石羊河流域红崖山水库站径流变化特征及应对措施

金彦兆，孙栋元，胡想全，曾建军，张云亮

(甘肃省水利科学研究院，甘肃 兰州 730000)

水资源的自然属性和社会属性决定了其在经济社会发展中的地位和作用。目前，随着缺水情势的日益加剧，水资源已成为具有政治和经济意义的战略性资源。径流不仅直接决定着某一区域、流域地表水资源的多寡，而且也是确定其可利用水资源的重要依据。因此，分析红崖山水库入库径流变化特征及成因，有针对性地提出切实可行的应对措施，为民勤绿洲经济、社会与生态环境系统协调、稳定与可持续发展提供水资源支撑，不仅显得十分重要，而且十分紧迫。

1 入库径流变化特点分析

1.1 径流年际变化特征与规律

石羊河流域红崖山水库站1962—2010年均入库径流量2.15亿m3，整体呈显著减少趋势，趋势方程y=-0.0625x+3.7066，年均以0.0625亿m3/a的速率减少，49年内减少3.06亿m3。该站径流量年际变化大，最大值为1967年的5.11亿m3，最小值为2001年的0.70亿m3，二者相差4.41亿m3，最大、最小年径流比值7.30，见表1。该站年均径流量变化5a滑动平均曲线如图1所示，年际距平曲线如图2所示。从中可以看出，1962—1967年年均径流量波动增加；1968—2001年期间除个别年份略有反弹外，其余绝大多数年份持续较少；2002—2010年波动略有增加。另外，1962—1979年年均径流量均大于平均值，但从1980年开始，除1983年、2010年大于平均值外，其余均小于平均值，年径流量减少态势十分显著。

图1 1962—2010年石羊河流域红崖山水库站径流量年际变化曲线

图2 1967—2010年石羊河流域红崖山水库站径流量年际距平变化曲线

1.2 径流年代际变化特征与规律

石羊河流域红崖山水库站年代际平均径流量分析结果见表1。由表1可知，过去49年红崖山水库站20世纪60年代和70年代径流量相对较高，分别为3.79亿m3和2.64亿m3，比多年平均分别高1.64亿m3和0.49亿m3，80年代、90年代和21世纪初径流量相对较低，分别为2.02亿m3、1.16亿m3和1.29亿m3，比多年平均分别低0.13亿m3、0.99亿m33和0.86亿m3。

表1 石羊河流域红崖山水库站年代际平均径流量分析结果表

图3 红崖山水库站季节径流量变化图

1.3 径流季节变化特征与规律

从红崖山水库季节平均径流量变化情况见图3和表2。由图3可以看出，该站春、夏、秋、冬四个季节均表现为年径流减少趋势。通过对比分析：该站冬季年径流量减少速率最高，1962—2010年平均减少1.485亿m3，线性减少幅度0.0297亿m3/a；春季次之，平均减少0.675亿m3，线性减少幅度0.0135亿m3/a；秋季减少0.505亿m3，线性减少幅度0.0101亿m3/a；夏季平均减少幅度最小为0.465亿m3，线性减少幅度0.0093亿m3/a，表明该站冬季径流量减少对年径流减少的贡献最大。

对于年径流量的季节变化，存在以下特点：①春季：平均年径流量距平值，20世纪60、70年代为正，80年代以来均为负，其中90年代平均年径流量最小，比年均小0.26亿m3，60年代最大，比年均大0.36亿m3。②夏季：平均年径流量距平值60—80年代为正，90年代和21世纪初为负，其中21世纪初平均年径流量最小，比年均小0.17亿m3，50年代最大，比年均大0.25亿m3。③秋季：平均径流量距平值60、70年代为正，80年代以来均为负，其中90年代平均径流量最小，比年均小0.24亿m3，50年代平均最大，比年均多0.35亿m3。④冬季：平均径流量距平值60、70年代为正，80年代相对稳定，90年代以来为负，其中21世纪初平均径流量最小，比年均小0.54亿m3，60年代最大，比年均大0.67亿m3。

表2 红崖山水库站径流距平变化分析结果表单位：亿m3

2 径流变化主要结论及原因分析

2.1 径流变化主要结论

由前述分析结果可见，随着时间变化，红崖山水库入库径流量减少显著，年均以0.0625亿m3/a的速率减少，49年内减少了3.06亿m3；年代际平均径流量在20世纪60年代和70年代相对较高，80年代、90年代和21世纪初相对较低，总体呈现持续减少态势，从60年代的平均3.79亿m3减少到20世纪初的平均1.29亿m3；冬季季节平均径流量年减少速率最高，春季次之，秋季居三，而夏季最小，表明冬季径流量减少对年径流减少的贡献最大。

