库尔勒市降水特征与地表水资源分析

摘要：分析库尔勒市1971—2010年降水量资料，利用ExceL图表分析得出库尔勒市降水分布特征和未来趋势。降水年际变化大，季节分配极不均匀，降水分布总体呈下降趋势，特别是80年代，有8年降水量低于年均水平，下降趋势明显，到90年代略有反弹。利用1971—2010年月降水量（P）和月平均温度（T）资料，运用高桥浩一郎的陆面蒸发公式，求得各月蒸发量（E），并求出可利用降水（P—E）,得出库尔勒市水资源变化特征与降水变化特征基本相似，水资源呈减少趋势。

关键词：降水分布蒸发量地表水资源

引言

库尔勒市地处欧亚大陆中部，干旱少雨，缺水问题日益突出，水资源短缺已成为制约社会可持续发展的重要因素，年平均降水量不到60毫米，年最大蒸发为2800毫米左右，主导风向东北风。气候降水是水资源最重要的来源，也是影响库尔勒市水资源周期性变化的主要因素之一。全市多年平均降水量为56.3mm，多年平均可利用水资源总量为12.52亿m3,地表水资源量为3.6亿m3/a，地下水资源量为2.2亿m3/a1，人均可用水资源量为423.6 m3/人，人均占有水资源量远远低于全国平均水平2200 m3/人及新疆平均水平4200m3/人。库尔勒实际用水量已超出本地水资源合理承载力，由于城市生活用水和部分工业用水由焉耆盆地引水解决，缺水量目前主要存在于农业灌溉，但随着社会经济的快速发展，尤其是大型工业企业入驻、工业园区的发展，工业用水需求将不断增加，水资源供需矛盾将更加突出。

本文通过1971—2010年库尔勒市降水年际、季节变化特征，及有关水资源各分量时间变化特征，找出了库尔勒市降水特征及水资源状况。在充分了解气候变化的大背景对水资源的影响后，提出了水资源合理开发利用与节水潜力的有效方法。

1 1971—2010年库尔勒市降水分布特征

1.1 年际降水量及变化趋势

用库尔勒市1971—2010年40年降水量资料制作成（图1），可以看出降水量年际变化：1981、1987、1988、1990年为降水较多年份，年降水量﹥90mm，1981年是40年中降水量最多年份，降水量达117.6mm。40年中年降水量小于历年平均降水量的的年份有22年。多雨期和少雨期交替变化出现，1980年是40年中降水量最少年份，年降水量仅20.6mm，最多年降水量与最少年降水量相差5.7倍。从（图1）年降水量二次多项式回归分析趋势线可以看出，年降水量变化趋势不明显， 降水较多年份明显少于降水较少年份，说明年代际降水变化非常大。

图1 图2

1.2 四季降水分布特征4

库尔勒市全年降水量多年平均值是56.3mm，其中春季（3—5月）平均为10.7mm，占全年的19.0%；夏季（6—8月）平均为29.9mm，占全年的53.1%；秋季（9—11月）平均为10.9mm,占全年的15.59.4%；冬季(12—2月)平均为4.8mm，占全年的8.5%；由此可见：夏季降水对水资源变化起着至关重要的作用。

从1971—2010年夏季降水量图（图2）中可看出，1981和1990年夏季为多雨季，降水量〉60mm，其中1981年夏季降水量达86.5mm，比历年平均值多出30.2mm。1960、1963、1971、1988、1989、2000年为少雨季，降水量﹤250mm，2000年夏季降水量是45年中最小值仅有198.9mm。从（图2）中可见夏季降水量﹤366.6mm的年份有24年，夏季降水量平均每年减少20mm左右。从（图2）夏季降水量二次多项式回归分析趋势线可以看出，库尔勒市夏季降水量略呈下降趋势，从1985年和1997年有两个下降节点。

1.3 40年评价系列中降水量变化特征

求出1971—2010年库尔勒市降水量距平值，制成（图3），将降水分为1956—1979年段（24年），1971—2000年段（30年），1980—2000年段（21年），分时段分析降水量分布特征。

