黄土高原庄浪县地表水资源时空分布特征及开发利用状况研究

2021-11-10曹杰，王东

地下水 2021年5期

曹杰，王东

(甘肃省临洮水文水资源勘测局，甘肃定西 730500)

水资源是保障经济社会持续发展不可替代的重要资源[1]。地表水资源是河流、湖库等地表水体中由当地降水形成的可以更新的动态水量，用天然河川径流量表示。影响径流形成的自然因素有降水、蒸发等气象因素和流域面积、地形地貌、土壤植被等下垫面因素，同时人类活动对河川径流也有较大影响[2]。甘肃省是水资源短缺省份之一，人均水资源量只为全国的1/2，而庄浪县水资源更加短缺，人均水资源量仅为全省的1/5[3]。随着经济的发展和社会的进步，水资源短缺和水污染造成的水危机已成为制约庄浪县经济社会发展的重要因素[4]。

1 概况

庄浪县隶属于甘肃省平凉市，位于甘肃省中东部，总面积1 553.14 km2。东邻华亭市，西依静宁县，北与宁夏隆德县、泾源县毗邻，南和张家川县、秦安县接壤。属黄土高原丘陵沟壑区，地势自东北向西南倾斜，海拔介于1 400～2 857 m之间，境内群山起伏，六盘山耸峙于东，余脉分六支回环盘互，贯穿全境。

庄浪县属大陆性季风区，境内南北气温差异大，多年平均降水量512.1 mm，最大年降水量753.3 mm(1964年)，最小年降水量271.2 mm(1997年)。多年年平均水面蒸发量849.6 mm，最大年水面蒸发量1 075.6 mm(1997年)，最小年水面蒸发量720.7 mm(1976年)。全年平均无霜期142 d。多年平均日照时数2 179 h。

庄浪县境内的河流均属于黄河流域渭河水系，主要河流有渭河一级支流葫芦河，二级支流庄浪河、三级支流水洛河。以上河流、支沟构成庄浪县的水系网络，是县境内工农业生产、生活用水的主要水源[5]。

由于庄浪县境内未设水文监测站，根据邻近地区水文站网分布情况，选用葫芦河干流静宁、秦安和支流南河仁大水文站作为庄浪县地表水资源计算的参证站。参证站资料摘自历年《水文年鉴》、《甘肃省水文统计》、《水文资料整编成果》等成果，资料翔实可靠。

2 径流量年际年内变化

2.1 径流量的年际变化特征

庄浪县地表水最大年径流量22 461.2万 m3，发生在1968年；最小年径流量1 531.5万 m3，发生在1997年，极值比为14.7。以变差系数Cv值看，年径流Cv为0.64，而年降水量Cv为0.18，说明庄浪县径流量年际变化大，丰枯相差悬殊。

图1 庄浪县年径流量变化过程

从不同年代段径流量变化来看(表1、图1)，庄浪县上世纪50年代至70年代是丰水时期，平均径流量分别为12 715.1万 m3和10 691.1万 m3，与多年均值相比，偏多46.4%和23.1%；80年代略大于多年均值，为8 726.4万 m3；90年代至2009年为连续枯水期，2000-2009年径流量与多年均值相比，减少了48.6%，仅为4 464.4万 m3，除2003年略大于多年均值外，其他年份相对较小，2009年仅2 483.5万 m3，为多年均值的28.6%。

表1 庄浪县各分区不同年代段径流量万m3

表2 庄浪县水资源分区多年平均径流量年内分配

2.2 径流量的年内变化特征

应用静宁—秦安区间多年平均径流量年内分配比例，分析庄浪县径流的年内变化，结果见表2和图2。

受季风气候的影响，庄浪县径流的年内变化与降水量变化基本一致，呈现年内高度集中，季节性变化明显的特点。从全县多年平均年内变化情况来看(图2)，年径流量主要集中在7-10月，占到全年的59.6%，并且多集中在7-8月，占全年径流量的37.4%；3-6月径流量占全年的26.2%，11-2月径流量仅占年径流量的14.2%。最大月径流量发生在8月，为1 658.6万 m3，占全年径流量的19.1%；最小月径流量发生在1月，为112.9万 m3，仅占全年的1.3%。

图2 庄浪县多年平均径流量年内变化

3 地表水资源量

3.1 分区地表水资源量

根据1956-2009年同步系列资料和上述计算方法，以庄浪县水资源分区为计算单元，计算1956-2009年地表水自产水资源量系列，庄浪县水资源分区天然径流量特征值见表3。

表3 庄浪县水资源分区天然径流量特征值

从表3中可知，全县1956-2009年系列平均自产水资源量为8 684.1万 m3，折合径流深55.9 mm，其中葫芦河流域为1 520.6万 m3，占全县的17.5%；水洛河流域为6 730.6万 m3，占全县的77.5%；清水河区间为432.9万 m3，占全县的5.0%。从不同频率计算结果显示，庄浪县在频率为20%、50%、75%和95%时，年径流量分别为11 831.9万 m3、6 834.3万 m3、4 830.3万 m3和3 855.6万 m3。也就是说：庄浪县5年一遇的丰水年径流量为11 831.9万 m3；2 a一遇的平均年径流量为6 834.3万 m3；20年一遇的枯水年径流量仅为3 855.6万 m3。

