石羊河流域紅崖山水庫站徑流變化特征及應(yīng)對(duì)措施

金彥兆，孫棟元，胡想全，曾建軍，張?jiān)屏?/p>

(甘肅省水利科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730000)

水資源的自然屬性和社會(huì)屬性決定了其在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的地位和作用。目前，隨著缺水情勢的日益加劇，水資源已成為具有政治和經(jīng)濟(jì)意義的戰(zhàn)略性資源。徑流不僅直接決定著某一區(qū)域、流域地表水資源的多寡，而且也是確定其可利用水資源的重要依據(jù)。因此，分析紅崖山水庫入庫徑流變化特征及成因，有針對(duì)性地提出切實(shí)可行的應(yīng)對(duì)措施，為民勤綠洲經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)、穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展提供水資源支撐，不僅顯得十分重要，而且十分緊迫。

1 入庫徑流變化特點(diǎn)分析

1.1 徑流年際變化特征與規(guī)律

石羊河流域紅崖山水庫站1962—2010年均入庫徑流量2.15億m3，整體呈顯著減少趨勢，趨勢方程y=-0.0625x+3.7066，年均以0.0625億m3/a的速率減少，49年內(nèi)減少3.06億m3。該站徑流量年際變化大，最大值為1967年的5.11億m3，最小值為2001年的0.70億m3，二者相差4.41億m3，最大、最小年徑流比值7.30，見表1。該站年均徑流量變化5a滑動(dòng)平均曲線如圖1所示，年際距平曲線如圖2所示。從中可以看出，1962—1967年年均徑流量波動(dòng)增加；1968—2001年期間除個(gè)別年份略有反彈外，其余絕大多數(shù)年份持續(xù)較少；2002—2010年波動(dòng)略有增加。另外，1962—1979年年均徑流量均大于平均值，但從1980年開始，除1983年、2010年大于平均值外，其余均小于平均值，年徑流量減少態(tài)勢十分顯著。

圖1 1962—2010年石羊河流域紅崖山水庫站徑流量年際變化曲線

圖2 1967—2010年石羊河流域紅崖山水庫站徑流量年際距平變化曲線

1.2 徑流年代際變化特征與規(guī)律

石羊河流域紅崖山水庫站年代際平均徑流量分析結(jié)果見表1。由表1可知，過去49年紅崖山水庫站20世紀(jì)60年代和70年代徑流量相對(duì)較高，分別為3.79億m3和2.64億m3，比多年平均分別高1.64億m3和0.49億m3，80年代、90年代和21世紀(jì)初徑流量相對(duì)較低，分別為2.02億m3、1.16億m3和1.29億m3，比多年平均分別低0.13億m3、0.99億m33和0.86億m3。

表1 石羊河流域紅崖山水庫站年代際平均徑流量分析結(jié)果表

圖3 紅崖山水庫站季節(jié)徑流量變化圖

1.3 徑流季節(jié)變化特征與規(guī)律

從紅崖山水庫季節(jié)平均徑流量變化情況見圖3和表2。由圖3可以看出，該站春、夏、秋、冬四個(gè)季節(jié)均表現(xiàn)為年徑流減少趨勢。通過對(duì)比分析：該站冬季年徑流量減少速率最高，1962—2010年平均減少1.485億m3，線性減少幅度0.0297億m3/a；春季次之，平均減少0.675億m3，線性減少幅度0.0135億m3/a；秋季減少0.505億m3，線性減少幅度0.0101億m3/a；夏季平均減少幅度最小為0.465億m3，線性減少幅度0.0093億m3/a，表明該站冬季徑流量減少對(duì)年徑流減少的貢獻(xiàn)最大。

對(duì)于年徑流量的季節(jié)變化，存在以下特點(diǎn)：①春季：平均年徑流量距平值，20世紀(jì)60、70年代為正，80年代以來均為負(fù)，其中90年代平均年徑流量最小，比年均小0.26億m3，60年代最大，比年均大0.36億m3。②夏季：平均年徑流量距平值60—80年代為正，90年代和21世紀(jì)初為負(fù)，其中21世紀(jì)初平均年徑流量最小，比年均小0.17億m3，50年代最大，比年均大0.25億m3。③秋季：平均徑流量距平值60、70年代為正，80年代以來均為負(fù)，其中90年代平均徑流量最小，比年均小0.24億m3，50年代平均最大，比年均多0.35億m3。④冬季：平均徑流量距平值60、70年代為正，80年代相對(duì)穩(wěn)定，90年代以來為負(fù)，其中21世紀(jì)初平均徑流量最小，比年均小0.54億m3，60年代最大，比年均大0.67億m3。

表2 紅崖山水庫站徑流距平變化分析結(jié)果表單位：億m3

2 徑流變化主要結(jié)論及原因分析

2.1 徑流變化主要結(jié)論

由前述分析結(jié)果可見，隨著時(shí)間變化，紅崖山水庫入庫徑流量減少顯著，年均以0.0625億m3/a的速率減少，49年內(nèi)減少了3.06億m3；年代際平均徑流量在20世紀(jì)60年代和70年代相對(duì)較高，80年代、90年代和21世紀(jì)初相對(duì)較低，總體呈現(xiàn)持續(xù)減少態(tài)勢，從60年代的平均3.79億m3減少到20世紀(jì)初的平均1.29億m3；冬季季節(jié)平均徑流量年減少速率最高，春季次之，秋季居三，而夏季最小，表明冬季徑流量減少對(duì)年徑流減少的貢獻(xiàn)最大。

