渭河流域代表站氣象水文要素變化特征分析

景　宏，陳學(xué)林，王若臣，姚代順

(1.甘肅省水文水資源局，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省臨洮水文水資源勘測(cè)局，甘肅 臨洮 730500)

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渭河流域代表站氣象水文要素變化特征分析

景宏1，陳學(xué)林1，王若臣1，姚代順2

(1.甘肅省水文水資源局，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省臨洮水文水資源勘測(cè)局，甘肅 臨洮 730500)

[摘要]渭河是黃河的最大支流，是中國文明發(fā)祥地之一。渭河干流全長(zhǎng)818 km，渭河流域面積13.48 km2，其甘肅段位于甘肅省中東部，占流域總面積的44.1%。渭河流域自然條件差，地形差異大，氣候垂直變化顯著，且降水分布極為不均，洪水、泥石流、滑坡等自然災(zāi)害頻發(fā)，水資源開發(fā)利用率小。對(duì)甘肅省境內(nèi)渭河流域各代表站55年水文氣象要素進(jìn)行分析，得出甘肅省境內(nèi)渭河流域氣溫、降水量、蒸發(fā)量、徑流、輸沙率的年內(nèi)分配和年際變化特征，為甘肅省境內(nèi)渭河流域水土保持治理、防洪減災(zāi)和水資源開發(fā)利用提供依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]渭河流域；氣象水文要素；特征；分析

1渭河流域概況[2]

渭河流域位于甘肅省中東部和陜西省中部，東西長(zhǎng)約270 km，南北寬約165 km。流域北與祖歷河、寧夏清水河流域相鄰；西與洮河分水嶺接壤；南以西秦嶺和西漢水、白龍江流域相隔；東北與涇河流域毗鄰；東側(cè)接陜西省境。東、南、西三面為隴山、西秦嶺、關(guān)山、六盤山等山脈所環(huán)繞。渭河發(fā)源于甘肅省渭源縣西南部高程3 508 m的豁豁山，上源叫清源河，東北流經(jīng)渭源縣(清源鎮(zhèn))折向東偏南流，經(jīng)隴西、武山、甘谷、天水等縣市，于天水市麥積區(qū)東岔鄉(xiāng)牛背里村東流入陜西省境，再經(jīng)寶雞、咸陽、西安、臨潼、渭南、華陰等市縣，于潼關(guān)的港口匯入黃河(三門峽水庫區(qū))，全長(zhǎng)818 km，流域面積134 766 km2(含涇河、北洛河流域)。在甘肅省境內(nèi)長(zhǎng)360 km，流域面積25 600 km2(不含涇河流域)。

渭河干流劃分上中下游三段：源頭到寶雞峽為上游，長(zhǎng)430 km，流域面積29 200 km2(含涇河部分支流面積)；寶雞峽到咸陽橋?yàn)橹杏危L(zhǎng)180 km，流域面積17 200 km2；咸陽橋到潼關(guān)河口是下游，長(zhǎng)208 km，流域面積88 400 km2(含涇河、北洛河)。甘肅省境內(nèi)全部在上游區(qū)。渭河支流眾多，在甘肅省境內(nèi)流域面積大于1 000 km2的有咸河、漳河、榜沙河、散渡河、葫蘆河、耤河與牛頭河。其左岸支流發(fā)源于黃土高原和丘陵區(qū)，河道長(zhǎng)，流域面積大，水量不豐，而泥沙含量大，如秦祁河、咸河、散渡河、葫蘆河等；而右岸支流發(fā)源于西秦嶺山地，流程較短，坡度較大，水量較豐，泥沙含量較小，如榜沙河、大南河、耤河等。

2氣溫變化特征

2.1地域分布規(guī)律

據(jù)牛最榮等.甘肅渭河流域氣溫、降水和徑流變化特征及趨勢(shì)研究[1]研究成果顯示，渭河流域氣溫的流域分布由河源向干流遞升且與地理高程密切相關(guān)，氣溫最高的是天水市區(qū)氣溫在11℃左右，也是高程最低區(qū)域，其次是北道及葫蘆河可口氣溫在10℃左右，再次是甘谷及牛頭河下游區(qū)域氣溫在9℃左右，第四區(qū)是武山、秦安、清水范圍內(nèi)氣溫在8℃左右，第五區(qū)是隴西、通渭、莊浪、張家川范圍內(nèi)氣溫在7℃左右，第六區(qū)也是最小值位于渭源、及丁西部和南部山區(qū)一帶氣溫在6℃左右。氣溫的整體分布是以天水市區(qū)中心為最高向西南、西北、北部及東北方向輻射逐漸降低。

