庫爾勒市降水特征與地表水資源分析

摘要：分析庫爾勒市1971—2010年降水量資料，利用ExceL圖表分析得出庫爾勒市降水分布特征和未來趨勢。降水年際變化大，季節(jié)分配極不均勻，降水分布總體呈下降趨勢，特別是80年代，有8年降水量低于年均水平，下降趨勢明顯，到90年代略有反彈。利用1971—2010年月降水量（P）和月平均溫度（T）資料，運用高橋浩一郎的陸面蒸發(fā)公式，求得各月蒸發(fā)量（E），并求出可利用降水（P—E）,得出庫爾勒市水資源變化特征與降水變化特征基本相似，水資源呈減少趨勢。

關鍵詞：降水分布蒸發(fā)量地表水資源

引言

庫爾勒市地處歐亞大陸中部，干旱少雨，缺水問題日益突出，水資源短缺已成為制約社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素，年平均降水量不到60毫米，年最大蒸發(fā)為2800毫米左右，主導風向東北風。氣候降水是水資源最重要的來源，也是影響庫爾勒市水資源周期性變化的主要因素之一。全市多年平均降水量為56.3mm，多年平均可利用水資源總量為12.52億m3,地表水資源量為3.6億m3/a，地下水資源量為2.2億m3/a1，人均可用水資源量為423.6 m3/人，人均占有水資源量遠遠低于全國平均水平2200 m3/人及新疆平均水平4200m3/人。庫爾勒實際用水量已超出本地水資源合理承載力，由于城市生活用水和部分工業(yè)用水由焉耆盆地引水解決，缺水量目前主要存在于農(nóng)業(yè)灌溉，但隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，尤其是大型工業(yè)企業(yè)入駐、工業(yè)園區(qū)的發(fā)展，工業(yè)用水需求將不斷增加，水資源供需矛盾將更加突出。

本文通過1971—2010年庫爾勒市降水年際、季節(jié)變化特征，及有關水資源各分量時間變化特征，找出了庫爾勒市降水特征及水資源狀況。在充分了解氣候變化的大背景對水資源的影響后，提出了水資源合理開發(fā)利用與節(jié)水潛力的有效方法。

1 1971—2010年庫爾勒市降水分布特征

1.1 年際降水量及變化趨勢

用庫爾勒市1971—2010年40年降水量資料制作成（圖1），可以看出降水量年際變化：1981、1987、1988、1990年為降水較多年份，年降水量﹥90mm，1981年是40年中降水量最多年份，降水量達117.6mm。40年中年降水量小于歷年平均降水量的的年份有22年。多雨期和少雨期交替變化出現(xiàn)，1980年是40年中降水量最少年份，年降水量僅20.6mm，最多年降水量與最少年降水量相差5.7倍。從（圖1）年降水量二次多項式回歸分析趨勢線可以看出，年降水量變化趨勢不明顯， 降水較多年份明顯少于降水較少年份，說明年代際降水變化非常大。

圖1 圖2

1.2 四季降水分布特征4

庫爾勒市全年降水量多年平均值是56.3mm，其中春季（3—5月）平均為10.7mm，占全年的19.0%；夏季（6—8月）平均為29.9mm，占全年的53.1%；秋季（9—11月）平均為10.9mm,占全年的15.59.4%；冬季(12—2月)平均為4.8mm，占全年的8.5%；由此可見：夏季降水對水資源變化起著至關重要的作用。

從1971—2010年夏季降水量圖（圖2）中可看出，1981和1990年夏季為多雨季，降水量〉60mm，其中1981年夏季降水量達86.5mm，比歷年平均值多出30.2mm。1960、1963、1971、1988、1989、2000年為少雨季，降水量﹤250mm，2000年夏季降水量是45年中最小值僅有198.9mm。從（圖2）中可見夏季降水量﹤366.6mm的年份有24年，夏季降水量平均每年減少20mm左右。從（圖2）夏季降水量二次多項式回歸分析趨勢線可以看出，庫爾勒市夏季降水量略呈下降趨勢，從1985年和1997年有兩個下降節(jié)點。

1.3 40年評價系列中降水量變化特征

求出1971—2010年庫爾勒市降水量距平值，制成（圖3），將降水分為1956—1979年段（24年），1971—2000年段（30年），1980—2000年段（21年），分時段分析降水量分布特征。

通過分析（圖3）可得出：1956—1979年段是多雨期，正距平占66.7%，負距平占33.3%，降水較多年平均值偏多29.7mm； 1971—2000年為少雨期，正距平占40.0%，負距平占60.0%，較多年平均值偏少22.1mm； 1980—2000年也是少雨期，但正距平僅占33.3%，負距平占66.7%，較多年平均值少32.1mm，降水量減少最明顯。