2.2 径流变化主要原因

石羊河是河西内陆河流域人口最多、经济较发达、水资源开发利用程度最高、用水矛盾最突出、生态环境问题最严重的地区。随着流域上、中游区人口持续增加、经济社会快速发展，导致红崖山水库入库径流量急剧下降。分析其原因主要包括：①石羊河流域水资源数量严重不足，总水资源量只有17.05亿m3，人均、耕地亩均水资源占有量分别仅为750m3/人、400m3/亩；②上中游区包括生活饮水、工业用水、农业灌溉等在内的各行业用水急剧增长，对地表径流的引用量逐年增加，下泄水量随之减少；③缺乏全流域行之有效的水资源配置与调度管理方案[3]，导致了水资源利用秩序的混乱。进一步分析可知，尽管流域水资源总量不足，但上、中游区用水量增加和配置的不合理、管理的不到位，才是导致红崖山水库入库径流量减少的主要原因。

3 径流变化应对措施

石羊河流域是河西内陆区三大流域之一，在甘肃省经济社会发展、西部生态屏障构建等方面具有不可或缺的作用，尤其是流域尾闾青土湖的存亡成为整个流域健康与否的晴雨表。为此，采取积极有效措施，增加红崖山水库入库径流量显得尤为重要。

(1)加强流域水资源统一调度管理与优化配置。石羊河流域多年平均地表水资源量15.04亿m3，人均、耕地亩均水资源量分别只有680m3、230m3，属于水资源极度短缺地区，上下游、行业之间用水矛盾十分突出，因此，注重水资源合理利用与优化配置，加强全流域水资源统一调度管理成为缓解流域水资源供需矛盾的重中之重。

(2)调整农业产业布局与结构。石羊河流域农业用水占总用水量的80%以上，是名副其实的用水大户，但长期以来，流域中下游以瓜果、蔬菜为主导的高耗水农业种植结构未能得到有效调整，每年输出虚拟水超过3亿m3，成为加剧流域水资源短缺的主要因素。因此，合理布局和优化调整农业产业结构，推广低耗水高附加值农业品种，对缓解全流域用水矛盾的作用显而易见。

(3)加大高效节水灌溉技术推广应用。大量事实证明，以管灌、滴灌、喷灌为主的高效节水灌溉可有效降低农业灌溉用水定额，减少农业灌溉用水量。因此，在农业用水占比居高不下的石羊河流域，加强高效节水灌溉宣传力度，强化高效节水灌溉技术推广应用，显得尤为必要。

(4)全面建设节水型社会。面对流域水资源严重短缺、水需求持续增长的现实，加强水情宣传，开展水情教育，实施全民节水行动，全面建设节水型社会，工业上推行工艺节水、循环用水，居民生活中推广节水器具、实施超用水加价制度，形成全社会节水、惜水的良好氛围。

(5)实施跨流域调水。石羊河流域是甘肃省河西内陆河流域中人口最多、经济较发达、水资源开发利用程度最高、用水矛盾最突出、生态环境问题最严重的地区，在流域内部充分“节流”的基础上，要从根本上缓解流域水资源供求矛盾无他路可走，必须“开源”，即实施跨流域调水，这是增加可利用水资源量，保障民勤绿洲经济社会发展最直接、最有效的措施。

4 结语

河川径流的大小直接决定着区域地表水资源量的多少，分析包括年际、年代际与季节变化在内的径流变化特征，对进行水资源保护、开发、利用具有重要意义。位于石羊河下游的红崖山水库对民勤绿洲具有生死攸关的作用，其入库径流的多少决定着民勤绿洲可利用水资源的多少，而径流变化决定着民勤绿洲水资源规划利用方案，决定着产业结构布局。长期以来，受石羊河上中游区水资源开发利用的巨大影响，红崖山水库入库径流量持续减少，从20世纪50年代的超过4亿m3减少到本世纪初的1亿m3左右，对民勤绿洲区经济社会发展和生态环境保护带来了严重影响。因此，系统分析红崖山水库入库径流变化特征、变化规律与变化幅度，针对导致红崖山水库入库径流减少的主要成因，采取工程与非工程相结合的措施，有效应对入库径流减少带来的不利影响，对支撑流域重点治理规划，实施、确保民勤绿洲经济社会发展与生态环境改善具有重要战略意义。