嘉陵江水資源分析

任軍旗

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)勘查院，鄭州 450000）

人類活動(dòng)和氣候變化對(duì)徑流的影響日益加劇，進(jìn)而影響流域水資源量。流域水資源是工業(yè)生產(chǎn)和居民生活的重要資源，因此本文對(duì)變化環(huán)境下嘉陵江流域水資源進(jìn)行分析。

1 概述

嘉陵江是長(zhǎng)江上游左岸最大的支流，大致位于東經(jīng)102°30′～109°，北緯29°40′～34°30′，干流流域面積8.883萬km2。流域大部分處于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，多年平均降水量為931 mm，年降水量有減小的趨勢(shì)，降水量年內(nèi)分配不均，5-10月份的降水量占全年降水量的82%。嘉陵江徑流主要由降雨補(bǔ)充，主要集中在5-10月，水量充足[1]。

2 嘉陵江流域徑流分析——以水文站略陽站和武侯站為例

本文對(duì)嘉陵江流域主要水文站略陽站和武侯站進(jìn)行流域徑流分析。徑流特征主要包括平均流量、趨勢(shì)性、周期性等，其是水文徑流的主要特征，本文對(duì)徑流的以上特征進(jìn)行分析[2-3]。采用略陽和武侯水文站1967-2014年的逐月入庫徑流資料進(jìn)行分析，如圖1所示，資料包括足夠的豐、平、枯組合，可靠性、代表性強(qiáng)。線圖（見圖2），并對(duì)略陽和武侯水文站的年徑流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（見表1）。

圖1 武侯和略陽水文站年徑流資料

從圖2可知，略陽和武侯水文站徑流年際變化較大，略陽站徑流距平累積均有三個(gè)明顯的變化階段：1967-1974年和1993-2014年徑流量表現(xiàn)出逐時(shí)段遞減的趨勢(shì)，為枯水時(shí)段；1974-1993年徑流量表現(xiàn)出逐時(shí)段遞增的趨勢(shì)，為豐水時(shí)段。武侯站徑流距平累積均有四個(gè)明顯的變化階段：1967-1979年和1990-2008年徑流量表現(xiàn)出逐時(shí)段遞減的趨勢(shì)，為枯水時(shí)段；1979-1990年和2008-2014年徑流量表現(xiàn)出逐時(shí)段遞增的趨勢(shì)，為豐水時(shí)段。

圖2 年徑流距平累積曲線

表1 略陽和武侯站徑流代際變化率（與多年平均徑流相比）

從表1可以看出，略陽在20世紀(jì)60年代徑流量相比多年平均值增加了65.12%，增加幅度最大；武侯站20世紀(jì)80年代徑流量相比多年平均值增加了43.56%，增加幅度最大。略陽站在21世紀(jì)初徑流量相比多年平均值減小了35.60%，減小幅度最大。武侯站在20世紀(jì)90年代徑流量相比多年平均值減小了30.33%，減小幅度最大。略陽站徑流量除在20世紀(jì)80年代有急劇增加的變化外，相對(duì)多年平均徑流，隨著時(shí)間的推移整體呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)，而武侯站呈現(xiàn)出有增有減的波動(dòng)性，沒有明顯趨勢(shì)。

利用略陽和武侯站年徑流資料，筆者繪制了年徑流量隨時(shí)間變化的趨勢(shì)圖，如圖3所示。

圖3 略陽站（左）和武侯站（右）年徑流變化趨勢(shì)

由圖3可以看出，嘉陵江流域的略陽水文站的年徑流在波動(dòng)中呈下降趨勢(shì)，其年徑流量48年間共減少19.40億m3（2010-2014年均相比1967-1969年均），平均下降速率為4.04億m3/10 a。嘉陵江流域的武侯水文站的年徑流量在48年間趨于平穩(wěn)，沒有明顯變化趨勢(shì)。

采用Mann-Kendall法及經(jīng)典重標(biāo)極差法（R/S分析法）對(duì)略陽和武侯站的徑流資料進(jìn)行趨勢(shì)性、持續(xù)性分析，結(jié)果如表2所示。

M-K檢驗(yàn)結(jié)果顯示，略陽站徑流量的Z值為負(fù)，且其絕對(duì)值均大于1.96，說明漢江流域上略陽站呈顯著性減少趨勢(shì)。M-K檢驗(yàn)結(jié)果顯示，武侯站徑流沒有明顯趨勢(shì)。由Hurst指數(shù)值可知，略陽站徑流Hurst值大于0.5，正持續(xù)性強(qiáng)，也即時(shí)間序列具有持續(xù)性，說明在未來一段時(shí)間內(nèi)略陽站的徑流將繼續(xù)保持減少的趨勢(shì)。利用小波分析對(duì)略陽水文站和武侯水文站徑流序列進(jìn)行多時(shí)間尺度分析，結(jié)果如圖3所示。

表2 徑流量趨勢(shì)性及持續(xù)性檢驗(yàn)結(jié)果

圖4 略陽站（左）和武侯站（右）小波系數(shù)實(shí)部等值線圖

從圖4可以看出，略陽水文站和武侯水文站的徑流序列在演變過程中存在著多時(shí)間尺度特征。略陽水文站徑流演變存在3～8年、15～30年尺度的周期變化規(guī)律；武侯水文站徑流演變存在3～8年、20～30年尺度的周期變化規(guī)律。其中，略陽水文站和武侯水文站在3～8年時(shí)間尺度上存在豐-枯交替的五次震蕩；略陽水文站在15～30年尺度上出現(xiàn)了豐-枯交替的兩次震蕩；武侯水文站在20～30年尺度上出現(xiàn)了一次豐-枯交替震蕩。同時(shí)可以看出，3～8年尺度的周期變化在整個(gè)分析時(shí)段表現(xiàn)得很穩(wěn)定，具有流域性。

3 結(jié)語

本文對(duì)略陽水文站和武侯水文站徑流進(jìn)行分析，結(jié)果表明，略陽水文站水資源量充沛，但徑流呈減少趨勢(shì)。未來一段時(shí)間內(nèi)，略陽站的徑流將繼續(xù)保持減少的趨勢(shì)，流域應(yīng)做好水資源合理利用以應(yīng)對(duì)水資源減少的情況。武侯站徑流量趨于平穩(wěn)，但武侯水文站水資源量較少，流域管理者應(yīng)做好水資源規(guī)劃，以促進(jìn)水資源的可持續(xù)利用。周期性分析表明，略陽水文站徑流演變存在3～8年、15～30年尺度的周期變化規(guī)律；武侯水文站徑流演變存在3～8年、20～30年尺度的周期變化規(guī)律。