气候变化对半干旱区流域径流影响的分析研究

王 进

（甘肃省定西水文水资源勘测局，743000，定西）

气候变化对半干旱区流域径流影响的分析研究

王 进

（甘肃省定西水文水资源勘测局，743000，定西）

气候；半干旱区；径流；人类活动；研究

水资源短缺是制约半干旱区区域经济发展的主要因素。由于气候变化和人类活动改造自然能力的不断提高，导致水资源循环在时空分布上发生了很大变化。在过去50年，地球表面温度平均每10年上升0.13℃。全球气候变暖导致日益严重的水资源危机问题，引起世界各国学者的普遍关注。《中国21世纪议程》中指出，因全球气候变化对我国水资源的影响，北方河流可能出现长达20年左右的枯水期，南方河流则可能出现大洪水，全国旱涝灾害将更趋频繁。为此，加强对半干旱区流域径流特征的分析研究，实现水资源的合理配置，已成为缺水地区经济增长的焦点。以祖厉河流域为半干旱区代表流域，根据流域内水文站和雨量站1970—2009年气温、降水和径流同步时段实测水文资料序列，对气候变化条件下流域径流变化趋势进行分析探讨，为流域水资源综合治理和可持续利用提供参考依据。

一、流域概况

祖厉河流域地处东经 104°13′～105°35′、 北纬 35°16′～36°34′之间，系黄河一级支流，发源于甘肃省华家岭北侧，于靖远县红嘴子处汇入黄河，东西宽124 km，南北长 144 km，干流长度为220.3 km。河源至河口平均坡度1.94‰，流域面积 10647 km2。

祖厉河流域深居内陆，远离海洋，属典型的北温带半干旱大陆性季风气候。当太平洋和印度洋暖湿气流随季风到达本区域时，沿途受群山阻隔的消耗，形成成雨机会少、降水历时短、时空分布不均、有效降水量小等特点。流域由于受长期水蚀作用，呈现丘陵、梁、峁交错起伏，沟壑纵横的黄土丘陵地貌。地形特征上受贺兰山褶皱带和祁连山加里东褶皱带影响，地势上由西南向东北倾斜，呈阶梯式特征。流域内设有会宁、郭城驿、靖远、巉口、定西5处水文站，27处雨量站，站网分布较为均匀，基本可控制流域水资源的分布情况。

二、流域气候变化特征

1.气温变化特征

流域气候变化特征最直接的反映表现为气温的变化。气温变化导致流域水循环条件的改变，影响降水特性的改变，最终体现在流域径流量变化上。流域多年（1970—2009年）平均气温为7.0℃，最低年平均气温为5.6℃,出现在1976年；最高年平均气温达8.6℃，出现在2006年。分析表明：

①20世纪90年代中期以前，除1987年和1991年距平值为正，其余年份均为负值。90年代中期以后，除1996年距平值为负，其余年份均为正值，说明20世纪90年代中期以后，流域处于明显偏暖期，平均气温增加值达1.3℃。

②流域气温上升趋势显著，气候变暖特征明显。

2.降水变化特征

气温变化直接影响流域降水特性的变化，从而导致流域径流量的改变。据统计，流域降水量对应1970—2009年间的多年平均值为291.5mm，且随着流域气温升高呈减少趋势，70年代平均为310.5mm，到21世纪初为268.8 mm，降幅13.4%。特别是进入20世纪90年代中期以后，下降趋势尤为明显。

三、流域径流变化特征

1.径流年际变化

流域径流的年际变化大，流域内各水文站变差系数CV值在0.53～0.71之间，随着集水面积的增大而减小。分析表明:流域多年平均年径流量为0.959亿m3，径流量呈明显衰减趋势。20世纪90年代中期以前，各年份距平值大多在均值上方波动，处于偏丰时期，90年代中期以后，除1996年和1999年略偏丰外，其余年份均在均值下方波动，偏枯明显。以1995年作为分界点进行统计，90年代中期以后径流比90年代中期以前减少约33.8%。

