黄河上游生态水文特征变化及降水量剖析 【摘要】:河流生态水文特征是河流生态水文响应机制的外在表现,分析河流生态水文特征变化是建立河流生态水文指标体系的基础。黄河上游生态水文系统中改变强烈的生态水文要素主要分布在径流要素的年际和年内变化、最大最小极值的大小及出现时间、大小洪水和变化率等方面。 【关键词】:黄河上游;生态水文;;特征变化;降水量; [ Abstract ]: River eco hydrological characteristics of river ecological hydrological response mechanism of the external manifestations, analysis of river ecological hydrological characteristic change is to establish the basis of index system of river ecological hydrology. The upper reaches of the Yellow River ecological hydrological system change strong ecological hydrological elements are mainly distributed in the runoff elements of the annual and seasonal change, maximum minimum size and occurrence time, size and the rate of change of the respect such as flood. [ Key words ]: the upper reaches of the Yellow River; the ecological characteristics of precipitation;change; 一、自然地理概况和降雨天气成因 自然地理概况 中国的地势西高东低,称为“世界屋脊”的青藏高原是孕育许多大河的源地。犬河—横亘我国东西的主要大河之一,源出青藏高原的巴额喀拉山北麓,由一系列纵横交错的河流,星罗棋布的大小湖泊、沼泽、位于高山之巅的冰川雪原和埋藏在地下的潜水所共同构成一个完整而复杂的水资源系统。 降雨天气成因 黄河地处中纬度,处于大气环流西风带。影响气候的大气团主要是极地冷高压、青藏高压、副高,它们相互交绥,形成典型的大陆性季风气候。流域内各区气候有明显差异,兰州以上属西藏高原季风区,其余地区为温带和副热带季风区。上中游的大部和下游全部为半湿润带,上中游偏北的部分地区(包括鄂尔多斯内流区)为半干旱和干旱带,上游南部的部分地区和中游秦岭地区为湿润带。 黄河流域东临海洋,西居内陆,气候、降水、蒸发、光热资源及无霜期等差异明显。流域内气候大致可分为干旱、半干旱和半湿润气候,西部干旱,东部湿润。全流域多年年平均降水量466mm,多年年平均蒸发量700—1800mm。流域内平均气温上游1℃—8℃,中游8℃—14℃,下游12℃—14℃。下游无霜期为200—220天,中游150—180天,上游循化以上为50—100天。 二、水文特征 1.流域水文特征明显,上游降水历时长、强度小,形成的洪水径流峰小量大;中游降水历时短、强度大,形成的洪水径流峰高量小、陡涨陡落,为暴雨洪水,危害较大。黄河上游的水文有许多独特之处。它的源地一带比较湿润,水量较丰,却又不远千里婉蜒曲折地把水送往我国北部的最干旱地区,开辟了塞北江南的广大宁蒙灌区。 2.它的径流的年内年际变化都相对比较均匀,年径流的变差系数为0.2~0.3,是国内大流域中的较小者。兰州以上的年径流模数高出全河2.1倍,水量占全河的58%。洪水涨落平缓,洪峰流量模数只及其他大流域的 1/10~1/2。洪水的规律性明显,汛末九月份洪水机率最大。所有上述这些特点,加上落差集中,地形有利,均为水资源的开发利用和已建水库的调蓄运用,提供了十分有利的条件。 本文重点介绍青铜峡以上黄河水文的特点及其与水资源开发利用的关系,并与国内其他一些大河流作了对比。 3.黄河流域降水集中在7、8两月,汛期较短,一般在7~9月,约占全年径流总量的70%~80%,冬季是水量最枯季节,仅占10%左右。黄河径流的年变化剧烈,最大流量和最小流量相差一百多倍。此外,黄河还有凌汛的特殊水文现象。 3.1水少沙多、水沙异源 黄河流域多年平均雨量仅约400mm,水量极小,仅占全国河川径流量的2%;但黄河泥沙之多,为世界大河所罕见,其多年平均输沙量达16×108t(入黄总沙量),多年平均含沙量高达37.6kg/m3,水少沙多。此外,在空间分布上是水沙异源。黄河水量主要来自兰州以上的上游地区,其控制面积为花园口以上控制面积的30%,水量占58%,沙量仅占9%,黄河的90%以上泥沙来自中游黄土高原。如头道拐(河口镇)至龙门区间的黄土高原面积为11×104km2,区间径流仅73×108m8,占花园口以上的13%,但该区间的输沙量高达9.5×108t,占全河总输沙量的57%。显然,黄河水文是上述两个不同的自然地理环境影响的水沙不同组合的过程,使下游和河口的水沙过程更加复杂多变。 3.2高含沙量输沙 黄河流域半干旱气候,雨量既小,变率又大,沙源集中在黄土高原地区,使黄河输沙主要集中在几个主要的大沙年,甚至集中在几场大洪水过程内。据统计,黄河干支流各站最大年输沙量,可占25年总输沙量的10—20%,最大6年的输沙量约占25年输沙量的5%,在一年之中,输沙较径流更为集中,干流站7—9月输沙可占全年的80%,支流站接近100%。陕县站1933年输沙量高达39.1×108t,7—9月输沙量占了全年的90%,其中8月输沙量为27.8×108t,占全年输沙量的71%。黄河干流主要测站的多年平均的水沙相关曲线表明,其时序方向均为顺时针方向,反映了黄河上中下游洪峰和沙峰在时间上出现的同步性。这种同步性反映了全河输沙在年内分配上的不均匀性。 3.3径流和输沙量年际变率大 黄河流域雨量小,雨区分布的影响有所不同,如是中水大沙年或小水大沙年,则下游河道输能力减弱而淤积,尾阎河道淤积,延伸加快。 三、黄河流域降水量分析 1.黄河虽为我国第二大河,但流经干旱、半干旱和半湿润地区,水量不大,年径流量仅480亿立方米。黄河径流量也主要产生于上、中游,约占总径流量的90%,但干流水量沿程变化,有时增时减的特点。兰州以上,水量丰富,兰州至河口镇由于引黄灌溉,蒸发旺盛,耗水过多,同时又无支流注入等原因,水量大减。从河口镇到花园口段水量又大增。花园口以下,因多是“地上河”,无支流汇入,渗漏严重,引黄灌溉耗水量大,所以水量又逐渐减少。 2.黄河流域年降水量多年均值为476mm,其地区分布的总趋势是由东南向西北递减,400mm等雨量线位于托克托-榆林-靖边-环县-平凉-天水。降水量最多的地区是秦岭北坡(800mm);降水量最少的地区宁蒙河套灌区年降水量只有200~300mm,特别是内蒙古航锦后旗至临河一带年降水量更少,不足150mm。降水在年内分配很不均匀,主要集中在夏季(6~8月),占全年54.1%,最大月份初现在7月,占全年的21.2%;冬季(12~2月)降水最少,占全年3.1%,最小月份在12月,占全年的0.6%。 3.黄河的暴雨主要出现在中下游,上游兰州以上特别是龙羊峡水库库以上,基本上只有大雨(强连阴雨),极少有暴雨,兰~托为少雨区。形成暴雨的环流形势:盛夏经向型、盛夏纬向型。影响黄河流域的三个大气团:极地冷高压、青藏高压、副高。主要降雨天气系统:地面多为冷锋,高空多为切变线,西风槽、低涡,三合点,和台风(倒槽)等暴雨发生的时间主要在6~9月。上游大雨一般7、9两月出现的机会较多,8月份出现的机会较少。黄河上游降雨特点:面积大、历时长、雨强小,强连阴雨;一次降雨仅有个别站日雨>50mm。