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淺談河西內陸河徑流對氣候變化的響應及其流域適應性水資源管理論
0引言
氣候變暖已經成為全球變化的顯著特征，有關氣候變化對區(qū)域農業(yè)安全生產和水資源安全的影響研究已是目前國內外科研攻關的重點和熱點問題。甘肅河西地區(qū)屬典型的內陸干旱區(qū),水資源是社會經濟發(fā)展的關鍵制約因素。區(qū)內水資源主要來源于祁連山，出山徑流量變化特征受氣候等多重因素的制約，直接影響著水資源及流域的開發(fā)利用。以往對于單一的內陸河徑流量變化特征與生態(tài)環(huán)境的影響和流域治理與開發(fā)利用的研究比較多,也取得了很多有意義的成果。本文重點掲示石羊河、黑河和疏勒河三大內陸河出山徑流量對氣候變化的響應特征，并提出流域適應性水資源管理與開發(fā)利用的綜合治理途徑與技術措施，為流域水資源開發(fā)提供科學依據。
1河西地區(qū)內陸河流域基本概況與資料來源
1.1河西地區(qū)內陸河流域基本概況
石羊河、黑河、疏勒河三大內陸河流，均發(fā)源于祁連山。自東向西受氣候系統(tǒng)影響有較大的差異，石羊河流域主要受季風氣候系統(tǒng)的影響，而黑河和疏勒河流域主要受西風帶環(huán)流氣候系統(tǒng)的影響，祁連山區(qū)屬于季風氣候與西風帶環(huán)流影響的交叉地帶。由于氣候系統(tǒng)影響不同，所以形成徑流變化的響應也不－樣。
1.2資料來源
1955—2008年，石羊河九條嶺水文站（N37°52′E102°03′，海拔2270m,集水面積1077km2）、黑河鶯落峽水文站（N38°48′E100°11′，海拔1674m,集水面積10009km2）和疏勒河昌馬水文站（N39°49′E96°51′，海拔2112m,集水面積10961km2）的河流流量資料來源于甘肅省水文總站;同年代相關的氣象站實測資料來源于甘肅省氣象局和青海省氣象局。
2徑流量的變化特征
2.1徑流量年際變化特征
石羊河年徑流量總體呈明顯下降趨勢，線性傾向率達-0.5×108m3/10a。50年代為豐水期平均徑流量達最大，其次是60年代，70年代和80年代次之，90年代減幅最明顯，較80年代減少了19%，進入21世紀略有增加。
黑河年徑流量總體呈略增加趨勢，線性傾向率為6.96×104m3/10a。流量豐、枯交替變化，50年代為豐水期，60年代到70年代中期為枯水期，80年代為豐水期，90年代為枯水期,從21世紀開始進入豐水期。
疏勒河年徑流量總體呈明顯波動式的增加趨勢，50年代到60年代為枯水期，70年代后期到80年代為豐水期，90年代為枯水期后期跌到最低點，從21世紀進入豐水期。
計算三大河流徑流量豐枯標準得出，徑流量年際變化以平水年最多占38.6％，豐水和偏豐年占26.8％，枯水和偏枯年占34.6％，偏豐年和偏枯年相差7.8％。以黑河徑流量最多，流域面積最大；其次是疏勒河，最少是石羊河。最小流量多出現(xiàn)在1956—1973年之間，最大流量均出現(xiàn)在20世紀80年代后期，這是氣候増暖最明顯的時期，說明徑流量與祁連山冰川融化量息息相關。
2.2徑流量年內分配特征
