海拔由1920m 增加到2500m ,高度增加580m ,而降水量由550mm 增加到600mm 以上,雨量仅增加50mm ,降水量变化梯度为10mm ・100m -1.说明在海拔2000m 以上的山区随海拔降水量增加很小.流域降水最大值出现在海拔2500m 附近,海拔2500m 以上逐渐减少,但在海拔3100m 的地段出现第二个高值带.径流深随海拔的变化与降水量类似,从红旗至李家村,径流深由19315mm 增加到20010mm ,径流深变化梯度为411mm ・100m -1;从李家村至岷县,径流深变化梯度为514mm ・100m -1;从岷县到下巴沟,径流深变化梯度为-1.0mm ・100m -1;从下巴沟到碌曲,径流深变化梯度为-1.0mm ・100m -1.由于径流深代表面上的情况,且下巴沟以上为草原区,下巴沟至岷县之间森林分布较广,草原的水源涵养能力没有森林大,因此径流深最大值出现在岷县(表1、图2、图3).表1 洮河流域降水径流随海拔的变化Table 1 Precipitation and runoff changing withaltitude in the Taohe River basin 站名海拔/m降水量/mm 梯度/(mm ・100m -1)径流深/mm 干流径流梯度/(mm・100m -1)支流径流梯度/(mm ・100m -1)红旗1760309.8193.5临洮1850389.161.548.6三甲集1880520.9439.3180.8440.7李家村1920576.033.8220.0 4.1岷县2220581.0 5.0174.7 5.4冶力关2360586.6 4.0233.911.1多坝2500630.731.5444.0150.1下巴沟2800613.5-5.7219.5-1.0碌曲3100624.0 3.5200.1-1.0尕海3479554.0-18.5图2 洮河流域降水与海拔的关系Fig.2 Relationship between precipitation and altitude in the Taohe River basin87 冰 川 冻 土25卷 图3 洮河流域径流深随海拔的变化Fig.3 Runoff changing with altitude inthe Taohe River basin4.2 降水和径流变率的统计特征洮河流域降水变化比较平缓,C v 值一般在0112～0125之间变化,但在上游和下游之间差别较大,岷县以上C v 值为0112～0118,说明降水量比较稳定,而岷县以下C v 值为0120～0125,降水变率较大.比较而言,径流量的变化较大,C v 值在0127～0158之间变化;干流C v 值为0128～0135,支流C v值为0127～0158.由此可以看出,干流各河段来水变率接近,而支流各河流来水变率差别较大,与支流的植被覆盖情况相应,多坝水文站C v 值为0127,植被覆盖较好,为森林草原区;而临洮水文站C v 值为0158,植被覆盖很差,河流来水多为暴雨产生的洪水,所以径流变率较大(表2).4.3 降水、径流及温度变化趋势洮河流域实测降水径流资料是引洮工程设计的基础,设计中采用随机过程,没有考虑趋势性变化.而对流域40多年实测降水、径流及温度资料分析发现,由于受气候变化及人类活动影响,流域降水和径流特征发生了重大变化.降水和径流总体呈下降趋势,其下降的线性斜率分别为-0.86～-1.34mm ・a -1和-1.57～-3.36m 3・s -1・a -1;而气温呈缓慢上升趋势,其上升的线性斜率为0102℃・a -1.这两种变化趋势尤以1980年代和1990年代最为明显,1990年代降水比1980年代减少1012%,1990年代径流比1980年代减少33%～36%,也就是说径流减少的幅度是降水的3倍.整个1990年代几乎是持续枯水时期,年际变化起伏很小.流域上游甘南高原气温从1962年起处于缓慢上升之中,尤以1980和1990年代上升最快,1980年代比1970年代升高015℃,1990年代比多年平均升高016℃(图4～7).从历年各月流量变化分析来看,径流的减少主要发生在5～10月,11月至翌年4月的减少幅度较小;降水的减少也主要发生在5～10月,11月至翌年4月降水的减少趋势并不明显;温度的上升趋势正好相反,温度的上升主要发生在11月至翌年4月,5～10月温度上升的趋势缓慢.洮河流域降水和径流的趋势性变化还存在许多不确定性,主要原因是全球升温变暖的程度和人类活动影响的程度目前都没有定论,国内外对这两种因素对全球水文循环的影响机理及影响程度正在研究之中[1,4].