渭河流域代表站气象水文要素变化特征分析

景　宏，陈学林，王若臣，姚代顺

(1.甘肃省水文水资源局，甘肃 兰州 730000；2.甘肃省临洮水文水资源勘测局，甘肃 临洮 730500)



渭河流域代表站气象水文要素变化特征分析

景宏1，陈学林1，王若臣1，姚代顺2

(1.甘肃省水文水资源局，甘肃 兰州 730000；2.甘肃省临洮水文水资源勘测局，甘肃 临洮 730500)

[摘要]渭河是黄河的最大支流，是中国文明发祥地之一。渭河干流全长818 km，渭河流域面积13.48 km2，其甘肃段位于甘肃省中东部，占流域总面积的44.1%。渭河流域自然条件差，地形差异大，气候垂直变化显著，且降水分布极为不均，洪水、泥石流、滑坡等自然灾害频发，水资源开发利用率小。对甘肃省境内渭河流域各代表站55年水文气象要素进行分析，得出甘肃省境内渭河流域气温、降水量、蒸发量、径流、输沙率的年内分配和年际变化特征，为甘肃省境内渭河流域水土保持治理、防洪减灾和水资源开发利用提供依据。

[关键词]渭河流域；气象水文要素；特征；分析

1渭河流域概况[2]

渭河流域位于甘肃省中东部和陕西省中部，东西长约270 km，南北宽约165 km。流域北与祖历河、宁夏清水河流域相邻；西与洮河分水岭接壤；南以西秦岭和西汉水、白龙江流域相隔；东北与泾河流域毗邻；东侧接陕西省境。东、南、西三面为陇山、西秦岭、关山、六盘山等山脉所环绕。渭河发源于甘肃省渭源县西南部高程3 508 m的豁豁山，上源叫清源河，东北流经渭源县(清源镇)折向东偏南流，经陇西、武山、甘谷、天水等县市，于天水市麦积区东岔乡牛背里村东流入陕西省境，再经宝鸡、咸阳、西安、临潼、渭南、华阴等市县，于潼关的港口汇入黄河(三门峡水库区)，全长818 km，流域面积134 766 km2(含泾河、北洛河流域)。在甘肃省境内长360 km，流域面积25 600 km2(不含泾河流域)。

渭河干流划分上中下游三段：源头到宝鸡峡为上游，长430 km，流域面积29 200 km2(含泾河部分支流面积)；宝鸡峡到咸阳桥为中游，长180 km，流域面积17 200 km2；咸阳桥到潼关河口是下游，长208 km，流域面积88 400 km2(含泾河、北洛河)。甘肃省境内全部在上游区。渭河支流众多，在甘肃省境内流域面积大于1 000 km2的有咸河、漳河、榜沙河、散渡河、葫芦河、耤河与牛头河。其左岸支流发源于黄土高原和丘陵区，河道长，流域面积大，水量不丰，而泥沙含量大，如秦祁河、咸河、散渡河、葫芦河等；而右岸支流发源于西秦岭山地，流程较短，坡度较大，水量较丰，泥沙含量较小，如榜沙河、大南河、耤河等。

2气温变化特征

2.1地域分布规律

据牛最荣等.甘肃渭河流域气温、降水和径流变化特征及趋势研究[1]研究成果显示，渭河流域气温的流域分布由河源向干流递升且与地理高程密切相关，气温最高的是天水市区气温在11℃左右，也是高程最低区域，其次是北道及葫芦河可口气温在10℃左右，再次是甘谷及牛头河下游区域气温在9℃左右，第四区是武山、秦安、清水范围内气温在8℃左右，第五区是陇西、通渭、庄浪、张家川范围内气温在7℃左右，第六区也是最小值位于渭源、及丁西部和南部山区一带气温在6℃左右。气温的整体分布是以天水市区中心为最高向西南、西北、北部及东北方向辐射逐渐降低。

图1　流域内代表站逐年平均气温变化过程线图

2.2年际变化特征

对流域内有代表性的渭源气象站1957～2013年年平均

气温资料、天水气象站站1951～2013年年平均气温资料、陇西气象站1956～2013年年平均气温资料进行统计分析，流域内代表站逐年平均气温变化过程线见图1。从图中可以看出，各站的气温均存在持续升高的趋势，并且变化趋势十分相近。流域平均气温线性趋势具有0.022 8℃/a的正倾向率，其中：天水气象站逐年平均气温线性趋势具有0.027 4℃/a的正倾向率，陇西气象站逐年平均气温线性趋势具有0.022 6℃/a的正倾向率，渭源气象站逐年平均气温线性趋势具有0.018 3℃/a的正倾向率，即近60年间渭河流域气温总体升高了1.368℃。

3降水量变化特征

3.1年内分配

对搜集到的渭河流域内降水量观测站点自建站以来观测资料为代表进行统计分析，渭河流域各代表站多年平均降水量月年特征统计见表1。全年降水量主要集中在主汛期5～9月，渭源、甘谷、武山、元龙4站5～9月多年平均各月降水量占全年降水量比重分别为：78.5%、76.4%、76.3%、85.8%，12～2月多年平均各月降水量占全年降水量比重分别为：2.9%、2.7%、2.7%、0.4%，3～4月、10～11月多年平均各月降水量占全年降水量比重分别为：18.6%、21.0%、21.1%、13.7%。可见，流域内降水量年内变化特征表现为不均匀，全年降水量主要集中在主汛期。

