大通河流域降水量及地表和地下水資源分析與評價

崔騰科，張德棟（.甘肅省蘭州水文水資源勘測局，73000，蘭州；.甘肅省水文水資源局，730000，蘭州）

大通河流域降水量及地表和地下水資源分析與評價

崔騰科1，張德棟2
（1.甘肅省蘭州水文水資源勘測局，73000，蘭州；2.甘肅省水文水資源局，730000，蘭州）

收集大通河降水、蒸發(fā)、河川徑流、地下水、水質(zhì)等資料，進行流域水資源評價。通過調(diào)查和分析計算得出：流域降水量年內(nèi)分配不均，年際變化相對較??；蒸發(fā)量在地區(qū)上的變化與降水量相反，隨海拔的升高而降低；徑流量年內(nèi)分配不均，徑流年際變化較大；流域地下水資源量全為河川基流；大通河水質(zhì)多為Ⅱ類，地下水全部為Ⅲ類，水質(zhì)良好；流域水資源總量28.95億m3，水資源模數(shù)平均為19.2萬m3/km2，產(chǎn)水系數(shù)為0.39?？蔀榇笸ê恿饔蛩糠峙洹⒄{(diào)度和水資源保護等提供決策依據(jù)。

大通河流域；降水量；蒸發(fā)量；徑流量；地下水；水資源評價

大通河干流已建、在建和規(guī)劃建設(shè)的引大入秦、引硫濟金、引大濟湟、引大濟黑、引大濟湖等調(diào)水工程，涉及甘肅、青海、內(nèi)蒙古三?。ㄗ灾螀^(qū)），水量需求巨大，全部實施后將可能對大通河流域水資源利用和生態(tài)系統(tǒng)的維持帶來一定威脅。因此，為了流域水量分配、調(diào)度和水資源保護等科學(xué)決策，需開展流域水資源分析與評價。

一、流域概況

1.基本情況

大通河是黃河上游支流——湟水最大的一級支流，發(fā)源于青海省天峻縣托勒南山，自西北向東南流經(jīng)青海省的天峻、祁連、剛察、海晏、門源、互助、樂都、民和以及甘肅省的天祝、永登、紅古等11個縣（區(qū)），在青海省民和縣享堂鎮(zhèn)附近注入湟水。大通河流域地處青藏高原東北部邊緣，北屹托勒山、冷龍嶺與河西走廊的黑河、石羊河流域為鄰，南依大通山、大坂山與青海湖、湟水干流地區(qū)相連，東隔盤道嶺與莊浪河流域接壤。大通河干流全長560.7 km，天然落差2 793 m，平均比降為5‰。流域面積15 130 km2，占湟水流域總面積的46%，其中青海省12 940 km2，甘肅省2 190 km2。

2.水資源分區(qū)

水資源的開發(fā)利用受自然、氣候、人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟等因素的影響和制約，為了切合實際地利用水資源，促進各地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的良性維持，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，需要根據(jù)各地情況和特點劃分區(qū)域，研究提出各區(qū)域水資源開發(fā)、利用、節(jié)約、保護以及管理的措施和方案。因此，為了分析水資源開發(fā)利用情況，將流域劃分為4個分區(qū)，分別為河源至武松塔拉、武松塔拉至尕大灘、尕大灘至天堂寺、天堂寺至入湟口。各分區(qū)情況見表1。

二、水資源分析與評價

1.降水與蒸發(fā)

（1）降水量

根據(jù)流域內(nèi)降水站點 1956—2009年數(shù)據(jù)系列評價，流域多年平均年降水量495.3 mm，折合年降水總量74.93億m3。流域20%、50%、75%和90%保證率條件下相應(yīng)的降水量分別為560.2、491.1、440和373mm。各分區(qū)中，武松塔拉至尕大灘分區(qū)降雨量最大，為550.6 mm；尕大灘至天堂寺分區(qū)次之，為547.5 mm；天堂寺至入湟口分區(qū)降雨量最小，為426.3 mm。

表1 流域水資源分區(qū)

流域降水量的年內(nèi)分配極不均勻，夏季多而冬季少，春秋介于冬夏之間。最大月降雨量多發(fā)生在7月（109 mm）、8月（105.5 mm），最小月降雨量多發(fā)生在12月（1 mm）、1月（2 mm）；5—9月降水量集中，5個月的降雨量占全年降雨的85.8%。

流域年降水量的年際變化相對較小，最大與最小年降水量的比值在1.8～5.3之間，大多數(shù)雨量站的比值在3倍以下。統(tǒng)計不同時段流域降雨量，降雨量變化較小，20世紀90年代降雨偏枯，流域降雨量483.8 mm，較多年平均值偏少2.3%；20世紀80年代降雨普遍偏豐，流域降雨量518 mm，較多年平均值偏多4.6%。