降水的减少和温度的升高已经导致甘南草原荒漠化,使许多湿地和湖泊干涸;而且降水径流的减少在近20a 来有进一步加剧的趋势,这种变化也同时对引洮工程的设计依据产生影响.5 降水和径流趋势性变化对引洮工程的影响 引洮工程的引水坝址位于岷县水文站以下110km ,李家村水文站以上58km ,设计年引水量为515×108m 3,占岷县水文站多年平均和1990年代水量的1610%和2317%;占李家村水文站多年平均和1990年代水量的1310%和1817%.国际上一般认为,当一个流域的水资源开发利用率超过60%,流域水资源即处于危机的边缘.因此,无论从引水区还是全流域来说,这个引水比例都没有超过了国际上公认的水资源安全警戒线.由于流域水资源存在明显的减少趋势,而且第一至第五位的最枯水年份都出现在1991—2000年这个时期,在12表2 洮河流域统计特征值表Table 2 Statistical characteristics of the Taohe River basin站名碌曲下巴沟多坝岷县李家村临洮三甲集红旗均值/mm600.0624.9610.8573.9561.0496.3389.6308.9降水量C v 0.120.160.170.180.220.250.200.23C s0.240.320.340.360.440.500.40.46深均值/mm133.149.611.0108.0149.50.908.7330.9径流C v 0.300.350.270.310.280.580.280.32C s0.430.970.400.690.601.090.160.86971期张济世等:50a 来洮河流域降水径流变化趋势分析图5 洮河流域年平均流量多年变化Fig.5 The annual runoff variation in TaoheRiver图6 合作温度多年变化Fig.6 The annual temperature variationof Hezuo in Taohe River月河流40a最枯流量低于引水量(表3),所以在水资源开发利用上必须考虑特枯年洮河断流的危险. 目前,洮河流域水资源开发利用程度较低,从岷县和红旗水文站历年双累积变化曲线看,流域用水状况没有发生重大变化(图略).按1997年降水最少年的水资源利用情况看,全流域农业用水2×108m3(临洮洮惠灌区用水1133×108m3,临洮以上各县用水最少017×108m3),随着流域的干旱化和水利建设的发展,流域自身的用水也会逐步增大,如果在生态环境保护和水源涵养林建设方面不进行大的投入,那么在引洮工程建成并投入使用以后,洮河流域有可能在12月发生断流,虽然时间很短,但会给洮河沿岸地区群众造成心理震动.同时08 冰 川 冻 土25卷 图7 合作年内不同季节温度多年变化Fig.7 Spring and winter tempertures changing trend at Hezuo station in Taohe River Watershed表3 引洮工程各月设计引水量和河流出现的最枯流量Table3 Designed monthly water diversion of the Taohe River Water Diversion Irrigations Project,togetherwith the minimum monthly discharges of the river in two stations月份345678101112引水量/(m3・s-1)24.526.533.533.53230323232岷县站最枯流量/(m3・s-1)27.635.34260.756.660.255.142.722.3李家村最枯流量/(m3・s-1)29.338.650.782.169.474.262.944.623.8九甸峡水库蓄水发电以后,对河道泥沙输送产生影响,进而导致刘家峡排沙困难,恶化运行条件.因此,必须加大对流域自然环境变化和保护的科学研究,为政府决策提供科学依据[9～13].6 结论50a来洮河流域的水文气象条件及水资源状况发生了重大变化,降水径流持续性下降,温度缓慢持续上升,而且这种变化尤以1990年代最为显著; 1990年代降水比1980年代减少1012%、径流减少达35%,而温度1990年代比多年平均升高2816%.这种变化已经对洮河流域生态环境产生了深刻影响,导致甘南草原荒漠化,使许多湿地和湖泊干涸;而且降水和径流的减少在近20a来有进一步加剧的趋势,各雨量站和水文站的前五位的最枯水年份都出现在1990年代,这种变化也同时对引洮工程的设计基础产生了严重挑战.