青岛市地表水资源变化趋势分析

曹　敏　陈　栋　李春俊



青岛市地表水资源变化趋势分析

曹敏1陈栋2李春俊1

一、概况

青岛市地处山东半岛南部，东南濒临黄海，与朝鲜半岛和日本列岛隔海相望，是我国华东地区重要的沿海开放城市。辖4个县级市（即墨市、莱西市、平度市、胶州市），6个区（市南、市北、李沧、崂山、城阳、黄岛）。全市总面积10654km2。青岛市作为我国北方重要的沿海开放城市，水资源量非常短缺。此次采用1956～2010年长系列水文资料分析全市水资源变化趋势，为青岛市水资源开发利用及实施最严格水资源管理提供科学依据。

二、地表水资源分布特征

此次分析选用全市40个雨量站，邻区11个雨量站的降水资料，采用1956～2010年同步系列。各站的实测月、年降水量资料均摘自《水文年鉴》和《山东省水文特征值统计资料》。对少数系列较短的雨量站降水资料，借用气候和地形条件相似的邻近站降水资料或采用本站与邻站资料相关分析的方法进行插补延长。选用12个水文站实测径流系列进行还原计算，并对天然径流量系列一致性进行分析，得到系列一致性较好，能反映近期下垫面情况的天然年径流量系列，作为评价地表水资源量的依据。

1.地域分布不均

青岛市降水空间分布不均，降水从东南沿海向西北内陆递减，等值线呈西南—东北走向，700mm等值线自王吴水库由西向东北经即墨入海，由于受地形影响，崂山、藏马山西部一带为降水高值区，年降水量超过800mm，崂山高值中心超过1000mm。青岛市大部分地区多年平均降水量在600～800mm之间，属于过渡带。

由于青岛市河川径流的补给来源主要是大气降水，降水的多少决定着水资源量的变化，而降水的时空分布及降水过程的差异又可导致径流、产流、汇流及水资源量的变化。故年径流深地域分布总趋势同降水量基本一致，但由于河川径流受流域下垫面条件的影响十分明显，所以年径流深地域分布的不均匀性比年降水量更大，具体分布：从东南沿海向西北内陆递减。崂山山区年径流深达300mm以上，是年径流深的高值区，而北胶莱河下游年径流深在100mm以下，是年径流深的低值区。由于河流上下游所处的地理位置、降水特性和下垫面条件都不相同，所以年径流深沿河流也会发生变化。如大沽河流域上游为山丘区，下游为平原区，且上游年降水量大于下游，故年径流深呈自上游向下游递减的趋势，上游尹府水库年径流深186.3mm；张家院水文站年径流深156.5mm，张家院至产芝水库区间为124.4mm，两水库以下至南村区间为109.0mm。

2.年际变化较大

青岛地区降水量多年变化的特点是丰、枯水段交替出现，连丰期偏丰程度和连枯期偏枯程度都比较严重，丰、枯年降水量变化幅度大。20世纪50年代为丰水期，年代均值比1956～2010年多年平均值多11.5%；60年代为丰水期，年代均值比1956～2010年多年平均值多11%；70年代为丰水期，年代均值比1956～2010年多年平均值多7.2%；80年代为枯水期，年代均值比1956～2010年多年平均值少19.4%；90年代为枯水期，年代均值比1956～2010年多年平均值少4.2%；21世纪初期为平水期，年代均值略多于多年平均值。

分析1956～2010年青岛市年平均降水量系列可知，在55年中，出现了17个丰水年，21个枯水年，最大年降水量为1964年1371.9mm，比均值偏大98%，最小年降水量为1981年384.4mm，比均值偏小49%。

3.年内分配不均

青岛地区属华北温带季风大陆性气候，降水量季节性变化十分明显。

春季（3～5月）降水量占全年降水量的14.3%；夏季（6～8月）占62.0%；秋季（9～11月）占19.1%；冬季（12～2月）只占4.6%。汛期（6～9月）四个月降水量占全年降水量的72.5%，其中7、8月份降水量占全年降水量的50.1%，8月份降水量最大，占全年的25.3%；枯水期（10～12月及1～5月）8个月降水量只占全年的27.5%。由此可见，青岛地区降水量主要集中在汛期4个月，特别是7、8月份。有些年份，全年降水量主要集中在一两次特大暴雨中，如崂山区北九水站，1997年8月份发生的一次特大暴雨，最大3日降水量达573.1mm，占该年年降水量914.4mm的62.7%，占该年8月份降水量609.8mm的94.0%。

青岛地区由于受季风影响，除7、8月份降雨量较大，甚至出现洪涝灾害外，还经常出现季节性干旱，特别是冬春季节降水量稀少，春季又时常伴随着干热风，因此春旱严重。在干旱年份，季节性连续干旱，春夏连续干旱、春夏秋连续干旱发生的机会都比较多。1981年全市大旱，胶州市胶州站全年降水量仅241.1mm，5～9月份5个月降水量只有150.4mm，仅占多年平均降水量的28.5%。李村站5～9月份5个月降水量只有147.8mm，仅占多年平均降水量的26.8%。

