魯瀚友， 李志威,2， 胡旭躍,2， 余國(guó)安

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué) 水利工程學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410114； 2.水沙科學(xué)與水災(zāi)害防治湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖南 長(zhǎng)沙 410114；3.中國(guó)科學(xué)院 地理科學(xué)與資源研究所，陸地水循環(huán)與地表過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100101)

1 研究背景

若爾蓋高原被譽(yù)為我國(guó)黃河上游的“蓄水池”，也是黃河流域重要的水資源保護(hù)區(qū)[1-2]。若爾蓋高原的泥炭地作為青藏高原的重要沼澤濕地，是一個(gè)龐大的“離散海綿”，儲(chǔ)存豐富的水資源[3]。20世紀(jì)50年代以來(lái)，在人類活動(dòng)與全球氣候變暖的雙重影響下，由于人工溝渠和自然溝道的排水作用，若爾蓋高原濕地的完整性和儲(chǔ)水性遭到破壞，儲(chǔ)水量持續(xù)下降，一定程度上加劇了若爾蓋濕地萎縮，影響了黃河上游的水資源保障[4-5]。若爾蓋年徑流量占黃河瑪曲站年徑流量的47.97 %，占唐乃亥站年徑流量33.92 %，占黃河流域徑流量的11.67%[6]。因此，研究若爾蓋高原的徑流量和儲(chǔ)水量變化，有利于認(rèn)識(shí)若爾蓋高原對(duì)黃河上游水資源綜合利用的價(jià)值。

在全球氣候變化的背景下，對(duì)若爾蓋高原徑流變化的研究，主要在于揭示其與氣候要素之間的相互關(guān)系[7-8]。目前國(guó)內(nèi)外在若爾蓋徑流方面的研究主要有兩個(gè)方面，即水文模型與數(shù)理統(tǒng)計(jì)[9-10]，如采用原位監(jiān)測(cè)與MODFLOW模擬若爾蓋典型泥炭地的降水-蒸發(fā)-溝道-泥炭地的水量交換過(guò)程[11]，證實(shí)了切穿型溝道是泥炭地的主要出流方式。采用NNBR模型建立若爾蓋黑河日徑流量模型，計(jì)算黑河的徑流減少量與峰值變化過(guò)程[12]?；贐udyko假說(shuō)開(kāi)展若爾蓋徑流變化的歸因分析，揭示若爾蓋徑流量減少的主要因素是氣候變暖和人類活動(dòng)[13]。但是前人關(guān)于若爾蓋徑流過(guò)程的計(jì)算一般是典型小流域的計(jì)算，或僅基于全流域少量數(shù)據(jù)的大致估算。若爾蓋高原(面積約2.2×104km2)被黃河干流分割為2大區(qū)域(若爾蓋草原和甘南草原)和若干子流域，而且都不是封閉流域，無(wú)單一的出口控制站，因此不能直接計(jì)算整個(gè)若爾蓋高原的流域徑流過(guò)程。若爾蓋高原的水文站點(diǎn)較少，數(shù)據(jù)序列不全，缺少地下水觀測(cè)數(shù)據(jù)，因此不能直接應(yīng)用水量平衡模型。而且，由于泥炭地在若爾蓋高原面積和深度上的不均勻分布，泥炭地小流域的水量平衡不能直接外推至若爾蓋高原。

徑流、降水和蒸發(fā)的變動(dòng)會(huì)引起儲(chǔ)水量的持續(xù)變化，因此若爾蓋高原的儲(chǔ)水量是一個(gè)流域水量平衡計(jì)算問(wèn)題，降水、徑流、蒸發(fā)和入滲等這些過(guò)程相互耦合又動(dòng)態(tài)調(diào)整[14-15]。過(guò)去的幾十年若爾蓋高原的濕地面積不斷萎縮[16]，但它仍具有很大的地下水儲(chǔ)存量，然而究竟其儲(chǔ)存了多大水量或者儲(chǔ)水量減少有多大幅度仍是一個(gè)未知數(shù)。Chen等[17]認(rèn)為若爾蓋高原的泥炭地(平均1～3 m厚)是一個(gè)潛在的、巨大的天然綠色蓄水庫(kù)，對(duì)區(qū)域生態(tài)平衡和黃河上游水量補(bǔ)給產(chǎn)生重要的影響，并粗略估計(jì)以泥炭?jī)?chǔ)量為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用持水量公式計(jì)算，若爾蓋泥炭地的儲(chǔ)水量約為45×108m3[18]，然而這個(gè)數(shù)值仍有待研究證實(shí)。若爾蓋高原的儲(chǔ)水量變化是區(qū)域水文循環(huán)與氣候變化和人類活動(dòng)相互作用的結(jié)果，因此估算其儲(chǔ)水量變化對(duì)于認(rèn)識(shí)本地區(qū)水資源量的現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)具有重要科學(xué)意義。

