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黄河干流宁夏段沿程水资源变化特征

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摘要:受全球气候变化及黄河上游地区经济社会快速发展的影响,近十多年来,自上游进入黄河宁夏段的水量大幅减少,从而导致宁夏出境水量不同程度地减少,入出境水量差(耗水量)却有所增加。通过对比分析发现,黄河干流宁夏段2001—2012年比1956—1995年多年平均入境水量减少约18%,多年平均出境水量减少约23%,宁夏地区对黄河干流水资源消耗量增加了约48%。受宁夏地区美利渠、七星渠、青铜峡河东与河西总干渠取水影响,2001—2012年青铜峡以上河段年均引水流量为211.73m3/s,引黄灌区退水多从黄河干流石嘴山河段回归黄河,致使黄河干流宁夏段出境断面流量较青铜峡站增加102.99m3/s。从年内来看:从3月下旬开始灌溉引水,黄河干流宁夏段入境水量大于出境水量;8月灌区有效降水量增加,出入境水量差异缩小;随着引黄灌区退水回归下游段,9月、10月和12月石嘴山出境断面流量较入境断面水量均有不同程度的增加。

关键词:水资源;灌溉;水量;黄河上游;宁夏

宁夏回族自治区位于黄河上游,黄河自中卫市南长滩入宁夏境内,蜿蜒于卫宁平原和银川平原,至石嘴山市头道坎北麻黄沟出境。黄河宁夏段全长397km,占黄河全长的7%[1]。宁夏地区河湖水系分布以黄河干流为主体,自上而下沿程有清水河、苦水河、都思兔河、红柳沟及黄河两岸众多河沟汇入黄河,同时因引黄灌区取排水需要形成了发达的灌溉渠系和纵横交错的退排水沟系统[2]。宁夏地处我国内陆,远离海洋,冬季受蒙古高压控制,为冷空气南下之要冲,夏季处在南季风西行的末梢,形成较典型的大陆性季风气候区[3]。区内多年平均降水量为289mm,不足黄河流域的3/4,不到全国水平的50%,区域内经济社会用水主要依靠黄河干流的过境水资源。本文从出入境水量、下河沿至青铜峡段以及青铜峡至石嘴山段水量变化等方面分析黄河干流宁夏段沿程水资源变化特征。

1研究区介绍

黄河上游区域地形复杂,海拔1230~4800m。黄河从卡日曲开始,经星宿海、扎陵湖、鄂陵湖、龙羊峡,大部穿行于3000~4000m的高原上[1],河流迂回曲折,两岸多湖泊、沼泽、草滩,河水较清。龙羊峡到青铜峡河道流经山地丘陵,形成峡谷和川地相间的地形。在坚硬的片麻岩、花岗岩及南山系变质岩地段形成峡谷,在较疏松的沙页岩、红色岩系地段形成宽谷,该河段有白河、黑河、大夏河、洮河、湟水河、祖厉河等支流汇入,使黄河水量增加。黄河上游的较大洪水主要来自兰州站以上流域,洪峰流量和洪水总量均占下河沿站洪水的95%以上。上游来水占黄河干流宁夏段水资源的95%以上。受灌区作物耕作制度及上下游长达数百公里的灌溉渠系影响,黄河水经不同干渠自流进入灌区,灌区退水再通过各毛沟、支沟、干沟,最后进入取水口下游(取水口与退水入黄口相距100~200km),从而对黄河干流宁夏段沿程的水文水资源情势产生较大影响[4]。

2黄河干流宁夏段出入境水量变化分析

2.1黄河干流宁夏段出入境水量年际变化分析

受宁夏地区美利渠、七星渠、青铜峡河东与河西总干渠等取用水影响,黄河干流宁夏段水量以入境断面(下河沿)最大(见图1),青铜峡断面流量相对最小(见图2),出境断面(石嘴山站)流量较青铜峡站增大。2001—2012年,黄河干流经下河沿进入宁夏境内的年均水量为260.72亿m3(多年平均流量为826.75m3/s)[3]。在下河沿—青铜峡,经沿黄渠系引走的年均流量约为211.73m3/s,至青铜峡断面流量减小到615.02m3/s;引黄灌区(卫宁平原和银川平原灌区)退水从石嘴山站进入黄河,致使黄河干流宁夏出境断面(石嘴山站)流量较青铜峡站流量增大了102.99m3/s,达到718.01m3/s。对比黄河干流宁夏段入境断面和出境断面多年平均流量,经宁夏地区后黄河干流多年平均流量减小108.74m3/s,即宁夏地区直接耗用的黄河干流水资源量约为34.29亿m3,未超过国务院“八七”分水方案中的宁夏配额(37亿m3)。由图3~图6可以看出,2001—2012年黄河干流宁夏段出、入境流量有缓慢增大趋势,年际出入境水量差(耗水量)过程波动较大,这与年内降水量状况和灌溉期用水情况密切相关,如2012年宁夏境内降水相对较为丰沛[5],且降水与灌区需水匹配度相对较好,从而使得该年度出入境水量差较其他年份显著减小。然而从近60a来看,受全球气候变化及黄河上游地区经济社会快速发展的影响,近十多年来自上游进入黄河宁夏段的水量较大幅度减小,从而导致宁夏出境水量亦有不同程度的减小,但入、出境水量差(耗水量)却有所增大(2012年例外)。黄河下河沿水文站2001—2012年年均入境水量为260.49亿m3,较1956—1995年的317.00亿m3减小56.51亿m3,多年平均入境水量减小约18%;石嘴山水文站2001—2012年年均出境水量为226.43亿m3,较1956—1995年的294.00亿m3减小67.57亿m3,多年平均出境水量减小约23%;黄河宁夏段2001—2012年年均入出境水量差为34.06亿m3,显著大于1956—1995年的23.00亿m3,宁夏地区对黄河干流水资源消耗量增大了约48%。