图1　青岛站年降水模比系数差积曲线图

图2　青岛市年平均降水量模比系数差积曲线图

三、地表水资源变化趋势分析

由于青岛市河川径流主要是由降水产生，所以径流量的年际变化特点与降水量的年际变化特点相似，不仅变化幅度大，而且丰枯交替出现，且往往发生连续丰水或连续枯水的情况。

1.丰枯水周期性变化规律分析

应用青岛站长系列降水资料作为分析的依据，点绘青岛站年降水量模比系数差积曲线图（见图1）。

从图1可以看出，青岛地区年降水量丰、枯变化过程有比较明显的周期性。自1915～1945年，差积曲线为下降段，降水量偏枯，1915～1945年降水量均值为606.1mm，比长系列均值（687.9mm）偏小11.9%。从1946～1976年差积曲线为上升段，降水量偏丰，1946～1976年降水量均值为796.0mm，比长系列均值偏大15.7%。上述的下降段（枯水段）或上升段（丰水段）虽夹杂着一些较小的丰、枯水波动段，但下降趋势都十分明显。从1977年开始，差积曲线又呈下降趋势，又进入一个枯水段，1977～2000年降水量均值为612.3mm，比长系列均值偏小11.0%。从2001年开始，差积曲线呈上升趋势，2001～2010年降水量均值为757.2mm，比长系列均值大10.1%。

从青岛市全市平均年降水量模比系数差积曲线图（见图2）也可以看出，1976年以前，差积曲线呈上升趋势，1977年以后呈下降趋势。

2.年代平均降水量变化分析

比较青岛市不同年代年降水量的均值与55年系列的均值，可以看出，20世纪50年代降水量均值最大，60、70年代降水量均值逐渐减少，80年代降水量均值最小，90年代年降水量均值又有所回升，2000年之后，降水量均值继续上升（见表1）。

3.平均年降水量～天然年径流量关系分析

分析1956～1980年和1981～2010年平均年降水量～天然年径流量关系曲线，从图3可以看出，在同量级降水条件下，不同年代天然径流量不同，整体趋势是随着时代变迁，1980年之后数据点向上偏离，这表明同量级降水对应的天然径流量逐渐下降。1956～1980年多年平均降雨量为754.1mm，对应的多年平均天然径流量为20.4782亿m3，1981～2010年多年平均降雨量为639.5mm，对应的多年平均天然径流量为11.1977亿m3，从以上数据可知，1956～1980年多年平均降雨量比1981～2010年仅多15.2%，多年平均天然径流量却多了82.9%，1980年径流系数明显减小。尤其是降雨量比较大的年份，1980年之后同量级降雨量产流减小明显，比如1971年降雨量为914.8mm，对应径流为34.4968亿m3，1990年降雨量为921.9mm，径流量仅为25.1695亿m3，2007年降雨量为942.3mm，对应径流量仅为23.5316亿m3。

表1　青岛市各年代年降水量均值比较表

图3　青岛市平均年降水量～天然年径流量关系曲线图

四、地表水资源量变化趋势成因分析

分析其原因，主要是人类活动改变了下垫面条件，导致入渗、径流、蒸发等水平衡要素发生了一定的变化。人类开发用水活动因素主要指水资源的开发利用、封山育林、修筑梯田等措施改变了下垫面的条件，这改变了流域的自然形态，增加了流域调蓄能力，导致流域产汇流条件的变化，使流域入渗损失量及陆面的蒸散发量加大，从而导致地表产流的减少。

一是对水土流失地区采取有效水土保持措施后，森林和植被覆盖率增大，增加了植物截留土壤入渗和流域蒸散发，致使径流系数减小，地表水资源量也相应减少；二是20世纪80年代以来，随着用水量的增加，地下水开采量增加，尤其是沿河两岸大量开采地下水，当地下水水位低于河面水位时，必然发生河川径流补给地下水资源量，从而导致地表水资源量减少，地下水资源量的增加。另外需要说明的是，由于60、70年代的降水量较大，地表径流量很大，在整个系列中起到很大作用，致使随着系列的延长、年数的增多，平均值的减小。以1964年为例，全市平均降雨量为1371.9mm，是历年最大降雨量，对应天然径流量为75.64亿m3，其对多年平均径流量平均值贡献值较大，从图3可以看出，该年对应的数据点偏离降雨—径流关系曲线较大，如该年不参加统计，排除极大值的影响1956～2010年多年平均径流量为14.3008亿m3，1956～2000年多年平均径流量为14.6439亿m3■

（作者单位：1.青岛市水文局2660712.青岛市水利勘测设计研究院有限公司266061）

（专栏编辑：张婷）