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50a来洮河流域降水径流变化趋势分析

第25卷　第1期

2003年2月冰　川　冻　土

JOURNALOFGLACIOLOGYANDGEOCRYOLOGYVol.25　No.1Feb.2003

文章编号:100020240(2003)0120077206

50a来洮河流域降水径流变化趋势分析

收稿日期:2002204208;修订日期:2002206210 基金项目:中国科学院知识创新工程重大项目(KZCX1210203201;KZCX01209);中国科学院寒区旱区环境与工程研究所知识创新工程项目(CACX210036;CACX210016)资助作者简介:张济世(1963—),男,甘肃通渭人,高级工程师,1987年在成都科技大学获学士学位,现从事水文水资源及气候变化研究.E2mail:zjs1963@Yahoo.com.cn张济世1,　康尔泗1,　蓝永超1,　陈仁升1,

姚尽忠1,　蒲瑞丰1,　陈满祥2

(1.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州　730000;

2.甘肃省水文水资源勘测局,甘肃兰州　730000)

摘　要:洮河流域40多年水文实测资料分析表明,由于受气候变化及人类活动影响,流域降水和径流

特征发生了明显变化,降水与径流总体呈下降趋势,其下降的线性斜率分别为-0.86～-1.34mm・

a-1和-1.57～-3.36m3・s-1・a-1;而气温呈缓慢上升趋势,其上升的线性斜率为0102℃・a-1.降水

的减少和温度的升高已经导致甘南草原荒漠化,使许多湿地和湖泊干涸;径流的减少和温度增加在近

20a来有进一步加剧的趋势.

关键词:降水径流;变化趋势;统计分析;洮河流域

中图分类号:P339文献标识码:A

1　引言

洮河流域上游地区是引洮灌溉工程的引水区,

甘肃中部干旱地区是该工程的受益区,这一地区降

水稀少,水资源贫乏,人民群众生活非常艰苦.国

家为解决甘肃中部干旱地区的贫困问题而一直致力

于引洮工程的规划设计研究,为此对洮河流域的研

究出现了两次高潮:1950年代在大跃进时期,由于

建设的需要而进行了大规模勘测研究,因设计问题

和经济困难而使该工程下马;随着经济发展,特别

是国家扶贫攻坚计划的实施和贫困化面积的逐渐缩

小,甘肃中部干旱地区这个扶贫的最大死角,只有

通过引洮工程才能彻底解决贫困问题.2002年12

月引洮工程终于重新开工建设,千百年来饱受干旱

缺水之苦的甘肃中部地区,有望摆脱干旱缺水、十

年九旱的困扰,为致富奔小富提供必须的水资源支

撑.但是对洮河流域40多年水文实测资料分析发

现,由于受气候变化及人类活动影响,流域降水和

径流总体呈下降趋势,而气温呈缓慢上升趋

势[1～3].降水的减少和温度的升高已经导致甘南草

原荒漠化,使许多湿地和湖泊干涸;而且降水径流的减少在近20a来有进一步加剧的趋势[4～8],这种

变化将会对引洮工程的设计依据产生影响,需要加

强流域气候变化对水资源影响的研究,为引洮工程

的设计和科学评价提供基础资料和决策依据.

2　流域自然地理特征

洮河流域地处青藏高原东部,为黄河水量较大

的一级支流,位于101°30′～104°20′E,34°05′～35°

58′N.河流发源于昆仑山余脉西倾山的勒尔当,向

东流经碌曲、卓尼、岷县北折经临洮县到永靖矛龙

峡汇入黄河,干流全长673km,干流平均比降

218‰,全流域面积25527km2(图1).主要支流有

科才河、括合曲、博拉河、车巴河、大峪沟、迭藏

河、三岔河、广通河等,主流为代桑曲.其中,碌曲

水文站以上为高寒草原草甸区,海拔绝大部分在

3500m以上.在达尔当、玛如开、尕海滩、果芒滩

等地区有大量沼泽湿地存在,是洮河上游的主要水

源涵养湿地.洮河流域在碌曲至临洮之间的河谷地

带有大片森林存在,一般分布在海拔3000～2000m

的地带.全流域最高峰为迭山,主峰海拔4920m.

