朱昊宇，姬 钰

(安徽省·水利部淮委水利科学研究院，安徽省水利水资源重点实验室，安徽 合肥 230088)

1 研究背景

水资源是一切生物赖以生存的基本条件和人类生活、生产发展的最重要的自然基础资源之一[1- 4]。在自然因素和人为因素共同作用下，全球气候变暖成为趋势，全球气温的持续上升加剧了极端降水事件发生，从而引起水资源时空的分布极不均匀[5- 7]。水资源增强的变异严重影响经济社会的可持续发展，故有必要探讨水资源的变化特征[8]。淮河流域由于其土地肥沃、资源丰富和交通便利等优势，在我国重要的粮食生产、能源矿产和制造业等方面发挥重要作用，成为国家实施鼓励东部率先、促进中部崛起发展战略的重要区域[9]。然而，淮河流域地处中国南北气候过渡带，是重要的地理生态分界线和生态环境脆弱区，对全球气候变化十分敏感[10- 11]。因此，分析最近10年(2011—2020年)淮河流域水资源变化特征，以期为淮河流域水资源的优化配置和水环境的治理提供一定的数据支撑。

2 研究方法

2.1 流域概况

淮河流域地处我国华中河南与华东地区苏皖，西起桐柏山、伏牛山，东临黄海，南以大别山、江淮丘陵、通扬运河和如泰运河南堤与长江流域分界，北以黄河南堤和沂蒙山脉与黄河流域毗邻。流域面积27万km2，以废黄河为界，分为淮河和沂沭泗河两大水系，面积分别为19万km2和8万km2，包括淮河上游(王家坝以上)、淮河中游(王家坝至洪泽湖出口)、淮河下游(洪泽湖出口以下)、沂沭泗河4个水资源二级区，地跨湖北、河南、安徽、江苏、山东五省40个市。

淮河流域地处中国南北气候过渡带，淮河以北属暖温带区，淮河以南属北亚热带区，气候温和，年平均气温为11～16℃。气温变化由北向南，由沿海向内陆递增。极端最高气温达44.5℃，极端最低气温达-24.1℃。蒸发量南小北大，年平均水面蒸发量为900～1500mm，无霜期200～240d。淮河流域山丘区面积约占总面积的1/3，海拔100～1155m，平原面积约占总面积的2/3，海拔在50m以下。淮河流域自然植被分布具有明显的地带性特点，土壤类型包括棕壤、褐土、黄棕壤、水稻土。

2.2 数据来源

本研究数据主要来自2011—2020年淮河水资源公报，选择指标包含降水量、地表水资源量、水资源总量、入海量、入江量、大中型水库蓄水量、各类工程供水量、总用水量和不同河流水质所占比例。其中，常年均值指1956—2000年多年平均值；地表水资源量为河流、湖泊等地表水体中由当地降水形成的、可以逐年更新的动态水量，即天然河川径流量；水资源总量为当地由降水形成的地表、地下产水总量(不包括区外来水量)，即地表径流量与降水入渗补给量之和；供水量为各种水源工程为用户提供的包括输水损失在内的水量，也称取水量；用水量为配置给各类用水户包括输水损失在内的毛用水量。根据国家水质标准，将河流水质可分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类和劣Ⅴ类。由于淮河流域Ⅰ类水质河长所占比例极少，将Ⅰ类水质和Ⅱ类水质合并为Ⅱ类以上，故本研究水质分为Ⅱ类以上、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类和劣Ⅴ类，水质情况从2019年不再公布，特此说明。

2.3 数据分析

采用EXCEL2019对数据进行预处理，并进行图表制作，运用线性回归探讨降水量、地表水资源、水资源总量、入海量、大中型水库蓄水量、各类工程供水量和总用水量等指标随时间的变化趋势，分析各指标间的相关性。

3 结果与分析

3.1 降水量变化特征

如图1所示，2011—2020年淮河流域平均降水量无明显变化规律，但总体上呈增加的趋势。主要表现为：2015年以前，年降水量普遍低于常年降水量均值；2016年开始(除2019年外)，降水量显著高于常年降水量均值。2011—2020年平均降水量为858.5mm低于常年水平(874.5mm)，说明淮河流域近10年以来降雨量比常年降水量偏少，但湿润度呈增加趋势。图1还显示，2011—2020年淮河流域平均降水量存在强烈的年际异常变化现象降水。淮河流域平均降水量最少发生在2019年，仅为628mm，说明淮河流域发生严重旱情，主要体现伏秋冬连旱，尤其是安徽省发生近40年最为严重的伏秋冬连旱。2020年淮河流域平均降水量高达1113.8mm，比2019年降水量增加了77.4%，比常年降水量均值提高了27.4%，这是因为2020年淮河发生了流域性较大洪水，其中淮河水系正阳关以上发生区域性大洪水，沂沭泗河水系发生1960年以来最大洪水。

