西辽河平原气候及水资源变化特征_杨恒山
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1 研究地区与研究方法
1.1 自然概况 西 辽 河 平 原 (42°18′— 44°30′N, 119°14′—
123°42′E)位于内蒙古自治 区通辽市中部 , 由西辽 河及其支流形成的冲积平原和残留的沙质古老冲积 平原组成[ 14] .西辽河平原的行政区域包括科尔区 、 开鲁县 、科左中旗 、奈曼旗 、科左后旗大部 、库伦旗北 部和扎鲁特旗南部 , 总面积 4.37 万 km2 , 是内蒙古 自治区重要的粮食和畜产品生产基地 .该区属中温 带半干旱季风气候 , 年均日照时数 2800 ～ 3100 h, 年 均气温 5.0 ℃ ～ 6.5 ℃, 年均降水量 350 ～ 400 mm, 年均蒸发量 1800 ～ 2000 mm[ 15 -16] .研究区内坨甸相 间 , 农田 、草地交错分布 , 是一个典型的沙地型农牧 交错地区 . 1.2 资料来源
2002— 2006年井灌农业用水量及其比例源自 《通辽
市水资源公报 》.
1.3 研究方法 气候倾向率 [ 10, 17] 可定 一般采用一次线性方程表示 , 即 :
Y=a0 +a1 t
(1)
式中 :Y为年均降水量或年均气温 ;t为年份序列号
(t=1, 2, … , n);a1 为回归系数 , 当 a1 为正 (负 )时 , 表示气候要素在计算时段内线性增加 (减少 ).a1 × 10可表示降水量 (气温 )每 10年的气候倾向率 .
西辽河平原地处科尔沁草原腹地 , 近半个世纪 以来 , 由于降水减少 、人口增加以及对水资源开发利 用强度的加大 , 人均水资源占有量仅 920 m3, 约为 全国平均值的 42%.其中 , 缺水严重的科尔沁区人 均水资源占有量仅 549 m3 , 接近人均 500 m3 的国际 绝对贫水线 [ 11] .在温度升高 、降水减少的气候变化 背景下 , 西辽河平原井灌农业面临着严峻挑战 .水资 源短缺更是加剧了这一地区荒漠化的扩张 , 不仅直 接制约着当地经济和社会的发展 , 而且对东北地区 的生态安全构成严重威胁 [ 12 -13] .本研究采用回归分 析和计算气候倾向率等方法 , 系统地研究了 1951— 20 07年 西辽 河 平 原 气 候 与 水 文 变 化 的 趋 势 及 其 影 响因子 , 旨在探讨水资源的利用对策 , 为促进水资源 的可持续利用提供理论依据 .
测井 , 科尔沁区 1978— 2006年地下水超采面积 、漏
斗面积为 137个观测井估算值 , 这些水文资料由通
辽市水文勘测局提供 , 1963— 2002年科尔沁区机电
井眼 数 、 1987— 2001 年井 灌农业 用水 量及 2000—
2001年的 农业用水 量比例 由通 辽市水 务局提 供 ;
DO I :10.13287/j .1001 -9332.2009.0008 应 用 生 态 学 报 2009年 1月 第 20卷 第 1期
ChineseJournalofAppliedEcology, Jan.2009, 20(1):84-90
西辽河平原气候及水资源变化特征 ＊
杨恒山1＊＊ 刘 江2 梁怀宇1
(1 内蒙 古民族大学农学院 , 内蒙古通辽 028042;2 沈阳农业大学农学院 , 沈 阳 110161)
摘 要 基于 1951— 2007年通辽 、开鲁 、扎鲁特 3个气象站的降水和气温资料以及通辽市水 文勘测局 、水务局提供的有关水文资料 , 对西辽河平原水资 源变化进行了 研究 .结果表 明 : 1951— 2007年间 , 西辽河平原降水量在周期变化中有减少的趋势 , 降水倾向率为 -13.2 mm · (10 a)-1, 降水的不稳定性增加 ;西拉木伦等 4条入境河流的径流量减少 , 2001— 2007年的 年均径流量仅为 1990— 1994年的 22.8%;研究期间 , 西辽河径流量减少 , 断流日数增加 , 2001 年以来断流至今 ;与 1978年相比 , 2006年科尔沁区地下水超采区面积增加了 8.5倍 , 漏斗区 面积增加了 15.5倍 ;与 1980年相比 , 2006年科尔沁区 、开鲁县和奈曼旗地下水位平均埋深分 别增加了 3.76、2.77和 1.93 m;20世纪 70年代以来 , 研究区机电井数量持续增长 , 农业灌溉 用水量波动上升 , 农业用水比例不同程度地下降 .开发利用空中水资源 、推广节水农业技术和 合理布局产业结构是实现西辽河平原水资源可持续利用的有效措施 . 关键词 降水量 径流量 地下水资源 农业用水量 西辽河平原 文章编号 1001-9332(2009)01-0084-07 中图分类号 P467 文献标识码 A ChangecharacteristicsofclimateandwaterresourcesinwestLiaoheRiverPlain.YANG Heng-shan1, LIUJiang2 , LIANGHuai-yu1 (1CollegeofAgronomy, InnerMongoliaUniversityfor Nationalities, Tongliao028042, InnerMongolia, China;2 CollegeofAgronomy, ShenyangAgriculturalUniversity, Shenyang110161, China).