杨　芳，陈学林，景　宏

(1.甘肃省兰州水文水资源勘测局，甘肃 兰州 730000；2.甘肃省水文水资源局，甘肃 兰州 730000)



泾河流域代表站降水、径流、输沙量变化特征分析

杨芳1，陈学林2，景宏2

(1.甘肃省兰州水文水资源勘测局，甘肃 兰州 730000；2.甘肃省水文水资源局，甘肃 兰州 730000)

[摘要]应用数理统计方法对泾河流域内降水、径流、泥沙代表站实测系列资料进行统计分析，得出泾河流域甘肃范围的平凉、杨家坪水文站和泾川县气象站降水量年内和年际变化特征；庆阳、杨家坪、平凉水文站径流年内和年际变化特征；杨家坪水文站输沙率年内和年际变化特征，为实施白龙江引水工程和区域水资源管理以及防汛抗旱工作提供技术支撑。

[关键词]降水；径流；输沙量；变化特征；泾河流域

1泾河流域概况

泾河流域位于甘肃省陇东地区和陕西省关中平原西北部，涵盖宁夏回族自治区泾源县、彭阳县、甘肃省平凉市崆峒区、华亭县、崇信县、灵台县、泾川县和庆阳市全部县区，以及陕西省长武县、旬邑县、彬县、泾阳县、高陵县。四周分别与清水河流域、北洛河流域以及渭河流域接壤，流域面积45 421 km2。泾河及其上游的主要支流頡河、洪河等，均发源于六盘山东麓，呈树枝状自西向东汇集，源头甚多，流程相差无几，通常以六盘山南端马尾巴梁东侧几条山溪汇流至老龙潭的响龙河作为泾河干流的源头。泾河自宁夏回族自治区泾源县泾河源镇流出，经甘肃省平凉市崆峒区、泾川县和陕西省长武、彬县、淳化、泾阳等县，于高陵县西南陈家滩汇入渭河，全长455 km，其中在宁夏回族自治区长39 km，占8.6%；在甘肃省长161 km，占35.4%；陕西省境内长255 km，占56%。流域面积45 421 km2，其中在甘肃省境内34 710 km2，占76.4%。

根据自然地貌与河道特征，泾河干流可分为三段：(1)上游。泾河主源头自六盘山南端马尾巴梁东侧流出，向东北方向汇集至山口-“老龙潭”。泾河自老龙潭流出六盘山继续向东北流，，经过泾河源镇(原名北面河)至沙南,左纳几条支流后进入崆峒峡，进入甘肃省地界，此段河道河长45 km，落差1 078 m，平均比降11.8‰ ，流域面积597 km2。泾河流出崆峒峡后，即进入泾河上游的平凉、泾川盆地。在甘家坟纳崆峒后峡的胭脂河(古称焉支川)，折北于平凉城西龙首山前八里桥纳颉河；折西北流向东南，绕平凉城北，经柳湖、四十里铺、白水、花所四乡镇，穿泾川县王村乡至泾川县城西王母宫山前与汭河汇流；折西南转向东北，至罗汉洞乡的曹头景家纳红河，又折东北流向东南，经泾明乡至山底下纳蒲河；下至长庆桥出平凉市境。此段河长100多 km，河床平均宽度3 km。泾河经过长庆桥东流40 km至宁县政平，是甘肃省和陕西省的界河。在政平左纳北来的最大支流马莲河，而折向南流完全在陕西省境内流淌。南流至亭口镇右纳黑河后流向东南，经彬县早饭头而进入中游河段。(2)中下游。泾河中游到下游一直是东南流向，经泾阳县张家山进入下游，张家山是泾惠渠渠首所在地。下游流至高陵县陈家滩汇入渭河。泾河主要支流有甘肃省境内的頡河、汭河、洪河、黑河、达溪河、马莲河(环江)等和陕西省境内的马栏河、泔河。

