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浅谈河西內陆河径流对气候变化的响应及其流域适应性水资源管理论
0引言
气候变暖已经成为全球变化的显著特征，有关气候变化对区域农业安全生产和水资源安全的影响研究已是目前国内外科研攻关的重点和热点问题。甘肃河西地区属典型的内陆干旱区,水资源是社会经济发展的关键制约因素。区内水资源主要来源于祁连山，出山径流量变化特征受气候等多重因素的制约，直接影响着水资源及流域的开发利用。以往对于单一的内陆河径流量变化特征与生态环境的影响和流域治理与开发利用的研究比較多,也取得了很多有意义的成果。本文重点掲示石羊河、黑河和疏勒河三大內陆河出山径流量对气候变化的响应特征，并提出流域适应性水资源管理与开发利用的综合治理途径与技术措施，为流域水资源开发提供科学依据。
1河西地区内陆河流域基本概况与资料来源
1.1河西地区内陆河流域基本概况
石羊河、黑河、疏勒河三大内陆河流，均发源于祁连山。自东向西受气候系统影响有较大的差异，石羊河流域主要受季风气候系统的影响，而黑河和疏勒河流域主要受西风带环流气候系统的影响，祁连山区属于季风气候与西风带环流影响的交叉地带。由于气候系统影响不同，所以形成径流变化的响应也不－样。
1.2资料来源
1955—2008年，石羊河九条岭水文站（N37°52′E102°03′，海拔2270m,集水面积1077km2）、黑河莺落峡水文站（N38°48′E100°11′，海拔1674m,集水面积10009km2）和疏勒河昌马水文站（N39°49′E96°51′，海拔2112m,集水面积10961km2）的河流流量资料来源于甘肃省水文总站;同年代相关的气象站实测资料来源于甘肃省气象局和青海省气象局。
2径流量的变化特征
2.1径流量年际变化特征
石羊河年径流量总体呈明显下降趋势，线性倾向率达-0.5×108m3/10a。50年代为丰水期平均径流量达最大，其次是60年代，70年代和80年代次之，90年代减幅最明显，较80年代减少了19%，进入21世纪略有增加。
黑河年径流量总体呈略增加趋势，线性倾向率为6.96×104m3/10a。流量丰、枯交替变化，50年代为丰水期，60年代到70年代中期为枯水期，80年代为丰水期，90年代为枯水期,从21世纪开始进入丰水期。
疏勒河年径流量总体呈明显波动式的增加趋势，50年代到60年代为枯水期，70年代后期到80年代为丰水期，90年代为枯水期后期跌到最低点，从21世纪进入丰水期。
计算三大河流径流量丰枯标准得出，径流量年际变化以平水年最多占38.6％，丰水和偏丰年占26.8％，枯水和偏枯年占34.6％，偏丰年和偏枯年相差7.8％。以黑河径流量最多，流域面积最大；其次是疏勒河，最少是石羊河。最小流量多出现在1956—1973年之间，最大流量均出现在20世纪80年代后期，这是气候増暖最明显的时期，说明径流量与祁连山冰川融化量息息相关。
2.2径流量年内分配特征
三大内陆河流量年内分配差异较大，封冻期为11月中旬至次年3月下旬前后，没有春汛，只有一次夏汛，5月份之后夏汛开始，一直持续到9月份，夏汛流量峰值出现在7月份。河水主要来源于祁连山，气温的变化和祁连山区域内的水汽输送是汛期来水量的必要条件之一。流量呈单峰形，夏汛流量的峰值与气温升高和水汽输送的增强是同步的。汛期6～8月，石羊河、黑河和疏勒河流量分别占年总流量的80.9%、75.0%和74.8%；最小流量出现在每年的12月至次年的2月份，分别占年总流量的4.3％、7.1%和8.4%。石羊河因受祁连山影响相对较小，流量变化较疏勒河和黑河平缓得多，表现在各月径流量相对偏小且分配趋于均一，而黑河受祁连山影响较大，各月流量分配极不平衡，最大月和最小月流量相差81.8%，与石羊河相比，最大月和最小月流量相差66.7%和71.6%，疏勒河的变化介于两者之间。
3径流量对气候变化的响应
3.1石羊河
计算石羊河径流量与上、中游的古浪、永昌、乌鞘岭三站逐月平均气温相关关系，与7、8月呈显著负相关，相关系数在-0.29～-0.36。说明这段时间由于气候变暖，气温升高，蒸发量增大，不利于径流量的增加。而在非汛期的3、4、9、10月，相关系数呈正相关，特别是3、10月达显著性水平。说明春、秋季气候变暖，更有利于山区冰雪消融，从而增加径流量。年径流量与6～9月降水量均呈正相关，相关系数在0.32～0.57，通过显著或极显著水平。汛期径流量变大与降水増多有密切关系。年径流量的多少主要取决于夏季降水量的多少。年径流量与月蒸发量均呈负相关,蒸发大不利于径流量增加。尤其夏季高温季节的7、8月蒸发量对径流量的负效应最大，为-0.48～-0.62，呈显著或极显著水平。
3.2黑河
计算黑河径流量与上游的托勒、野牛沟、祁连三站降水量相关系数分别为0.60、0.79和0.75，圴达到极显著水平，可见流量与降水的关系更密切、更直接。黑河冬季径流量主要受气温影响。冬暖有利于祁连山冰雪消融，产生径流。夏季则取决于降水量的多少。降水对流量的贡献主要在夏半年。冬季降水与流量相关很差，这是因为冬季降水先以积雪形式储存于山顶，多降水天气通常气温偏低，减缓了冰雪消融。
