汾河流域地表径流变化分析

张宇

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

汾河流域地表径流变化分析

张宇

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

汾河流域是山西省重要的经济社会发展区域，由于水资源长期过度开发、植被破坏、污染加剧，水土流失、地下水超采严重，地下水位下降，泉水出流量剧减，降水产流急剧衰减，两者的共同作用造成地表径流量大幅减少，因此对汾河流域生态进行建设是十分重要且紧迫的。

地表径流；生态修复；汾河流域

1 流域概况

汾河流域面积39471km2，南北长412.5km，东西宽188km，干流全长716km，是山西第一大河，黄河第二大支流。流域位于山西省中南部，是山西省政治、经济、文化中心。

汾河流域人均水资源量275m3，为全省人均水资源量381m3的72%，人均供水量208m3，单位面积平均占有水资源量172m3，为全省单位面积平均水资源量182m3的94.5%；单位面积平均供水量217m3。

汾河流域平川面积占比最大，水热资源丰富，是全省粮食主产区域。该流域在不同的历史时期，植被均在不断减少，水土流失逐步加大，各个支流上游的沟道不断发育，流失的泥沙造成湖泊淤没。随着湖泊的逐步消失，带来了河流水系吸纳洪水的能力弱化，洪灾出现的频次增加。植被的减少，导致土壤涵养水源的能力降低，支流水量减少，抵御干旱的小气候环境一并消失，干旱出现的频次加大。

2 降水

流域内降水成因可分为含有丰沛水汽的副热带海洋气团与极地大陆气团接触、锋面过境时产生的锋面雨，大气层结构不稳定形成的对流雨，因地形抬升作用形成的地形雨，以及因气流向低压区辐合抬升产生的气旋雨。

流域内地形起伏大，山脉多呈东北向或北东方向排列，水汽自南或东南方向入境后，受到层层阻隔，年降水量总体上自南向北递减，且随着山地高度的增加而增加，尤其芦芽山、关帝山的降水量随高程增加较快；随纬度增高同高程降水量渐趋减小；不同坡向降水量高程关系因水汽来源、山脉走向不同而存在差异。年降水量变化梯度大，存在众多交替出现的高低值中心，低值区主要分布于盆地，太原、运城、临汾盆地低值中心年降水量分别在450mm，500mm，550mm以下，均小于盆地周围山区；高值区几乎全分布在高山地区。

流域内各年间降水量差异很大，上中下游最大、最小年降水量比值介于2.38～3.06之间，降水量年内分配极不均匀，季节变化非常明显，一般冬季干旱少雨，夏季雨水充沛，秋雨多于春雨。

3 径流量及分布特性

3.1 天然径流

汾河流域河津站1956—2013年多年平均天然径流量为18.72亿m3。各测站多年径流统计结果见表1。

表1 汾河流域主要测站多年径流统计表

3.2 径流量分布特性

流域径流分布特性主要受自然因素和人类活动两个因素影响。自然因素包括地理位置、地形地貌、气候气象、植被等，是径流赖以形成的基础，对径流产生着持久且基本稳定的影响。人类活动对流域地表径流量的影响可分为两方面：一是以地表水为水源的工农业用水和生活用水以及水利工程的调蓄，直接改变了下游水文站控制断面的实测径流量，二是生产实践和社会活动改变流域下垫面条件（包括植被、土壤、水面、耕地、潜水位等因素），导致入渗、径流、蒸散发等平衡要素的变化，使得流域产汇流条件发生变化，同时改变径流的时程。

通过对流域内干支流水文测站天然径流分析，具有以下特点：一是地区分布不均。流域降水量总体上自南向北递减、山地大于盆地、迎风坡大于背风坡，径流深与降水量基本对应，径流深南部大于北部，吕梁山脉的芦芽山、关帝山及汾河上游的分水岭部位为径流深高值区，盆地区为径流深低值区。二是年内分配不均。流域径流的年内分配表现为典型的夏雨型，即径流量的丰枯特征和降水量对应，径流集中程度主要取决于雨季持续时间和降水量的集中程度，各代表站典型年径流量的年内分配，一般丰水年径流集中程度大于枯水年，大水年份虽然河川径流丰富，但集中程度高，对水资源开发不利；连续最大四个月径流量出现在6—9月，占多年平均径流量的50%。三是年际变化比较平缓。汾河流域面积大，干支流有较大岩溶泉水出露，流域的调节性能较好，年径流极值比在4.0左右，变幅相对较小。