-Chin.J.Appl.Ecol., 2009, 20(1):84-90. Abstract:Basedonthe1951-2007 observationdataofprecipitationandtemperaturefrom Tongliao, Kailu, andZhalutemeteorologicalstationsaswellastherelatedhydrologicdatafromTongliao hydrologicalsurveybureauandwateraffairsbureau, thechangecharacteristicsoftheclimateand waterresourcesinwestLiaoheRiverPlainwerestudied.Theresultsshowedthatin1 951 -2007, theprecipitationinitsperiodicalchangesinstudyareahadadecreasingtrend.Thetendencyrateof precipitationwas-13.2 mm· (10 a)-1, andtheinstabilityofprecipitationwasincreased.The runoffoffourinboundriversincludingXilamulunalldecreased, withthemeanannualrunoffin 2001-2007 beingonly22.8% ofthatin1990-1994.From1951 to2007, therunoffofwestLiaohe Riverdecreased, andthedaysofitszeroflowincreased.Since2001, theRiverhadbeenzeroflow. ThegroundwateroverdraftareaandthefunnelareainKeerqinRegionin2006 increasedby8.5 timesand15.5 times, respectively, comparedwiththosein1978;andtheaveragegroundwaterlevelinKeerqinRegion, KailuCounty, andNaimanBannerin2006 increasedby3.76 m, 2.77 m, and1.93 m, respectively, comparedwiththatin1980.Sincethe1970s, thenumberofelectromechanicalwellinstudyareawasincreasing, irrigationamounthadafluctuatedrise, andtheproportionofagriculturalwaterconsumptionhaddifferentextentdecrease.Therefore, toexploitanduse thewaterresourcesinatmosphere, topopularizewater-savingirrigationtechnologies, andtomakea reasonablearrangementofindustrialstructureweretheeffectivemeasuresinrealizingthesustainableutilizationofwaterresourcesinwestLiaoheRiverPlain.
1.4 数据处理
采用 Excel2003软件建立降水量和温度变化的
趋势方程 , 采用 DPS软件计算降水量的变异系数 .
2 结果与分析
2.1 西辽河平原的气候变化 2.1.1 降水量变化 由图 1可以看出 , 西辽河平原 年降水量在周期变化中呈减小趋势 , 且多项式模拟 得到一个双波型曲线 (R2 =0.24).研究区 20 世纪 50年代和 90年代为相对多雨期 , 20世纪 70年代和 21世纪初为相对少雨期 .西辽河平原的年降水量与 时间线 性 回 归 方 程 的 回 归 系 数 为 -0.27 (P < 0.05), 该 区 的 年降 水 量 倾 向 率 为 -13.2 mm· (10 a)-1 , 这一数值的绝对值较东北地区近 44年降
Keywords:precipitation;runoff;groundwaterresources;agriculturalwaterconsumptionamount; westLiaoheRiverPlain.