（2）蒸發(fā)量

流域內(nèi)水面蒸發(fā)量在地區(qū)上的變化與降水量相反，隨海拔的升高而降低，下游地區(qū)多年平均水面蒸發(fā)量在800～900 mm以上，而上游地區(qū)則在700 mm左右。水面蒸發(fā)量的年內(nèi)分配隨各月氣溫、濕度、風(fēng)速而變化。全年最小月蒸發(fā)量一般出現(xiàn)在1月或12月，最大蒸發(fā)量出現(xiàn)在5—8月，占全年總量的50%左右。影響流域水面蒸發(fā)的主要是氣候因素，由于氣候條件年際變化平緩，使得水面蒸發(fā)的年際變化也較小。流域尕大灘站最大最小水面蒸發(fā)量比值為1.37，CV值為0.08。

表2 流域各代表水文站基本情況

表3 流域各分區(qū)地表水資源計算成果

2.地表水資源量

（1）河川徑流量

大通河干流水文站主要有武松塔拉、尕日德、尕大灘、天堂寺、連城、享堂等。根據(jù)各分區(qū)水文站控制情況，選取尕大灘、天堂和享堂等3處水文站作為代表站，其中享堂站是大通河的控制站。代表站基本情況見表2。

由于人類活動影響，流域大部分控制水文站的實測徑流已不能反映河川徑流的實際情況。為使水文站的徑流量能基本代表天然產(chǎn)流量，需要將斷面以上受人類開發(fā)利用水資源活動影響而增減的水量進行還原計算。本次還原的主要項目包括農(nóng)業(yè)灌溉水量、工業(yè)和生活用水量、水庫蓄變量、外調(diào)水量，其他如水土保持等影響的水量因缺少資料暫不還原。天堂寺和享堂水文站，多年平均還原水量分別為0.24億m3和1.15億m3。經(jīng)一致性處理后，尕大灘、天堂寺和享堂站多年平均天然徑流量分別為15.96億、25.11億和29.05億m3。

（2）分區(qū)地表水資源量

在前述測站天然徑流量分析基礎(chǔ)上，計算各分區(qū)地表水資源量，流域多年平均河川徑流量為28.95億m3，折合徑流深192 mm，年徑流系數(shù)0.39。從不同保證率來看，20%、50%、75%和90%條件下天然徑流量分別為33.35億、28.64億、25.29億和22.57億m3。地表水資源量計算成果見表3。

受降雨條件、河流的補給類型及自然地理條件的影響，流域地表水資源量的年內(nèi)分配差異較大，流域代表站享堂站連續(xù)4個月最大徑流量集中在6—9月份，占年徑流總量的65%。最大月徑流量多發(fā)生在 7月（5.69億 m3）、8月（5.45億 m3），占年徑流量的40%左右；最小月徑流量多發(fā)生在1月（0.53億m3）、2月（0.48億m3），僅占年徑流量的2%左右。

流域徑流年際變化較大，最小年徑流量（20.57億m3，1962年）和最大年徑流量（50.33億m3，1989年）相差近2.5倍。統(tǒng)計不同時段流域徑流量，20世紀70年代徑流偏枯，流域年徑流量27.3億m3，較多年平均值偏少6.1%；20世紀80年代徑流偏豐，流域年徑流量32.1億m3，較多年平均值偏多10.5%。

3.地下水資源量

地下水資源量主要是指與大氣降水和地表水體有直接水力聯(lián)系的潛水和弱承壓水（統(tǒng)稱淺層地下水），是參與水循環(huán)且可逐年更新的動態(tài)水量。根據(jù)流域地貌特征以及水文地質(zhì)條件，流域共劃分為9個地下水均衡計算小區(qū)，9個小區(qū)全部為山丘區(qū)。采用排泄量法進行流域地下水資源評價，在各均衡計算區(qū)分析和評價的基礎(chǔ)上，確定流域各水資源分區(qū)的地下水資源量。流域多年平均地下水資源量為11.77億m3，全部為河川基流量。各分區(qū)地下水資源量中，尕大灘至天堂寺分區(qū)最大，為4.16億m3；天堂寺至入湟口分區(qū)最小，僅0.77億m3。各分區(qū)的地下水資源量見表4。水資源量最多，為9.06億m3，占流域水資源總量的31.3%；天堂寺至入湟口分區(qū)水資源量最少，為4.05億m3，占流域水資源總量的14.0%。各省中，青海省水資源量為25.79億m3，占流域水資源總量的89.1%；甘肅省水資源量為3.16億 m3，占流域總量的10.9%。流域水資源量成果見表5。

