渭河流域甘肃段地表水资源空间分布研究

祁 芯

(甘肃省天水水文水资源勘测局，甘肃 天水 741000)

黄河流域高质量发展最关键的是水资源合理分配，为了水资源的合理分配以及利用规划，国家已经进行了第三次水资源量调查评价，目的在于摸清水资源数量、质量、开发利用情况和水生态状况。渭河甘肃段属于黄河一部分，且位于渭河源头，源头的水资源量状况直接影响着下游的生活、生态、生产，在以往水资源评价基础上，进一步对渭河上下游、干支流水资源状况分析评价，为渭河流域甘肃段水资源量分配和调度提供技术支撑。

受气候变化和人类活动的影响，甘肃省渭河流域内的年径流量多年呈减少趋势[1]，趋势显著，对渭河流域径流变化分析研究成果较多[1- 2]，在分析论证过程中对其空间分布都有所涉及，但空间分布数据不足，局部区域大部分只是客观描述，缺少具体分析，本文在大量数据基础上，较系统地对渭河甘肃段水资源量空间分布进行分析。

1 资料与方法

1.1 区域概况

渭河流域在甘肃省境内面积为25635km2，位于东经104°0′-106°43′，北纬34°12′-34°43′之间，主要支流有散渡河、葫芦河、耤河与牛头河等。区域内多年平均年降水量(1960—2019年)为511.1m，多年平均气温8～19℃。渭河甘肃段左岸面积占比较大，右岸较小，相对左岸河网密度较右岸大。

1.2 资料收集

渭河资料摘选于历年水文整编成果，包括黄河水利委员会、甘肃省水文水资源局、陕西省水文水资源局以及水管部门的水文气象资料，渭河流域共选用水文站19处，站网密度在1358站/km2。资料选用1960—2019年，共60年资料系列。同时收集了2010—2019年的渭河流域从河道取水资料，进行水量还原分析计算。

1.3 研究方法

(1)水量还原

还原计算采用全面收集资料和典型调查分析相结合的方法，逐年(逐月)进行将取水量还原进来。按河系自上而下、按测站控制断面分段进行，然后逐级累计成全流域的还原水量。对还原后的天然年河川径流量，进行了干支流、上下游和地区间的水量平衡分析，确保其合理。其公式可以表述如下：

Q天然径流量=Q实测径流量+Q农业灌溉耗损量+Q工业用水耗损量+Q城镇生活用水耗损量±Q跨流域引水量±Q大中型水库蓄水变量

单位均为亿m3。

(2)径流深计算

R=W控制/F控制

式中，R—径流深，mm；W控制—天然径流量，亿m3；F控制—控制区域面积，km2。

(3)面水资源量计算

面数据分析计算，有控制站的区域采用控制站天然值，未有控制站的采用面积比拟法进行分析计算，公式可以表述为：

W面=W控制站+W非控制区

2 结果与分析

2.1 资料合理性分析

在水资源分析过程中，需对所选资料的合理性分析，只有资料合理，分析得出的成果才可靠可信。合理性分析主要是对资料的可靠性、一致性、代表性分析，资料选用是经过整编检查，来源上具有可靠性，渭河流域由于人类活动和气候变化[3]，径流量系列发生了突变，因而本次只进行一致性和代表分析，选用渭河干流上的北道站作为代表站，其他站不再具体列出。

(1)一致性分析[4- 5]

通过点绘北道站以上面平均年降水量与天然年径流量的累加相关图，如图1所示，从图中可以看出在1993年出现明显拐点，说明北道站水文资料系列发生了突变，不具有良好的一致性。经计算1960—1993年多年平均年径流量16.30亿m3，1993—2019年多年平均年径流量7.86亿m3，两个时段值相差较大。本次不作一致性修正，而是采用两个时段(1960—2019年和1993—2019年)，进行渭河水资源量分析。

图1 北道年降水量—年径流量双累积图

(2)代表性分析

代表性分析采用模比系数差积曲线法进行分析计算，即将每年水文径流资料同均值作比减去1作为差值，并累加，根据累计值作图，如图2所示，从图中可以得出1960—1985年为丰水期，1986—1993年平水期，从1994—2019年为枯水期，资料系列基本包含了丰、平、枯，说明该资料系列具有一定的代表性[6]。