＊国家 “十一五 ”科技支撑计划重大资助项目 (2007BAC03A06 ). ＊＊通讯作者 .E-mail:yanghengshan2003@ 2008-06-11 收稿 , 2008-10-25 接受 .
1期 杨恒山等 :西辽河平原气候及水资源变化特征
85
全球气候变化是人类迄今面临的最大环境问题 之一 , 也是 21 世纪人类面临的最复杂的挑战之 一 [ 1 -3] .水资源既是基础性的自然资源和战略性的 经济资源 , 又是生态与环 境的控制性要素 [ 4] .气候 变暖将加速大气环流和水文循环过程 , 进而引起水 资源量及其空间上的分布变化 , 导致水资源短缺问 题更加突出 、水环境生态问题进一步恶化[ 5 -9] .中国 东北及内蒙古东部地区是我国气候变化最敏感的地 区之一 , 气候变化总体上呈暖干化倾向 , 其中科尔沁 沙地及其周边地区更为明显[ 10] .
研究区 1951— 2007年降水量和温度数据来自 通辽 、开鲁 和扎 鲁 特 3 个 气 象站 (均 为国 家 基准 站 ), 文中所用值为 3站平均值 ;1980— 2006年径流 量数据来自西辽河平原区各入境水文站及西辽河通
辽站 , 1987— 2006年地下水埋深资料来自科尔沁区
37个观测井 、开鲁县 21 个观测井 、奈曼旗 25 个观
图 1 西辽 河平原年降水量的变化 Fig.1 ChangeofannualprecipitationinwestLiaoheRiverPlain (19 51-20 07).
86 应 用 生 态 学 报 20卷
1.1 自然概况 西 辽 河 平 原 (42°18′— 44°30′N, 119°14′—
123°42′E)位于内蒙古自治 区通辽市中部 , 由西辽 河及其支流形成的冲积平原和残留的沙质古老冲积 平原组成[ 14] .西辽河平原的行政区域包括科尔区 、 开鲁县 、科左中旗 、奈曼旗 、科左后旗大部 、库伦旗北 部和扎鲁特旗南部 , 总面积 4.37 万 km2 , 是内蒙古 自治区重要的粮食和畜产品生产基地 .该区属中温 带半干旱季风气候 , 年均日照时数 2800 ～ 3100 h, 年 均气温 5.0 ℃ ～ 6.5 ℃, 年均降水量 350 ～ 400 mm, 年均蒸发量 1800 ～ 2000 mm[ 15 -16] .研究区内坨甸相 间 , 农田 、草地交错分布 , 是一个典型的沙地型农牧 交错地区 . 1.2 资料来源
2002— 2006年井灌农业用水量及其比例源自 《通辽
市水资源公报 》.
1.3 研究方法 气候倾向率 [ 10, 17] 可定 一般采用一次线性方程表示 , 即 :
Y=a0 +a1 t
(1)
式中 :Y为年均降水量或年均气温 ;t为年份序列号
(t=1, 2, … , n);a1 为回归系数 , 当 a1 为正 (负 )时 , 表示气候要素在计算时段内线性增加 (减少 ).a1 × 10可表示降水量 (气温 )每 10年的气候倾向率 .
