劉開磊 戴麗納 汪躍軍 胡友兵 王敬磊

淮河洪澤湖以上流域水資源量時(shí)空分布特征研究

劉開磊1戴麗納1汪躍軍1胡友兵1王敬磊2

一、概述

為貫徹落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度，推進(jìn)依法行政，加強(qiáng)對(duì)水資源的宏觀調(diào)控，優(yōu)化水資源配置格局，促進(jìn)水資源的合理開發(fā)利用，預(yù)防水事糾紛、維護(hù)社會(huì)和平穩(wěn)定，開展流域水資源量時(shí)空分布特征研究，是十分必要的。

淮河流域地處我國(guó)東部，介于長(zhǎng)江和黃河之間，跨河南、湖北、安徽、江蘇、山東五省，1956～2000年多年平均年降水量為875mm，多年地表水資源量595×108m3?；春恿饔虻乇硭Y源量分布狀況是淮河上游大于中下游，淮南大于淮北?；春恿饔虻乇硭Y源主要來源于大氣降水，由于降水年內(nèi)分配不均、年際變化大，導(dǎo)致徑流量年內(nèi)分配不均勻加劇，年際變化更大。徑流年際變幅大，年內(nèi)分布十分不均，兼之大多屬平原型河流，因此，豐水年常水多為患，經(jīng)常發(fā)生洪、澇災(zāi)害；枯水年經(jīng)常發(fā)生嚴(yán)重旱災(zāi)。水旱災(zāi)害頻繁發(fā)生使得淮河成為我國(guó)水旱災(zāi)害最嚴(yán)重地區(qū)之一。在枯水年份和枯水期內(nèi)，從客觀上決定了淮河區(qū)枯水年份需要調(diào)用外水，以緩解水資源嚴(yán)重不足的緊張局面?？紤]到淮河洪澤湖以上流域集中了淮河流域61.7%的地表水資源量，年平均水資源量為367×108m3，年平均徑流深232mm。同時(shí)該流域內(nèi)取用水戶多樣化，下墊面狀況復(fù)雜多變，流域內(nèi)水資源供需矛盾尖銳，因此選擇該流域作為試驗(yàn)流域，針對(duì)水資源量的時(shí)空分布特征進(jìn)行研究。

二、數(shù)據(jù)介紹

該研究的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)為第二次全國(guó)水資源調(diào)查評(píng)價(jià)中，淮河洪澤湖以上流域22個(gè)控制站的逐年水資源量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度跨1956～2000年。為方便比較不同面積、不同流域區(qū)間的水資源量特征，排除流域面積大小的影響，該研究采用年徑流深指標(biāo)，以控制流域單位面積上的平均水資源量作為評(píng)價(jià)水資源量在淮河流域的時(shí)空分布特征的依據(jù)。

由于原始數(shù)據(jù)為控制站以上流域水資源量，該數(shù)據(jù)與該站點(diǎn)上游控制站的水資源量之間存在重復(fù)統(tǒng)計(jì)的現(xiàn)象，不能夠準(zhǔn)確的反映不同分區(qū)的水資源量分布特征，因此該研究在進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析之前，需要根據(jù)各控制流域的范圍及面積數(shù)據(jù)，辨識(shí)出被重復(fù)計(jì)算的水資源量，將原始數(shù)據(jù)中“控制站以上流域水資源量”轉(zhuǎn)換為“控制站區(qū)間水資源量”。尤其下游控制站的區(qū)間流域（如王家壩）的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)是包括區(qū)間以及上游控制站（如王家壩流域內(nèi)的息縣、班臺(tái)、潢川等）在內(nèi)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的均值。對(duì)于王家壩控制站的水資源量數(shù)據(jù)，需要在其中去除息縣、潢川、班臺(tái)各控制站水資源量得到王家壩區(qū)間水資源量，該數(shù)值除以區(qū)間流域面積得到王家壩區(qū)間年徑流深值。區(qū)間的范圍以及重心位置（圖1白點(diǎn)）。為與原始數(shù)據(jù)中各控制站以上流域相區(qū)別，控制站以上至上游控制站區(qū)間稱作“區(qū)間”流域，如圖1中編號(hào)為9的王家壩區(qū)間流域。