岷县水文站在1991、1997、2000年3个枯水年份的天然来水量已接近引洮工程的设计年引水量,也对未来引洮工程发挥效益产生深刻影响.参考文献(R eferences):[1]K ang Ersi,Cheng Guodong,Lan Y ongchao,et al.A model for sim2ulating the response of runoff from the mountainous 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1980s to the 1990s ,the decreasing range of runoff was 3times larger than that of precipitation.Since the 1960s temperature in the upper reach has slowly in 2creased.Temperature increased 015℃from the 1970s to the 1980s ,and 016℃from the 1980s to the 1990s.Decrease in precipitation and runoff mainly oc 2curs in May ～October ,and in November ～April the decrease range is very small.However ,temperature variation trend is opposite to precipitation and runoff.Increase in temperature mainly occurs in November ～April ,and in May ～October ,the increase range is very small.In the basin ,multi 2annual average total surfaceground water resources is 47116×108m 3・a -1.In the 1950s the annual average total surface ground water resources was 46125×108m 3・a -1,in the 1960s it was 59105×108m 3・a -1,in the 1970s it was 47151×108m 3・a -1,in the 1980s it was 49142×108m 3・a -1,and in the 1990s it was 3312×108m 3・a -1.Its decreasing amplitude was 3218%from the 1980s to the 1990s.From 1996to 2000the decrease speeds up ,resulting in the annual average total surface ground water resources equivalent to 36.6%of the multi 2annual average.The decrease of precipitation and runoff and the increase of temperature cause drought and desertifica 2tion ,together with disappearance of many wetlands or lakes in G annan Grassland.This variation also worsens environment ,and will spreads to the design of Taohe River Water Diversion Irrigations Project.Public will doubt the feasibility of the Taohe River Water Diversion Irrigations Project.So it is necessary to enhance the study of the impact of climate change on water resources ,and to present scientific measures to the project.K ey w ords :precipitation and runoff ;variation trend ;statistical analysis ;Taohe River basin28 冰 川 冻 土25卷 。