2.2 徑流變化主要原因

石羊河是河西內(nèi)陸河流域人口最多、經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)、水資源開發(fā)利用程度最高、用水矛盾最突出、生態(tài)環(huán)境問題最嚴(yán)重的地區(qū)。隨著流域上、中游區(qū)人口持續(xù)增加、經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，導(dǎo)致紅崖山水庫入庫徑流量急劇下降。分析其原因主要包括：①石羊河流域水資源數(shù)量嚴(yán)重不足，總水資源量只有17.05億m3，人均、耕地畝均水資源占有量分別僅為750m3/人、400m3/畝；②上中游區(qū)包括生活飲水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉等在內(nèi)的各行業(yè)用水急劇增長，對(duì)地表徑流的引用量逐年增加，下泄水量隨之減少；③缺乏全流域行之有效的水資源配置與調(diào)度管理方案[3]，導(dǎo)致了水資源利用秩序的混亂。進(jìn)一步分析可知，盡管流域水資源總量不足，但上、中游區(qū)用水量增加和配置的不合理、管理的不到位，才是導(dǎo)致紅崖山水庫入庫徑流量減少的主要原因。

3 徑流變化應(yīng)對(duì)措施

石羊河流域是河西內(nèi)陸區(qū)三大流域之一，在甘肅省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、西部生態(tài)屏障構(gòu)建等方面具有不可或缺的作用，尤其是流域尾閭青土湖的存亡成為整個(gè)流域健康與否的晴雨表。為此，采取積極有效措施，增加紅崖山水庫入庫徑流量顯得尤為重要。

(1)加強(qiáng)流域水資源統(tǒng)一調(diào)度管理與優(yōu)化配置。石羊河流域多年平均地表水資源量15.04億m3，人均、耕地畝均水資源量分別只有680m3、230m3，屬于水資源極度短缺地區(qū)，上下游、行業(yè)之間用水矛盾十分突出，因此，注重水資源合理利用與優(yōu)化配置，加強(qiáng)全流域水資源統(tǒng)一調(diào)度管理成為緩解流域水資源供需矛盾的重中之重。

(2)調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)布局與結(jié)構(gòu)。石羊河流域農(nóng)業(yè)用水占總用水量的80%以上，是名副其實(shí)的用水大戶，但長期以來，流域中下游以瓜果、蔬菜為主導(dǎo)的高耗水農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)未能得到有效調(diào)整，每年輸出虛擬水超過3億m3，成為加劇流域水資源短缺的主要因素。因此，合理布局和優(yōu)化調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推廣低耗水高附加值農(nóng)業(yè)品種，對(duì)緩解全流域用水矛盾的作用顯而易見。

(3)加大高效節(jié)水灌溉技術(shù)推廣應(yīng)用。大量事實(shí)證明，以管灌、滴灌、噴灌為主的高效節(jié)水灌溉可有效降低農(nóng)業(yè)灌溉用水定額，減少農(nóng)業(yè)灌溉用水量。因此，在農(nóng)業(yè)用水占比居高不下的石羊河流域，加強(qiáng)高效節(jié)水灌溉宣傳力度，強(qiáng)化高效節(jié)水灌溉技術(shù)推廣應(yīng)用，顯得尤為必要。

(4)全面建設(shè)節(jié)水型社會(huì)。面對(duì)流域水資源嚴(yán)重短缺、水需求持續(xù)增長的現(xiàn)實(shí)，加強(qiáng)水情宣傳，開展水情教育，實(shí)施全民節(jié)水行動(dòng)，全面建設(shè)節(jié)水型社會(huì)，工業(yè)上推行工藝節(jié)水、循環(huán)用水，居民生活中推廣節(jié)水器具、實(shí)施超用水加價(jià)制度，形成全社會(huì)節(jié)水、惜水的良好氛圍。

(5)實(shí)施跨流域調(diào)水。石羊河流域是甘肅省河西內(nèi)陸河流域中人口最多、經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)、水資源開發(fā)利用程度最高、用水矛盾最突出、生態(tài)環(huán)境問題最嚴(yán)重的地區(qū)，在流域內(nèi)部充分“節(jié)流”的基礎(chǔ)上，要從根本上緩解流域水資源供求矛盾無他路可走，必須“開源”，即實(shí)施跨流域調(diào)水，這是增加可利用水資源量，保障民勤綠洲經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展最直接、最有效的措施。

4 結(jié)語

河川徑流的大小直接決定著區(qū)域地表水資源量的多少，分析包括年際、年代際與季節(jié)變化在內(nèi)的徑流變化特征，對(duì)進(jìn)行水資源保護(hù)、開發(fā)、利用具有重要意義。位于石羊河下游的紅崖山水庫對(duì)民勤綠洲具有生死攸關(guān)的作用，其入庫徑流的多少?zèng)Q定著民勤綠洲可利用水資源的多少，而徑流變化決定著民勤綠洲水資源規(guī)劃利用方案，決定著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局。長期以來，受石羊河上中游區(qū)水資源開發(fā)利用的巨大影響，紅崖山水庫入庫徑流量持續(xù)減少，從20世紀(jì)50年代的超過4億m3減少到本世紀(jì)初的1億m3左右，對(duì)民勤綠洲區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)帶來了嚴(yán)重影響。因此，系統(tǒng)分析紅崖山水庫入庫徑流變化特征、變化規(guī)律與變化幅度，針對(duì)導(dǎo)致紅崖山水庫入庫徑流減少的主要成因，采取工程與非工程相結(jié)合的措施，有效應(yīng)對(duì)入庫徑流減少帶來的不利影響，對(duì)支撐流域重點(diǎn)治理規(guī)劃，實(shí)施、確保民勤綠洲經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境改善具有重要戰(zhàn)略意義。