靜寧縣水資源時空分布特征研究

張 強

（甘肅省靜寧縣水利工程建設(shè)站，甘肅靜寧743400）

靜寧縣位于甘肅省東部，平?jīng)鍪形鞑?，總面積 2 193 km2，有效灌溉面積1.09 萬hm2，屬于水資源匱乏地區(qū)，在目前社會經(jīng)濟的發(fā)展壓力下，水資源越發(fā)緊張。對現(xiàn)有水資源的時空分布特征進行研究，可以為靜寧縣水資源規(guī)劃調(diào)度、生態(tài)文明建設(shè)等相關(guān)決策提供一定的技術(shù)支撐。

1 自然降水

1.1 降水量年際變化特征

靜寧縣地處黃土高原腹地，大陸性季風氣候特征明顯。氣溫變化顯著，年降水量分配不均，降水的年際變率和季節(jié)變率都大，多年平均降水量444.1 mm，是全國多年平均降水量（648 mm）的68.5%，是甘肅省多年平均降水量（277 mm）的1.6 倍，是平?jīng)鍪卸嗄昶骄邓浚?81 mm）的92.3%。繪制靜寧氣象站年降水量變化過程圖（見圖1），從圖1 中可以看出，年最大降水量出現(xiàn)在1964 年，為690.4 mm，年最小降水量出現(xiàn)在1971 年，僅223.8 mm，降水量年際變化明顯，豐枯差異相對比較大。

1.2 降水量季節(jié)變化特征

圖1 靜寧氣象站年降水量變化過程圖

表1 靜寧氣象站多年平均降水量月分配表 單位:mm

圖2 靜寧氣象站降水量差積曲線圖

受季風氣候的影響，靜寧縣降水量也呈現(xiàn)出明顯季節(jié)變率。春季干燥少雨，夏秋季降水量大且集中，冬季降雪較少。年降水量主要集中在6—9 月，占全年的69.2%，月平均最大降水量為91.5 mm，出現(xiàn)在8 月，占全年降水量的20.6%。按季節(jié)統(tǒng)計占全年降水量的比值分別為春季（3—5 月）18.6%；夏季（6—8 月）52.3%；秋季（9—11 月）25.9%；冬季（12—翌年 2 月）2.3%（見表 1）。

1.3 降水量區(qū)域分布特征

受地形影響，降水量存在梯度變化。年平均降水量等值線與地形等高線的走向相似，總體呈現(xiàn)自東向西、自南向北逐漸遞減的分布特征。靜寧縣東南部是降水量的高值區(qū)，多年平均降水量在480 mm 以上，西北部是降水量的低值區(qū)，多年平均降水量在450 mm 以下。靜寧縣的自然降水總體上呈現(xiàn)出時空分布不均勻的特征。

1.4 代表性分析

資料系列代表性直接影響水資源評價結(jié)果的質(zhì)量和可信度。需對評價1958—2010 年同步期年降水量的豐枯情況以及多年系列豐枯周期變化情況進行分析，以檢驗采用資料系列的代表性。從圖1、圖2可以看出，靜寧氣象站1958—1970 年差積曲線持續(xù)上升，為13 年特豐水年；1971—1972 年差積曲線有所下降，為2 年枯水年；從1973—1993 年差積曲線升降交替出現(xiàn)，為21 年平水年；1994—2002 年持續(xù)下降，出現(xiàn)連續(xù)9 年特枯水年，2003—2005 年3 年持續(xù)上升，為豐水年；2006—2010 年5 年有所下降，為枯水年；2010—2015 年5 年有所上升，為豐水年；2015—2020 年5 年有所下降，為枯水年；靜寧氣象站60 年降水系列包括了一個完整的豐、平、枯過程，說明該系列具有較好的代表性。

2 水資源總量

2012 年靜寧縣編制完成《靜寧縣水資源開發(fā)利用與保護規(guī)劃》，對全縣水資源總量進行了系統(tǒng)測算，1956—2011 年 56 年系列平均水資源總量為0.66 億 m3，其中：地表水資源量 0.53 億 m3，地下水資源量0.5 億m3，不重復地下水資源量0.13 億m3，是典型的資源型缺水地區(qū)。

2.1 地表水資源

地表水資源是一般用天然河川徑流量表示，根據(jù)地形地貌、河流特征等下墊面條件計算1958—2010 年天然年徑流分布。1958—2010 年靜寧縣平均自產(chǎn)水資源量為5 158.52 萬m3，折合徑流深23.5 mm。20%、50%、75%和95%分位數(shù)年徑流量分別為7 590 萬 m3、4 020 萬 m3、2 370 萬 m3和 1 340 萬 m3，由此得出靜寧縣4 年一遇的枯水年天然徑流量約為2 370 萬m3，20 年一遇的枯水年天然徑流量約為1 340 萬m3，5 年一遇的豐水年天然徑流量約為7 590 萬m3。其中，葫蘆河干流、甘渭河、李店河、清水河分區(qū)間為2 873.1 萬m3，占全縣地表水資源總量的55.7%。上游區(qū)間狗娃子河、渝河、高界河、甘溝河、濫泥河、長易河區(qū)間為2 285.4 萬m3，占全縣地表水資源總量的44.3%。