洮儿河流域农业水生态环境研究
积盐 ， 春季 比秋季强烈 ； 夏季脱盐 ， 包 气 带 中 易 溶 盐 份 向 潜 水 中迁 移 ， 土壤盐碱化减轻 ； 冬季相 对稳定 ， 当 土 壤 冻 结时， 土体 中 盐 份 运 动 停 止 ， 盐份含量保持相对稳定 。 区 内盐 碱 化 土 壤 的 形 成 与 发 展 主 要 受 地 质 和 气 候
４ ． ０倍 。在 时 间 上 ， 土壤盐碱化呈季节性变化 ， 春 秋 两 季
件发生突变 ， 使 地下 水位 升 高 ， 溢 出 地 表 。 且 因 地 势 低 洼， 排水不畅 ， 造成沼泽化大面积出现 。 １ ． ３ ． ２ 降 水 汇 集 洼 地 沼 泽 。多 以 串 珠 状 零 星 分 布 于 洮
洮 儿河 流域 位 于吉林 省 西部 ， 面积 约 为 ２ ０ １ ３ ｋ ｍ。 ，
是 吉林 省 重 要 的农 牧 业 基 地 。 处 于 北 中 温 带 大 陆 性 季 风气候 区 ， 年降水 量 ３ ５ ０ —４ ０ ０ ｍｍ； 年 内降水 分 配不 均 ，
夏季 占 ７ ５ 左 右 。年 蒸 发 量 １ ８ ０ ０ —２ ０ ０ ０ ｍｍ， 最 大 值 出
１ ． ２ 土壤 沙 化 区 内沙 化 土 壤 主 要 分 布 在 洮 儿 河 下 游 的 东 岸 ， 总 面
积１ ２ ０ ． ６ ｋ ｍ 。参 考 《 中 国北方 沙 漠化 土地 整 治纲要 》 ，
结合 本 区 的 特 点 ， 将 沙 化 土 壤 划 分 为 潜 在 沙 化 土 壤 和 正
１ ． １ 土 壤 盐 碱 化
土 壤 盐 碱 化 是 本 区最 主 要 的 农 业 生 态 环 境 问 题 ； 全 区受 盐 碱 化 影 响 的 土 地 面 积 约 占 总 面 积 的 ５ Ｏ 左 右。
洮儿河流域水资源开发利用以及管理现状研究分析
洮儿河流域水资源开发利用以及管理现状研究分析
吴 旭 魏传江 谢新民 ’ 申晓晶 ’ 阳眉剑 ’ （１中国水利水电科 学研 究院，北京 １０００３８）
中图分类号：ＴＶ２１ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 １００７－６３４４（２０１６）０４－０１４８－０２
域 ２００７年 以来工业用水量进本趋 于同～水平 ，较本世纪初明显增加 ，说 明流域 内
工业发展取得了长足进步 ，兴安盟 、白城的工业用水变化较大 ，兴安盟是内蒙古
重要 的煤炭基地 ，加之其境内几个工业园区的陆续开放 ，工业用水较多 ，整体上
多于白城市。流域城镇公共用水近些年 明显增加 ，说明城市化脚步正进一步加快。
ｍ ，可利用量 为 ２９．７２亿 ｍ ，其中兴安盟和自城市的水资源可利用量分别 占洮儿
河流域水 资源可利用 量的 ５Ｏ．５％、４９３％，水资源空间 比较平均 ，但考虑到人均水
资源量 ，兴 安盟人 均水资源量为 ２９０７ｍ 从 远高于白城市的 １１５０ｎａｇＸ ，水资源空
间分布相对 不均衡 。
用水 量 比例 用水量 比例 用水量 比例 用水量 比例 用水量 比例 ／
区 ，ｆｚｍ ／％ ／亿 ｍ ，％ 乙ｍ ，％ 亿 ｍ ／％ ，４乙ｍ ／％ 亿 ｍ
兴安盟 ４．９７ ８４．５ Ｏ．５３ ９．０ ０．１１ １．８ Ｏ．２１ ３．６ Ｏ．０６ １．Ｏ ５．８８
流域居民生活用水维持在 ０．５亿 ｍ 左右 的水平 ，由于自城市人 口多于兴安盟 ，所
以该项用水量上 白城略多 。生态环境用水量除因 ２００４年和 ２０１ １年向向海湿地补
水用量过大外 ，其它年份用量都较少 。
洮儿河流域湿地变化对河流径流量影响研究
洮儿河流域湿地变化对河流径流量影响研究
刘雁;刘吉平;盛连喜
【期刊名称】《东北师大学报：自然科学版》
【年(卷),期】2017(49)3
【摘要】以洮儿河流域为研究区域,在分析了该流域湿地变化的基础上,探讨了湿地变化与流域径流量之间的关系,定量判别了湿地变化对流域径流量的影响.结果表明:1985—2010年,洮儿河流域沼泽湿地面积的消长对径流量变化具有驱动作用;流域湿地面积减少、水文调节功能下降,年均径流量不断减少,径流量年内变化显著;流域径流量突变发生在1995年,此后,湿地面积减少对径流量的影响逐渐增大,成为2000年以来流域径流量减少的主要因素.
【总页数】8页(P136-143)
【关键词】湿地变化;径流量;洮儿河流域