图2 北道站年径流模比系数差积曲线

2.2 水量还原

经过分析，渭河流域主要用水分布在干流，以及支流葫芦河、散渡河上，其他取水量小于河道年径流量5%，因而本次只对渭河干流、葫芦河、散渡河进行水量还原[7]。

1960—2019年渭河干流北道站实测径流量均值11.24亿m3，年平均还原水量1.89亿m3，还原后为13.13亿m3，较实测值增加16.8%；渭河支流葫芦河秦安站实测径流量均值2.80亿m3， 年平均还原水量0.37亿m3，还原后为3.17亿m3，较实测增加13.3%；渭河支流散渡河甘谷站实测径流量均值0.49亿m3， 年平均还原量0.10亿m3，还原后为0.59亿m3，较实测增加20.1%。见表1。

表1 年内月分配不均匀系数统计表

2.3 主要站点径流深

为了明确渭河流域水资源状况，从区域自产水资源量方面还不能完全反映空间分布状况，因而根据站点布设对不同区域的径流深进一步分析，主要站点径流深统计列入表2。干流有渭源、武山、北道水文站，径流深的变化由200mm多变到40mm，说明在干流的源头产水能力强于下游；而分布在北岸靠北道上游站点有何家波、甘谷、静宁、秦安、仁大，其径流深在20～35mm间；北岸靠北道下游有社棠站，其径流深在65～ 85mm间；南岸有天水站，其径流深在65～85mm间。从而说明干流源头产水能力强于下游，南岸强于北岸，从径流深上可以看出水资源在空间分布上差异较大。

表2 主要站点径流深统计表

2.4 水资源量空间分布

渭河水资源量分布根据河流情况、行政分区情况进行分析。甘肃省渭河流域一般分为北岸、南岸；地级行政分区涉及到定西、天水、平凉、陇南四个。分析计算方法是通过面水资源量计算方法，区域根据径流深乘以面积得出，分析成果如下：

(1)南北分区情况

根据南北区域的径流深，分析计算得出分区自产地表水资源量成果，列入表3，从表中可以得出1960—2019年自产水资源量为17.33亿m3，其中北岸9.36亿m3，径流深为58.2mm，南岸7.97亿m3，径流深为83.5mm；1993—2019年自产水资源量为12.16亿m3，其中北岸6.32亿m3，径流深为39.3mm，南岸5.84亿m3，径流深为61.1mm。

表3 渭河分区域地表自产水资源量成果表

(2)行政分区情况

根据不同地级行政分区的径流深，分析计算得出各地级行政分区自产地表水资源量成果，列入表4，从表中可得出1960—2019年自产水资源量天水市最大为8.64亿m3，径流深74.2mm，其次定西市为6.45亿m3，最小陇南市为0.008亿m3；1960—2019年径流深最大陇南市为88.9mm，其次天水市为74.2mm，最小的白银市为17.7mm；1993—2019年自产水资源量天水市最大为6.52亿m3，径流深74.2mm，其次定西市为4.41亿m3，最小陇南市为0.007亿m3；1993—2019年径流深最大陇南市为77.8mm，其次天水市为56.0mm，最小的白银市为19.9mm。

表4 渭河分行政区域地表自产水资源量成果表

(3)合理性分析

甘肃省水资源调查评价进行了三次，渭河流域自产水资源量第一次水资源调查评价(资料系列1956—1979年)为22.6亿m3，第二次水资源调查评价(资料系列1956—2020年)为19.3亿m3，第三次水资源调查评价(资料系列1956—2016年)为19.67亿m3。同以往成果相比偏小，由于渭河径流量多年呈减少趋势[9]，选用的资料系列稍微靠后，因而同以往成果相比基本合理。

3 结论

在收集的资料基础上，对渭河干流及主要支流的控制站进行了水量还原，干流北道站还原水量1.89亿m3，支流葫芦河秦安站还原水量0.37亿m3，支流散渡河甘谷站还原水量0.10亿m3。在还原后的天然值基础上，进行了不同区域径流深的分析计算，得出北岸上游径流深在20～35mm间，北岸北道以上径流深在20～35mm间，北岸靠北道以下径流深在65～ 85mm，南岸径流深在65～ 85mm。根据不同区域的径流深分析计算，得出甘肃省境内渭河流域自产水资源量17.33亿m3，同以往成果相比偏小，由于资料系列不相同，认为基本合理。

甘肃省渭河流域水资源量短缺，空间分配不均匀[10]，水的开发利用难度较大，开发利用程度高，水安全保障不足，将主要依靠洮河、白龙江调水，弥补水安全保障不足。