黃河干流寧夏段沿程水資源變化特征分析

俞淞　馬巍　王紅瑞　楊博　黃偉

摘要：受全球氣候變化及黃河上游地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展的影響，近十多年來，自上游進(jìn)入黃河寧夏段的水量大幅減少，從而導(dǎo)致寧夏出境水量不同程度地減少，入出境水量差（耗水量）卻有所增加。通過對比分析發(fā)現(xiàn)，黃河干流寧夏段2001-2012年比1956-1995年多年平均入境水量減少約18%，多年平均出境水量減少約23%，寧夏地區(qū)對黃河干流水資源消耗量增加了約48%。受寧夏地區(qū)美利渠、七星渠、青銅峽河?xùn)|與河西總干渠取水影響，2001-2012年青銅峽以上河段年均引水流量為211.73 m3/s，引黃灌區(qū)退水多從黃河干流石嘴山河段回歸黃河，致使黃河干流寧夏段出境斷面流量較青銅峽站增加102.99 m3/s。從年內(nèi)來看：從3月下旬開始灌溉引水，黃河干流寧夏段入境水量大于出境水量；8月灌區(qū)有效降水量增加，出入境水量差異縮??；隨著引黃灌區(qū)退水回歸下游段，9月、10月和12月石嘴山出境斷面流量較入境斷面水量均有不同程度的增加。

關(guān)鍵詞：水資源；灌溉；水量；黃河上游；寧夏

寧夏回族自治區(qū)位于黃河上游。黃河自中衛(wèi)市南長灘入寧夏境內(nèi)，蜿蜒于衛(wèi)寧平原和銀川平原，至石嘴山市頭道坎北麻黃溝出境。黃河寧夏段全長397 km，占黃河全長的7%。寧夏地區(qū)河湖水系分布以黃河干流為主體，自上而下沿程有清水河、苦水河、都思兔河、紅柳溝及黃河兩岸眾多河溝匯入黃河，同時因引黃灌區(qū)取排水需要形成了發(fā)達(dá)的灌溉渠系和縱橫交錯的退排水溝系統(tǒng)。

寧夏地處我國內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，冬季受蒙古高壓控制，為冷空氣南下之要沖，夏季處在南季風(fēng)西行的末梢，形成較典型的大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。區(qū)內(nèi)多年平均降水量為289 mm，不足黃河流域的3/4，不到全國水平的50%，區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會用水主要依靠黃河干流的過境水資源。

本文從出入境水量、下河沿至青銅峽段以及青銅峽至石嘴山段水量變化等方面分析黃河干流寧夏段沿程水資源變化特征。

1研究區(qū)介紹

黃河上游區(qū)域地形復(fù)雜，海拔1 230-4 800 m。黃河從卡日曲開始，經(jīng)星宿海、扎陵湖、鄂陵湖、龍羊峽，大部穿行于3 000-4 000 m的高原上，河流迂回曲折，兩岸多湖泊、沼澤、草灘，河水較清。龍羊峽到青銅峽河道流經(jīng)山地丘陵，形成峽谷和川地相問的地形。在堅硬的片麻巖、花崗巖及南山系變質(zhì)巖地段形成峽谷，在較疏松的沙頁巖、紅色巖系地段形成寬谷，該河段有白河、黑河、大夏河、洮河、湟水河、祖厲河等支流匯入，使黃河水量增加。黃河上游的較大洪水主要來自蘭州站以上流域，洪峰流量和洪水總量均占下河沿站洪水的95%以上。上游來水占黃河干流寧夏段水資源的95%以上。

受灌區(qū)作物耕作制度及上下游長達(dá)數(shù)百公里的灌溉渠系影響，黃河水經(jīng)不同干渠自流進(jìn)入灌區(qū)，灌區(qū)退水再通過各毛溝、支溝、干溝，最后進(jìn)入取水口下游（取水口與退水入黃口相距100-200 km），從而對黃河干流寧夏段沿程的水文水資源情勢產(chǎn)生較大影響。

2黃河干流寧夏段出入境水量變化分析

2.1黃河干流寧夏段出入境水量年際變化分析

受寧夏地區(qū)美利渠、七星渠、青銅峽河?xùn)|與河西總干渠等取用水影響，黃河干流寧夏段水量以入境斷面（下河沿）最大（見圖1），青銅峽斷面流量相對最?。ㄒ妶D2），出境斷面（石嘴山站）流量較青銅峽站增大。

2001-2012年，黃河干流經(jīng)下河沿進(jìn)入寧夏境內(nèi)的年均水量為260.72億m3（多年平均流量為826.75m3/s）。在下河沿一青銅峽，經(jīng)沿黃渠系引走的年均流量約為211.73 m3/s，至青銅峽斷面流量減小到615.02 m3/s；引黃灌區(qū)（衛(wèi)寧平原和銀川平原灌區(qū)）退水從石嘴山站進(jìn)入黃河，致使黃河干流寧夏出境斷面（石嘴山站）流量較青銅峽站流量增大了102.99 m3/s，達(dá)到718.01 m3/s。對比黃河干流寧夏段入境斷面和出境斷面多年平均流量，經(jīng)寧夏地區(qū)后黃河干流多年平均流量減小108.74 m3/s，即寧夏地區(qū)直接耗用的黃河干流水資源量約為34.29億m3，未超過國務(wù)院“八七”分水方案中的寧夏配額（37億m3）。