最低处为洮河入黄河的矛龙峡河口,海拔1629m.

候高寒湿润,植被覆盖达40%,水资源丰富;引洮

工程的水利枢纽位于九甸峡,离李家村水文站58

km.从径流和泥沙组成看,李家村以上面积占

7819%、径流占8816%、输沙量仅占2010%.引洮

工程的受益区西起临洮,东至静宁、秦安,长约

250km,南达渭河流域的武山、甘谷,北至祖厉河

流域的定西、会宁,宽约160km,受益区总面积

1197×104km2,包括以定西为中心的11个县155

个乡镇.该区域属于陇西黄土丘陵地区,区域内沟

壑从横,塬梁峁与深切的河谷相间分布,地表破

碎,水土流失严重,气候干旱,水资源缺乏.

图1　洮河流域水系分布图

Fig.1　Mapshowingthewater

system

intheTaoheRiverbasin

3　资料来源

洮河流域从1933年开始气象观测,临洮降水

系列有68a的完整资料,岷县有62a的观测资料,

其它降水资料系列一般为45a左右;

流量观测始于

1947年,李家村水文站最长资料系列54a,其它各

站资料系列长度一般为45a左右;

温度采用流域上

游合作气象站的观测资料,系列长41a.

4　降水径流特征

4.1　降水径流与海拔的关系

洮河流域降水量一般随海拔的升高而增大,存

在两个降水高值带,在第二个高值带以上降水量逐

渐减少.红旗至李家村之间,海拔由1760m增加

到1920m,高度仅增加160m,而降水量却从300

mm增至550mm,雨量增加250mm,降水量变化梯度为150mm・100m-1.李家村至多坝之间,海

拔由1920m增加到2500m,高度增加580m,而

降水量由550mm增加到600mm以上,雨量仅增

加50mm,降水量变化梯度为10mm・100m-1.说

明在海拔2000m以上的山区随海拔降水量增加很

小.流域降水最大值出现在海拔2500m附近,海

拔2500m以上逐渐减少,但在海拔3100m的地

段出现第二个高值带.

径流深随海拔的变化与降水量类似,从红旗至

李家村,径流深由19315mm增加到20010mm,径

流深变化梯度为411mm・100m-1;从李家村至岷

县,径流深变化梯度为514mm・100m-1;从岷县

到下巴沟,径流深变化梯度为-1.0mm・100m-1;

从下巴沟到碌曲,径流深变化梯度为-1.0mm・

100m-1.由于径流深代表面上的情况,且下巴沟

以上为草原区,下巴沟至岷县之间森林分布较广,

草原的水源涵养能力没有森林大,因此径流深最大

值出现在岷县(表1、图2、图3).

表1　洮河流域降水径流随海拔的变化

Table1　Precipitationandrunoffchangingwith

altitudeintheTaoheRiverbasin

站名海拔

/m降水量/mm梯度/(mm・100m-1)径流深

/mm干流径流梯度/(mm・100m-1)支流径流梯度/(mm・100m-1)

红旗1760309.8193.5临洮1850389.161.548.6三甲集1880520.9439.3180.8440.7李家村1920576.033.8220.04.1岷县2220581.05.0174.75.4冶力关2360586.64.0233.911.1多坝2500630.731.5444.0150.1下巴沟2800613.5-5.7219.5-1.0碌曲3100624.03.5200.1-1.0尕海3479554.0-18.5