表1　渭河流域各代表站多年平均降水量月年特征统计表

3.2年际变化

选取渭河流域代表站渭源水文站、甘谷气象站、武山气象站、元龙水文站降水量观测系列资料，点绘渭源水文站1980～2013年、甘谷气象站1952～2013年、武山气象站1959～2013年、元龙水文站2011～2013年逐年降水量变化过程线，见图2。中明显看出各站历年降水过程呈锯齿状高频振荡，降水量长期变化总体上是呈缓慢下降的趋势。

图2　渭河流域代表站逐年降水量变化过程线图

图3　渭源站历年水面蒸发量变化过程线图

4蒸发量变化特征

4.1年内分配

以渭河流域内渭源、元龙蒸发量观测站为代表对流域水面蒸发量年内变化特征进行分析，流域内代表站站历年月年

平均蒸发量统计见表2。从表中看出，蒸发主要集中在4～8月，分别占全年蒸发量的67.1% 、58.3% 。

4.2年际变化

点绘流域内水面蒸发观测代表站渭源水文站1980-2013年历年蒸发量过程线，见图3。历年蒸发量变化特征总体表现为逐年缓慢增大的趋势。

5径流变化特征

5.1年内分配

统计流域内代表站渭源水文站1980～2013年、甘谷水文站1959～2013年、天水水文站1959～2013年、设棠水文站1959～2013年、武山水文站1956～2013年、元龙水文站2011～2013年各月平均流量，统计结果见表3。渭河流域内各河流径流主要以洪水为主，年径流主要集中在7～9月，枯水期相对较长。渭源、甘谷、天水、设棠、武山、元龙水文站历年7～9月月平均流量之和占各站年总数的百分比分别为42.5%、57.0%、46.5%、46.2%、43.2%、55.8%，汛期5～10月月平均流量之和占各站年总数的百分比分别为78.8%、79.6%、76.4%、72.4%、75.6%、79.3%。

表2　流域内代表站历年月年平均蒸发量统计表

表3　渭河流域代表站多年各月平均流量统计表

图4　渭河流域代表站逐年径流量过程线图

5.2年际变化

点绘渭河流域径流代表站渭源、甘谷、天水、设棠、武山、元龙水文站自设站～2013年逐年径流量过程线图，见图4。图中看出，流域内各代表站逐年径流量变化存在显著减小的趋势。

径流量在不同时期变化有所不同，按不同年代统计，与多年均值相比1956～1960年平均径流量小7.43%；1961～

1970年是丰水时期平均径流量增大68.7%；1971～1980年也是丰水时期平均径流量大11.9%；1981～1990年开始持平径流量略大为6.93%；1991～2000年进入枯水时期平均径流量速减48.64%；2001～2013年仍处于枯水时期平均径流量减小44.1%。按全国第二次水资源调查评价时间2000年为分界，不同时段多年平均径流量统计见表4。由表4-15 可见，建站～2000年渭源、甘谷、天水、设棠、武山5个水文站分别比历年(建站-2013年)均值偏大7.8%、14.7%、9.7%、7.4%、8.9%；2001～2013年渭源、甘谷、天水、设棠、武山5个水文站分别比历年均值偏小-12.7%、-55.6%、-39.7%、-13.6%、-28.9%。可以看出，年径流量分时段变化规律是建站～2000年时段平均径流量均大于多年(建站～2013年)平均径流量，2001～2013年时段平均径流量均小于多年(建站～2013年)平均径流量。

表4　渭河流域代表站不同时段多年平均径流量统计

表5　渭河流域代表站历年各月多年平均输沙率及各月占年总数百分比统计表

6输沙率变化特征

6.1年内分配

利用渭河流域内渭源、天水、甘谷、武山、元龙5个水文站实测悬移质泥沙资料作为代表站进行分析。各水文站历年各月多年平均输沙率及各月占年总数百分比统计见表5。从表中可以看出，渭河流域内各代表站输沙率年内分配极不均匀，多年平均情况下，渭河上游渭源水文站5月份多年月平均输沙率占年总数百分比最大，为29.2%，其余4站均为7月份输沙率占全年百分比最大，分别占全年总数的36.3%、31.3%、32.3%、54.8%；7～8月输沙率合计占全年总数的百分比分别为30.3%、57.6%、63.6%、64.9%、75.3%，主汛期6-9月输沙率合计占全年总数的百分比分别为65.7%、82.4%、87.5%、89.6%、94.7%。

6.2年际变化

点绘流域内泥沙观测代表站渭源、天水、甘谷、武山、元龙水文站历年输沙量变化过程线，见图5。历年输沙量变化过程表现为逐年显著减小的趋势，武山、甘谷、天水水文站历年输沙量线性倾斜率分别达-67.59、-54.069、-12.014，干流历年输沙量减小幅度大于支流，下游水文站历年输沙量减小幅度大于上游。

