涇河流域基流變化趨勢(shì)分析

田劉芳

(陜西省西安水文水資源勘測(cè)局，陜西西安710100)

涇河流經(jīng)寧夏、甘肅、陜西三省，涇河流域水資源緊缺，用水矛盾突出，特別在枯水期河流基流量減小的情況下，河流自身對(duì)污水的稀釋和自我凈化能力都會(huì)減弱，使本來短缺的水資源更是雪上加霜。涇河河川基流量在涇河河川徑流量中占相當(dāng)大的比重，它對(duì)涇河徑流量的形成和維持河流資源的再生過程具有重要的作用。本文在涇河干流和各主要支流上選取了五個(gè)水文站點(diǎn)，對(duì)這些站點(diǎn)從1961年至2010年50年的基流量進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)這五十年河川基流量和徑流量的時(shí)空變化過程進(jìn)行分析，總結(jié)涇河河川基流量的變化規(guī)律。

1 涇河流域概況

涇河屬黃河水系渭河的最大一級(jí)支流，全長(zhǎng)455 km，流域面積45 421 km2，涇河流域地形特點(diǎn)為西北高東南低，涇河及各級(jí)支流均深切于梁、塬、峁，黃土溝壑鑲嵌其中，黃土地貌景觀獨(dú)特。地貌類型主要為黃土丘陵溝壑區(qū)、黃土高原溝壑區(qū)、土石山區(qū)、黃土丘陵林區(qū)和黃土階地區(qū)5種土壤侵蝕類型，其中黃土丘陵溝壑區(qū)和黃土高原溝壑區(qū)占流域總面積的81%，這兩種類型地區(qū)的水土流失最為嚴(yán)重。

涇河在黃土高原上發(fā)育，水系密布，主要支流有馬蓮河、蒲河、黑河、納河等。各支流呈雞爪狀集中于政平及亭口(在景村上游1.5 km處)附近，除馬連河外，其余支流均深切于黃土丘陵與黃土高原中，河谷窄深，河道呈“S”狀。

涇河流域?qū)倥瘻貛О霛駶?rùn)大陸性季風(fēng)氣候。雨量和氣溫由東南向西北逐漸遞減，年降水量在350～650 mm之間，降水量主要集中在夏秋兩季;流域多年平均氣溫8℃左右;每年降雪在12月及次年1、2月之間。

涇河流域的河川基流大部分由地下水補(bǔ)給，降水量是涇河河川基流量的主要來源，植被覆蓋是影響其基流變化的主要因素。

2 基流量計(jì)算

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

涇河的主要支流有:馬連河、蒲河、納河、黑河等。在每條主要支流上選取一個(gè)區(qū)域代表站。馬蓮河的區(qū)域代表站為雨落坪水文站，蒲河和納河的區(qū)域代表站為楊家坪水文站，黑河的區(qū)域代表站為張河水文站。在涇河中上游和中下游也各選取了景村水文站和張家山水文站。

通過對(duì)上述干支流站點(diǎn)從1961年至2010年的徑流資料進(jìn)行分析，根據(jù)地下水形成機(jī)理，運(yùn)用濾波算法原理，采用基流自動(dòng)分割程序，逐年計(jì)算出雨落坪、楊家坪、張河、景村、張家山等五站的基流量，通過對(duì)其基流指數(shù)的分析，發(fā)現(xiàn)其變化規(guī)律。

2.2 馬蓮河

馬蓮河河源高程1 797 m，河口高程為886 m，河長(zhǎng)374.8 km，平均比降 1.35‰，流域面積 19 086 km2，洪水多集中在 7、8月，7、8月水量占全年總水量51%，洪水暴漲陡落，水土流失嚴(yán)重，多年平均輸沙量1.31億噸，是一條多泥沙河流。

雨落坪水文站是馬蓮河流域的區(qū)域代表站，雨落坪水文站多年平均徑流量為4.36億m3，馬蓮河雨落坪以上來水占涇河流域的23%左右;由于馬蓮河為黃土丘陵溝壑區(qū)，溝谷切深，地下水補(bǔ)給量小，多年基流指數(shù)只有0.34，從1961年至2010年，按每十年計(jì)算，馬蓮河的基流指數(shù)分別為 0.38、0.36、0.34、0.31、0.31，呈下降趨勢(shì)。

2.3 蒲河、納河

蒲河河源高程2 000 m，河口高程932 m，河長(zhǎng)204 km，流域面積為7 478 km2，平均比降2.76‰ ，多年平均輸沙量3 940萬噸，侵蝕模數(shù)7 700 t/年·km2。洪水集中在7、8兩月，兩月水量占年徑流量的49%。

汭河河源高程2 602 m，河口高程1 024 m，河長(zhǎng)116.9 km，平均比降5.27‰，流域面積1 671 km2。河流在華亭縣境內(nèi)基巖裸露，蜿蜒曲折于峽谷山間盆地之中，在崇信縣銅城峽流出進(jìn)入黃土高原區(qū)。