【作者】刘雁;刘吉平;盛连喜
【作者单位】吉林师范大学旅游与地理科学学院;东北师范大学国家环境保护湿地生态与植被恢复重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】X176
【相关文献】
1.洮儿河、霍林河流域湿地保护探讨 [J], 陈晓霞;郭钢;包长才;杨辉;朱新华
2.洮儿河、归流河两河流域湿地生态环境动态监测与研究 [J], 吴晨亮
3.内蒙古洮儿河流域河流流量预测方法 [J], 陈海鹏;赵彦刚
4.气候因子变化对洮河流域径流量的影响研究 [J], 张涛; 王汉卿; 张春林; 崔亮; 王启优
5.土地利用及其变化对洮儿河流域中上游地区非点源污染的影响 [J], 柳玉梅;李丽娟;梁丽乔;曾红伟
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洮河流域径流演变趋势分析
洮河流域径流演变趋势分析畅俊杰1，高学军2，赵昌瑞 1（1.黄委会上游水文水资源局，甘肃兰州 730030；2.黄委会宁蒙水文水资源局，内蒙古包头 014014）摘要：本文对洮河流域水文特征进行了分析，发现该流域径流变化过程自1988年以后逐渐变小，致使均值在时间域上发生了跳跃，跳跃量为55 m3/s，折合水量为17.345亿m3。
由于自然条件和人类活动的影响，洮河流域在未来一个较长时段内将处于枯水段，年流量将在跳跃后的均值附近摆动。
关键词：洮河；径流；演变趋势；分析1 前言洮河是黄河上游较大的一级支流，红旗水文站是洮河的把口站，是我国西北地区重要的水电站——刘家峡水库的入库站。
其流量过程是水库电站科学管理、合理调度、经济运行的主要依据。
随着社会经济的快速发展，特别是中央提出了开发大西北的战略决策，西北地区工农业生产将有一个迅速发展的时期。
但是，由于近年来气候异常，我国北方地区大范围持续干旱，天然来水量不断减少，水资源供需矛盾将会日益加剧。
正确认识河流来水量的变化趋势，科学合理地进行调度，使之满足工农业生产和各部门的用水需求，使有限的水资源发挥最大的社会效益和经济效益，具有非常重要的现实意义。
2 流域自然概况及水文特性2.1 流域自然概况洮河流域位于青藏高原东北部，东临渭源县，东北与兰州市相接，北连永靖县，西靠临夏州，南与白龙江流域接壤，东南与宕昌县在分水岭交界。
在东经101°36′～104°20′，北纬34°03′～36°01′之间。
发源于青海省海南州境内的西倾山北麓勒尔当，源地海拔高程4260m，干流全长673Km，平均坡度27.0‰，集水面积为25527km2。
河水流出青海后向东流经甘肃省甘南州碌曲、临潭、卓尼县后至定西地区的岷县北折，再穿过临洮跨越临夏州的东乡到永靖县刘家峡水库坝上2km处汇入黄河，水系及测站分布见图1。
（略）流域上游地处甘南高原中部，地势高亢，海拔在3000～4000m之间，属高寒湿润气候，多年平均气温为2.3℃，多年平均降水量为610mm，多集中在7～9月。
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第28卷 第1期2009年1月地 理 研 究GEO GRA P HICAL RESEA RC H Vol 128,No 11Jan 1,2009 收稿日期:2008201231;修订日期:2008207226 基金项目:国家自然科学基金项目(40571029)。
作者简介:姜德娟(19792),女,山东日照人,博士。
主要从事变化环境下的水文效应和海岸带生态水文研究。
E 2mail :djjiang @yic 1ac 1cn 3通讯作者:李丽娟(19612),女,吉林省吉林市人,研究员,博士。
主要从事土地利用变化的水文响应和流域生态需水研究。
E 2mail :lilj @igsnrr 1ac 1cn洮儿河流域中上游水循环要素变化及其原因姜德娟1,2,李丽娟13,侯西勇2,梁丽乔1,3,张 丽1,3,李九一1,3,胥铭兴4(11中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101;21中国科学院烟台海岸带可持续发展研究所,山东烟台264003;31中国科学院研究生院,北京100039;41吉林省白城水文水资源勘测局,白城137000)摘要:选取洮儿河流域中上游地区为研究区,分析1961～2000年期间径流、降水、气温等水文气象要素的演化趋势。
采用特征参数时间序列法,初步探讨了气候变化与土地利用/覆被变化的径流效应,并通过洮南站40年天然径流与实测径流的比较,定量分析水资源开发利用对径流的影响。