图5　渭河流域泥沙代表站历年输沙量变化过程线图

分时段看，渭河流域内武山、甘谷、天水水文站自观测～2013年间多年平均输沙量分别为1 960万 t、1 560万 t、277万 t，自观测～2000年间多年平均输沙量为2 450万 t、1 850万 t、328万 t，2001-2013年间多年平均输沙量为1 000万 t、629万 t、115万 t。

7结语

(1)气温变化特征。渭河流域气温的流域分布由河源向干流递升且与地理高程密切相关，气温的整体分布是以天水市区中心为最高向西南、西北、北部及东北方向辐射逐渐降低。流域内各气温代表站的气温均存在持续升高的趋势，并且变化趋势十分相近。流域平均气温线性趋势具有0.022 8℃/a的正倾向率，即近60年间渭河流域气温总体升高了1.368℃。

(2)降水量变化特征。渭河流域内降水量年内变化特征表现为不均匀，全年降水量主要集中在主汛期，5～9月多年平均各月降水量占全年降水量百分比接近80%，12～2月多年平均各月降水量占全年降水量百分比约3%，3～4月、10～11月多年平均各月降水量占全年降水量百分比约17%。各站历年降水过程呈锯齿状高频振荡，降水量长期变化总体上是呈缓慢下降的趋势。

(3)蒸发量变化特征。渭河流域内渭源、元龙蒸发量观测代表站蒸发主要集中在4～8月，分别占全年蒸发量的67.1% 、58.3% 。代表站历年蒸发量变化特征总体表现为逐年缓慢增大的趋势。

(4)径流量变化特征。渭河流域内各河流径流主要以洪水为主，年径流主要集中在7～9月，枯水期相对较长。渭源、甘谷、天水、设棠、武山、元龙水文站历年7～9月月平均流量之和占各站年总数的百分比分别为42.5%、57.0%、46.5%、46.2%、43.2%、55.8%，汛期5～10月月平均流量之和占各站年总数的百分比分别为78.8%、79.6%、76.4%、72.4%、75.6%、79.3%。渭河流域代表站多年径流变化存在显著的逐年减小的趋势，北道、渭源、武山3站径流变率系列以每年-0.019 2、-0.014 8、-0.015 7的负倾向率减小。1995年以后渭河干流北道、武山站年径流显著减少。年径流量分时段变化规律是建站～2000年时段平均径流量均大于多年(建站～2013年)平均径流量，2001～2013年时段平均径流量均小于多年(建站～2013年)平均径流量。

(5)输沙量变化特征。渭河流域内各代表站输沙率年内分配极不均匀，多年平均情况下， 7月份输沙率占全年百分比最大，约占全年总数的30%以上，7～8月输沙率合计占全年总数的百分比达60%，主汛期6～9月输沙率合计占全年总数的百分比接近85%。历年输沙量变化过程表现为逐年显著减小的趋势，武山、甘谷、天水水文站历年输沙量线性倾斜率分别达-67.59、-54.069、-12.014，干流历年输沙量减小幅度大于支流，下游水文站历年输沙量减小幅度大于上游。

参考文献

[1]牛最荣,赵文智,刘进琪,等. 甘肃渭河流域气温、降水和径流变化特征及趋势研究[J]. 水文. 2012,32(2).

[2]甘肃省水利厅.中国河湖大典.甘肃省黄河水系.2009.4.

[3]甘肃省水利厅.甘肃省水资源公报(2008-2013年).

Analysis of Meteorological and Hydrological Changing Characteristics on Representative Stations in Weihe River Basin

JINGHong1，CHEN Xue-lin1，WANG Ruo-chen1，YAO Dai-shun2

(1.Gansu Hydrological and Water Resources Bureau，Lanzhou 730000,China；2.Gansu Lintao Hydrological and Water Resources Survey Bureau，Lintao 730500,China)

Abstract:Weihe River, the largest tributary of the Yellow River, is one of the birthplaces of Chinese civilization. Its main stream covers 818km and its basin area is 13.48km2.It, also, is located the middle east part of Gansu Province and this part accounts for 44.1% of the total area of the basin. The basin has poor natural conditions and diverse land forms. Then, also because of significant change of climate and extremely uneven distribution of precipitation, floods, mudslides, landslides and other natural disasters often happen more and the utilization ratio of water resources is very small.Through statistical analysis of hydrological and meteorological elements on representative stations of Weihe River Basin in Gansu Province during recent 55 years, it is drawn that temperature, precipitation, evaporation, runoff and sediment transportation rate of annual distribution and variation characteristics become clearer in this area become clearer. That can be a basis to exploit and develop water resources in the Weihe River Basin in Gansu area.

Key words:Weihe River Basin；meteorological and hydrological elements；characteristics

[中图分类号]P336

[文献标识码]B

[文章编号]1004-1184(2016)02-0133-05

[作者简介]景宏(1981-)，女，甘肃会宁人，工程师，主要从事水文水资源研究。

[收稿日期]2015-11-16