根據(jù)水文站點(diǎn)和流域單元將若爾蓋高原劃分為7個(gè)子研究區(qū)域，收集 1981-2011年瑪曲、若爾蓋和紅原站的氣象數(shù)據(jù)，和大水、唐克、門(mén)堂、瑪曲、久治和唐乃亥水文站的徑流量數(shù)據(jù)，整理并逐個(gè)計(jì)算全部子區(qū)域降水、蒸發(fā)、徑流和儲(chǔ)水的年水量變動(dòng)，提出降水與蒸發(fā)對(duì)徑流量的響應(yīng)關(guān)系。研究若爾蓋高原的徑流變化與儲(chǔ)水量波動(dòng)，有助于認(rèn)識(shí)本地區(qū)的水源補(bǔ)給量及變化對(duì)于黃河上游水資源保障與綜合利用的重要性。

2 研究區(qū)域與研究方法

若爾蓋高原位于四川省的北部，境內(nèi)包含紅原縣、阿壩縣、若爾蓋縣，總面積約2.218×104km2。受季風(fēng)因素影響，高原上干濕分明，且雨熱同期。年均降水量590～760 mm，主要發(fā)生在5-9月[19]。蒸發(fā)量小于降水量，年均氣溫0.7～3.3℃[20]。地勢(shì)上若爾蓋高原自西南向東北降低，平均海拔3400 m。泥炭地分布上，西南少，東北多，全境泥炭地約442處，總面積46.05×108m2，泥炭?jī)?chǔ)備約73.62×108m3[21]。黃河自西向東，經(jīng)門(mén)堂站，先后由賈曲、白河、黑河等主要支流匯入，最后在西北瑪曲站流出若爾蓋高原。研究區(qū)域位置及范圍見(jiàn)圖1。

在圖1(b)的研究區(qū)域中，除黑河流域(WT1)與白河流域(WT2)外，還有其他小支流組成的其他區(qū)域。劃分這些流域有助于分區(qū)進(jìn)行水量平衡計(jì)算，進(jìn)而把其他地區(qū)按支流劃出4個(gè)流域(WT3、WT4、WT5、WT6)和1個(gè)剩余研究區(qū)域(WT7)。各個(gè)流域的面積大小見(jiàn)表1。

研究區(qū)域內(nèi)氣象站有3個(gè)，分別為瑪曲站(34.00°N，102.05°E)、若爾蓋站(33.35°N，102.58°E)、紅原站(32.48°N，102.33°E)。收集和整理研究區(qū)內(nèi)、外共7個(gè)水文站數(shù)據(jù)，包括若爾蓋高原入口以上的門(mén)堂站、吉邁站、久治站，黑河的大水站，白河的唐克站，和若爾蓋高原出口位置的瑪曲站，以及黃河源出口處的唐乃亥站(圖1)。

圖1 黃河源若爾蓋高原的研究區(qū)域

通過(guò)瑪曲(MQ)、若爾蓋(REG)和紅原(HY)氣象站1981-2011年逐日降水量，采用泰森多邊形法，以氣象站位置為中心劃分影響范圍，并計(jì)算氣象站影響比重及各區(qū)域面積(S)(表1)。再按影響比重計(jì)算相應(yīng)區(qū)域的年降水量。蒸發(fā)量的計(jì)算是通過(guò)這些氣象站的凈輻射、日均氣溫、平均風(fēng)速、水汽壓、當(dāng)?shù)卮髿鈮旱葦?shù)據(jù)，參考《排水灌溉手冊(cè)》FAO56推薦公式得到ET0。然后分別對(duì)若爾蓋高原的4種下墊面：草地(74.28 %)、濕地(23.85 %)、水體和荒漠(合約1.87 %)計(jì)算實(shí)際蒸發(fā)量，再對(duì)這4種下墊面的實(shí)際蒸發(fā)量進(jìn)行加權(quán)平均得到各氣象站ETc[22]。