2.1.1 徑流量的年際變化特征 從圖3 可以看出，靜寧縣年最大徑流量15 538.46 萬m3，發(fā)生在1968年；年最小徑流量654.04 萬m3，發(fā)生在2010 年，極值比為4.2。以變差系數(shù)Cv 值統(tǒng)計，年徑流Cv 為0.70。靜寧縣徑流量年際變化大，豐枯相差懸殊。靜寧縣20 世紀50 年代、60 年代和70 年代是豐水時期，平均徑流量分別為8688.0 萬m3和7 079.49 萬m3，與多年均值相比，分別偏多68.42%和37.24%；20世紀80 年代略小于多年均值，為4 623.08 萬m3；20 世紀90 年代以來進入連續(xù)枯水期，河道來水量不斷減少，2000—2010 年徑流量與多年均值相比，減少了 65.83%，僅為 1 762.91 萬 m3，連續(xù) 11年都小于多年均值。

2.1.2 徑流量的季節(jié)變化特征 受季風氣候條件影響，靜寧縣徑流的季節(jié)變化與降水量變化基本一致，呈現(xiàn)年內(nèi)高度集中，季節(jié)性變化明顯的特點。從靜寧縣多年平均徑流量年內(nèi)變化情況來看（見表2），年徑流量主要集中在7—10 月，占到全年的64.0%，并且多集中在7—8 月，占全年徑流量的40.3%；3—6月徑流量占全年的22.8%，11 月—翌年2 月徑流量僅占年徑流量的13.2%。最大月徑流量發(fā)生在8 月，為1 107.4 萬m3，占全年徑流量的21.5%；最小月徑流量發(fā)生在1 月，為100.2 萬m3，僅占全年的1.9%。

圖3 靜寧縣多年平均徑流量變化

表2 靜寧縣水資源分區(qū)多年平均徑流量年內(nèi)分配

2.1.3 徑流量的區(qū)域分布特征 靜寧縣自產(chǎn)水資源主要分布在葫蘆河中下游，葫蘆河干流、甘渭河、李店河、清水河分區(qū)間為2 873.12 萬m3，占全縣的55.7%。上游區(qū)間濫泥河、長易河、狗娃子河、渝河、高界河、紅寺河、甘溝河區(qū)間為2 285.41 萬m3，占全縣的44.3%，但年徑流地區(qū)間差異不大（見圖4）。從徑流深分布來看，總的分布趨勢是西北部較小，由西北向東南增加，等值線走向多呈南北走向。多年平均徑流深一般在15～35 mm，其中葫蘆河上游濫泥河、長易河區(qū)間在15 mm 左右，為徑流低值區(qū)，葫蘆河中下游干流及甘渭河、李店河、清水河區(qū)間為25～35 mm，境內(nèi)各分區(qū)徑流深值總體相差不大，都較偏低。

2.2 地下水資源

靜寧縣屬于黃土高原丘陵溝壑區(qū)，結(jié)合地形地貌、含水層巖性以及開采條件等因素，經(jīng)實際計算，靜寧縣多年平均地下水資源量2 353.11 萬m3，其中葫蘆河區(qū)域2 344.23 萬m3，占總地下水資源量的99.6%；清水河區(qū)域8.88 萬m3，占總水資源量的0.5%。其中：多年平均地下水資源量1 470.64 萬m3，其中葫蘆河 1 461.76 萬 m3，清水河 8.88 萬 m3；靜寧縣多年平均山間河谷區(qū)地下水資源量1 617.3 萬m3，全部分布在葫蘆河區(qū)域?？鄢叵滤c地表水之間的重復計算量，靜寧縣純地下水資源量為652.36 萬m3，分布在葫蘆河流域（見表3）。

圖4 靜寧縣多年平均徑流量年內(nèi)變化

表3 靜寧縣水資源分區(qū)多年平均地下水資源量 單位：萬m3

圖5 靜寧縣水資源總量區(qū)域分布圖

3 結(jié)語

如圖5 所示，靜寧縣水資源總量主要分布于葫蘆河干流區(qū)間、李店河、高界河、甘溝河，占全縣水資源總量的71.8%，分別為25.9%、19.5%、15.4%和11.0%；狗娃子河、渝河、甘渭河分區(qū)占全縣水資源總量23.0%；清水河、濫泥河、長易河分區(qū)只占全縣水資源總量5.2%。

綜上所述，靜寧縣水資源分布具有明顯年際變化，存在明顯變化和區(qū)域分布不均勻等時空分布特征。