圖3 圖4

2 1971—2010年庫爾勒市地表水資源分析

本文用1971—2010年庫爾勒市觀測站的月降水量（P）和月平均溫度（T），運用高橋浩一郎陸面蒸發(fā)公式（1式）求得各月及各季的蒸發(fā)量2。

（1式）

其中，E為月地面實際蒸發(fā)量（mm），P為月平均降水（mm），T為月平均氣溫（℃）。降水中只有減去蒸發(fā)后的部分，才是可利用的，即可利用降水量（P-E）。

2.1 可利用水資源月、季節(jié)變化

根據(jù)（1式）計算出1971—2010年庫爾勒市40年平均逐季及全年P、E、P-E，制成表1。

從表1可見：夏季（6—8月）蒸發(fā)量最大，占全年蒸發(fā)量的47.0%，春季和秋季分別占25.5%和23.1%，冬季僅占4.4%，夏季降水百分率大于蒸發(fā)率，其它三季降水百分率均小于蒸發(fā)率?？衫媒邓磕昶骄鶠?62.8mm，夏季最多占78.8%。夏季降水多但不均衡，全年降水80%左右集中在6—9月，暴雨、大暴雨高度集中于7月中旬到8月中旬，降水分配不均導致徑流在年內(nèi)分配不均，全年徑流近70%集中在6—9月。

表1中可見，春季可利用降水量為32.5mm，僅占全年的9.0%，春季是庫爾勒市最容易發(fā)生干旱的季節(jié)，發(fā)生春旱的季平均頻率為45.1%。所以在農(nóng)業(yè)大量需水的4、5月份徑流量最小，僅占全年徑流量8%左右，較大干支流經(jīng)常出現(xiàn)河流斷流現(xiàn)象，頻繁的旱災使得農(nóng)業(yè)投入加大，成本提高。

表1、1971—2010年庫爾勒市30年平均逐季及全年P、E、P-E

P（mm） P占全年% Emm E占全年% P—Emm P—E占全年%

春季（3—5月） 10.7 19.0 10.65 19.0 0.01 9.1

夏季（6—8月） 29.9 53.1 29.79 53.0 0.06 54.5

秋季（9—11月） 10.9 19.4 10.93 19.4 0.02 18.2

冬季（12—2月） 4.8 8.5 4.82 8.6 0.02 18.2

年平均（1—12月） 56.356.200.11 

從庫爾勒市逐月P、E、P-E分布圖（圖略）可看出，可利用降水量，蒸發(fā)量、降水量逐月變化趨勢基本相似，呈現(xiàn)以7月為頂點的拋物線形，7月份E、P、P-E分別占全年的24.1%、28.1%、41.1%，1月份和12份E僅占全年的0.5%，P占0.4%，P-E為0.01%。

水資源年內(nèi)分配的不均衡給水資源配置帶來很大困難，汛期的洪水很難利用，枯季又沒水可用，這是亟待解決的問題。

2.2 1971年—2010年40年評價系列中水資源變化特征

庫爾勒市水資源總量總體上呈遞減趨勢，在30年評價系列中，1956—1979年（24年），1971—2000年（30年），1980—2000年（21年），1956—2000年4個水文系列的多年平均水資源量與降水量變化大體一致，前豐后寡，依次遞減，尤其是80年代后期的21年中僅有7年資源量大于平均值，枯水年份占66.7%，在持續(xù)干旱的影響下，水資源量銳減，出現(xiàn)資源性缺水態(tài)勢，水資源短缺的形勢十分嚴重。

3 庫爾勒市水資源存在問題級相對措施

庫爾勒市地處歐亞大陸中部，干旱少雨，缺水問題日益突出，水資源短缺已成為制約社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

（一）水資源供需矛盾突出。庫爾勒市水資源短缺，人均占有水資源量遠遠低于全國平均水平2200m3/人及新疆平均水平4200m3/人。庫爾勒實際用水量已超出本地水資源合理承載力，由于城市生活用水和部分工業(yè)用水由焉耆盆地引水解決，缺水量目前主要存在于農(nóng)業(yè)灌溉，但隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，尤其是大型工業(yè)企業(yè)入駐、工業(yè)園區(qū)的發(fā)展，工業(yè)用水需求將不斷增加，水資源供需矛盾將更加突出。