表1 氣象站影響比重及各區(qū)域面積

徑流數(shù)據(jù)源自唐乃亥、瑪曲、大水、唐克、門(mén)堂、久治、吉邁水文站。大水站監(jiān)測(cè)黑河，唐克站監(jiān)測(cè)白河，門(mén)堂站靠近若爾蓋流域入口，瑪曲站位于若爾蓋流域出口，久治站在若爾蓋流域入口上游賈曲支流。其中，大水站、唐克站、門(mén)堂站、久治站在1981 -2011年的年徑流量數(shù)據(jù)有部分缺失，參考相鄰水文站數(shù)據(jù)插值補(bǔ)全。

整個(gè)若爾蓋流域向黃河補(bǔ)水量(QZ)，等于采用出口瑪曲站的年徑流量減去流域入口附近門(mén)堂站的年徑流量。但是門(mén)堂站以下，若爾蓋高原入口以上，黃河干流流經(jīng)一段地界，以下簡(jiǎn)稱過(guò)渡段區(qū)域，過(guò)渡區(qū)域包括久治站監(jiān)測(cè)的部分賈曲流域和其他區(qū)域。其他區(qū)域缺乏水文記錄，且支流繁多難以測(cè)量，但面積與過(guò)渡區(qū)域的集水面積相近約1 250 km2，大致認(rèn)為過(guò)渡區(qū)域與久治站監(jiān)測(cè)流域具有相同集水能力。全若爾蓋流域向黃河補(bǔ)水量(QZ)計(jì)算如下：

QZ=QMQ-QMT-QJZ×2

(1)

式中：QZ為全若爾蓋流域向黃河補(bǔ)水量，108m3；QMQ為瑪曲站的年徑流量，108m3；QMT為門(mén)堂站的年徑流量，108m3；QJZ為久治站的年徑流量，108m3。

各區(qū)域水文循環(huán)計(jì)算可得到儲(chǔ)水量變動(dòng)。若爾蓋高原水文過(guò)程中，各區(qū)域降水、蒸發(fā)、徑流、儲(chǔ)水等因素相互影響，形成區(qū)域性水文循環(huán)。若爾蓋高原人口稀少，當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活用水量較少，可不予考慮。降水是若爾蓋的主要補(bǔ)水方式，暫不考慮其它水源。各個(gè)子區(qū)域的水量平衡可表示如下：

Q+E+ΔS=P

(2)

式中：Q為各子區(qū)域向黃河補(bǔ)水量，108m3；E為各子區(qū)域通過(guò)蒸發(fā)出流量，108m3；ΔS為各子區(qū)域儲(chǔ)水的變化量，108m3；P為各子區(qū)域通過(guò)降水補(bǔ)水量，108m3。

3 結(jié)果與分析

3.1 降水量與蒸發(fā)量變化

圖2為1981-2011年各計(jì)算站點(diǎn)的年降水量、蒸發(fā)量，結(jié)合氣象站在各區(qū)域的比重，計(jì)算各子區(qū)域的年降水量和年蒸發(fā)量，結(jié)果見(jiàn)表2。分析圖2可知，降水量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，若爾蓋站的年平均降水量(644.8±94.04)mm，平均減少率為1.83 mm/a。紅原氣象站平均降水量(743.0±100.08)mm，平均減少率為3.62 mm/a?，斍鷼庀笳酒骄邓?594.7±77.15)mm，平均減少率為0.39 mm/a，降水量的大小與氣象站緯度位置有關(guān)。全若爾蓋流域年降水量均值約651.78 mm，平均減少率為1.82 mm/a。