2.径流年内季节变化

流域径流的年内分配极不均匀，汛期（6—9月）径流量占全年的79%，非汛期（10—5月）仅占21%。最大月径流量一般出现在7—8月，最小月径流量出现在1月。上游枯水期经常发生河道干涸，冬季发生连底冻现象；中下游相对稳定。

四、气候变化对流域径流的影响分析

气候变化和人类活动是影响河川径流的主要因素。全球气候的变化受热条件及大气环流的改变,必将引起水资源循环的时空分布发生变化。大气候变化影响小流域水文的变化，具体体现在流域降水、径流特征的变化。

对40年流域径流和气温资料作线性相关分析，可见两者之间呈负相关关系，相关系数为-0.305，经检验，在置信度水平a=0.05时达到显著水平，表明随流域气温升高流域年径流呈减少趋势。

为进一步说明气候变化对流域径流的影响，考虑降水量是流域气候变化响应因子和流域径流变化影响因子，同时受人类活动影响相对较小，则以降水量作为参证因子，点绘流域年降水量与年径流量时序累积值相关曲线图，分析流域径流变化趋势，见图1。

从图1可见，20世纪90年代中期开始流域雨—水关系发生明显转折，图中表现为曲线向上折，年径流量减幅达33.8%。这可能与流域人类活动加剧和流域内水利水保工程措施有关。据有关资料的不完全统计，自20世纪70年代以来，流域内兴修水平梯田 130多万亩 （8.66万 hm2），关川河流域综合治理种草留床面积达 61.2 万亩（4.08 万 hm2），造林累计64万亩（4.3万 hm2）。 同时，为满足工农业和城市生活用水需要，上游先后修建小型水库21座，修建截流引水工程多处。这一系列措施的实施，使流域植被覆盖率大幅度提高，改善了流域下垫面条件，同时也增加了水量消耗，减轻了水土流失，从而影响流域径流量的减少。90年代以后为解决干旱山区群众生活生产用水实施的“121雨水集流工程”，也对流域径流产生了一定影响。经过量化评估统计表明，水利水保工程措施即人类活动引起径流的变化量为0.258亿m3，占径流变化总量的71.3%，而气候变化对降水量影响引起年径流变化量为0.104亿m3，占径流变化总量的28.7%。

五、结语与讨论

经过对祖厉河流域气候与水文因素的分析，可得出如下结论：

①利用肯德尔(Kendall)秩次相关检验法进行趋势变化显著性检验表明，流域气候变暖特征显著。自20世纪90年代中期以后，流域气温处于明显偏暖期，比20世纪90年代中期以前均值增高达1.3℃。

②流域的年径流量呈逐年递减趋势，20世纪90年代中期以后减幅尤为明显，径流量平均值比20世纪90年代中期以前减少了33.8%。

③流域径流对气候变化响应敏感。经相关分析表明，两者之间呈显著负相关关系，说明随流域气温升高流域年径流量呈递减趋势。

④通过年降水量为参证因子对年径流量影响评估表明，气候变化对降水量影响引起年径流变化量占径流变化总量的28.7%，而人类活动及其他因素引起径流的变化量占径流变化总量的71.3%，说明气候变化对径流影响小于人类活动及其他因素对径流的影响。

综上所述，祖厉河流域自20世纪90年代中期开始，流域雨—水关系发生明显变化，径流量衰减趋势明显，这与流域气候变化和人类活动影响有关。因此，应注重使用清洁能源，减少温室气体排放；同时，应全面统筹规划，合理开发配置流域水资源，从而实现流域水资源的可持续利用，为区域经济发展提供资源保障。

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P333

A

1000-1123（2011）03-0018-02

2010-11-04

王进（1972—），男，工程师，主要从事水文水资源分析研究工作。

责任编辑 张智吾