西辽河平原地处科尔沁草原腹地 , 近半个世纪 以来 , 由于降水减少 、人口增加以及对水资源开发利 用强度的加大 , 人均水资源占有量仅 920 m3, 约为 全国平均值的 42%.其中 , 缺水严重的科尔沁区人 均水资源占有量仅 549 m3 , 接近人均 500 m3 的国际 绝对贫水线 [ 11] .在温度升高 、降水减少的气候变化 背景下 , 西辽河平原井灌农业面临着严峻挑战 .水资 源短缺更是加剧了这一地区荒漠化的扩张 , 不仅直 接制约着当地经济和社会的发展 , 而且对东北地区 的生态安全构成严重威胁 [ 12 -13] .本研究采用回归分 析和计算气候倾向率等方法 , 系统地研究了 1951— 20 07年 西辽 河 平 原 气 候 与 水 文 变 化 的 趋 势 及 其 影 响因子 , 旨在探讨水资源的利用对策 , 为促进水资源 的可持续利用提供理论依据 .
测井 , 科尔沁区 1978— 2006年地下水超采面积 、漏
斗面积为 137个观测井估算值 , 这些水文资料由通
辽市水文勘测局提供 , 1963— 2002年科尔沁区机电
井眼 数 、 1987— 2001 年井 灌农业 用水 量及 2000—
2001年的 农业用水 量比例 由通 辽市水 务局提 供 ;
DO I :10.13287/j .1001 -9332.2009.0008 应 用 生 态 学 报 2009年 1月 第 20卷 第 1期
ChineseJournalofAppliedEcology, Jan.2009, 20(1):84-90
西辽河平原气候及水资源变化特征 ＊
杨恒山1＊＊ 刘 江2 梁怀宇1
(1 内蒙 古民族大学农学院 , 内蒙古通辽 028042;2 沈阳农业大学农学院 , 沈 阳 110161)
摘 要 基于 1951— 2007年通辽 、开鲁 、扎鲁特 3个气象站的降水和气温资料以及通辽市水 文勘测局 、水务局提供的有关水文资料 , 对西辽河平原水资 源变化进行了 研究 .结果表 明 : 1951— 2007年间 , 西辽河平原降水量在周期变化中有减少的趋势 , 降水倾向率为 -13.2 mm · (10 a)-1, 降水的不稳定性增加 ;西拉木伦等 4条入境河流的径流量减少 , 2001— 2007年的 年均径流量仅为 1990— 1994年的 22.8%;研究期间 , 西辽河径流量减少 , 断流日数增加 , 2001 年以来断流至今 ;与 1978年相比 , 2006年科尔沁区地下水超采区面积增加了 8.5倍 , 漏斗区 面积增加了 15.5倍 ;与 1980年相比 , 2006年科尔沁区 、开鲁县和奈曼旗地下水位平均埋深分 别增加了 3.76、2.77和 1.93 m;20世纪 70年代以来 , 研究区机电井数量持续增长 , 农业灌溉 用水量波动上升 , 农业用水比例不同程度地下降 .开发利用空中水资源 、推广节水农业技术和 合理布局产业结构是实现西辽河平原水资源可持续利用的有效措施 . 关键词 降水量 径流量 地下水资源 农业用水量 西辽河平原 文章编号 1001-9332(2009)01-0084-07 中图分类号 P467 文献标识码 A ChangecharacteristicsofclimateandwaterresourcesinwestLiaoheRiverPlain.YANG Heng-shan1, LIUJiang2 , LIANGHuai-yu1 (1CollegeofAgronomy, InnerMongoliaUniversityfor Nationalities, Tongliao028042, InnerMongolia, China;2 CollegeofAgronomy, ShenyangAgriculturalUniversity, Shenyang110161, China).-Chin.J.Appl.Ecol., 2009, 20(1):84-90. Abstract:Basedonthe1951-2007 observationdataofprecipitationandtemperaturefrom Tongliao, Kailu, andZhalutemeteorologicalstationsaswellastherelatedhydrologicdatafromTongliao hydrologicalsurveybureauandwateraffairsbureau, thechangecharacteristicsoftheclimateand waterresourcesinwestLiaoheRiverPlainwerestudied.Theresultsshowedthatin1 951 -2007, theprecipitationinitsperiodicalchangesinstudyareahadadecreasingtrend.Thetendencyrateof precipitationwas-13.2 mm· (10 