图1 近10年淮河流域降水量变化特征

3.2 地表水资源和水资源总量变化特征

如图2所示，淮河流域地表水资源和水资源总量变化特征与降雨量变化特征相似，2011—2020年，淮河流域地表水资源和水资源总量呈逐渐上升的趋势。图2(a)显示，2015年以前，地表水资源普遍低于常年均值；2016年开始，地表水资源高于常年均值。2011—2020年地表水资源均值597.5亿m3接近常年均值(594.9亿m3)，说明近10年淮河流域地表水资源相对稳定。由图2(a)还可知，淮河流域地表水资源存在显著的年际变化，表现为：最低值出现在2013年，仅为380亿m3，显著低于常年均值36.1%；最高值出现在2020年，高达960.4亿m3，较常年均值显著增加了61.4%。由图2(b)可知，水资源总量变化年际变化与降水量相似，水资源总量最低值和最高值分别为442.01亿、1186.9亿m3，分别出现在2019年和2020年，与降水量的强弱有关。

图2 近10年淮河流域地表水资源和水资源总量变化特征

3.3 入海量和入江量变化特征

如图3所示，淮河流域入海量和入江量2011—2020年呈波动式上升的趋势，入海量由2011年的308.2亿m3增加到2020年的455.9亿m3，增加了0.5倍；入江量由2011年的42.4亿m3增加到2020年的326.7亿m3，增加了6.7倍。淮河流域入海量和入江量最低值均发生在2013年，分别为248.2亿m3和2.12亿m3，而淮河入海量和入江量最高值均出现在2020年，可能与淮河流域平均年降水量、流域内需水量和蒸发量等因素有关。

图3 近10年淮河流域入海量和入江量变化特征

3.4 大中型水库蓄水量、各类工程供水量和总用水量变化特征

如图4所示，大中型水库蓄水量、各类工程供水量和总用水量变化特征有所不同。图4(a)显示，大中型水库蓄水量表现为下降的趋势，由2011年的165.8亿m3下降到2020年的108.5亿m3，减少了34.6%。2019年大中型水库蓄水量最少，仅为56.5亿m3，与2019年降水量最少有关。由图4(b)可知，各类供水工程总供水变化不明显，变异系数仅为3.4%，变化范围为526.9亿～586亿m3，但仍呈逐年减低的变化特征，最低值出现在2020年。图4(c)显示，总水量变化特征与各类工程供水量相似，总用水量变化不明显，变异系数为3.2%，相对比较稳定，变化范围为600.8亿～657.6亿m3，但仍呈逐年减低的变化特征，最低值出现在2020年。

图4 近10年淮河流域大中型水库蓄水量、各类供水工程总供水和总水量变化特征

3.5 淮河流域水质变化特征

如图5所示，淮河流域水质以Ⅲ类和Ⅳ类所占比例较高，Ⅱ类以上、Ⅴ类和劣Ⅴ类所占比例偏少。Ⅱ类以上水质所占比例呈先降低后增加的趋势，在2013年所占比例最少，所占比例仅为8.5%，2018年所占比例提高到18%，比2013年显著增加了111.8%。Ⅲ类所占比例呈逐渐增加的趋势，由2011年的24.2%增加到2018年的44.4%。Ⅳ类水质所占比例变化较小，变化范围为23.1%～28.2%，变异系数为8.4%，但总体呈下降趋势。Ⅴ类所占比例总体偏低，呈下降趋势，由2011年的10.9%下降到8.5%，变异系数为18%。劣Ⅴ类所占比例变化显著，变异系数为35.7%，从2011年的22.9%降到2018年的6%。不同水质河长所占比例变化特征说明环境治理措施作用显著，淮河流域水质得到显著改善。

图5 淮河流域不同水质河长所占比例变化特征

3.6 水资源各指标相关性分析

不同水资源各指标间存在一定的相关性，见表1。例如，降水量与地表水资源、水资源总量、入海量、入江量显著正相关，降水量和大中型水库蓄水量无显著相关，降水量与各类工程供水和总用水量显著负相关。地表水资源与水资源总量、入海量和入江量显著正相关，地表水资源与大中型水库蓄水量、各类工程供水量和总用水量无显著相关。各类工程供水量和总用水量显著正相关。

表1 水资源各指标间的相关性分析 单位：亿m3

降水量、入海量和入江量与Ⅱ类以上所占比例呈显著正相关，见表2。其他指标与Ⅱ类以上所占比例无显著相关；降水量、地表水资源和入江量与Ⅲ类所占比例显著正相关，地表水资源、入海量和入江量与Ⅳ类所占比例呈显著负相关，降水量、地表水资源、水资源总量和入江量与Ⅴ类所占比例呈显著负相关，入江量和劣Ⅴ类所占比例呈显著负相关。

表2 水资源各指标与不同水质所占比例的相关性分析 单位：%

4 结论

2011—2020年淮河流域年均降水量、地表水资源、水资源总量、入海量、入江量和河流水质Ⅲ类以上所占比例大体上呈上升的趋势，且存在显著的年际变化；大中型水库蓄水量、各类工程供水量、总用水量、河流水质Ⅴ类和劣Ⅴ类所占比例呈下降特征，但各类工程供水和总用水量相对比较稳定。研究说明淮河流域降水量、地表水资源增强的年际变异并未影响淮河水资源工程供给和总用水量，且流域河流水质得到显著改善，这与淮河流域的全面治理密切相关。然而，由于本研究所涉及年限较短，存在一定的局限性。今后会持续关注淮河流域的水资源管理，为淮河流域水资源的可持续发展提供科学依据。