通过分析（图3）可得出：1956—1979年段是多雨期，正距平占66.7%，负距平占33.3%，降水较多年平均值偏多29.7mm； 1971—2000年为少雨期，正距平占40.0%，负距平占60.0%，较多年平均值偏少22.1mm； 1980—2000年也是少雨期，但正距平仅占33.3%，负距平占66.7%，较多年平均值少32.1mm，降水量减少最明显。

图3 图4

2 1971—2010年库尔勒市地表水资源分析

本文用1971—2010年库尔勒市观测站的月降水量（P）和月平均温度（T），运用高桥浩一郎陆面蒸发公式（1式）求得各月及各季的蒸发量2。

（1式）

其中，E为月地面实际蒸发量（mm），P为月平均降水（mm），T为月平均气温（℃）。降水中只有减去蒸发后的部分，才是可利用的，即可利用降水量（P-E）。

2.1 可利用水资源月、季节变化

根据（1式）计算出1971—2010年库尔勒市40年平均逐季及全年P、E、P-E，制成表1。

从表1可见：夏季（6—8月）蒸发量最大，占全年蒸发量的47.0%，春季和秋季分别占25.5%和23.1%，冬季仅占4.4%，夏季降水百分率大于蒸发率，其它三季降水百分率均小于蒸发率。可利用降水量年平均为362.8mm，夏季最多占78.8%。夏季降水多但不均衡，全年降水80%左右集中在6—9月，暴雨、大暴雨高度集中于7月中旬到8月中旬，降水分配不均导致径流在年内分配不均，全年径流近70%集中在6—9月。

表1中可见，春季可利用降水量为32.5mm，仅占全年的9.0%，春季是库尔勒市最容易发生干旱的季节，发生春旱的季平均频率为45.1%。所以在农业大量需水的4、5月份径流量最小，仅占全年径流量8%左右，较大干支流经常出现河流断流现象，频繁的旱灾使得农业投入加大，成本提高。

表1、1971—2010年库尔勒市30年平均逐季及全年P、E、P-E

P（mm） P占全年% Emm E占全年% P—Emm P—E占全年%

春季（3—5月） 10.7 19.0 10.65 19.0 0.01 9.1

夏季（6—8月） 29.9 53.1 29.79 53.0 0.06 54.5

秋季（9—11月） 10.9 19.4 10.93 19.4 0.02 18.2

冬季（12—2月） 4.8 8.5 4.82 8.6 0.02 18.2

年平均（1—12月） 56.356.200.11 

从库尔勒市逐月P、E、P-E分布图（图略）可看出，可利用降水量，蒸发量、降水量逐月变化趋势基本相似，呈现以7月为顶点的抛物线形，7月份E、P、P-E分别占全年的24.1%、28.1%、41.1%，1月份和12份E仅占全年的0.5%，P占0.4%，P-E为0.01%。

水资源年内分配的不均衡给水资源配置带来很大困难，汛期的洪水很难利用，枯季又没水可用，这是亟待解决的问题。

2.2 1971年—2010年40年评价系列中水资源变化特征

库尔勒市水资源总量总体上呈递减趋势，在30年评价系列中，1956—1979年（24年），1971—2000年（30年），1980—2000年（21年），1956—2000年4个水文系列的多年平均水资源量与降水量变化大体一致，前丰后寡，依次递减，尤其是80年代后期的21年中仅有7年资源量大于平均值，枯水年份占66.7%，在持续干旱的影响下，水资源量锐减，出现资源性缺水态势，水资源短缺的形势十分严重。

3 库尔勒市水资源存在问题级相对措施

库尔勒市地处欧亚大陆中部，干旱少雨，缺水问题日益突出，水资源短缺已成为制约社会可持续发展的重要因素。

（一）水资源供需矛盾突出。库尔勒市水资源短缺，人均占有水资源量远远低于全国平均水平2200m3/人及新疆平均水平4200m3/人。库尔勒实际用水量已超出本地水资源合理承载力，由于城市生活用水和部分工业用水由焉耆盆地引水解决，缺水量目前主要存在于农业灌溉，但随着社会经济的快速发展，尤其是大型工业企业入驻、工业园区的发展，工业用水需求将不断增加，水资源供需矛盾将更加突出。

