淮河洪澤湖以上流域水資源量時空分布特征研究

劉開磊 戴麗納 汪躍軍 胡友兵 王敬磊

淮河洪澤湖以上流域水資源量時空分布特征研究

劉開磊1戴麗納1汪躍軍1胡友兵1王敬磊2

一、概述

為貫徹落實最嚴格水資源管理制度，推進依法行政，加強對水資源的宏觀調(diào)控，優(yōu)化水資源配置格局，促進水資源的合理開發(fā)利用，預防水事糾紛、維護社會和平穩(wěn)定，開展流域水資源量時空分布特征研究，是十分必要的。

淮河流域地處我國東部，介于長江和黃河之間，跨河南、湖北、安徽、江蘇、山東五省，1956～2000年多年平均年降水量為875mm，多年地表水資源量595×108m3。淮河流域地表水資源量分布狀況是淮河上游大于中下游，淮南大于淮北?；春恿饔虻乇硭Y源主要來源于大氣降水，由于降水年內(nèi)分配不均、年際變化大，導致徑流量年內(nèi)分配不均勻加劇，年際變化更大。徑流年際變幅大，年內(nèi)分布十分不均，兼之大多屬平原型河流，因此，豐水年常水多為患，經(jīng)常發(fā)生洪、澇災害；枯水年經(jīng)常發(fā)生嚴重旱災。水旱災害頻繁發(fā)生使得淮河成為我國水旱災害最嚴重地區(qū)之一。在枯水年份和枯水期內(nèi)，從客觀上決定了淮河區(qū)枯水年份需要調(diào)用外水，以緩解水資源嚴重不足的緊張局面。考慮到淮河洪澤湖以上流域集中了淮河流域61.7%的地表水資源量，年平均水資源量為367×108m3，年平均徑流深232mm。同時該流域內(nèi)取用水戶多樣化，下墊面狀況復雜多變，流域內(nèi)水資源供需矛盾尖銳，因此選擇該流域作為試驗流域，針對水資源量的時空分布特征進行研究。

二、數(shù)據(jù)介紹

該研究的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)為第二次全國水資源調(diào)查評價中，淮河洪澤湖以上流域22個控制站的逐年水資源量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)長度跨1956～2000年。為方便比較不同面積、不同流域區(qū)間的水資源量特征，排除流域面積大小的影響，該研究采用年徑流深指標，以控制流域單位面積上的平均水資源量作為評價水資源量在淮河流域的時空分布特征的依據(jù)。

由于原始數(shù)據(jù)為控制站以上流域水資源量，該數(shù)據(jù)與該站點上游控制站的水資源量之間存在重復統(tǒng)計的現(xiàn)象，不能夠準確的反映不同分區(qū)的水資源量分布特征，因此該研究在進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析之前，需要根據(jù)各控制流域的范圍及面積數(shù)據(jù)，辨識出被重復計算的水資源量，將原始數(shù)據(jù)中“控制站以上流域水資源量”轉(zhuǎn)換為“控制站區(qū)間水資源量”。尤其下游控制站的區(qū)間流域（如王家壩）的統(tǒng)計指標是包括區(qū)間以及上游控制站（如王家壩流域內(nèi)的息縣、班臺、潢川等）在內(nèi)統(tǒng)計指標的均值。對于王家壩控制站的水資源量數(shù)據(jù)，需要在其中去除息縣、潢川、班臺各控制站水資源量得到王家壩區(qū)間水資源量，該數(shù)值除以區(qū)間流域面積得到王家壩區(qū)間年徑流深值。區(qū)間的范圍以及重心位置（圖1白點）。為與原始數(shù)據(jù)中各控制站以上流域相區(qū)別，控制站以上至上游控制站區(qū)間稱作“區(qū)間”流域，如圖1中編號為9的王家壩區(qū)間流域。

