基于分布式水文模型的長江上游水資源時(shí)空變異性分析

秦絲絲　宋小燕　向曉宇

摘 要：主要對(duì)長江流域氣象站的降水總量和干、支流水文站水流量變化的主要趨勢(shì)進(jìn)行了研究，分析了水量的變化對(duì)水資源的影響。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了很多物理分布的水文模型，并模擬了自然河道中的水文過程，分析了長江流域河流水流量發(fā)生變化的原因。

關(guān)鍵詞：長江流域；水資源；降水量；水文情況

中圖分類號(hào)：TV131.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.096

當(dāng)前，有兩個(gè)問題需要水文機(jī)構(gòu)進(jìn)行管理：①在氣候變化條件之下，時(shí)空之中變化的基本態(tài)勢(shì)；②人類的基本活動(dòng)對(duì)流域的匯流等產(chǎn)生的影響。目前大多數(shù)人認(rèn)為氣候的變暖會(huì)讓水循環(huán)的速度加快，增加河川和徑流中的水量，但是因?yàn)闅夂蛑饾u變暖，使得氣候出現(xiàn)異常變化，很容易造成局部出現(xiàn)旱澇災(zāi)害，并且水資源系統(tǒng)具有的脆弱性更加明顯。例如在降水時(shí)出現(xiàn)的時(shí)空變異很有可能使得水資源的供應(yīng)與需求出現(xiàn)矛盾，這種情況主要是發(fā)生在多雨的季節(jié)，降水總量增加。但是增加之后所產(chǎn)生的河流主要是通過洪水的方式出現(xiàn)，可以投入使用的水資源也在不斷地減少。除了影響氣候之外，還有很多河道會(huì)出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，生態(tài)環(huán)境也會(huì)惡化，對(duì)土地進(jìn)行利用的方式也會(huì)發(fā)生變化。氣候和人為影響都會(huì)對(duì)水資源變化的規(guī)律產(chǎn)生一系列的影響，本文主要對(duì)河道的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，然后通過對(duì)長江水文的全過程進(jìn)行模擬，繼而對(duì)其演變的方式進(jìn)行探討。

1 降水量和河道水量變化的趨勢(shì)

1.1 年降水量的變化

長江流域之內(nèi)很多站點(diǎn)的降水總量沒有出現(xiàn)非常明顯的變化，在鄱陽湖、洞庭湖和金沙江等流域中，有部分地方出現(xiàn)了增長的趨勢(shì)，但是四川盆地以及周圍的一些站點(diǎn)卻出現(xiàn)了減少的趨勢(shì)。

1.2 各個(gè)季節(jié)的降水量出現(xiàn)的變化

從總體的趨勢(shì)來看，冬季和夏季的時(shí)候，降水的總量主要呈增加的趨勢(shì)，但是在春季和秋季的時(shí)候，降水量呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。這一特點(diǎn)在不同區(qū)域有著較大的差別，例如在夏季的時(shí)候，降水量呈現(xiàn)增長趨勢(shì)的各個(gè)站點(diǎn)主要分布在長江流域的東南方向，但是秋季，降水總量呈現(xiàn)減少趨勢(shì)的站點(diǎn)主要出現(xiàn)在長江流域的中部和西部地區(qū)。

1.3 每月降水總量的變化

出現(xiàn)增長趨勢(shì)的月份主要是1月、6月和7月，主要分布在長江流域的中游和下游的區(qū)域；降水總量呈現(xiàn)出不斷減少趨勢(shì)的月份主要在4月、5月、9月和10月，例如在10月份的時(shí)候集中在四川盆地或者是周邊的一些地方。

1.4 各個(gè)河道干流和支流在流量上的變化

總體而言，各個(gè)干流和支流在每年內(nèi)的平均流量和各個(gè)季節(jié)之內(nèi)的平均流量變化不是特別明顯，比如在7月份的時(shí)候，平均流量在最近的50年之間增長了大約有50%.各個(gè)比較大的支流河道在變化的趨勢(shì)上除了受到了降水等方面的影響，還會(huì)受到各個(gè)水庫中人為因素的影響，例如嘉陵江的支流和渠江以及羅渡溪等站臺(tái)在20世紀(jì)90年代的時(shí)候，9月份河道的平均流量已經(jīng)小于1 000 m3/s，很有可能與渠江在20世紀(jì)80年代的中后期出現(xiàn)很多中小型的水庫有關(guān)系。

2 長江上游的水文分布模擬和分析

2.1 構(gòu)建相應(yīng)的模型

從20世紀(jì)80年代以來，很多地方都對(duì)河流的地形、地貌具有的特征及其對(duì)流域之內(nèi)的水文情況積極地進(jìn)行了研究，以山坡上分布的一些水文模型為基礎(chǔ)，利用山坡、河溝組成一定的模型來模擬河流具有的特征。文章主要結(jié)合這一模型構(gòu)造的原理，采用100 m的網(wǎng)格或者與其相關(guān)的一些地理信息來確定水文模型的分布。在這一模型的基礎(chǔ)上，宏觀上可以認(rèn)為同一個(gè)網(wǎng)格中的山坡在幾何中具有相似的特點(diǎn)，這樣就可以把網(wǎng)格看作是山坡上的一些幾何圖形，然后利用相關(guān)公式來計(jì)算。

2.2 分析研究結(jié)果

筆者主要對(duì)長江流域在近40年間的水文過程進(jìn)行了模擬，利用傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)估，即利用河道中流量的值來評(píng)價(jià)一個(gè)流域或者是一個(gè)區(qū)域中水資源的流量值。在此，本文主要采用了分布方式的水文模型對(duì)河的徑流深度在空間上的分布結(jié)果進(jìn)行了模擬，分析了這一區(qū)域之內(nèi)的水資源流量在時(shí)空之中的基本分布情況和最近變化趨勢(shì)。

2.2.1 徑流深度在時(shí)空中的分布規(guī)律

研究結(jié)果表明，長江流域每年徑流深度約為434 mm。每個(gè)流域各季節(jié)的徑流深度差距非常大，在空間分布上也很不均勻。例如，在春季的時(shí)候，流量比較大的地方是云南和四川等西部地區(qū)，夏季主要集中在四川的西部等地區(qū)，秋季非常分散，冬季集中在四川的西部等地區(qū)。總體來看，在河源地區(qū)和嘉陵江的上游等地區(qū)，每年的徑流量非常少，但是岷江等上游的一些地區(qū)每年的徑流量非常大。

2.2.2 徑流深度演變的基本趨勢(shì)

同樣利用另一種方法對(duì)每一個(gè)網(wǎng)格中的季節(jié)流深比值進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)上游的一些地區(qū)每個(gè)季節(jié)出現(xiàn)的徑流深度所占據(jù)的比例在近40年來幾乎沒有變化，尤其是在夏季，徑流深度所占的比例主要呈現(xiàn)出增加的態(tài)勢(shì)，但是秋季的時(shí)候卻恰好相反。

3 結(jié)束語

本文主要對(duì)長江流域的降水量和一些主要的水文、河道的流量的變化趨勢(shì)進(jìn)行了分析，以長江上游為例，探討了所采用的模型與水資源在時(shí)空中的分布情況。對(duì)于那些水資源利用程度非常高的地區(qū)，其河道受到水庫蓄水等人為因素的干擾，使得一些比較單一的地區(qū)主要依照河流的流水量作為主要依據(jù)，不是特別全面，利用分布的方式對(duì)其進(jìn)行研究，研究的結(jié)果非常準(zhǔn)確，這種方式很值得推廣。

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〔編輯：王霞〕