與逐年遞減的降水量不同，蒸發(fā)量逐年呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。若爾蓋站平均蒸發(fā)量約(490.87±19.68)mm，平均增加率為1.23 mm/a，紅原站平均蒸發(fā)量約(493.82±18.72)mm，平均增加率為1.28 mm/a，瑪曲站平均蒸發(fā)量約(491.20±20.78)mm，平均增加率為1.56 mm/a。蒸發(fā)量在全流域的均值約490.9 mm，年蒸發(fā)量增加速率1.32 mm/a。需要指出的是，蒸發(fā)量不同于降水量，并非氣象站直接觀測(cè)的數(shù)據(jù)，而是通過(guò)氣象數(shù)據(jù)結(jié)合FAO56公式計(jì)算得到，具有較大空間差異性和計(jì)算導(dǎo)致的不確定性[22]。

通過(guò)分析各氣象站的降水、蒸發(fā)量數(shù)據(jù)，結(jié)合流域面積對(duì)各區(qū)域進(jìn)行降水、蒸發(fā)量計(jì)算(表2)。白河流域(WT2)的單位降水量最大，每平方米通過(guò)降水補(bǔ)水量約706.32 mm，WT4的每平方米降水補(bǔ)水量最小，約594.68 mm。WT5的降水量變異系數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)差與平均值之比)最大，說(shuō)明每年降水的差異在7個(gè)區(qū)域中相對(duì)較大。WT7變異系數(shù)最小，說(shuō)明每年降水較均衡。各子區(qū)域的蒸發(fā)量相近，全流域單位面積蒸發(fā)量約490.90 mm，其中WT5蒸發(fā)量大，WT2蒸發(fā)量小。說(shuō)明WT5區(qū)域由氣候?qū)е碌乃孔儎?dòng)可能相對(duì)較為劇烈，而白河流域是補(bǔ)水最充分的地區(qū)。

3.2 徑流量變化

圖3比較了相鄰水文站之間的年徑流量關(guān)系，在1981-2011年的年徑流量數(shù)據(jù)中，瑪曲站的數(shù)據(jù)完整率100 %。門(mén)堂站有15 a徑流量，數(shù)據(jù)完整率48.39 %，參考上游吉邁站徑流量插補(bǔ)門(mén)堂站徑流量，相關(guān)系數(shù)R2為0.82。唐克站有28 a徑流量，數(shù)據(jù)完整率90.32 %，參考下游瑪曲站徑流量進(jìn)行補(bǔ)全(圖3)，R2為0.71。大水站有28 a徑流量，數(shù)據(jù)完整率90.32 %，參考同在若爾蓋高原的白河唐克站徑流量進(jìn)行補(bǔ)全，R2為0.83。久治站有16 a徑流量，數(shù)據(jù)完整率51.61 %，參考附近唐克站徑流量進(jìn)行補(bǔ)全，R2為0.89。圖4(a)連線代表各水文站補(bǔ)全后的年徑流量。

圖2 1981-2011年各氣象站降水量與蒸發(fā)量

表2 1981-2011年各區(qū)域年降水補(bǔ)水量與年蒸發(fā)出流量特征

由圖4(a)可以看出，瑪曲站年徑流量均值約139.84×108m3，2002年之前瑪曲站徑流量持續(xù)以約4.34×108m3/a的平均速率下降，年后下降速度放緩，瑪曲站徑流量趨于增國(guó)，速率是1.87×108m3/a。門(mén)堂站在1981 -2011年的徑流量均值約61.26×108m3，2002年之前門(mén)堂站的徑流量持續(xù)以2.66×108m3/a的平均速率下降，2002年后下降速度放緩，門(mén)堂站徑流量以3.33×108m3/a的平均速率增加。大水站與唐克站年徑流量均值約9.55×108m3和19.56×108m3，年徑流量減少速率分別為0.27×108和0.34×108m3/a，且并未在2002年后有明顯減緩。