2降水量变化特征

选取流域内降水量观测资料系列较长的代表性水文、气象站为分析对象，对平凉水文站1974-2013年(1983-1996年缺测)降水量观测资料、杨家坪水文站1952-2013年降水量观测资料和泾川县气象站1960-2013年降水量观测资料进行统计分析。

2.1年内分配

泾河流域降水量变化主要受季风变化影响，年内分配不均，其特点是：汛期降水量大而集中，春季雨水少而不稳定，冬季雨雪少而干燥。降水量主要集中在6～9月，从流域内水文、雨量站点资料分析，此期间降水量占全年降水量的62.1%～73.0%，而11月至次年2月降水量非常小，个别年份无降水，降水量年内分配不均匀。从流域内雨量代表站平凉水文站、杨家坪水文站、泾川气象站多年降水量月分配来看，年降水量主要集中在6～9月，分别占到全年的72.9%、62.1%、65.9%，并且多集中在7～8月，分别占全年降水量的43.3%、35.3%、37%；最大月降水量多发生在7月或8月，分别占到全年降水量的23.1%、18.2%、18.9%。因此，7～8月份容易引起洪涝灾害。按季节统计，春季(3～5月)降水量分别为86.2 mm、108.4 mm、95.8 mm，分别占全年降水量的17.2%、20.2%、19.1%；夏季(6～8月)降水量分别为278.7 mm、263.7 mm、269.5 mm，分别占全年降水量的55.6%、49.2%、53.7%；秋季(9～11月)降水量分别为127.4 mm、148.4 mm、153.9 mm，分别占全年降水量的25.4%、27.5%、30.8%；冬季(12～2月)降水量分别为17.6 mm、15.2 mm、12.5 mm，分别仅占全年降水量的3.5%、2.8%、2.5%，均以12月份降水量为最少。根据以上分析可知，泾河流域雨季较短、雨量集中，枯季较长、雨量较少，春季最易出现干旱缺水。泾河流域雨量代表站多年平均月年降水量统计见表1 。

表1　泾河流域雨量代表站多年平均月年降水量统计表

2.2年际变化

降水量的年际变化通过长系列频率计算，用变差系数和多年降水量差积曲线来反映。

据甘肃省水文水资源局《平凉市水资源调查评价》成果显示，从降水变差系数Cv的变化来看，泾河流域多年平均降水量Cv值为0.16，流域分区中：泾河干流花所-杨家坪Cv最大为0.25，汭河袁家庵-安口Cv最小为0.19；行政分区中，泾川县Cv最大，为0.25华亭、崇信县Cv最小，为0.21；各站最大与最小年降水量相差明显，极值比介于2.1～3.1之间，以泾川县最大为3.1；极值差一般介于445～553 mm之间，以华亭站最大为552.9 mm，说明流域内降水量年际变化较大。通过降水量差积曲线看，各代表站降水量年际变化较大，流域内历年降水量总趋势呈递减态势，但变化趋势不甚明显。降水量总体趋势为上世纪五十年代～七十年代渭河和泾河流域为特丰水年，七十年代～九十年末基本为平水年，2000～2005年基本处于丰水年，降水量呈上升趋势，2006～2009年为枯水年，2010～2013年降水量呈增加趋势。点绘流域内平凉、杨家坪、泾川3个雨量代表站逐年降水量变化过程线，见图1，图中看出，流域内雨量代表站降水量年际变化特征表现为逐年缓慢下降的趋势，下降趋势不甚明显，与降水量差积曲线得出的多年降水量年际变化特征结论相似。