结果表明:降水、气温均呈一定的上升趋势,径流表现出先减少、后增加、再减少的趋势;年降水、年气温分别与天然年径流呈正相关和负相关的关系,然而这种影响随着时间序列的延长均有所减弱;近30年间,植被覆盖度降低可能是天然年径流增加的主要原因;水资源的开发利用导致1986～2000年期间的年径流减少518亿m 3,占天然年径流量多年均值的3711%。
关键词:水循环;气候变化;土地利用/覆被变化;水资源开发利用;洮儿河流域文章编号:100020585(2009)0120055211 在全球变化与经济社会快速发展的驱动影响下,水资源供需矛盾日益突出,水资源短缺、水污染、河道断流、湖泊湿地萎缩、次生盐碱化、地下水超采、海水入侵等水问题日趋严重,已经成为世界许多国家和地区经济社会发展的重要制约因素,引起人们的高度重视。
在20世纪,特别是90年代以后,国际有关组织实施了一系列国际水科学计划,如IH P 、WCRP 、IG BP 、GWSP 等,其目的是从全球、区域和流域等不同尺度和交叉学科的途径,探讨环境变化下的水循环及其相联系的资源与环境问题[1]。
研究结果表明:较长时间尺度上,气候变化对水文水资源的影响明显,但短期内,土地利用/覆被变化(Land U se/Land Cover Change ,L UCC )是水文变化的主要驱动要素之一[2]。
变化环境下的水文循环研究成为21世纪水科学研究的热点[1]。
全球气候变化对区域水文水资源具有重要影响。
在相当大程度上水循环特征是由气候条件所决定的,其对全球气候变化的响应与降水的变化密切相关[3～5]。
L UCC 则通过改变区域/流域的下垫面特征,对流域的水文情势和产汇流机制产生深刻影响。
近年来,国内外针对L UCC 水文效应的研究日趋活跃,但因研究尺度、区域位置、气象条件、研究对56 地 理 研 究28卷象等方面的差异性,使L UCC 水文效应研究得出了不同的结论和认识[6～13]。
气候变化与L UCC 对流域/区域水文水循环的影响是同时进行、相互作用、相互影响的,因此,如何采取有效方法揭示气候变化与L UCC 对流域水文过程的影响,是目前亟待解决的问题。
图1 研究区范围及位置示意图Fig 11 Range and location of the study region 1 研究区概况与研究方法111 研究区概况 本文研究范围(图1)为洮儿河流域中上游,面积27633km 2,流域出口水文站为洮南站。
研究区位于东北的西部地区,地跨内蒙古自治区兴安盟的科尔沁右翼前旗、突泉县,吉林省白城市的洮北区、洮南市,属于温带大陆性季风气候区,降水和气温的年内和年际变化较大,日照充足,蒸发强烈,河川径流具有明显的丰枯变化周期。
研究区自东南向西北随海拔的逐渐增高,具有明显的“立体气候”特征。
地质构造是以华夏及新华夏构造体系为主[14],植被以森林和草原为主。
社会经济结构主要是农牧业为主,经济相对比较落后。
近年来随着研究区经济社会的发展和人口的迅速增长,耕地面积不断扩展,林地、草地和湿地面积大幅减少,工农业用水急剧增长,导致下游来水量减少,造成河道断流、湿地萎缩、次生盐碱化等生态问题,严重制约区域的经济社会发展。
因此,本文对研究区水循环要素的变化趋势及其原因的研究,将为未来水土资源的合理配置和可持续利用以及下游湿地的恢复与保护提供科学依据和基础支持。
112 研究方法与数据来源11211 研究方法 本文采用特征参数时间序列法,对气候变化和L UCC 的径流效应进行研究,通过洮南站实测经流与天然径流的比较,分析水资源开发利用对水循环变化的影响。
在对研究区径流演化规律分析中,运用了Kendall 秩次相关法探讨月径流的演化规律。
Kendall 秩次相关法如下: Kendall 统计量τ、方差σ2τ和标准化变量z 的计算式分别为:τ=4P N (N -1)-1(1)σ2τ=2(2N +9)9N (N -1)(2)z =τστ(3) 式中:P 为研究序列所有的对偶观测值(x i ,x j ,i <j )中x i <x j 出现的次数;N 为研究系列的长度。
在Kendall 秩次相关分析中,取显著水平α=0105,则Kendall 标准化变量z 相应的检验临界值z α=1196。
如果|z |>z α,且z >0,则表示研究序列有明显的增加趋势;相反,若z <0,则序列有明显的减小趋势。