圖3 1981-2011年相鄰水文站年徑流量補(bǔ)全后長(zhǎng)流量之間的相關(guān)關(guān)系

若爾蓋高原總年徑流量QZ的計(jì)算結(jié)果如圖4(b)，1981 -2011年若爾蓋高原平均向黃河補(bǔ)水量約67.08×108m3，標(biāo)準(zhǔn)差14.90×108m3，并持續(xù)以0.48×108m3/a速率下降。最低補(bǔ)水發(fā)生在1991年，總量約25.19×108m3，僅為同時(shí)期瑪曲站徑流量的23.12 %。最大補(bǔ)給發(fā)生在1981年，總量約102.02×108m3，占同年瑪曲站徑流量的48.58 %。唐乃亥站在1981 -2011年的年徑流量均值約197.74×108m3，全若爾蓋高原向黃河平均補(bǔ)水量占瑪曲站年徑流量的47.97 %，占唐乃亥站年徑流量的33.92 %。

3.3 水量平衡計(jì)算

通過(guò)若爾蓋各子區(qū)域的水量平衡計(jì)算公式(2)，可得到各區(qū)域年儲(chǔ)水量變化ΔS，蒸發(fā)量上升與降水量下降以及徑流量變小，必然會(huì)導(dǎo)致ΔS的逐年減少。但蒸發(fā)量是通過(guò)3個(gè)氣象站監(jiān)測(cè)的多種參數(shù)，結(jié)合下墊面比重以FAO56公式計(jì)算得到，具有一定的不確定性。用圖2(b)中的蒸發(fā)量結(jié)合降水、徑流量計(jì)算得到的各區(qū)域儲(chǔ)水量變化量見(jiàn)圖5(a)。發(fā)現(xiàn)89 %的儲(chǔ)水量變化量數(shù)值小于0，且全流域儲(chǔ)水量累計(jì)值減少約997.70×108m3。顯然，1981-2011年間若爾蓋高原不可能流失如此大量的儲(chǔ)水，這可能是由蒸發(fā)量在空間上分布的不均勻性與其計(jì)算過(guò)程的誤差所導(dǎo)致，所以蒸發(fā)量的數(shù)值需要根據(jù)區(qū)域不同分別乘以相應(yīng)折減系數(shù) 。

蒸發(fā)量折減系數(shù)可通過(guò)計(jì)算各子區(qū)域1981-2011年累計(jì)儲(chǔ)水量變化進(jìn)行擬合估算。唐玉風(fēng)等[23]估算了若爾蓋高原地表儲(chǔ)水、土壤儲(chǔ)水、植被儲(chǔ)水和水域儲(chǔ)水?dāng)?shù)值，1977年總儲(chǔ)水量64.37×108m3、1994年總儲(chǔ)水量45.27×108m3、2006年總儲(chǔ)水量39.77×108m3。通過(guò)擬合并計(jì)算1981年總儲(chǔ)水量60.03×108m3，2011年總儲(chǔ)水量39.44×108m3，所以可以推斷31a間若爾蓋高原總儲(chǔ)水減少量約為20.59×108m3。假定各子區(qū)域的儲(chǔ)水量的變化與面積成正比，通過(guò)面積比計(jì)算31 a間各區(qū)域儲(chǔ)水的累計(jì)量(ΔS1)。前文方法結(jié)合每年的徑流量、降水量、蒸發(fā)量得到各區(qū)域儲(chǔ)水變化的計(jì)算值ΔS2，使ΔS2與蒸發(fā)量系數(shù)δ的乘積與ΔS1相近。反復(fù)調(diào)試蒸發(fā)量系數(shù)δ，可使各區(qū)域儲(chǔ)水量的累計(jì)變化與估計(jì)值相近。

各區(qū)域蒸發(fā)量乘以相應(yīng)系數(shù)后，各區(qū)域每年ΔS數(shù)值如圖5(b)，數(shù)值上基本在0軸線附近分布，各區(qū)域ΔS值正負(fù)交替。折減后的蒸發(fā)量結(jié)合各流域的降水、徑流量，通過(guò)水平衡計(jì)算公式可以得到個(gè)流域儲(chǔ)水量的變化值，全流域儲(chǔ)水量變化累計(jì)值等于前文估計(jì)的20.59×108m3，表明蒸發(fā)量的系數(shù)δ是合理的。由表3可見(jiàn)，黑河流域(WT1)蒸發(fā)量略有增加，白河流域(WT2)蒸發(fā)量有所減少，總體而言若爾蓋高原折減后蒸發(fā)量為原來(lái)的70.42 %。