图1　流域内代表站逐年降水量变化过程线图

3径流量变化特征

3.1年内分配

泾河流域径流的主要来源为大气降水，由于地形地貌和流域下垫面条件的不同及降水入渗与产流条件的差异，流域内所属河流径流主要集中在7～10月，总体是径流过程与降水过程基本对应，径流量年内分配极不均匀，汛期径流量大，说明年径流量主要由洪水组成。泾河流域代表站多年各月平均流量统计见表2 ，泾河流域代表站多年各月平均流量柱状图见图2。从表2 和图2中庆阳、杨家坪、平凉水文站多年各月平均流量统计情况来看，径流量主要集中在7～10月，分别占到全年的68.4%、63.7%、63.6%，并且多集中在7～9月，分别占全年径流量的63.9%、52.8%、47.5%；3～6月径流量分别占全年的22.2%、21.3%、18.1%，11～2月径流量分别占年径流量的9.6%、18.2%、22.2%。非汛期径流很小，可利用量少，洪水期径流量大，无法利用，是泾河流域径流的显著特点。

图2　泾河流域代表站多年各月平均流量柱状图

3.2年际变化

径流的补给来源是降水，降水是大气环流的产物，降水、径流的丰、平、枯总是循环往复交替发生的，径流年际变化的总体特征常用变差系数或年极值比(最大、最小年流量的比值)来反映一个地区径流过程的相对变化程度。变差系数或年极值比大，表示径流的年际丰枯变化大，对水资源的利用不利。反之，变差系数或年极值比小，表示径流的年际丰枯变化稳定，对水资源的利用有利。变差系数基本反映出各河流的径流变化特点。

据甘肃省水文水资源局《平凉市水资源调查评价》成果[3]显示，经分析计算泾河干流站崆峒、平凉、泾川、杨家坪变差系数CV在0.54～0.57之间；汭河安口、袁家庵变差系数在0.55～0.57之间；达溪河灵台、张家沟变差系数在0.58～0.64之间；葫芦河仁大、静宁变差系数在0.70～0.71之间；庄浪河变差系数最大0.84；全流域年径流Cv为0.50，说明泾河流域径流量年际变化大，丰枯相差较大。从不同年代段地表径流变化来看，从上世纪50至60年代到了90年代一直表现为逐步减小趋势，90年代地表径流量为最小值，较多年平均值减少近4成。进入本世纪以来，泾河流域地表径流略有增加，2001～2013年时段平均地表径流较多年平均值减少近2成左右。总体分析，上世纪50年代和60年代是丰水时期，70年代和80年代基本持平， 90年代以来进入连续枯水期，河道来水量不断减少。泾河流域代表站历年径流量变化过程线见图3，图中看出，泾河流域代表站平凉、庆阳、杨家坪水文站历年径流量变化特征表现为逐年下降的趋势，且下降趋势非常明显。

表2　泾河流域代表站多年各月平均流量统计表

表3　泾河流域代表站不同时段多年平均径流量统计

表4　杨家坪水文站历年各月平均输沙率统计表

图3　泾河流域代表站历年径流量变化过程线

对泾河流域代表站平凉水文站1974～2013年(其中：1983～1996年停测)、庆阳水文站1956～2013年、杨家坪水文站1956～2013年实测年径流量，以全国第二次水资源调查评价时间2000年为分界，不同时段多年平均径流量统计见表3。

由表3可见，建站～2000年平凉、庆阳、杨家坪3个水文站分别比历年(建站-2013年)均值偏大65.7%、4.4%、9.2%；2001～2013年平凉、庆阳、杨家坪3个水文站分别比历年均值偏离11.6%、-17.8%、-34.4%。可以看出，年径流量分时段变化规律是建站～2000年时段平均径流量均大于多年(建站～2013年)平均径流量，2001～2013年主要支流马莲河控制站和泾河干流控制站时段平均径流量均小于多年(建站～2013年)平均径流量。

4输沙量变化特征

4.1年内变化

利用泾河干流中下游控制站杨家坪水文站长系列实测悬移质泥沙资料作为代表站进行分析。杨家坪水文站历年各月多年平均输沙率及各月占年总数百分比统计见表4。从表4可以看出，泾河干流杨家坪水文站输沙率年内分配极不均匀，多年平均情况下，7月份输沙率占全年百分比最大，占全年总数的56.7%；7～8月输沙率合计占全年总数的78.4%，主汛期6～9月输沙率合计占全年总数的94.4%。