三大內陸河流量年內分配差異較大，封凍期為11月中旬至次年3月下旬前后，沒有春汛，只有一次夏汛，5月份之后夏汛開始，一直持續(xù)到9月份，夏汛流量峰值出現(xiàn)在7月份。河水主要來源于祁連山，氣溫的變化和祁連山區(qū)域內的水汽輸送是汛期來水量的必要條件之一。流量呈單峰形，夏汛流量的峰值與氣溫升高和水汽輸送的增強是同步的。汛期6～8月，石羊河、黑河和疏勒河流量分別占年總流量的80.9%、75.0%和74.8%；最小流量出現(xiàn)在每年的12月至次年的2月份，分別占年總流量的4.3％、7.1%和8.4%。石羊河因受祁連山影響相對較小，流量變化較疏勒河和黑河平緩得多，表現(xiàn)在各月徑流量相對偏小且分配趨于均一，而黑河受祁連山影響較大，各月流量分配極不平衡，最大月和最小月流量相差81.8%，與石羊河相比，最大月和最小月流量相差66.7%和71.6%，疏勒河的變化介于兩者之間。
3徑流量對氣候變化的響應
3.1石羊河
計算石羊河徑流量與上、中游的古浪、永昌、烏鞘嶺三站逐月平均氣溫相關關系，與7、8月呈顯著負相關，相關系數在-0.29～-0.36。說明這段時間由于氣候變暖，氣溫升高，蒸發(fā)量增大，不利于徑流量的增加。而在非汛期的3、4、9、10月，相關系數呈正相關，特別是3、10月達顯著性水平。說明春、秋季氣候變暖，更有利于山區(qū)冰雪消融，從而增加徑流量。年徑流量與6～9月降水量均呈正相關，相關系數在0.32～0.57，通過顯著或極顯著水平。汛期徑流量變大與降水増多有密切關系。年徑流量的多少主要取決于夏季降水量的多少。年徑流量與月蒸發(fā)量均呈負相關,蒸發(fā)大不利于徑流量增加。尤其夏季高溫季節(jié)的7、8月蒸發(fā)量對徑流量的負效應最大，為-0.48～-0.62，呈顯著或極顯著水平。
3.2黑河
計算黑河徑流量與上游的托勒、野牛溝、祁連三站降水量相關系數分別為0.60、0.79和0.75，圴達到極顯著水平，可見流量與降水的關系更密切、更直接。黑河冬季徑流量主要受氣溫影響。冬暖有利于祁連山冰雪消融，產生徑流。夏季則取決于降水量的多少。降水對流量的貢獻主要在夏半年。冬季降水與流量相關很差，這是因為冬季降水先以積雪形式儲存于山頂，多降水天氣通常氣溫偏低，減緩了冰雪消融。
3.3疏勒河
計算疏勒河代表性的昌馬河徑流量與上游托勒站氣象要素相關系數，徑流量與秋季和年平均溫度呈顯著正相關，與夏季溫度呈極顯著正相關。徑流量與降水量關系更為密切，均為正相關，與夏季降水量呈顯著正相關，與冬季、秋季以及年降水量呈極顯著正相關。即溫度升高、降水增多，徑流量增大。尤其夏季溫度升高、秋季降水量増多，徑流量顯著增大。徑流量顯著增加的重要原因是氣候變暖降水增多。也說明氣候轉型有利于徑流量增加。
4流域水資源科學管理與綜合治理的適應對策
節(jié)水是流域綜合治理的根本措施。流域綜合治理與開發(fā)利用要堅持“南護水源、中建綠洲、北治風沙”的建設方針。
4.1實行流域水資源科學管理，提高水資源利用效率
受氣候變暖影響，祁連山雪線不斷上升，流域源頭來水逐年減少；人類不合理的生產生活方式超過了生態(tài)環(huán)境可承載的限度，使得水資源進－步短缺。因此，流域綜合治理與開發(fā)利用的根本出路在于節(jié)水。實現(xiàn)節(jié)水目標，要制定流域水資源管理條例。切實理順流域水資源管理體制；突出流域水資源的節(jié)約和保護；做好流域水量統(tǒng)一調度和管理；推進流域節(jié)水型社會建設。
4.2改變生產方式，調整農業(yè)種植業(yè)結構與布局
農作物灌溉面積過大以及粗放的灌溉方式，是流域用水量居高不下的重要原因。使得流域農業(yè)用水占到整個用水量的90％以上。因此，要釆取農業(yè)比重下降、農業(yè)內部種植業(yè)比重下降、種植業(yè)內部糧食作物比重下降和非農產業(yè)比重上升、草畜產業(yè)比重上升和非糧食作物比重上升的“三降三升”的發(fā)展模式。