表4 流域各水資源分區(qū)地下水資源量計算成果

表5 流域水資源總量成果

5.水資源質(zhì)量

4.水資源總量

水資源總量是指當(dāng)?shù)亟邓纬傻牡乇砗偷叵庐a(chǎn)水量，即地表徑流量與降水入滲補給量之和。由于流域地下水評價區(qū)域全部為山丘區(qū)，地下水資源量全部為與地表水的重復(fù)量，因此，流域水資源總量即為地表水資源量28.95億m3。流域水資源模數(shù)平均為19.2萬m3/km2，產(chǎn)水系數(shù)為0.39。

從分區(qū)看，尕大灘至天堂寺分區(qū)

大通河地表水水化學(xué)類型呈微堿性，為天然優(yōu)質(zhì)水。湟水流域的礦化度、總硬度自上游向中下游呈增大趨勢。上游礦化度一般在250 mg/L左右，到河口增至400 mg/L左右，總硬度由150 mg/L左右增至250 mg/L左右。大通河全年評價河段長為218.1 km，屬于Ⅱ類水質(zhì)的河段長為160.9 km，占評價河段長的74%；屬Ⅳ類水質(zhì)的河段長為57.2 km，占評價河段長的26%，主要在甘肅連城段，是由于附近大型礦區(qū)排污造成的。大通河享堂站位于大通河入湟口，現(xiàn)狀水質(zhì)為Ⅱ類，水質(zhì)良好。

大通河地下水水化學(xué)類型以Cl-Ca和Cl-Na·Ca型為主，礦化度均為小于1.0 g/L的淡水，pH值多在7.3～8.4之間，屬弱堿性水。大通河地下水總硬度在50～300 mg/L之間，其中武松塔拉至尕大灘區(qū)間介于 50～100 mg/L，天堂寺以下區(qū)間總硬度在150～300 mg/L之間。大通河地下水全部為Ⅲ類水質(zhì)。

三、結(jié)論

（1）流域多年平均降水量為495.3 mm，年內(nèi)分配不均，汛期降水量占全年的85.8%；年際變化相對較小，最大與最小年降水量的比值在1.8～5.3之間，大多數(shù)雨量站在3倍以下。流域內(nèi)水面蒸發(fā)量在地區(qū)上的變化與降水量相反，隨海拔的升高而降低，下游地區(qū)多年平均水面蒸發(fā)量在800～900 mm以上，而上游地區(qū)則在700 mm左右。

（2）流域多年平均河川徑流量為28.95億m3，折合徑流深192 mm，年徑流系數(shù)0.39。徑流量年內(nèi)分配不均，連續(xù)4個月徑流量占年徑流總量的65%。徑流年際變化較大，最小年徑流和最大年徑流相差近2.5倍。

（3）流域多年平均地下水資源量為11.77億m3，全部為河川基流量。各分區(qū)中，尕大灘至天堂寺分區(qū)最大，為4.16億m3；天堂寺至入湟口分區(qū)最小，僅0.77億m3。

（4）流域水資源總量即為地表水資源量28.95億m3，水資源模數(shù)平均為19.2萬m3/km2，產(chǎn)水系數(shù)為0.39。

（5）大通河享堂站位于大通河入湟口，現(xiàn)狀水質(zhì)為Ⅱ類，水質(zhì)良好。大通河地下水全部為Ⅲ類水質(zhì)。

[1]楊成有,劉進琪.甘肅省江河地理名錄 [M].蘭州：甘肅人民出版社，2014.

[2]水資源公報編制規(guī)程 [S].2009.

[3]劉光文.水文分析與計算 [M].北京：水利電力出版社，1989.

[4]張婷，劉雙玲.東遼河水資源評價的一致性分析[J].東北水利水電，2005（4）.

責(zé)任編輯 張金慧

Precipitation in Datonghe River Basin and assessment of surface and groundwater resources

//Cui Tengke,Zhang Dedong

Water resources evaluation of Datonghe River has been conducted based on collected data of precipitation, evaporation,runoff,groundwater and surface water quality.The results of investigation and analytic calculation show that rainfall is unevenly distributed within a year but has small changes in different years.Evaporation decreases along with the increase of altitude.Runoff is unevenly distributed within a year and varies dramatically in different years.All groundwater resources are base flow of rivers.Water quality is relatively good as most of surface water meets national class-II standard and all groundwater meets class-III standard.Total water resources in the basin is 2.895 billion m3and the average water resources modulus is 0.192 million m3/km2with a water production coefficient of 0.39.The evaluation may help decision-makers to allocate,regulate and protect water resources effectively in Datonghe River Basin.

Datonghe River Basin;precipitation;evaporation;runoff;groundwater;water resources assessment

TV213

：B

：1000-1123（2017）03-0041-03

2017-01-11

崔騰科，高級工程師。