圖1 淮河洪澤湖以上流域及控制站位置示意圖

三、統(tǒng)計(jì)成果與分析

1.流域水資源總量年際分布特征

（1）流域水資源總量年際分布特征

以淮河洪澤湖以上流域45年的逐年徑流深為分析對(duì)象，采用MK（Mann-Kendall）檢驗(yàn)方法對(duì)該流域水資源總量的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析（圖2縱坐標(biāo)為無量綱值）。若UF、UB的值大于0，則表明序列呈上升趨勢(shì)，反之呈下降趨勢(shì)。當(dāng)他們超出臨界虛線時(shí)，表明上升或下降趨勢(shì)顯著。

如圖2所示，從1956～2000年變化趨勢(shì)來看，淮河洪澤湖以上流域年徑流深未出現(xiàn)明顯的突變；大部分的數(shù)據(jù)點(diǎn)小于0，表明淮河洪澤湖以上流域水資源量大體呈現(xiàn)逐年減少的趨勢(shì)。實(shí)際上該流域水資源量平均變化速率為：-1.377×108m3/y，年徑流深平均變化速率為：-0.871mm/y。

（2）各控制站區(qū)間流域水資源總量年際分布特征

為能夠更精細(xì)化地了解淮河洪澤湖以上流域，不同的控制站的年徑流深的逐年變化情況，繪制各站年徑流深逐年變化圖，并比較各站年徑流深變化速率的差異性。

圖3中a～e分別展示了響洪甸水庫、息縣區(qū)間、周口區(qū)間、三河閘區(qū)間、蒙城區(qū)間年徑流深的逐年變化過程。參照?qǐng)D 3（f）可知，除梅山水庫（15）、阜陽區(qū)間（17）的年徑流深變化速率略高于0外，其余20站的年徑流深變化速率均明顯小于0。結(jié)果表明，淮河洪澤湖以上各站水資源量變化趨勢(shì)一定程度上呈現(xiàn)出地區(qū)差異，總體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。以上結(jié)果與MK檢驗(yàn)所得到淮河洪澤湖以上結(jié)果相對(duì)應(yīng)。

圖2 徑流深MK檢驗(yàn)圖

圖3 各站年徑流深變化示意圖

2.水資源量地域分布特征

參照淮河流域水資源調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果，將以上22個(gè)控制站多年徑流深數(shù)據(jù)，取平均值獲得各站多年平均年徑流深，并以此為依據(jù)繪制淮河洪澤湖以上流域徑流深年等值線圖。

圖4以50mm年徑流深為間隔，繪制淮河洪澤湖以上流域年徑流深等值線圖。從圖中可以明顯看出；流域水資源量呈現(xiàn)明顯的南北差異，淮河南部地區(qū)水資源量較多，最多的如橫排頭區(qū)間多年平均年徑流深達(dá)780.33mm，多年平均年徑流量22.925×108m3；淮河流域北部地區(qū)水資源量相對(duì)較少，最少的為玄武站，該站點(diǎn)多年平均年徑流深為59.59mm，多年平均年徑流量 2.392×108m3。

圖4 各站年徑流深變化示意圖

四、結(jié)論

流域水資源是與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展密切相關(guān)的重要戰(zhàn)略資源，水資源的開發(fā)利用程度反映著地區(qū)生產(chǎn)力發(fā)展水平。水資源的數(shù)量、分布及質(zhì)量，在相當(dāng)大程度上制約著區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，科學(xué)地開展區(qū)域水資源量的調(diào)查研究，對(duì)于促進(jìn)水資源可持續(xù)利用，以及支撐區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、建設(shè)的健康可持續(xù)發(fā)展，具有舉足輕重的作用。

該研究基于1956～2000年淮河洪澤湖以上流域水資源量調(diào)查成果，以流域22個(gè)控制站的逐年徑流量為依據(jù)，分別對(duì)流域水資源量的年際、空間分布特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。依據(jù)分析成果可知，在考察時(shí)段內(nèi)，淮河洪澤湖以上流域水資源量整體未出現(xiàn)明顯的突變；水資源總量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但是流域各處水資源量的年際變化呈現(xiàn)不同的漲落趨勢(shì)；流域水資源空間分布不均，淮河以南水資源量豐沛程度明顯比淮河以北更高

（作者單位：1.淮河水利委員會(huì)水文局（信息中心） 233001 2.安徽淮河水資源科技有限公司 233000）