（二）水資源利用結構不合理。庫爾勒市農(nóng)業(yè)灌溉用水量占總用水量的85%左右，而農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占總產(chǎn)值的比重較低，農(nóng)業(yè)用水效益較低。同時，庫爾勒社會經(jīng)濟面臨大發(fā)展，一些大型企業(yè)相繼入駐，工業(yè)用水需求將大大增加，而這部分用水帶來的產(chǎn)值遠遠高于農(nóng)業(yè)產(chǎn)值。但是農(nóng)業(yè)具有重要的生態(tài)和社會效益，因此農(nóng)業(yè)種植結構需要進一步優(yōu)化。

（三）地下水超采嚴重。庫爾勒對地下水的開采均以分散為主，尤其是農(nóng)業(yè)開采，無規(guī)劃、無布局，導致地下水開采混亂，導致庫爾勒市地下水位不斷下降，開采量已超過地下資源的極限，屬超采地區(qū)。

（四）農(nóng)田水利基礎薄弱。原有水利基礎設施大多標準低，配套率低，老化嚴重，滲漏嚴重，運行管理比較粗放，極大影響了農(nóng)業(yè)綜合效益的提升。

（五）防汛抗旱能力不足。防洪能力較弱，標準偏低，永久性防洪設施不完善，并且維修養(yǎng)護不到位，監(jiān)測預警體系不完善。

（六）水利管理體制機制沒有完全理順。水管單位事權劃分不清，公益性職能弱化，重經(jīng)營、輕管理，重配水、輕節(jié)水，水價形成不合理，水利工程運行管理和維修養(yǎng)護經(jīng)費不到位，水利經(jīng)營性資產(chǎn)管理運營體制不完善，水利投融資渠道單一。

由上述分析可以看出，近年來自然降水量不斷下降，地表水、地下水的大量利用，造成了水資源短缺，加劇了旱情發(fā)展，水資源供需矛盾日益突出，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人畜生活用水帶來更大困難。為了緩解和解決水資源短缺，提高區(qū)域水資源承載力，水資源開發(fā)利用應該從傳統(tǒng)形勢轉(zhuǎn)向非傳統(tǒng)的開發(fā)形勢。

（1）加大雨洪的利用

為了提高洪水資源化轉(zhuǎn)變，庫爾勒市應該加大攔蓄水資源工程建設，包括流域間引調(diào)水工程，以調(diào)劑風枯年（月）水量，保障水資源可持續(xù)利用，使水資源供需平衡5。

（2）發(fā)展節(jié)水灌溉技術，壓縮農(nóng)業(yè)用水量

農(nóng)業(yè)是庫爾勒市用水第一大戶，用水量占總用水量的75.2%，目前我市農(nóng)業(yè)灌溉仍主要采用傳統(tǒng)灌溉方法,平均每畝灌溉用水量為433.7m3,糧食產(chǎn)率僅為0.6kg/m3,遠低于國內(nèi)先進水平，用水浪費影響到其它行業(yè)和城鎮(zhèn)用水。因此應該壓縮農(nóng)業(yè)用水量，發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術，面對庫爾勒市自然環(huán)境條件，節(jié)水灌溉應采取滴灌溉，灌渠灌溉，低壓管道灌溉，風力提水灌溉，地集水節(jié)灌溉等主要措施，提高水資源利用效率。

（3）調(diào)整產(chǎn)業(yè)用水結構，積極發(fā)展低耗水產(chǎn)業(yè)

承德以歷史文化名城著稱于世，發(fā)展旅游業(yè)是其優(yōu)勢所在。所以應該調(diào)整產(chǎn)業(yè)用水結構，增加生態(tài)用水，改善生態(tài)環(huán)境，積極扶持低耗能高產(chǎn)出的旅游產(chǎn)業(yè)，提高單位水資源效益。使生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展。

（4）發(fā)展污水再利用，使城市污水資源化

開源與節(jié)流并重，循環(huán)利用水源。 “十一五“期間，庫爾勒市建設中水回用工程12處，回用水規(guī)模60390m3/d，到2010—2020年還要新增中水回用工程4處，回用規(guī)模5450m3/d 。實施中水計劃，使城市污水資源化，用中水替代自來水用于工業(yè)、市政、建筑、景觀等非飲用水場合，其潛力十分巨大。

4 結論

（1）庫爾勒市降水分布特征，突出表現(xiàn)在降水量年際變化大，季節(jié)分配不均勻，集中在夏季，年降水量整體呈下降趨勢，80年代下降趨勢明顯。

（2）庫爾勒市水資源各分量P、E、P-E逐月變化趨勢基本相似，但各季差異較大。水資源變化趨勢與降水量變化趨勢基本相同，但年際變化比降水量變化懸殊。

（3）進一步完善研究和實施解決水資源短缺的方法措施,是今后工作的重點。

參考文獻

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