各區(qū)域折減后的蒸發(fā)量E與降水量P、徑流量Q以及儲(chǔ)水變動(dòng)量ΔS形成水文循環(huán)過(guò)程，降水作為唯一補(bǔ)水過(guò)程，蒸發(fā)與徑流是主要的出流過(guò)程，儲(chǔ)水在其中調(diào)節(jié)緩沖。圖6為黑河流域與白河流域的水循環(huán)變化，正值代表水量輸入，負(fù)值表示水量輸出。黑河流域平均降水量約50.78×108m3，每年減少0.13×108m3。黑河平均蒸發(fā)量41.47×108m3，每年遞增0.11×108m3，占出流量的81.11 %。黑河平均徑流量9.55×108m3，每年減少0.28×108m3，占出流量的18.89 %。白河流域平均降水量38.37×108m3，每年減少0.16×108m3。白河平均蒸發(fā)量18.98×108m3，每年遞增0.05×108m3，占出流量的48.82 %。白河年徑流量均值19.56×108m3，每年減少0.34×108m3，占出流量的51.18 %。

各流域年徑流量受降水與蒸發(fā)的影響，圖7反映黑河、白河流域的徑流深、蒸發(fā)量和降水深的三者關(guān)系?？傮w上蒸發(fā)量與徑流深之間是負(fù)相關(guān)關(guān)系，降水深與徑流深之間是正相關(guān)關(guān)系。黑河流域蒸發(fā)量每增加1 mm會(huì)使年徑流量減少0.12×108m3(年徑流深減少1.52 mm)，降水量每減少1 mm會(huì)使年徑流量減少0.02×108m3(年徑流深減少0.29 mm)。白河流域蒸發(fā)量每上升1 mm會(huì)使年徑流量減少0.27×108m3(年徑流深減少5.05 mm)，降水量每減少1 mm 會(huì)使年徑流量減少0.05×108m3(年徑流深減少1.01 mm)。

表3 各區(qū)域儲(chǔ)水變化量與蒸發(fā)量計(jì)算系數(shù)

圖4 1981-2011年各水文站年徑流量變化

圖5 1981-2011年各區(qū)域蒸發(fā)量校準(zhǔn)前后的儲(chǔ)水量變化量

圖6 1981-2011年黑河與白河的流域水循環(huán)變化過(guò)程

圖7 黑河和白河流域徑流-蒸發(fā)-降水關(guān)系

4 儲(chǔ)水量變化分析

受降水與蒸發(fā)等氣候因素影響，若爾蓋高原的儲(chǔ)水量在一定范圍內(nèi)上下波動(dòng)(圖8)。圖8(a)表明儲(chǔ)水量的年變化量ΔSa，正值代表儲(chǔ)水量增加，負(fù)值代表儲(chǔ)水量的減少。1981 -2011年，若爾蓋高原的儲(chǔ)水最大減量在1987年達(dá)到31.03×108m3，儲(chǔ)水量最大增量在1991年，達(dá)到29.47×108m3，而且若爾蓋高原儲(chǔ)水量的年際增減范圍占QZ約50%。

各子流域儲(chǔ)水變化量除以面積進(jìn)行單位化ΔSp，可比較若爾蓋高原的不同流域儲(chǔ)水深變化量(圖8(b))。黑河與白河儲(chǔ)水深變化量的年際變化形態(tài)與幅度相近，白河儲(chǔ)水深變化量最大為0.129 m，最小為-0.099 m，多年平均值0.087 m。黑河儲(chǔ)水深變化量最大為0.148 m，最小為-0.138 m，多年平均值0. 087 m。其他區(qū)域儲(chǔ)水深變化量最大為0.388 m，最小為-0.231 m，多年平均值0.086 m。其中黑河、白河儲(chǔ)水深變化量無(wú)明顯的遞增或遞減趨勢(shì)，在一定范圍內(nèi)維持動(dòng)態(tài)平衡，所以圖8(a)中若爾蓋儲(chǔ)水變化量的減少主要來(lái)自于其余區(qū)域。1987年與1991年若爾蓋儲(chǔ)水的大幅減少與增加也主要來(lái)自于除白河與黑河外的其余區(qū)域的影響。