1期姜德娟等:洮儿河流域中上游水循环要素变化及其原因57 径流的年内变化特征采用径流年内分配不均匀系数和径流年内分配调节系数两个指标进行分析,计算公式如下: 径流年内分配不均匀系数(C vy ):C vy =σ/R (4)σ=∑12i =1(R i - R )212(5) R =∑12i =1R i/12(6) 式中:R i 为年内各月平均流量, R 为年均流量。
C vy 值越大,表明年内各月流量相差越悬殊,径流年内分配越不均匀。
径流年内分配调节系数(C r ):C r =∑12i =1φi (R i - R )/∑12i =1R i , φi =0,R i < R 1,R i ≥R (7) 公式(7)显示的年内分配完全调节系数与年内分配不均匀系数一样,其值越大表示年内分配越集中。
11212 数据来源与处理 文中采用的土地利用数据共两期:20世纪70年代初期和2000年。
70年代初期的数据是通过中国人民解放军总参谋部测绘局制作的1∶10万地形图,应用Arc GIS 软件数字化获取。
2000年的土地利用数据来自中国科学院资源环境科学数据中心,分辨率为1∶10万,包括6个一级类型和25个二级类型[15]。
本文基于研究区的景观特征、土地利用特征和生态环境状况,将土地利用类型归并为7个类型:水田、旱地、林地、草地、水域、建设用地和盐碱地。
水文资料来源于水利部松辽水利委员会、白城市水文局,包括降水、径流要素的逐月和逐年资料,时间为1961～2000年。
气象数据包括1961～2000年降水、气温要素的逐年资料,数据来源于国家气象局。
其中,流域的年降水量是根据洮儿河流域内的10个雨量站数据,采用泰森多边形法求得。
流域的年均气温是根据流域内及周边地区的17个气象站点的气温数据,应用克里格空间插值方法进行插值,并采用D EM 数据进行校正而获得。
2 研究区L UCC 时空特征211 空间特征 以2000年为例分析研究区的土地利用/覆被的现状特征。
由图版3图2、表1可见,研究区土地利用以耕地、林地和草地3大类为主,其面积分别占研究区总面积的2718%、2517%和3815%,其他土地利用类型面积较小。
从空间分布特征来看,林地和草地主要分布在洮儿河上游区域,特别是海拔较高的山地、丘陵区域,多呈集中连片的分布;旱地和水田主要分布在中游区域,空间上比较连续;建设用地在中游区域广泛散布,且在上游的河流附近也有大量分布;湖泊、沼泽、滩地等水域以及盐碱地主要分布在中游地区。
212 时空变化特征 从70年代初期～2000年,土地利用的结构特征变化较小,两个时期均是以草地、林地和旱地为主(表1);尽管如此,不同土地利用类型之间彼此的消长关系和动态度特征却十分突出。
近30年间,旱地增加最为突出,其次是林地和草地的减少,再次是水域的 地 理 研 究28卷58减少和水田的增加。
其中,水田的增加速度最快。
根据土地利用转移矩阵的分析结果表明,林地转草地、草地转旱地、草地转林地、林地转旱地和水域转旱地是最主要的5个土地利用变化类型,它们占研究区土地利用变化总面积的81155%,大多是由生态用地(林地、草地、水域)转变为农业用地(旱地、水田)或由较高质量的生态用地转化为质量较差的生态用地,说明研究区内人类活动程度的增强有加剧生态退化的趋势。
表1 70年代初期和2000年土地利用面积(单位:104hm2)T ab11 Land use areas in the early1970s and2000(unit:104hm2)时间水田旱地林地草地水域建设用地盐碱地合计70年代初期1187351191001371191031416441011122276133 2000年714976171711011061405199514631282761333 水循环要素变化趋势311 径流变化31111 径流突变分析 通过Mann2Kendall法对研究区实测径流序列突变诊断分析发现,在1986年发生了径流突变,且通过了置信度95%的检验。
由此,将研究区的径流演化过程划分为两个阶段:1961～1985年和1986～2000年,以下简称第一阶段和第二阶段。
两个阶段的多年平均实测径流分别为816亿m3和1718亿m3,第二个阶段的年均径流量比第二个阶段多912亿m3。
31112 径流的年际年内变化趋势 由图3可见,年径流呈先减少、后增加、再减少的趋势,多年平均流量为3812m3/s。
年际径流量不均匀系数和变差系数分别为0120和0192,表明径流的年际变化比较强烈。
Kendall秩次相关法对月径流变化趋势的分析结果(表2)表明,各月流量均不存在明显的变化趋势。
径流年内分配不均匀系数和年内分配调节系数分别为1119和0146,说明径流的年内分配非常不均匀,其中,两个阶段的流量最大月均发生在8月份,最枯月均发生在2月份。