圖1　流域內(nèi)代表站逐年平均氣溫變化過程線圖

2.2年際變化特征

對(duì)流域內(nèi)有代表性的渭源氣象站1957～2013年年平均

氣溫資料、天水氣象站站1951～2013年年平均氣溫資料、隴西氣象站1956～2013年年平均氣溫資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，流域內(nèi)代表站逐年平均氣溫變化過程線見圖1。從圖中可以看出，各站的氣溫均存在持續(xù)升高的趨勢(shì)，并且變化趨勢(shì)十分相近。流域平均氣溫線性趨勢(shì)具有0.022 8℃/a的正傾向率，其中：天水氣象站逐年平均氣溫線性趨勢(shì)具有0.027 4℃/a的正傾向率，隴西氣象站逐年平均氣溫線性趨勢(shì)具有0.022 6℃/a的正傾向率，渭源氣象站逐年平均氣溫線性趨勢(shì)具有0.018 3℃/a的正傾向率，即近60年間渭河流域氣溫總體升高了1.368℃。

3降水量變化特征

3.1年內(nèi)分配

對(duì)搜集到的渭河流域內(nèi)降水量觀測(cè)站點(diǎn)自建站以來觀測(cè)資料為代表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，渭河流域各代表站多年平均降水量月年特征統(tǒng)計(jì)見表1。全年降水量主要集中在主汛期5～9月，渭源、甘谷、武山、元龍4站5～9月多年平均各月降水量占全年降水量比重分別為：78.5%、76.4%、76.3%、85.8%，12～2月多年平均各月降水量占全年降水量比重分別為：2.9%、2.7%、2.7%、0.4%，3～4月、10～11月多年平均各月降水量占全年降水量比重分別為：18.6%、21.0%、21.1%、13.7%?？梢姡饔騼?nèi)降水量年內(nèi)變化特征表現(xiàn)為不均勻，全年降水量主要集中在主汛期。

表1　渭河流域各代表站多年平均降水量月年特征統(tǒng)計(jì)表

3.2年際變化

選取渭河流域代表站渭源水文站、甘谷氣象站、武山氣象站、元龍水文站降水量觀測(cè)系列資料，點(diǎn)繪渭源水文站1980～2013年、甘谷氣象站1952～2013年、武山氣象站1959～2013年、元龍水文站2011～2013年逐年降水量變化過程線，見圖2。中明顯看出各站歷年降水過程呈鋸齒狀高頻振蕩，降水量長(zhǎng)期變化總體上是呈緩慢下降的趨勢(shì)。

圖2　渭河流域代表站逐年降水量變化過程線圖

圖3　渭源站歷年水面蒸發(fā)量變化過程線圖

4蒸發(fā)量變化特征

4.1年內(nèi)分配

以渭河流域內(nèi)渭源、元龍蒸發(fā)量觀測(cè)站為代表對(duì)流域水面蒸發(fā)量年內(nèi)變化特征進(jìn)行分析，流域內(nèi)代表站站歷年月年

平均蒸發(fā)量統(tǒng)計(jì)見表2。從表中看出，蒸發(fā)主要集中在4～8月，分別占全年蒸發(fā)量的67.1% 、58.3% 。

4.2年際變化

點(diǎn)繪流域內(nèi)水面蒸發(fā)觀測(cè)代表站渭源水文站1980-2013年歷年蒸發(fā)量過程線，見圖3。歷年蒸發(fā)量變化特征總體表現(xiàn)為逐年緩慢增大的趨勢(shì)。

5徑流變化特征

5.1年內(nèi)分配

統(tǒng)計(jì)流域內(nèi)代表站渭源水文站1980～2013年、甘谷水文站1959～2013年、天水水文站1959～2013年、設(shè)棠水文站1959～2013年、武山水文站1956～2013年、元龍水文站2011～2013年各月平均流量，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。渭河流域內(nèi)各河流徑流主要以洪水為主，年徑流主要集中在7～9月，枯水期相對(duì)較長(zhǎng)。渭源、甘谷、天水、設(shè)棠、武山、元龍水文站歷年7～9月月平均流量之和占各站年總數(shù)的百分比分別為42.5%、57.0%、46.5%、46.2%、43.2%、55.8%，汛期5～10月月平均流量之和占各站年總數(shù)的百分比分別為78.8%、79.6%、76.4%、72.4%、75.6%、79.3%。

表2　流域內(nèi)代表站歷年月年平均蒸發(fā)量統(tǒng)計(jì)表

表3　渭河流域代表站多年各月平均流量統(tǒng)計(jì)表

圖4　渭河流域代表站逐年徑流量過程線圖

5.2年際變化

點(diǎn)繪渭河流域徑流代表站渭源、甘谷、天水、設(shè)棠、武山、元龍水文站自設(shè)站～2013年逐年徑流量過程線圖，見圖4。圖中看出，流域內(nèi)各代表站逐年徑流量變化存在顯著減小的趨勢(shì)。