4 地表径流量变化趋势分析

地下水位下降后，泉水出流量剧减，同时，多年来降水量的下降也直接导致河川径流的衰减，两者共同作用造成地表径流量大幅减少。依据现有58年的实测水文资料，1956—2013年平均降雨量为507mm，平均地表径流量为20.4亿m3。其中：1956—1979年平均降雨量为529mm，平均地表径流量为26.5亿m3；1980—2000年平均降雨量为477mm，平均地表径流量为17.4亿m3；2001—2013年平均降雨量为515mm，平均地表径流量为13.3亿m3，降雨量与2012年基本相近。在调查的1956—1979年，1980—2000年，2001—2013年水资源量均值是逐段减少的。2001—2013年段水资源量比1956—1979年水资源量减少近30%。

从地表水资源量累计均值分析图中可以看出，降水量、径流量累计均值曲线均为下降趋势，说明实测年份内，汾河流域径流量总体呈现衰减趋势，由于降水和径流存在非线性关系，当降水量减少时，径流量以远大于降水量的减幅减少，径流量累计均值曲线下降趋势比降雨量曲线下降明显。经各年径流量资料统计，在1980—2013年的34年间，只有6年的地表径流量高于均值，在1989—2013年25年间，只有2年的地表径流量高于均值，2013年径流量为20.8亿m3，仅与均值持平。

地表径流量的减少有降雨因素，也有地表产流条件（下垫面）变化的因素。与1956—1979年系列相比，1980—2000年系列地表径流量每年减少9.1亿m3，其中受降雨因素减少影响4.1亿m3，占45%，受地表产流条件影响5亿m3，占55%。2001—2013年地表径流量和1956—1979年相比，减少径流量13.2亿m3，其中受降雨因素减少影响1.4亿m3，占11%，受地表产流条件影响11.8亿m3，占89%。

从汾河流域上、中、下游三个区间资料整体比较，汾河各段总体呈衰减演变的趋势，上游径流量普遍偏低，下降趋势较为明显，由于近年来上游采取部分保护措施，年径流量下降趋势平缓；较上游情况相比，中游径流量普遍偏高，2008年以来部分河段经过治理后略有上扬，但仍不能达到前期水平；下游段径流量与中游径流量比较，下降趋势没有改变。

5 生态修复紧迫性分析

一是经济社会发展对水的需求尤为迫切。产流不足问题不解决，自身造血功能不恢复，单靠引调客水难以保障经济社会的可持续发展。二是经济社会发展对生态文明的要求越来越高。在改造自然过程中，改善生态环境、恢复河流水系、建设生态文明已成为流域内全体人民的共识。三是近年来虽然水生态恶化问题有所控制，但地下水补给途径破坏、河流自身产流不足、植被差的问题并未解决且有可能继续恶化。四是汾河流域面源污染严重，河流水质不断恶化等多重效应叠加，造成了城市周边地区土壤和浅层地下水的严重污染。为此，维护汾河河道健康生命，保护山西人民美好家园已到了刻不容缓的地步。

6 保护措施

第一，科学配置水土资源，节水优先，高效利用，保障流域经济社会健康发展。增加林地、水地、水域面积，减少旱地面积，对25°以上坡地退耕还林还草，将部分占用的河滩地改造为蓄水湿地，为水生态修复提供必需的基础条件。进行部分水域及水利设施建设，增加水域面积。实行最严格水资源管理制度，落实用水总量和效率控制红线，以农业节水为重点，统筹兼顾工业、生活节水，严格控制用水增量。对流域内灌区进行高效节水改造，节约用水。

第二，恢复水域，重建水系，充分利用洪水资源。通过在汾河干流沿线、支流下游和边山峪口等区域恢复和建设一批能调蓄径流的“珍珠串”状水域，总面积238km2，蓄滞洪水，充分利用雨洪资源，使洪水资源化，达到重建河流水系、抬升地下水位、净化水质、改善生态环境、增加渔业养殖及丰富水生植物等目的，在确保防洪安全的前提下，蓄滞洪水源化。通过体制机制创新，强化水功能区限制纳污红线，加强污染防治，加大废污水处理和中水回用力度，在山丘区重点实施清洁小流域建设，实现污水资源化。

7 结论

汾河流域是我省重要的经济社会发展区域，由于水资源长期过度开发、植被破坏、污染加剧，水土流失、地下水超采严重，地下水位下降，地下水水位下降后，泉水出流量剧减，降水产流也急剧衰减，两者的共同作用造成地表径流量大幅减少。生态环境破坏严重，远超水资源和水环境承载能力，对人类不良影响的表现越来越明显，加大生态环境建设投入以保护越来越脆弱的生态环境已刻不容缓。

TV121+.2 ［

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张宇（1980-），男，2009年毕业于太原理工大学水力学及河流动力学专业，工程师。

2016-08-15；

2016-09-24