3.2 地表水资源的地区分布特征

庄浪县自产水资源主要分布在水洛河流域，为庄浪县的主要产水区，其中北洛河为2 661.5万 m3，占水洛河流域的39.5%，南洛河为3 452.5万 m3，占51.3%，下洛河为616.6万 m3，占9.2%；其次为葫芦河流域1 520.6万 m3，占全县自产水资源量的17.5%；清水河流域自产水资源量最少，为432.9万 m3，仅占全县的5.0%。从径流深分布来看，总的分布趋势是东部山区大，西部黄土台区小，由东向西递减，等值线走向多呈南北走向。多年平均径流深一般在25～100 mm之间，其中庄浪河和葫芦河干流区间在25 mm左右，为径流低值区，东部六盘山区高达150 mm以上，为径流深高值区，高值区与低值区相差6倍以上，年径流深的地区分布很不均匀。庄浪县自产水资源量区域分布见图3。

图3 庄浪县自产水资源量区域分布

4 地表水资源可利用量及开发程度分析

4.1 地表水资源可利用量

庄浪县自产地表水资源量为8 684.1万 m3，水利工程最大供水能力为2 623.63万 m3，地表水资源可利用量为1 912.7万 m3，地表水资源可利用率为22.0%。庄浪县河流地表水资源可利用量见表4。

表4 庄浪县地表水资源可利用量水量：万 m3

从分析估算结果可以看出，庄浪县地表水资源利用率最高的是庄浪河，达到了55.1%；水洛河利用程度相对较小，开发利用程度较低；清水河区间目前还没有利用地表水的水利工程；全县地表水资源可利用率仅为22.0%。一方面是由于利用入境水量的北洛河上游红崖湾水库是庄浪县主要水源地，现状供水能力为660万 m3，占到全县现状供水的27.1%；另一方面由于水洛河中下游以及葫芦河干流区间地表径流大部分由暴雨产生，缺少拦蓄利用暴雨洪水的水利工程，大量的水资源以难以控制的洪水形式流失，使得庄浪县对当地水资源的利用程度较低。因此，今后应加大水资源的开发力度，从而使有限的水资源获得更大的经济效益，促进当地经济社会的快速发展。

4.2 地表水资源开发利用程度

庄浪县2009年各行业使用地表水2 645.60万 m3，地表水资源开发利用率30.46%；庄浪县大部为黄土丘陵，沟壑纵横，降水相对较多，但汛期水量集中，水土流失严重，水资源难以利用，地表水资源开发利用程度均小于全省黄河流域40.18%和16.63%平均水平[6]。庄浪县各河流地表水水资源开发利用程度分析表见表5。

表5 庄浪县各河流地表水资源开发利用程度水量：万 m3

葫芦河流域地表水资源开发利用程度最高，开发率达72.90%，超过国际公认的40%的合理限度，如果考虑当年葫芦河的过境水量3 554.9万 m3，则开发率为21.84%；葫芦河支流庄浪河地表水资源开发率为38.01%。可以看出，葫芦河流域干流区间的地表水资源开发利用程度高于其支流庄浪河。

水洛河流域地表水资源开发利用率为22.84%；水洛河支流南洛河地表水开发率为5.21%；水洛河流域地表水资源开发利用主要集中在北洛河和下洛河，南洛河地表水资源开发利用程度较低。

清水河流域由于地形限制，地表水资源暂时未开发利用。

4.3 地表水资源开发利用存在的主要问题

庄浪县地表水资源总量为8 684.1万 m3，人均地表水水资源量196 m3，水资源匮乏，分布不均；河川径流年内分配不均，且与降水分配基本一致。全县地表水供水能力2 436.06万 m3，仅占地表水资源量的28.1%，水利工程建设程度较低；主要河流葫芦河干流、庄浪河、下洛河缺少控制性蓄水工程，水利工程的调控能力较低，这加大了地表水资源开发利用的难度。

全县水资源供需矛盾突出，特别是葫芦河流域和水洛河中下游地区，十年九旱，生活用水也时常不能保障，经济社会发展受水资源制约严重，地区生活贫困局面因缺水改善缓慢。随着经济社会的不断发展，城镇化率的提高，经济社会发展需水要求越大，水资源供需矛盾将日趋严重。

全县农田节水灌溉技术推广不够，喷、滴灌等高新节水面积比重偏小；农业布局和种植结构不合理，用水结构性矛盾突出，水资源率较低；部分农田水利工程虽然经过渠系续建配套工程改造，但多数灌区配套不全，渠道破损渗漏严重，部分灌区灌溉水利用系数较低，水利设施正常效益不能发挥，水资源利用效益不高。

水利基础设施不完善，节水设施和节水技术相对落后，节约用水的基础工作相对滞后，群众的节水意识不强。另外，城市供水管网漏失率较高，中水回用水平很低，管理措施相对薄弱，降低了水资源利用效率和效益，使得水资源供需矛盾更为突出。