楊家坪水文站是蒲河和納河流域的區(qū)域代表站，楊家坪以上主要為黃土高原溝壑區(qū)，來水量占涇河流域的36%左右，多年平均實(shí)測(cè)徑流量為6.95億m3，多年基流指數(shù)為0.49。從1961年至2010年，按每十年計(jì)算，蒲河的基流指數(shù)分別為0.52、0.49、0.47、0.47、0.48，呈下降趨勢(shì)。

2.4 黑河

黑河發(fā)源于六盤山的余脈關(guān)山邊緣，流域內(nèi)只有源頭關(guān)山為草地林梢，植被良好，其它地區(qū)植被覆蓋差，水土流失嚴(yán)重。年平均降水量466.0 mm，60%降水量集中在6-9月，氣溫日差較大，有伏旱，秋初多連陰雨，最大積雪厚度15 cm，最大凍土深68 cm。

張河水文站為黑河流域區(qū)域代表站，年平均徑流量0.862億 m3，徑流模數(shù) 1.85 dm3/s.km3，徑流深 58.2 mm，地下水補(bǔ)給模數(shù)為0.000 687 m3/s.km3，張河水文站2008年逐日流量過程線圖(見圖1)。

圖1 張河站2008年逐日流量過程線

黑河洪水均由夏季暴雨和初秋的連陰雨形成，洪水出現(xiàn)時(shí)間與暴雨出現(xiàn)時(shí)間相應(yīng);流域內(nèi)植被覆蓋差、坡降大;暴雨強(qiáng)度大、范圍廣、洪水漲落急劇，有“水到峰至，峰至水落”之稱 ，這樣就使得降雨量難于入滲形成地下水。從逐日流量過程線可以看出，張河站大的洪峰過程主要集中在6～9月，洪峰過程起漲快，回落也快。

表1 張河站基流計(jì)算結(jié)果表

由表中可以看出，從1971年到2010年，在降水量變化不大的情況下，黑河流域的徑流量呈減小趨勢(shì)，黑河流域的基流指數(shù)也呈減小趨勢(shì)，基流占徑流的比重偏小，基流指數(shù)在0.49～0.46之間變化，多年基流指數(shù)為0.47。

基流指數(shù)偏小是由于該地區(qū)植被較差，水土流失嚴(yán)重，夏季常出現(xiàn)受地形影響的暴雨，這樣就不利于降雨入滲形成淺層地下水。另外由于氣候的變化和人類活動(dòng)對(duì)植被的破壞，加劇了涇河流域生態(tài)環(huán)境的惡化，致使河川基流量顯著變小。

2.5 涇河中上游

涇河中上游地區(qū)包括:子午嶺黃土丘陵林區(qū)、隴東黃土高原溝壑區(qū)、隴東黃土丘陵區(qū)、六盤山土石山林區(qū)和陜北黃土高原南部塬梁溝壑區(qū);子午嶺黃土丘陵林區(qū)森林廣泛密布，植被良好，水土流失少，侵蝕模數(shù)小于500 T/km3;隴東黃土高原溝壑區(qū)和隴東黃土丘陵區(qū)，黃土層原基流切割較深，塬面較多，與河流呈平行帶狀分布，塬面開闊平坦，水土流失特別嚴(yán)重，侵蝕模數(shù)達(dá)10 000 T/km3;六盤山土石山林區(qū)石山較多，覆蓋土層相對(duì)較薄，多有森林分布，植被良好，水土流失較小，侵蝕模數(shù)小于1 000 T/km3;陜北黃土高原南部塬梁溝壑區(qū)，塬梁破碎、溝壑縱橫，水土流失嚴(yán)重。

涇河中上游洪水均由夏季暴雨和初秋連陰雨形成，子午嶺和六盤山是涇河上游的兩個(gè)暴雨中心區(qū)，暴雨多出現(xiàn)在7、8兩月，其特性是來勢(shì)猛，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，洪水出現(xiàn)時(shí)間與暴雨出現(xiàn)時(shí)間相應(yīng);地下水補(bǔ)給模數(shù)為0.00 687 m3/s.km3，塬上地下水埋深40～70 m，河谷地下水埋深10～15 m;徑流量在6-9月所占比例偏大。圖2是景村站2008年逐日流量過程線。

圖2 景村站2008年逐日流量過程線

表2 景村站基流計(jì)算結(jié)果表

景村水文站是涇河中上游地區(qū)區(qū)域代表站，景村水文站以上集水面積為40 281 km3，河長(zhǎng)265.9km，流域平均坡降2.65%，距河口距離139 km;年平均氣溫11℃;年均實(shí)測(cè)徑流量14.464 2億m3;年平均降水量555.0 mm，降水主要集中在6-9月，占年降水量的72.2%。

從計(jì)算結(jié)果可以看出，景村站基流占徑流比重偏小，基流指數(shù)在0.46～0.39之間變化，變化量大于張河站，多年基流指數(shù)為0.41，小于張河站。這說明其上游流域下墊面條件差于黑河流域。由于水土流失嚴(yán)重，不利于降水入滲，致使暴雨隨即形成洪水匯入河道，強(qiáng)降雨只是增加了涇河河道徑流，卻沒有使地下水得到補(bǔ)充，從而造成基流減少，基流指數(shù)降低;再加上植被的逐年破壞、地下水的逐年開采，這樣就更加劇了基流的減少、基流指數(shù)的降低，河流生態(tài)正在受到人類的嚴(yán)重威脅。

