渭河流域上游干湿状况时空分布及其与地表水资源的关系

第33卷第7期2011年7月

2011，33（7）：1242-1248

Resources Science

Vol.33，No.7Jul.，

2011

文章编号：1007-7588（2011）07-1242-07

渭河流域上游干湿状况时空分布及其

与地表水资源的关系

蒲金涌1，

2

（1.中国气象局兰州干旱气象研究所，甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室，

中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室，兰州730020；

2.天水市气象局，天水741000）

摘要：根据渭河上游渭源等11县（区）国家基本（一般）气象站1971年-2008年逐月气温、降水量、相对湿度、

日照时数、风速等资料及渭河上游北道水文站1971年-2008年径流量资料，利用Penman-monteith （98版）公式计算了该区域的潜在蒸散量。建立了评价该地区干湿状况的干燥指数模型，对该区域气候、潜在蒸散量、干湿指数的变化特征及其干湿状况对地表水资源的影响进行了分析。结果表明，自1971年以来，渭河上游区域气温以0.3℃/10a 的线性趋势上升；降水量呈较明显的周期变化；潜在蒸散以23mm/10a 的线性趋势增加。干燥指数总体呈上升趋势，变化阶段性较强。1971年-1984年以0.826/10a 的线性趋势降低，1984年-1997年以0.852/10a 的线性趋势升高。渭河干流区域干燥指数较高，干燥指数较高的区域，正好与甘肃河东区域气候上的“干舌”相对应。1971

年-2008年径流量以2567×104m 3/10a 的线性趋势减少。1984年-1997年径流量以9023×104m 3/10a 的线性趋势减少。干燥指数持续增大比较明显地影响了上游地表水资源，在一定程度上对下游水资源安全造成威胁。

关键词：渭河上游；干湿状况；时空分布；地表水资源；关系

1引言

地表干湿状况是降水、温度及蒸散等气候因子综合作用的结果，是地理环境的重要组成部分，为地理科学的研究重点之一。应用地表干燥指数，马柱国等[1]对北方干旱区地表湿润状况的演变进行了分析回顾；刘波等[2]分析近45a 来干湿区交替变化特点；贾文雄等[3]探讨了甘肃河西走廊地区干湿状况的时空变化特征；闫炎等[4]及靳立亚等[5]分析了西北地区干湿状况的变化特征并对其规律形成的机制进行了探讨；唐俊等[6]及史军等[7]对江苏及上海地区的干湿状况的变化趋势及成因进行了分析。这些研究虽然有助人们对于区域干湿状况的历史演变有所了解，但却与江河径流变化联系较少，对地表水资源变化与干湿状况的关系仍需要深入研究。

20世纪70年代以来，由于气候暖干化的影响，

渭河源区的地表水资源环境已经出现了渐变的迹

象[8]。这不但影响着上游地区水资源的安全利用、区域植被状况，而且还关系到下游工农业、生活用水、生态用水安全及防汛减灾措施制定和实施[9]。上游区域干湿状况时空分布规律及其与地表水资源的变化关系值得进一步研究。本文依据渭河上游地区气候变化对该地区干湿状况的影响，结合径流量的变化，对渭河上游地区干湿状况变化及其与地表水资源的关系进行探讨。为渭河流域水资源合理开发利用提供依据。

2研究区概况

渭河上游地区包括甘肃省渭源、通渭、陇西、漳县、静宁、武山、甘谷、秦安、秦州、麦积、清水、张家川等12个县（区）绝大部分地区及岷县、临洮、安定、庄浪、会宁等5县（区）部分地区，流域面积为25790km 2（图1）。地形地貌分属西秦岭山地和陇西黄土高原。陇西黄土高原区土体疏松,植被覆盖率低于

收稿日期：2011-02-20；修订日期：2011-05-09

基金项目:国家科技部公益行业专项（编号：GYHY200806021）。

作者简介:蒲金涌，男，甘肃天水市人，高级工程师，主要从事气象业务及气候变化研究工作。E-mail:pujinyong6@

2011年7月

蒲金涌：渭河流域上游干湿状况时空分布及其与地表水资源的关系

7%,水土流失严重，多年平均侵蚀模数最高达8600t/km 2,是渭河泥沙的主要来源区；西秦岭山地为土石山区,森林茂盛,水土流失轻微,年侵蚀模数约750t/km 2,是渭河主要水源涵养区。流域内80%

以上为黄土丘陵区，河谷川地区面积约占10%，海拔900～1700m 。渭河干流经甘肃渭源、陇西、武山、甘谷、麦积等5县（区），于凤阁岭进入陕西省，全长430km 。

渭河上游地区属半干旱、半湿润气候过渡区。流域内平均气温6～11℃，年日照时数2000～2420h,潜在蒸散大于降水量。年平均风速1.3～2.9m/s 。年降水量在400～600mm 之间,时空分布不均，东南部多于西北部,多集中在夏、秋二季。水资源比较匮乏。

3数据来源与模型方法

3.1数据来源

研究所用的历年逐月降水、平均气温、平均湿度、平均气压、平均风速、平均日照时数、平均相对湿度等气象资料取自渭源、通渭、陇西、漳县、武山、甘谷、秦安、秦州、麦积、清水、张家川等11个县（区）国家基本（一般）气象站1971年-2008年测量值；以11县（区）国家基本（一般）气象站平均值作为研究的时间序列值；径流量资料取自北道水文站1971年-2008年实测值[10-11]。3.2模型方法

地表干燥（湿润）的定义方法，本文采用潜在蒸散与降水量的比[12]

：

H =

E 0

R

（1）

式中H 为干燥指数。根据文献[12]，H ＞5为干旱；

5≥H ＞2为半干旱，2≥H ＞1.3为半湿润，H ≤1.3为湿润。R 为研究时段降水量（mm ）；E 0为研究时段潜在蒸散量（mm ）。

潜在蒸散量由FAO 1998年修订的Pen⁃

man-Monteith 模型计算[13]：

E d =0.408Δ(Rn -G )+γ900T +273u 2(e a -e d )

Δ+γ(1+0.34u 2)

（2）

式中E d 为日潜在蒸散量（mm/d ）；Rn 为太阳净辐射

（MJ/m 2）；Δ为饱和水汽压-温度曲线斜率（kPa/℃）；

G 为土壤热通量（MJ/m 2）；γ为湿度计常数（kPa/℃）；T 为日平均气温（℃）；u 2为2m 高处的风速（m/s ）；e a 为饱和水汽压（kPa ）；e d 为实际水汽压（kPa ）。

由于目前气象站普遍无2m 高处风速观测资料，风速用下式计算：

u 2＝4.78×u k /ln （67.8×h -5.42）（3）式中u k 为h 处的风速（m/s ）；h 为高度（m ）。本研究所用风速资料由气象站测得，高度为10.4m ，则风速换算公式为u 2＝0.743×u 10。式中u 10为气象站所测风速。

4结果与分析

4.1渭河上游地区气候变化基本特征

4.1.1气温变化特征受全球气候变暖的影响，渭河上游地区气温上升比较明显（表1）。1971年-2008年线性增温趋势为0.3℃/10a （R =0.4867，P ＜0.01）。1984年是增温的转折年份，1984年-2008年线性增温趋势为0.5℃/10a （R =0.5879，P ＜0.01），高于同期同纬度其它地区及甘肃省平均增温幅度[14]。

图1渭河流域上游地区

Fig.1Wei river basin in upstream

图21971年-2008年渭河上游历年平均温度变化

Fig.2Variation of annual mean temperature in upstream

of Wei river from 1971to

2008

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