漢中地區(qū)水源涵養(yǎng)能力分析

謝栗 肖祥月

摘要? ? 通過水量平衡法結(jié)合遙感和ArcGIS軟件計算漢中地區(qū)水源涵養(yǎng)量，將水源涵養(yǎng)能力分為弱、中、強3個等級，得出該地區(qū)呈現(xiàn)自西向東、從北到南逐漸增強的結(jié)論，并得出降雨量是水源涵養(yǎng)能力強弱的主要影響因素。

關(guān)鍵詞? ? 水源涵養(yǎng)功能;計算方法;降雨量;漢中地區(qū)

中圖分類號? ? P344? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2019）12-0151-02

水源涵養(yǎng)能力受氣候因子、土壤類型、地形地貌等諸多因素影響，在較大空間范圍和區(qū)域尺度研究水源涵養(yǎng)生態(tài)功能一直是科學(xué)研究中的難點。國內(nèi)外關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)能力的測算方法很多，譬如水量平衡法、地下徑流增長法、降水存儲法等[1]，其中利用水量平衡法在大尺度空間范圍內(nèi)研究水源涵養(yǎng)能力能相對客觀地反映其分布規(guī)律及直接、間接產(chǎn)生的經(jīng)濟價值。

由于漢中市地處秦嶺巴山之間，全年雨量豐沛，年徑流系數(shù)高，地形平緩，物產(chǎn)富饒，準(zhǔn)確評估該地區(qū)水源涵養(yǎng)能力具有非常重要的意義。

1? ? 區(qū)域概況與分析方法

1.1? ? 研發(fā)區(qū)概況

漢中地區(qū)總面積27 246 km2，其中山區(qū)占75.2%、丘陵占14.6%、平川占10.2%，長江最大支流漢江發(fā)源于寧強縣，也是“南水北調(diào)”中線水源涵養(yǎng)地和陜西“引漢濟渭”工程水源涵養(yǎng)地。平均氣溫14 ℃，全市年降水量700～1 700 mm，其中南部米倉山最為豐富，降水量為陜西省之冠。整個漢中地區(qū)年平均相對濕度分布態(tài)勢基本呈南大北小。漢江平壩、巴山山地為70%～80%;秦嶺山地為73%。一年中冬、春季相對濕度較小，夏、秋季較大;9—10月為全年之冠，相對濕度為80%～86%;冬季（12月至翌年2月）3個月漢江平壩、巴山山地為75%～80%，秦嶺山地為58%～66%。

1.2? ? 分析方法

選取11個縣區(qū)自動站（來源于漢中市氣象局）的降雨量觀測數(shù)據(jù)，通過插值獲得空間分辨率1 km×1 km的網(wǎng)格圖像。

水量平衡方程式分為4類，其中大氣系統(tǒng)平衡方程式為P-R-E=±ΔS，流域系統(tǒng)平衡方程式為P-R-E=±ΔS，土壤系統(tǒng)平衡方程式為P+Cm-R+Si-E=±ΔW，地下水系統(tǒng)平衡方程式為αP+Ui-Eu=±ΔU。

結(jié)合4個系統(tǒng)水量平衡公式列成聯(lián)立方程，確定選取整個漢中地區(qū)范圍，根據(jù)數(shù)據(jù)精度劃分為1 km×1 km的閉合單元，作為獨立的集水區(qū)，將自動站降水量作為水分輸入量，蒸發(fā)和徑流作為水分輸出量，估算每個單元水量平衡公式可列為：

P=E+ΔW+C

其中，P為降水量，E為蒸發(fā)量，ΔW為土壤儲水量，C為地表徑流量，單位均為mm。

ΔW+C作為每個閉合單元的存水量及提供給江河徑流的水量，可大致確定為該單元水源涵養(yǎng)能力的體現(xiàn)。通過遙感圖像處理系統(tǒng)軟件（ERDAS）建模[2]，即可求得P、E之間的差值，從而可以進(jìn)一步獲得區(qū)域水源涵養(yǎng)能力的初步評估結(jié)果。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 水源涵養(yǎng)量變化趨勢