徑流量在不同時(shí)期變化有所不同，按不同年代統(tǒng)計(jì)，與多年均值相比1956～1960年平均徑流量小7.43%；1961～

1970年是豐水時(shí)期平均徑流量增大68.7%；1971～1980年也是豐水時(shí)期平均徑流量大11.9%；1981～1990年開始持平徑流量略大為6.93%；1991～2000年進(jìn)入枯水時(shí)期平均徑流量速減48.64%；2001～2013年仍處于枯水時(shí)期平均徑流量減小44.1%。按全國第二次水資源調(diào)查評(píng)價(jià)時(shí)間2000年為分界，不同時(shí)段多年平均徑流量統(tǒng)計(jì)見表4。由表4-15 可見，建站～2000年渭源、甘谷、天水、設(shè)棠、武山5個(gè)水文站分別比歷年(建站-2013年)均值偏大7.8%、14.7%、9.7%、7.4%、8.9%；2001～2013年渭源、甘谷、天水、設(shè)棠、武山5個(gè)水文站分別比歷年均值偏小-12.7%、-55.6%、-39.7%、-13.6%、-28.9%?？梢钥闯觯陱搅髁糠謺r(shí)段變化規(guī)律是建站～2000年時(shí)段平均徑流量均大于多年(建站～2013年)平均徑流量，2001～2013年時(shí)段平均徑流量均小于多年(建站～2013年)平均徑流量。

表4　渭河流域代表站不同時(shí)段多年平均徑流量統(tǒng)計(jì)

表5　渭河流域代表站歷年各月多年平均輸沙率及各月占年總數(shù)百分比統(tǒng)計(jì)表

6輸沙率變化特征

6.1年內(nèi)分配

利用渭河流域內(nèi)渭源、天水、甘谷、武山、元龍5個(gè)水文站實(shí)測(cè)懸移質(zhì)泥沙資料作為代表站進(jìn)行分析。各水文站歷年各月多年平均輸沙率及各月占年總數(shù)百分比統(tǒng)計(jì)見表5。從表中可以看出，渭河流域內(nèi)各代表站輸沙率年內(nèi)分配極不均勻，多年平均情況下，渭河上游渭源水文站5月份多年月平均輸沙率占年總數(shù)百分比最大，為29.2%，其余4站均為7月份輸沙率占全年百分比最大，分別占全年總數(shù)的36.3%、31.3%、32.3%、54.8%；7～8月輸沙率合計(jì)占全年總數(shù)的百分比分別為30.3%、57.6%、63.6%、64.9%、75.3%，主汛期6-9月輸沙率合計(jì)占全年總數(shù)的百分比分別為65.7%、82.4%、87.5%、89.6%、94.7%。

6.2年際變化

點(diǎn)繪流域內(nèi)泥沙觀測(cè)代表站渭源、天水、甘谷、武山、元龍水文站歷年輸沙量變化過程線，見圖5。歷年輸沙量變化過程表現(xiàn)為逐年顯著減小的趨勢(shì)，武山、甘谷、天水水文站歷年輸沙量線性傾斜率分別達(dá)-67.59、-54.069、-12.014，干流歷年輸沙量減小幅度大于支流，下游水文站歷年輸沙量減小幅度大于上游。

圖5　渭河流域泥沙代表站歷年輸沙量變化過程線圖

分時(shí)段看，渭河流域內(nèi)武山、甘谷、天水水文站自觀測(cè)～2013年間多年平均輸沙量分別為1 960萬 t、1 560萬 t、277萬 t，自觀測(cè)～2000年間多年平均輸沙量為2 450萬 t、1 850萬 t、328萬 t，2001-2013年間多年平均輸沙量為1 000萬 t、629萬 t、115萬 t。

7結(jié)語

(1)氣溫變化特征。渭河流域氣溫的流域分布由河源向干流遞升且與地理高程密切相關(guān)，氣溫的整體分布是以天水市區(qū)中心為最高向西南、西北、北部及東北方向輻射逐漸降低。流域內(nèi)各氣溫代表站的氣溫均存在持續(xù)升高的趨勢(shì)，并且變化趨勢(shì)十分相近。流域平均氣溫線性趨勢(shì)具有0.022 8℃/a的正傾向率，即近60年間渭河流域氣溫總體升高了1.368℃。