图2　洮河流域降水与海拔的关系

Fig.2　Relationshipbetweenprecipitation

andaltitudeintheTaoheRiverbasin87 冰川冻土25卷　

图3　洮河流域径流深随海拔的变化

Fig.3　Runoffchangingwithaltitudein

theTaoheRiverbasin

4.2　降水和径流变率的统计特征

洮河流域降水变化比较平缓,Cv值一般在0112

～0125之间变化,但在上游和下游之间差别较大,

岷县以上Cv值为0112～0118,说明降水量比较稳

定,而岷县以下Cv

值为0120～0125,降水变率较

大.比较而言,径流量的变化较大,Cv值在0127～

0158之间变化;干流Cv值为0128～0135,支流Cv值为0127～0158.由此可以看出,干流各河段来水变

率接近,而支流各河流来水变率差别较大,与支流的

植被覆盖情况相应,多坝水文站Cv值为0127,植被

覆盖较好,为森林草原区;而临洮水文站Cv值为

0158,植被覆盖很差,河流来水多为暴雨产生的洪

水,所以径流变率较大(表2).

4.3　降水、径流及温度变化趋势

洮河流域实测降水径流资料是引洮工程设计的

基础,设计中采用随机过程,没有考虑趋势性变

化.而对流域40多年实测降水、径流及温度资料分

析发现,由于受气候变化及人类活动影响,流域降

水和径流特征发生了重大变化.降水和径流总体呈

下降趋势,其下降的线性斜率分别为-0.86～

-1.34mm・a-1和-1.57～-3.36m3・s-1・a-1;而

气温呈缓慢上升趋势,其上升的线性斜率为0102

℃・a-1.这两种变化趋势尤以1980年代和

1990年代最为明显,1990年代降水比1980年代减少1012%,1990年代径流比1980年代减少33%～

36%,也就是说径流减少的幅度是降水的3倍.整

个1990年代几乎是持续枯水时期,年际变化起伏

很小.流域上游甘南高原气温从1962年起处于缓

慢上升之中,尤以1980和1990年代上升最快,

1980年代比1970年代升高015℃,1990年代比多

年平均升高016℃(图4～7).

从历年各月流量变化分析来看,径流的减少主

要发生在5～10月,11月至翌年4月的减少幅度较

小;降水的减少也主要发生在5～10月,11月至翌

年4月降水的减少趋势并不明显;温度的上升趋势

正好相反,温度的上升主要发生在11月至翌年4

月,5～10月温度上升的趋势缓慢.

洮河流域降水和径流的趋势性变化还存在许多

不确定性,主要原因是全球升温变暖的程度和人类

活动影响的程度目前都没有定论,国内外对这两种

因素对全球水文循环的影响机理及影响程度正在研

究之中[1,4].降水的减少和温度的升高已经导致甘

南草原荒漠化,使许多湿地和湖泊干涸;而且降水

径流的减少在近20a来有进一步加剧的趋势,这种

变化也同时对引洮工程的设计依据产生影响.

5　降水和径流趋势性变化对引洮工程的影

响

引洮工程的引水坝址位于岷县水文站以下110

km,李家村水文站以上58km,设计年引水量为

515×108m3,占岷县水文站多年平均和1990年代

水量的1610%和2317%;占李家村水文站多年平

均和1990年代水量的1310%和1817%.国际上一

般认为,当一个流域的水资源开发利用率超过

60%,流域水资源即处于危机的边缘.因此,无论

从引水区还是全流域来说,这个引水比例都没有超

过了国际上公认的水资源安全警戒线.由于流域水

资源存在明显的减少趋势,而且第一至第五位的最

枯水年份都出现在1991—2000年这个时期,在12

表2　洮河流域统计特征值表

Table2　StatisticalcharacteristicsoftheTaoheRiverbasin

站名碌曲下巴沟多坝岷县李家村临洮三甲集红旗

均值/mm600.0624.9610.8573.9561.0496.3389.6308.9

降水量Cv0.120.160.170.180.220.250.200.23

Cs0.240.320.340.360.440.500.40.46

深均值/

mm133.149.611.0108.0149.50.908.7330.9

径流Cv0.300.350.270.310.280.580.280.32

Cs0.430.970.400.690.601.090.160.86971期张济世等:50a来洮河流域降水径流变化趋势分析

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