圖1 淮河洪澤湖以上流域及控制站位置示意圖

三、統(tǒng)計成果與分析

1.流域水資源總量年際分布特征

（1）流域水資源總量年際分布特征

以淮河洪澤湖以上流域45年的逐年徑流深為分析對象，采用MK（Mann-Kendall）檢驗方法對該流域水資源總量的變化趨勢進行分析（圖2縱坐標為無量綱值）。若UF、UB的值大于0，則表明序列呈上升趨勢，反之呈下降趨勢。當他們超出臨界虛線時，表明上升或下降趨勢顯著。

如圖2所示，從1956～2000年變化趨勢來看，淮河洪澤湖以上流域年徑流深未出現(xiàn)明顯的突變；大部分的數(shù)據(jù)點小于0，表明淮河洪澤湖以上流域水資源量大體呈現(xiàn)逐年減少的趨勢。實際上該流域水資源量平均變化速率為：-1.377×108m3/y，年徑流深平均變化速率為：-0.871mm/y。

（2）各控制站區(qū)間流域水資源總量年際分布特征

為能夠更精細化地了解淮河洪澤湖以上流域，不同的控制站的年徑流深的逐年變化情況，繪制各站年徑流深逐年變化圖，并比較各站年徑流深變化速率的差異性。

圖3中a～e分別展示了響洪甸水庫、息縣區(qū)間、周口區(qū)間、三河閘區(qū)間、蒙城區(qū)間年徑流深的逐年變化過程。參照圖 3（f）可知，除梅山水庫（15）、阜陽區(qū)間（17）的年徑流深變化速率略高于0外，其余20站的年徑流深變化速率均明顯小于0。結(jié)果表明，淮河洪澤湖以上各站水資源量變化趨勢一定程度上呈現(xiàn)出地區(qū)差異，總體呈現(xiàn)下降的趨勢。以上結(jié)果與MK檢驗所得到淮河洪澤湖以上結(jié)果相對應。

圖2 徑流深MK檢驗圖

圖3 各站年徑流深變化示意圖

2.水資源量地域分布特征

參照淮河流域水資源調(diào)查評價結(jié)果，將以上22個控制站多年徑流深數(shù)據(jù)，取平均值獲得各站多年平均年徑流深，并以此為依據(jù)繪制淮河洪澤湖以上流域徑流深年等值線圖。

圖4以50mm年徑流深為間隔，繪制淮河洪澤湖以上流域年徑流深等值線圖。從圖中可以明顯看出；流域水資源量呈現(xiàn)明顯的南北差異，淮河南部地區(qū)水資源量較多，最多的如橫排頭區(qū)間多年平均年徑流深達780.33mm，多年平均年徑流量22.925×108m3；淮河流域北部地區(qū)水資源量相對較少，最少的為玄武站，該站點多年平均年徑流深為59.59mm，多年平均年徑流量 2.392×108m3。

圖4 各站年徑流深變化示意圖

四、結(jié)論

流域水資源是與經(jīng)濟、社會發(fā)展密切相關(guān)的重要戰(zhàn)略資源，水資源的開發(fā)利用程度反映著地區(qū)生產(chǎn)力發(fā)展水平。水資源的數(shù)量、分布及質(zhì)量，在相當大程度上制約著區(qū)域社會、經(jīng)濟的發(fā)展。因此，科學地開展區(qū)域水資源量的調(diào)查研究，對于促進水資源可持續(xù)利用，以及支撐區(qū)域社會、經(jīng)濟、建設(shè)的健康可持續(xù)發(fā)展，具有舉足輕重的作用。

該研究基于1956～2000年淮河洪澤湖以上流域水資源量調(diào)查成果，以流域22個控制站的逐年徑流量為依據(jù)，分別對流域水資源量的年際、空間分布特征進行統(tǒng)計分析。依據(jù)分析成果可知，在考察時段內(nèi)，淮河洪澤湖以上流域水資源量整體未出現(xiàn)明顯的突變；水資源總量呈現(xiàn)下降趨勢，但是流域各處水資源量的年際變化呈現(xiàn)不同的漲落趨勢；流域水資源空間分布不均，淮河以南水資源量豐沛程度明顯比淮河以北更高

（作者單位：1.淮河水利委員會水文局（信息中心） 233001 2.安徽淮河水資源科技有限公司 233000）