(2)降水量變化特征。渭河流域內(nèi)降水量年內(nèi)變化特征表現(xiàn)為不均勻，全年降水量主要集中在主汛期，5～9月多年平均各月降水量占全年降水量百分比接近80%，12～2月多年平均各月降水量占全年降水量百分比約3%，3～4月、10～11月多年平均各月降水量占全年降水量百分比約17%。各站歷年降水過程呈鋸齒狀高頻振蕩，降水量長(zhǎng)期變化總體上是呈緩慢下降的趨勢(shì)。

(3)蒸發(fā)量變化特征。渭河流域內(nèi)渭源、元龍蒸發(fā)量觀測(cè)代表站蒸發(fā)主要集中在4～8月，分別占全年蒸發(fā)量的67.1% 、58.3% 。代表站歷年蒸發(fā)量變化特征總體表現(xiàn)為逐年緩慢增大的趨勢(shì)。

(4)徑流量變化特征。渭河流域內(nèi)各河流徑流主要以洪水為主，年徑流主要集中在7～9月，枯水期相對(duì)較長(zhǎng)。渭源、甘谷、天水、設(shè)棠、武山、元龍水文站歷年7～9月月平均流量之和占各站年總數(shù)的百分比分別為42.5%、57.0%、46.5%、46.2%、43.2%、55.8%，汛期5～10月月平均流量之和占各站年總數(shù)的百分比分別為78.8%、79.6%、76.4%、72.4%、75.6%、79.3%。渭河流域代表站多年徑流變化存在顯著的逐年減小的趨勢(shì)，北道、渭源、武山3站徑流變率系列以每年-0.019 2、-0.014 8、-0.015 7的負(fù)傾向率減小。1995年以后渭河干流北道、武山站年徑流顯著減少。年徑流量分時(shí)段變化規(guī)律是建站～2000年時(shí)段平均徑流量均大于多年(建站～2013年)平均徑流量，2001～2013年時(shí)段平均徑流量均小于多年(建站～2013年)平均徑流量。

(5)輸沙量變化特征。渭河流域內(nèi)各代表站輸沙率年內(nèi)分配極不均勻，多年平均情況下， 7月份輸沙率占全年百分比最大，約占全年總數(shù)的30%以上，7～8月輸沙率合計(jì)占全年總數(shù)的百分比達(dá)60%，主汛期6～9月輸沙率合計(jì)占全年總數(shù)的百分比接近85%。歷年輸沙量變化過程表現(xiàn)為逐年顯著減小的趨勢(shì)，武山、甘谷、天水水文站歷年輸沙量線性傾斜率分別達(dá)-67.59、-54.069、-12.014，干流歷年輸沙量減小幅度大于支流，下游水文站歷年輸沙量減小幅度大于上游。

參考文獻(xiàn)

[1]牛最榮,趙文智,劉進(jìn)琪,等. 甘肅渭河流域氣溫、降水和徑流變化特征及趨勢(shì)研究[J]. 水文. 2012,32(2).

[2]甘肅省水利廳.中國河湖大典.甘肅省黃河水系.2009.4.

[3]甘肅省水利廳.甘肅省水資源公報(bào)(2008-2013年).

Analysis of Meteorological and Hydrological Changing Characteristics on Representative Stations in Weihe River Basin

JINGHong1，CHEN Xue-lin1，WANG Ruo-chen1，YAO Dai-shun2

(1.Gansu Hydrological and Water Resources Bureau，Lanzhou 730000,China；2.Gansu Lintao Hydrological and Water Resources Survey Bureau，Lintao 730500,China)

Abstract:Weihe River, the largest tributary of the Yellow River, is one of the birthplaces of Chinese civilization. Its main stream covers 818km and its basin area is 13.48km2.It, also, is located the middle east part of Gansu Province and this part accounts for 44.1% of the total area of the basin. The basin has poor natural conditions and diverse land forms. Then, also because of significant change of climate and extremely uneven distribution of precipitation, floods, mudslides, landslides and other natural disasters often happen more and the utilization ratio of water resources is very small.Through statistical analysis of hydrological and meteorological elements on representative stations of Weihe River Basin in Gansu Province during recent 55 years, it is drawn that temperature, precipitation, evaporation, runoff and sediment transportation rate of annual distribution and variation characteristics become clearer in this area become clearer. That can be a basis to exploit and develop water resources in the Weihe River Basin in Gansu area.

Key words:Weihe River Basin；meteorological and hydrological elements；characteristics

[中圖分類號(hào)]P336

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

[文章編號(hào)]1004-1184(2016)02-0133-05

[作者簡(jiǎn)介]景宏(1981-)，女，甘肅會(huì)寧人，工程師，主要從事水文水資源研究。

[收稿日期]2015-11-16