以唐玉風(fēng)[23]估算結(jié)果作為參考，計(jì)算1980年總儲(chǔ)水量為60.03×108m3，計(jì)算1981 -2011年每年若爾蓋高原儲(chǔ)水量變化量，得到每年若爾蓋高原的實(shí)際儲(chǔ)水量Sa(圖9(a))。1981-2011年間若爾蓋高原儲(chǔ)水量在1984年最大，達(dá)到90.18×108m3。2009年若爾蓋高原的儲(chǔ)水量最小，只有14.76×108m3。1981-2011年平均儲(chǔ)水量59.30×108m3，平均遞減速度0.49×108m3/a。

采用若爾蓋高原的儲(chǔ)水量占黃河干流的瑪曲站徑流量的比例(γ)，可反映若爾蓋高原向黃河干流的潛在補(bǔ)水能力。圖9(a)表明2002年前儲(chǔ)水量雖有一定波動(dòng)但整體基本穩(wěn)定。圖9(b)表明，1981-2011年若爾蓋高原的γ均值為46.01 %。潛在儲(chǔ)水比γ最大值發(fā)生在2002年，達(dá)89.96 %，最小值發(fā)生在2009年為8.24 %。2003-2009年，若爾蓋高原的儲(chǔ)水量減少61.15×108m3。若爾蓋高原儲(chǔ)水量的大量流失削弱了其潛在儲(chǔ)水比，使2009年潛在儲(chǔ)水比達(dá)到最低，僅為8.24 %，若爾蓋高原由于降水量減少和前期排水及蒸發(fā)增加，消耗了大量自身儲(chǔ)水，直至2010年之后才略有恢復(fù)。

圖8 1981-2011年若爾蓋高原及各子流域儲(chǔ)水量年變化量

圖9 1981-2011年若爾蓋高原的儲(chǔ)水量分析

需要指出的是，若爾蓋高原地廣人稀，水系和溝道密布且水文站較少，各區(qū)域的實(shí)測(cè)徑流量數(shù)據(jù)難以獲得。此外，若爾蓋高原各子區(qū)域的含水量，包括地表含水量與地下含水量缺乏水文數(shù)據(jù)檢驗(yàn)。唐玉鳳[23]估算的若爾蓋高原的地下儲(chǔ)水量約為45×108m3，2006年地表水儲(chǔ)量估計(jì)值約19.88×108m3，2者之和與本文計(jì)算得到的總儲(chǔ)水量(59.30±18.69)×108m3情況相接近，間接說(shuō)明本研究結(jié)果具有一定的可信度。

5 結(jié) 論

(1)若爾蓋高原是黃河上游的重要水源地，1981-2011年整個(gè)若爾蓋高原向黃河干流的補(bǔ)水量年均為(67.08±14.90)×108m3，約為黃河瑪曲站年徑流量的48.0 %，約為唐乃亥站年徑流量的33.9%。但是，若爾蓋高原對(duì)黃河的補(bǔ)水量持續(xù)以0.48×108m3/a速率下降，其下降的主要因素是降水減少與蒸發(fā)增強(qiáng)。

(2)徑流量減少主要受降水與蒸發(fā)的疊加影響，即降水量每減少1 mm導(dǎo)致黑河與白河的年徑流量分別減少0.02×108m3和0.05×108m3。蒸發(fā)量每增加1 mm導(dǎo)致黑河與白河的年徑流量分別減少0.12×108和0.27×108m3。

(3)1981 -2011年間，若爾蓋高原的年均儲(chǔ)水量為(59.30±18.69)×108m3，平均減少速率0.49×108m3/a，其基本與對(duì)黃河的補(bǔ)水量一致，因此可認(rèn)為儲(chǔ)水量變化決定了若爾蓋高原對(duì)黃河干流的補(bǔ)水量。若爾蓋高原的儲(chǔ)水量減少一方面加劇其沼澤的地下水水位下降，加速了濕地萎縮與退化，另一方面使得若爾蓋高原能夠補(bǔ)給黃河源的潛在水資源量減少，加劇了黃河上游的水資源量短缺情勢(shì)。