2006—2012年，漢中地區(qū)水源涵養(yǎng)量在51.15～370.18 mm之間波動，且出現(xiàn)逐年增加趨勢（圖1），多年平均值為136.76 mm，2010—2012年這3年的水源涵養(yǎng)量大于多年均值，其余均低于均值。

2.2? ? 各縣區(qū)水源涵養(yǎng)能力分布

通過建模對水源涵養(yǎng)各閉合單元計算可以得出，漢中地區(qū)水源涵養(yǎng)量集中在-250～1 150 mm/a之間（圖2）。當(dāng)涵養(yǎng)區(qū)水源涵養(yǎng)量<0 mm/a時，說明蒸發(fā)量大于降雨量，涵養(yǎng)能力較差，如西部地區(qū)寧強、略陽、勉縣一帶雖然處于嘉陵江流域，但受地質(zhì)地貌及森林覆蓋率的影響，部分地區(qū)仍出現(xiàn)負(fù)值;而漢中東部佛坪縣及大巴山一帶水源涵養(yǎng)能力較強，有些地區(qū)高達(dá)950 mm/a以上。

通過ArcGIS中地圖處理軟件統(tǒng)計11個縣區(qū)不同層級水源涵養(yǎng)量所占的比例可以發(fā)現(xiàn)，水源涵養(yǎng)能力弱的區(qū)域約占10%，集中在西部、中部平川部分地區(qū);而水源涵養(yǎng)能力中等地區(qū)約占55%，包括平川5個縣大部分地區(qū);水源涵養(yǎng)能力高的區(qū)域占35%，分布在巴山及米倉山、秦嶺南麓佛坪縣一帶。

根據(jù)多年降水量統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，我國水量平衡要素組成的重要界線年降水量（1 200 m）在漢中地區(qū)基本適用[3]，如南鄭縣南部、西鄉(xiāng)縣米倉山沿線年降水量均>1 200 mm，而鎮(zhèn)巴縣為陜西省暴雨中心，大部分地區(qū)年降雨量高達(dá)1 400 mm以上。通過ArcGIS顯示結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各地水源涵養(yǎng)能力與降雨量基本相符。

水源涵養(yǎng)功能是大尺度生態(tài)系統(tǒng)最主要的生態(tài)服務(wù)功能，因而通過實施一系列措施獲得最大水源涵養(yǎng)量具有重要意義[4-5]，譬如通過植樹造林來改善生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)能力、減輕人類活動的影響、控制水土流失等。作為“南水北調(diào)”中線水源涵養(yǎng)地和陜西“引漢濟渭”工程水源涵養(yǎng)地，近幾年已開展一系列生態(tài)工程建設(shè)方案，例如天然林保護(hù)工程、退耕還林工程、貧困地區(qū)生態(tài)移民工程、資源利用工程、居民教育工程。上述工程已納入生態(tài)功能保護(hù)區(qū)規(guī)劃之中，按照國家、地方法律法規(guī)、政策，可協(xié)調(diào)區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

3? ? 結(jié)論

（1）從空間尺度分析，漢中地區(qū)水源涵養(yǎng)能力呈現(xiàn)自西向東、從北到南逐漸增強分布。

（2）西部嘉陵江流域的略陽、寧強兩縣部分地區(qū)水源涵養(yǎng)量較小，在評估生態(tài)系統(tǒng)整體水源涵養(yǎng)能力時，不能簡單認(rèn)為水系附近水源涵養(yǎng)能力就強[6-8]。

（3）漢中是重要的水源涵養(yǎng)區(qū)，在土壤保持和南水北調(diào)中線工程中起到了極其重要的作用，加大對該地區(qū)的生態(tài)保護(hù)具有十分重要的意義。

4? ? 參考文獻(xiàn)

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