汪雅梅
(陜西省江河水庫管理局 陜西 西安 710018)
渭河是黃河的第一大支流,是陜西人民的母親河,隨著近幾年全球大氣候的變化以及經(jīng)濟社會的發(fā)展,引發(fā)了渭河水資源量的變化以及水資源時空分布的變化。為了識別出各個自然和人工因素對于渭河流域水資源演變的影響,本文采取情景對比的方式,具體是只考慮某種因素變化,保持其它因素不變,然后對比結果來評價該項因素下的水資源演變情況。分別分析了降雨量、人工取用水、下墊面變化、水保措施對渭河水資源的影響程度。最后認為,渭河水資源的變化主要受降雨量的影響,與其他因素關系不是特別大。
氣候變化和人類活動兩個因素對徑流量的影響巨大,影響主要來自大氣環(huán)流變化對降雨時空分布、降雨強度、降雨總量以及氣溫、空氣濕度、風速等因素,從而影響了產匯流的量。人工取用水直接影響了河道的水資源量,而下墊面的地形、土壤、土地利用等是影響流域水循環(huán)的重要因子。關于水資源演變的研究多集中于氣候、人類活動、下墊面這三個因素的影響分析,渭河流域在陜西省境內屬于黃土山丘平原區(qū),渭北地區(qū)水土流失問題十分嚴重,自1980年以來,大力推行退耕還林還草、修建梯田淤地現(xiàn)等水土保持措施,綜合治理流域水土流失問題,減沙效果明顯,但相應地也減少了流域河川徑流量,因此,本文除了分析降雨量、人工取用水、下墊面變化之外,將水保措施作為影響渭河水資源的一個影響因素進行分析。
降雨量直接構成了河流的徑流量、來水量、凈入水量等。對渭河流域各個年代的降雨量和水資源量進行對比分析,得出各年代降雨量對水資源的影響,見表1所示。
從表1可以看出,渭河流域1980~2010系列年均降水量較1956~1979系列低5.9%,徑流性水資源減少20.1%,其中地表水資源偏少21.3%,不重復地下水資源偏小14.5%。90年代降雨衰減導致水資源衰減厲害,1990~1999系列年均降水量較 1956~1979系列低12.0%,徑流性水資源減少41.6%,其中地表水資源偏少45.6%,不重復的地下水資源偏小23.3%。
人工取用水對于流域水資源演變的定量考察,可以在分析過程中,保持其它的因素不變,而對有取用水、無取用水兩種情景分別進行分析,然后對比其結果,即可獲得人工取用水對流域水資源演變的定量影響。
以1956年~2010年降雨量、徑流、取用水資料為基礎,按照水資源分區(qū),渭河流域有無取用水兩種情景下的55年系列水資源評價結果見表2。
從表2可以看出,人工取用水對于渭河流域水資源演變有重要影響。從整個流域來說地表水資源量減少3.6%,不重復的地下水資源量減少7.3%,地下水資源量減少10.7%。但從各個分區(qū)來看,差別很大,前三個區(qū)地表水資源和地下水資源減少,不重復的地下水資源量增加;后兩個區(qū)地表水資源、地下水資源、不重復地下水資源減少,蒸發(fā)量減少很多,這和前三個區(qū)有所不同。
表1 渭河流域氣象要素對水資源的影響 (單位:億m3)
表2 歷史狀況有、無取用水情景下的水資源評價對比 (單位:億m3)
表3 現(xiàn)狀下墊面有、無水保措施情景下的水資源評價對比 (單位:億m3)
表4 80年代和2005年下墊面水資源評價結果對比 (單位:億m3)
從對比結果我們可以看到,人工取用水改變了產水條件,影響了水資源量的構成,人工取用水通過襲奪基流減少了地下水的河川排泄量,從而使得河川徑流量有明顯減少。開采地下水導致包氣帶加厚,地表水不容易補給地下水,則會減少地下水資源量,減少潛水蒸發(fā)。如果集中開采地下水,由于影響范圍不大,潛水蒸發(fā)減少的幅度小于開采凈消耗增加的幅度,導致不重復地下水增加。人工取用水造成地下水位下降,包氣帶增厚,一定程度上增加了有效的土壤水資源量,有利于降雨的就地利用。雖然總的水資源量沒有太大變化,但水資源的構成變化帶來一系列生態(tài)環(huán)境后效,包括河流生態(tài)系統(tǒng)的維護以及地下水超采負面生態(tài)環(huán)境后效等問題。
80年代以后,在渭河流域內開展了許多水土保持措施,其對水資源的影響不容忽視。水保措施對于流域水資源演變的定量影響,可以在對比分析中,保持其它因素不變,分兩種情景分別進行模擬,然后對比其結果,即可獲得水保措施對流域水資源演變的定量結果。以1956年~2010年降雨量、徑流量資料、水土保持面積資料為基礎,分別考慮有水土保持和無水土保持兩種情景下的55年系列水資源評價結果見表3。
可見,水保措施對于渭河流域水資源演變發(fā)生重要影響,有水保措施和無水保措施相比,地表水資源量減少5.4%、不重復的地下水資源量增加4.6%、地下水資源量增加7.9%,水資源總量減少3.1%。水保措施通過改變局部地形、地表糙度、攔截溝道水量減少水分的水平運動,同時增加垂直入滲和蒸發(fā),在水資源構成上表現(xiàn)為地表水資源量減少、地下水資源量增加,雖然水資源總量減少,但是為生態(tài)系統(tǒng)和農作物直接利用的水量增加。
從50年代到現(xiàn)在,隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展,流域內的下墊面條件發(fā)生了很大的變化,在對比分析中,保持其它的因素不變,而對不同時期下墊面情景分別進行模擬,然后對比其結果,即可獲得下墊面對流域水資源演變的定量影響。本次以1956年~2010年水文系列和2005年無人工取用水為背景,分別對80年代和2005現(xiàn)狀年兩期下墊面條件下的水資源進行評價。不同下墊面情景下的水資源評價結果對比情況分別見表4。2005年下墊面與80年代下墊面相比,地表水資源量減少了2.5%,不重復量增加了2.1%,狹義水資源總量減少了1.5%,地下水資源量增加了10.2%。
本文根據(jù)渭河流域水循環(huán)現(xiàn)狀,通過對比分析可得到如下結論。
(1)渭河流域1980~2010系列年均降水量較1956~1979系列低5.9%,徑流性水資源減少20.1%,其中地表水資源減少21.3%,不重復地下水資源偏小14.5%。
(2)人工取用水對于渭河流域水資源演變有影響。從整個流域來說,地表水資源量減少3.6%,不重復地下水資源量減少7.3%,地下水資源量減少10.7%。
(3)水保措施對于渭河流域水資源演變有影響,有水保措施和無水保措施相比,地表水資源量減少5.4%、不重復地下水資源量增加4.6%、地下水資源量增加7.9%。
(4)2005年下墊面與80年代下墊面相比,地表水資源量減少了2.5%,不重復量增加了2.1%,地下水資源量增加了10.2%。
綜上所述,降雨量變化是引起渭河流域水資源變化的主要原因,相對而言,人工取用水、下墊面變化和水土保持措施對水資源的影響比較小。陜西水利