根據水資源總量控制流域整個農作物播種面積。以立草為業(yè)，積極發(fā)展草食畜牧業(yè)，是發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)的必由之路；推行集約型生產，大力發(fā)展現(xiàn)代節(jié)水高效農業(yè)；大力發(fā)展以日光節(jié)能溫室為主的設施農業(yè)；要以水調結構，壓縮高耗水的春小麥、玉米、水稻等糧食作物，擴大耗水少、效益高的瓜菜、制種、釀酒葡萄、啤酒原料、棉花等特色優(yōu)勢產業(yè)，確定不同農業(yè)區(qū)域的糧食、經濟和牧草三大作物的種植比例，提高單位面積和單方水的效益。山旱地積極發(fā)展旱作節(jié)水模式；綠洲灌區(qū)積極發(fā)展綜合節(jié)水模式，推廣高效節(jié)水技術，最大限度地提高水資源綜合利用率。
4.3加大祁連山自然保護區(qū)建設，搞好水資源可持續(xù)利用
祁連山是國家級面積較大的自然保護區(qū)，總面積265.3×104hm2。是我國乃之世界上生物多樣性保護的重要基地，該保護區(qū)水源涵養(yǎng)林是疏勒河、黑河和石羊河三大水系56條河流的主要集水區(qū)和徑流形成區(qū)，每年涵養(yǎng)和徑流水量72.6×108m3。綜合效益和生態(tài)地位十分突出。因此，應加大祁連山自然保護區(qū)的建設力度，提高水源涵養(yǎng)林的能力。
4.4積極開發(fā)祁連山豐富的空中云水資源，哺育祁連山冰川
通過多年綜合考察和試驗研究表明，由于祁連山區(qū)地形抬升，容易形成有效的増雨云系，山區(qū)空中水汽資源極其豐富，也是人工增雨（雪）作業(yè)的最佳地區(qū)。利用人工增雨（雪）作業(yè)，每年可為河西地區(qū)內陸河流域增加10％至15％的降水，每年增加降水約7.4×108m3的水量�？捎行У乇Ｗo和增加祁連山冰川總量，增加內陸河上游來水量和水庫蓄水量，是增加水資源總量重要的有效途徑。
5小結
（1）徑流量變化的基本特征。石羊河年徑流量總體呈明顯下降趨勢，黑河呈略有增加趨勢，疏勒河呈明顯增加趨勢。地域變化呈現(xiàn)愈往西部的河流年徑流量增多愈明顯，與降水量增多的區(qū)域分布相－致。三大河流出山徑流年際變化以平水年最多占38.6％，枯水和偏枯年占34.6％，豐水和偏豐年占26.8％，偏豐年和偏枯年相差7.8％。夏汛流量的峰值與氣溫的升高和水汽輸送的增強是同步的。黑河出山徑流最多，流域面積最大，其次是疏勒河，石羊河最少。流量變化最大是黑河，其次是疏勒河，最小是石羊河。
（2）徑流量對氣候變化的響應特征。三大河流徑流量對氣候變化有不同響應。石羊河流域降水增多有利于徑流的形成和來水量增加，但由于降水總量增幅較小，加之氣候變暖，蒸發(fā)加劇，水分散失量大，不利于徑流量增加，是造成徑流量減少的主要原因。另外，冬暖有利于短期內冰雪消融，但冬季降雪量減少導致冰雪貯量減少，山區(qū)雪線上升明顯，不利于融水量增加。黑河和疏勒河流域的氣候有向暖濕轉型的趨勢，徑流量增多的重要原因是氣候變暖降水增多。尤其夏季溫度升高、秋季降水量増多，徑流量明顯增多。
�。�3）流域水資源科學管理與綜合治理的適應對策。節(jié)水是流域綜合治理的根本措施。堅持“南護水源、中建綠洲、北治風沙”的建設方針。實行流域水資源科學管理，提高水資源利用效率；改變生產方式，調整農業(yè)種植業(yè)結構與布局，根據水資源總量控制流域整個農作物播種面積，要以水調結構，流域上、中、下游釆取不同的農作物調整方案。加大祁連山自然保護區(qū)建設，搞好水資源可持續(xù)利用；積極開發(fā)祁連山豐富的空中云水資源，哺育祁連山冰川等4個方面的措施與對策。
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