2.6 涇河中下游

涇河中下游分屬四個(gè)自然類型區(qū)，①黃土丘陵溝壑區(qū)，占總面積的50%;②黃土高原溝壑區(qū)，占總面積的30%;③子午嶺區(qū)、六盤山和關(guān)山土石山區(qū)，占總面積的12%;④黃土階地區(qū)，占總面積的3%?？偟牡貏?shì)自西北向東南呈傾斜狀，涇河中下游為著名的渭北黃土塬面丘陵區(qū)，梁茆成犬牙狀;塬面辟為耕地，植被中等;陽坡植被較差，溝壑朔源沖刷，水土流失嚴(yán)重。多年平均年輸沙量為2.94億噸，其中60%以上來自中上游地區(qū)。圖3為張家山站逐日流量過程線。

圖3 張家山站2008年逐日流量過程線

張家山水文站是涇河入渭河干流控制站，集水面積43 916 km3，距入渭河河口距離58km，年平均降水量526 mm，降水量年內(nèi)分配不均，多集中在夏秋兩季，每年降雪在12月及次年1、2月之間，一般積雪深度1～5 cm，年最高氣溫40℃左右，最低氣溫-10℃左右。

表3 張家山站基流計(jì)算結(jié)果表

從計(jì)算結(jié)果可以看出，張家山站基流占徑流比重偏小，基流指數(shù)在0.49～0.40之間變化，多年基流指數(shù)為0.45;徑流量、基流量、基流指數(shù)全部呈減少趨勢(shì)。

由于景村至張家山段土壤多為交替出現(xiàn)的砂頁巖及灰?guī)r地層，抗蝕力不同，容易造成嚴(yán)重的水土流失，再加上植被的破壞，不利于降水入滲形成地下水，致使其基流減少，基流指數(shù)也隨之變小。另外，景村至張家山河段，由于落差較大，形成許多瀑布急流，具有豐富的水力資源，人們對(duì)水資源的利用開采，是涇河張家山段徑流量呈減少趨勢(shì)的主要原因。

3 基流變化趨勢(shì)分析

由以上五個(gè)水文站的數(shù)據(jù)分析可以看出，涇河干流的基流指數(shù)相差不大，多年平均在0.43左右，涇河支流由于地形、地貌、水文地質(zhì)條件的差異，基流指數(shù)差別較大，多年平均在0.34到0.49之間，但是涇河干流和各支流的基流量和徑流量近50年來一直呈波動(dòng)減少趨勢(shì)，馬蓮河基流量減少幅度最大，涇河下游由于人們對(duì)水資源的利用開采較多，使得其徑流量減少幅度最大。

4 結(jié)語

1)涇河干支流各站徑流量與基流量年內(nèi)變化具有相似的規(guī)律，年內(nèi)徑流量變化波動(dòng)較大，徑流量與降水過程基本一致，大都集中于6-9月?；髁咳陝t較平穩(wěn);在非汛期，基流量與徑流量基本接近，基流指數(shù)較大;在汛期，由于暴雨使得徑流量增加迅猛，而基流變化則較小，致使基流指數(shù)偏小。

2)由于人類活動(dòng)和植被的破壞，導(dǎo)致涇河流域水土流失嚴(yán)重，還有地下水的開采和城市化的進(jìn)程，使涇河干流和支流的徑流量和基流量自1961年以來呈波動(dòng)減少趨勢(shì)，尤其是在1990年至2000年達(dá)到最低，2000年至2010年持續(xù)平穩(wěn)或略有回升;這就使得涇河流域水資源呈減少趨勢(shì)，從而造成涇河流域水資源短缺，用水矛盾突出。

3)人類社會(huì)與河流有著密不可分的聯(lián)系，河流是人類社會(huì)發(fā)展的重要支撐，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人類對(duì)河流的干預(yù)能力越來越強(qiáng)，河流生命受到人類的嚴(yán)重威脅，不斷出現(xiàn)基流減少，徑流量減少，甚至出現(xiàn)河流斷流，水污染加劇，水資源短缺等問題。這就警示并要求我們要保護(hù)環(huán)境，植樹造林，加快流域綜合治理，以達(dá)到改善涇河流域生態(tài)環(huán)境，維持河川徑流，增加涇河基流量，維護(hù)河流生態(tài)平衡;同時(shí)我們也要建立有效的科學(xué)的水資源管理體系，通過水資源的合理配置，改善區(qū)域用水，以達(dá)到水資源的高效利用。

［1］豆林，黃明斌.自動(dòng)基流分割方法在黃土區(qū)流域的應(yīng)用研究［J］.水土保持通報(bào).2010，03:107-111.

［2］王雁林，王文科，錢云平等.黃河河川基流量演化規(guī)律及其驅(qū)動(dòng)因子探討［J］.自然資源學(xué)報(bào).2008.03:479-486.