4.2年际变化

点绘流域内泥沙观测代表站泾川、杨家坪水文站历年输沙量变化过程线，见图4。历年输沙量变化过程表现为逐年缓慢减小的趋势，但减小幅度不大。分时段看，泾河干流杨家坪水文站1956～2013年间多年平均输沙量为6 490万 t，1977年以后年输沙量明显减少，1957～1977年间多年平均输沙量为9 750万 t，1978～2013年间多年平均输沙量为4 448万 t，2005～2013年间多年平均输沙量为1 228万 t。

图4　泾河流域代表站历年输沙量变化过程线图

5结语

(1)降水量变化特征。泾河流域降水量变化主要受季风变化影响，年内分配不均，其特点是：汛期降水量大而集中，春季雨水少而不稳定，冬季雨雪少而干燥。降水量主要集中在6～9月，约占年降水量的70%。枯季较长、雨量较少，春季最易出现干旱缺水。流域内雨量代表站降水量年际变化特征表现为逐年缓慢下降的趋势，下降趋势不甚明显。

(2)径流量变化特征。泾河流域径流的主要来源为大气降水，流域内所属河流径流主要集中在7～10月，径流量年内分配极不均匀，汛期径流量大，说明年径流量主要由洪水组成。流域内庆阳、杨家坪、平凉径流代表站径流量主要集中在7～10月，分别占到全年的68.4%、63.7%、63.6%，并且多集中在7～9月，分别占全年径流量的63.9%、52.8%、47.5%；3～6月径流量分别占全年的22.2%、21.3%、18.1%，11～2月径流量分别占年径流量的9.6%、18.2%、22.2%。非汛期径流很小，可利用量少，洪水期径流量大，无法利用，是泾河流域径流的显著特点。历年径流量变化特征表现为逐年下降的趋势，且下降趋势非常明显。年径流量分时段变化规律是建站～2000年时段平均径流量均大于多年(建站～2013年)平均径流量，2001～2013年主要支流马莲河控制站和泾河干流控制站时段平均径流量均小于多年(建站～2013年)平均径流量。

(3)输沙量变化特征。泾河干流杨家坪水文站输沙率年内分配极不均匀，多年平均情况下，7月份输沙率占全年百分比最大，占全年总数的56.7%；7～8月输沙率合计占全年总数的78.4%，主汛期6～9月输沙率合计占全年总数的94.4%。流域内泥沙观测代表站泾川、杨家坪水文站历年输沙量变化过程表现为逐年缓慢减小的趋势，但减小幅度不大。分时段看，泾河干流杨家坪水文站1956～2013年间多年平均输沙量为6 490万 t，1977年以后年输沙量明显减少，1957～1977年间多年平均输沙量为9 750万 t，1978～2013年间多年平均输沙量为4 448万 t，2005～2013年间多年平均输沙量为1 228万 t。

参考文献

[1]牛最荣,安东.60年来黑河流域东部子水系中上游气温、降水、蒸发变化特征分析[J]. 水文.2014,34(6).

[2]崔亮，陈学林，郭西峰. 60年来黑河流域东部子水系中上游径流量、输沙量变化特征分析[J]. 水文.2015,35(1).

[3]甘肃省水文水资源局.平凉市水资源调查评价[P].2013.

[4]牛最荣,赵文智,刘进琪,等. 甘肃渭河流域气温、降水和径流变化特征及趋势研究[J]. 水文.2012,32(2).

[中图分类号]P336

[文献标识码]B

[文章编号]1004-1184(2016)02-0140-04

[作者简介]杨芳(1969-)，女，甘肃张掖人，工程师，主要从事水文水资源监测、评价工作。[通讯作者]陈学林(1967-)，男，甘肃临泽人，教授级高工，主要从事水文水资源监测、评价和研究工作。

[收稿日期]2015-10-30