a)-1, andtheinstabilityofprecipitationwasincreased.The runoffoffourinboundriversincludingXilamulunalldecreased, withthemeanannualrunoffin 2001-2007 beingonly22.8% ofthatin1990-1994.From1951 to2007, therunoffofwestLiaohe Riverdecreased, andthedaysofitszeroflowincreased.Since2001, theRiverhadbeenzeroflow. ThegroundwateroverdraftareaandthefunnelareainKeerqinRegionin2006 increasedby8.5 timesand15.5 times, respectively, comparedwiththosein1978;andtheaveragegroundwaterlevelinKeerqinRegion, KailuCounty, andNaimanBannerin2006 increasedby3.76 m, 2.77 m, and1.93 m, respectively, comparedwiththatin1980.Sincethe1970s, thenumberofelectromechanicalwellinstudyareawasincreasing, irrigationamounthadafluctuatedrise, andtheproportionofagriculturalwaterconsumptionhaddifferentextentdecrease.Therefore, toexploitanduse thewaterresourcesinatmosphere, topopularizewater-savingirrigationtechnologies, andtomakea reasonablearrangementofindustrialstructureweretheeffectivemeasuresinrealizingthesustainableutilizationofwaterresourcesinwestLiaoheRiverPlain.
1.4 数据处理
采用 Excel2003软件建立降水量和温度变化的
趋势方程 , 采用 DPS软件计算降水量的变异系数 .
2 结果与分析
2.1 西辽河平原的气候变化 2.1.1 降水量变化 由图 1可以看出 , 西辽河平原 年降水量在周期变化中呈减小趋势 , 且多项式模拟 得到一个双波型曲线 (R2 =0.24).研究区 20 世纪 50年代和 90年代为相对多雨期 , 20世纪 70年代和 21世纪初为相对少雨期 .西辽河平原的年降水量与 时间线 性 回 归 方 程 的 回 归 系 数 为 -0.27 (P < 0.05), 该 区 的 年降 水 量 倾 向 率 为 -13.2 mm· (10 a)-1 , 这一数值的绝对值较东北地区近 44年降
Keywords:precipitation;runoff;groundwaterresources;agriculturalwaterconsumptionamount; westLiaoheRiverPlain.
＊国家 “十一五 ”科技支撑计划重大资助项目 (2007BAC03A06 ). ＊＊通讯作者 .E-mail:yanghengshan2003@ 2008-06-11 收稿 , 2008-10-25 接受 .
1期 杨恒山等 :西辽河平原气候及水资源变化特征
85
全球气候变化是人类迄今面临的最大环境问题 之一 , 也是 21 世纪人类面临的最复杂的挑战之 一 [ 1 -3] .水资源既是基础性的自然资源和战略性的 经济资源 , 又是生态与环 境的控制性要素 [ 4] .气候 变暖将加速大气环流和水文循环过程 , 进而引起水 资源量及其空间上的分布变化 , 导致水资源短缺问 题更加突出 、水环境生态问题进一步恶化[ 5 -9] .中国 东北及内蒙古东部地区是我国气候变化最敏感的地 区之一 , 气候变化总体上呈暖干化倾向 , 其中科尔沁 沙地及其周边地区更为明显[ 10] .
研究区 1951— 2007年降水量和温度数据来自 通辽 、开鲁 和扎 鲁 特 3 个 气 象站 (均 为国 家 基准 站 ), 文中所用值为 3站平均值 ;1980— 2006年径流 量数据来自西辽河平原区各入境水文站及西辽河通
辽站 , 1987— 2006年地下水埋深资料来自科尔沁区
37个观测井 、开鲁县 21 个观测井 、奈曼旗 25 个观
图 1 西辽 河平原年降水量的变化 Fig.1 ChangeofannualprecipitationinwestLiaoheRiverPlain (19 51-20 07).
86 应 用 生 态 学 报 20卷