（二）水资源利用结构不合理。库尔勒市农业灌溉用水量占总用水量的85%左右，而农业产值占总产值的比重较低，农业用水效益较低。同时，库尔勒社会经济面临大发展，一些大型企业相继入驻，工业用水需求将大大增加，而这部分用水带来的产值远远高于农业产值。但是农业具有重要的生态和社会效益，因此农业种植结构需要进一步优化。

（三）地下水超采严重。库尔勒对地下水的开采均以分散为主，尤其是农业开采，无规划、无布局，导致地下水开采混乱，导致库尔勒市地下水位不断下降，开采量已超过地下资源的极限，属超采地区。

（四）农田水利基础薄弱。原有水利基础设施大多标准低，配套率低，老化严重，渗漏严重，运行管理比较粗放，极大影响了农业综合效益的提升。

（五）防汛抗旱能力不足。防洪能力较弱，标准偏低，永久性防洪设施不完善，并且维修养护不到位，监测预警体系不完善。

（六）水利管理体制机制没有完全理顺。水管单位事权划分不清，公益性职能弱化，重经营、轻管理，重配水、轻节水，水价形成不合理，水利工程运行管理和维修养护经费不到位，水利经营性资产管理运营体制不完善，水利投融资渠道单一。

由上述分析可以看出，近年来自然降水量不断下降，地表水、地下水的大量利用，造成了水资源短缺，加剧了旱情发展，水资源供需矛盾日益突出，给工农业生产和人畜生活用水带来更大困难。为了缓解和解决水资源短缺，提高区域水资源承载力，水资源开发利用应该从传统形势转向非传统的开发形势。

（1）加大雨洪的利用

为了提高洪水资源化转变，库尔勒市应该加大拦蓄水资源工程建设，包括流域间引调水工程，以调剂风枯年（月）水量，保障水资源可持续利用，使水资源供需平衡5。

（2）发展节水灌溉技术，压缩农业用水量

农业是库尔勒市用水第一大户，用水量占总用水量的75.2%，目前我市农业灌溉仍主要采用传统灌溉方法,平均每亩灌溉用水量为433.7m3,粮食产率仅为0.6kg/m3,远低于国内先进水平，用水浪费影响到其它行业和城镇用水。因此应该压缩农业用水量，发展农业节水灌溉技术，面对库尔勒市自然环境条件，节水灌溉应采取滴灌溉，灌渠灌溉，低压管道灌溉，风力提水灌溉，地集水节灌溉等主要措施，提高水资源利用效率。

（3）调整产业用水结构，积极发展低耗水产业

承德以历史文化名城著称于世，发展旅游业是其优势所在。所以应该调整产业用水结构，增加生态用水，改善生态环境，积极扶持低耗能高产出的旅游产业，提高单位水资源效益。使生态环境与社会经济协调发展。

（4）发展污水再利用，使城市污水资源化

开源与节流并重，循环利用水源。 “十一五“期间，库尔勒市建设中水回用工程12处，回用水规模60390m3/d，到2010—2020年还要新增中水回用工程4处，回用规模5450m3/d 。实施中水计划，使城市污水资源化，用中水替代自来水用于工业、市政、建筑、景观等非饮用水场合，其潜力十分巨大。

4 结论

（1）库尔勒市降水分布特征，突出表现在降水量年际变化大，季节分配不均匀，集中在夏季，年降水量整体呈下降趋势，80年代下降趋势明显。

（2）库尔勒市水资源各分量P、E、P-E逐月变化趋势基本相似，但各季差异较大。水资源变化趋势与降水量变化趋势基本相同，但年际变化比降水量变化悬殊。

（3）进一步完善研究和实施解决水资源短缺的方法措施,是今后工作的重点。

参考文献

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2 库尔勒市水务局，库尔勒市水务“十一五”及2020年远景目标规划，2010，12

2 高桥浩一郎，从月平均气温、月降水量来推算蒸发量的公式，天气，1979，26（12）：29—32

3 杨广基，华北降水特征趋势估计，高原气象，1999，18（4）

4 杨辉、守还山，华北地区水资源多时间分析，高原气象，1999，18（4）

5 封志明，刘登伟，京津冀地区水资源供需平衡及其水资源承载力，自然资源学报2006，691—694

6 马晓波，华北地区水资源的气候特征，高原气象，1999，18（4）