2.2黄河干流宁夏段出入境水量年内变化过程

以2012年黄河干流宁夏段入境和出境水量年内变化过程(见图7)为例进行分析。受宁夏地区美利渠、七星渠、青铜峡河东与河西总干渠取水影响,从灌溉期(3—11月)的3月开始,黄河干流宁夏段入境水量开始大于出境水量,其中5月、6月、7月、11月(冬灌期)入境水量显著大于出境水量,6月入、出境水量差为9.6亿m3(平均引水流量为370m3/s)。非灌溉期(12月—次年2月)无灌区取水及沿程支流汇入,黄河干流宁夏段沿程水量呈增大趋势。

3灌溉用水对黄河干流宁夏段沿程水量变化的影响

基于2006—2010年黄河干流宁夏段下河沿、青铜峡、石嘴山3站的逐日流量资料,按灌溉期(3—11月)和非灌溉期(12月—次年2月)分别计算各站的平均水量。在非灌溉期,下河沿、青铜峡、石嘴山3站平均水量分别为41.36亿、42.93亿、43.31亿m3,沿程水量呈增大趋势;在灌溉期,下河沿、青铜峡、石嘴山3站平均水量分别为236.40亿、166.95亿、198.48亿m3。由此可见,灌溉期渠系取水改变了黄河干流的自然流量过程,从而出现黄河干流径流量以入境断面(下河沿)最大、青铜峡断面流量相对最小、出境断面(石嘴山站)流量较青铜峡站显著增大的变化过程。

4黄河干流宁夏段水量平衡分析

采用2011年与黄河发生直接水力联系的引水渠、排水沟、污水处理厂及一级支流资料,分析黄河宁夏河段的现状水文情势。2011年下河沿站入境水量为277.373亿m3,石嘴山站出境水量241.200亿m3,宁夏地区引黄消耗水量为36.173亿m3。水量平衡分析结果见表1,可以看出,耗水量主要用于灌区灌溉。

5结语

(1)2001—2012年黄河干流多年平均入境水量为260.72亿m3(多年平均流量为826.75m3/s)。青铜峡库区以上河段年均引水流量为211.73m3/s,引黄灌区退水多从黄河干流石嘴山河段回归黄河,致使黄河干流宁夏段出境断面流量较青铜峡站增大102.99m3/s,达到718.01m3/s。黄河干流经宁夏地区引水后多年平均流量减小108.74m3/s,引黄耗水量为34.29亿m3,未超出“八七”分水方案宁夏配额37亿m3。

(2)受美利渠、七星渠、青铜峡河东与河西总干渠灌溉取水影响,黄河干流宁夏段入境水量3月下旬开始大于出境水量,6月流量差为370m3/s,8月灌区有效降水量增大、出入境水量差缩小。随着引黄灌区退水回归下游段,9月、10月和12月石嘴山出境断面水量较入境断面水量均增大。

(3)干旱少雨、水资源总量严重不足是宁夏地区水资源的基本特点,充分有效利用黄河干流的过境水资源是支撑区域经济社会活动的关键。受区域自然环境状况、社会经济发展水平、水利基础设施建设及节水、环保意识等方面因素限制与影响,目前该地区仍存在水资源调控能力不足、用水结构失衡、水资源利用效率不高,非常规水源利用程度低、水资源管理体制与运行机制不健全、水污染严重、水生态环境恶化等问题,需进一步加大研究力度。

参考文献:

[1]陆存生,吕梅花,王秀琴.宁夏水文概况[J].宁夏农林科技,2006(5):73-74.

[2]王欣,李兰,王万,等.宁蒙灌区水资源模拟研究[J].人民黄河,2005,27(6):51-52.

[3]宁夏回族自治区水利厅.宁夏回族自治区水资源公报[R].银川:宁夏回族自治区水利厅,2001—2012.

[4]仇杰.2010年黄河上游水文情势分析[J].甘肃水利水电技术,2011,47(3):6-8.

[5]王新军,凌虹霞,王永强,等.黄河宁夏段2012年洪水分析[J].人民黄河,2014,36(8):31-34.

作者:俞淞1,马巍2,王红瑞1,杨博1,黄伟2 单位:1.北京师范大学,2.中国水利水电科学研究院

黄河干流宁夏段沿程水资源变化特征责任编辑:张雨    阅读:人次
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