3.3疏勒河
计算疏勒河代表性的昌马河径流量与上游托勒站气象要素相关系数，径流量与秋季和年平均温度呈显著正相关，与夏季温度呈极显著正相关。径流量与降水量关系更为密切，均为正相关，与夏季降水量呈显著正相关，与冬季、秋季以及年降水量呈极显著正相关。即温度升高、降水增多，径流量增大。尤其夏季温度升高、秋季降水量増多，径流量显著增大。径流量显著增加的重要原因是气候变暖降水增多。也说明气候转型有利于径流量增加。
4流域水资源科学管理与综合治理的适应对策
节水是流域综合治理的根本措施。流域综合治理与开发利用要坚持“南护水源、中建绿洲、北治风沙”的建设方针。
4.1实行流域水资源科学管理，提高水资源利用效率
受气候变暖影响，祁连山雪线不断上升，流域源头来水逐年减少；人类不合理的生产生活方式超过了生态环境可承载的限度，使得水资源进－步短缺。因此，流域综合治理与开发利用的根本出路在于节水。实現节水目标，要制定流域水资源管理条例。切实理顺流域水资源管理体制；突出流域水资源的节约和保护；做好流域水量統一调度和管理；推进流域节水型社会建设。
4.2改变生产方式，调整农业种植业结构与布局
农作物灌溉面积过大以及粗放的灌溉方式，是流域用水量居高不下的重要原因。使得流域农业用水占到整个用水量的90％以上。因此，要釆取农业比重下降、农业內部种植业比重下降、种植业內部粮食作物比重下降和非农产业比重上升、草畜产业比重上升和非粮食作物比重上升的“三降三升”的发展模式。
根据水资源总量控制流域整个农作物播种面积。以立草为业，积极发展草食畜牧业，是发展现代农业的必由之路；推行集约型生产，大力发展现代节水高效农业；大力发展以日光节能温室为主的设施农业；要以水调结构，压缩高耗水的春小麦、玉米、水稻等粮食作物，扩大耗水少、效益高的瓜菜、制种、酿酒葡萄、啤酒原料、棉花等特色优势产业，确定不同农业区域的粮食、经济和牧草三大作物的种植比例，提高单位面积和单方水的效益。山旱地积极发展旱作节水模式；绿洲灌区积极发展综合节水模式，推广高效节水技术，最大限度地提高水资源綜合利用率。
4.3加大祁连山自然保护区建设，搞好水资源可持续利用
祁连山是国家级面积较大的自然保护区，总面积265.3×104hm2。是我国乃之世界上生物多样性保护的重要基地，该保护区水源涵养林是疏勒河、黑河和石羊河三大水系56条河流的主要集水区和径流形成区，每年涵养和径流水量72.6×108m3。综合效益和生态地位十分突出。因此，应加大祁连山自然保护区的建设力度，提高水源涵养林的能力。
4.4积极开发祁连山丰富的空中云水资源，哺育祁连山冰川
通过多年综合考察和试验研究表明，由于祁连山区地形抬升，容易形成有效的増雨云系，山区空中水汽资源极其丰富，也是人工增雨（雪）作业的最佳地区。利用人工增雨（雪）作业，每年可为河西地区内陆河流域增加10％至15％的降水，每年增加降水约7.4×108m3的水量。可有效地保护和增加祁连山冰川总量，增加內陆河上游来水量和水库蓄水量，是增加水资源总量重要的有效途径。
5小结
（1）径流量变化的基本特征。石羊河年径流量总体呈明显下降趋势，黑河呈略有增加趋势，疏勒河呈明显增加趋势。地域变化呈现愈往西部的河流年径流量增多愈明显，与降水量增多的区域分布相－致。三大河流出山径流年际变化以平水年最多占38.6％，枯水和偏枯年占34.6％，丰水和偏丰年占26.8％，偏丰年和偏枯年相差7.8％。夏汛流量的峰值与气温的升高和水汽输送的增强是同步的。黑河出山径流最多，流域面积最大，其次是疏勒河，石羊河最少。流量变化最大是黑河，其次是疏勒河，最小是石羊河。
（2）径流量对气候变化的响应特征。三大河流径流量对气候变化有不同响应。石羊河流域降水增多有利于径流的形成和来水量增加，但由于降水总量增幅较小，加之气候变暖，蒸发加剧，水分散失量大，不利于径流量增加，是造成径流量减少的主要原因。另外，冬暖有利于短期内冰雪消融，但冬季降雪量减少导致冰雪贮量减少，山区雪线上升明显，不利于融水量增加。黑河和疏勒河流域的气候有向暖湿转型的趋势，径流量增多的重要原因是气候变暖降水增多。尤其夏季温度升高、秋季降水量増多，径流量明显增多。
（3）流域水资源科学管理与综合治理的适应对策。节水是流域综合治理的根本措施。坚持“南护水源、中建绿洲、北治风沙”的建设方针。实行流域水资源科学管理，提高水资源利用效率；改变生产方式，调整农业种植业结构与布局，根据水资源总量控制流域整个农作物播种面积，要以水调结构，流域上、中、下游釆取不同的农作物调整方案。加大祁连山自然保护区建设，搞好水资源可持续利用；积极开发祁连山丰富的空中云水资源，哺育祁连山冰川等4个方面的措施与对策。
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