由圖3-圖6可以看出，2001-2012年黃河干流寧夏段出、入境流量有緩慢增大趨勢，年際出入境水量差（耗水量）過程波動較大，這與年內(nèi)降水量狀況和灌溉期用水情況密切相關(guān)，如2012年寧夏境內(nèi)降水相對較為豐沛，且降水與灌區(qū)需水匹配度相對較好，從而使得該年度出入境水量差較其他年份顯著減小。

然而從近60 a來看，受全球氣候變化及黃河上游地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展的影響，近十多年來自上游進(jìn)入黃河寧夏段的水量較大幅度減小，從而導(dǎo)致寧夏出境水量亦有不同程度的減小，但入、出境水量差（耗水量）卻有所增大（2012年例外）。黃河下河沿水文站2001-2012年年均入境水量為260.49億m3，較1956-1995年的317.00億m3減小56.51億m3，多年平均入境水量減小約18%；石嘴山水文站2001-2012年年均出境水量為226.43億m3，較1956-1995年的294.00億m3減小67.57億m3，多年平均出境水量減小約23%；黃河寧夏段2001-2012年年均人出境水量差為34.06億m3，顯著大于1956-1995年的23.00億m3，寧夏地區(qū)對黃河干流水資源消耗量增大了約48%。

2.2黃河干流寧夏段出入境水量年內(nèi)變化過程

以2012年黃河干流寧夏段入境和出境水量年內(nèi)變化過程（見圖7）為例進(jìn)行分析。受寧夏地區(qū)美利渠、七星渠、青銅峽河?xùn)|與河西總干渠取水影響，從灌溉期（3-11月）的3月開始，黃河干流寧夏段入境水量開始大于出境水量，其中5月、6月、7月、11月（冬灌期）入境水量顯著大于出境水量，6月入、出境水量差為9.6億m3（平均引水流量為370 m3/s）。非灌溉期（12月-次年2月）無灌區(qū)取水及沿程支流匯入，黃河干流寧夏段沿程水量呈增大趨勢。

3灌溉用水對黃河干流寧夏段沿程水量變化的影響

基于2006-2010年黃河干流寧夏段下河沿、青銅峽、石嘴山3站的逐日流量資料，按灌溉期（3-11月）和非灌溉期（12月-次年2月）分別計算各站的平均水量，結(jié)果見圖8。

在非灌溉期，下河沿、青銅峽、石嘴山3站平均水量分別為41.36億、42.93億、43.31億m3，沿程水量呈增大趨勢；在灌溉期，下河沿、青銅峽、石嘴山3站平均水量分別為236.40億、166.95億、198.48億m3。由此可見，灌溉期渠系取水改變了黃河干流的自然流量過程，從而出現(xiàn)黃河干流徑流量以入境斷面（下河沿）最大、青銅峽斷面流量相對最小、出境斷面（石嘴山站）流量較青銅峽站顯著增大的變化過程。

4黃河干流寧夏段水量平衡分析

采用2011年與黃河發(fā)生直接水力聯(lián)系的引水渠、排水溝、污水處理廠及一級支流資料，分析黃河寧夏河段的現(xiàn)狀水文情勢。2011年下河沿站入境水量為277.373億m3，石嘴山站出境水量241.200億m3，寧夏地區(qū)引黃消耗水量為36.173億m3。水量平衡分析結(jié)果見表1，可以看出，耗水量主要用于灌區(qū)灌溉。

5結(jié)語

（1）2001-2012年黃河干流多年平均入境水量為260.72億m3（多年平均流量為826.75 m3/s）。青銅峽庫區(qū)以上河段年均引水流量為211.73 m3/s，引黃灌區(qū)退水多從黃河干流石嘴山河段回歸黃河，致使黃河干流寧夏段出境斷面流量較青銅峽站增大102.99 m3/s，達(dá)到718.01 m3/s。黃河干流經(jīng)寧夏地區(qū)引水后多年平均流量減小108.74 m3/s，引黃耗水量為34.29億m3，未超出“八七”分水方案寧夏配額37億m3。

（2）受美利渠、七星渠、青銅峽河?xùn)|與河西總干渠灌溉取水影響，黃河干流寧夏段入境水量3月下旬開始大于出境水量，6月流量差為370 m3/s，8月灌區(qū)有效降水量增大、出入境水量差縮小。隨著引黃灌區(qū)退水回歸下游段，9月、10月和12月石嘴山出境斷面水量較入境斷面水量均增大。

（3）干旱少雨、水資源總量嚴(yán)重不足是寧夏地區(qū)水資源的基本特點，充分有效利用黃河干流的過境水資源是支撐區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會活動的關(guān)鍵。受區(qū)域自然環(huán)境狀況、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及節(jié)水、環(huán)保意識等方面因素限制與影響，目前該地區(qū)仍存在水資源調(diào)控能力不足、用水結(jié)構(gòu)失衡、水資源利用效率不高，非常規(guī)水源利用程度低、水資源管理體制與運(yùn)行機(jī)制不健全、水污染嚴(yán)重、水生態(tài)環(huán)境惡化等問題，需進(jìn)一步加大研究力度。