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喀斯特地区枯水资源时空演变的探讨——以贵阳地区为例

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维普资讯 http://www.cqvip.com 第25卷第3期 2007年8月 贵州师范大学学报(自然科学版) Journal of Guizhou Normal University(Naturla Sciences) Vol_25.No.3 Aug.2007 文章编号:1004--5570(2007)03—0029—06 喀斯特地区枯水资源时空演变的探讨 以贵阳地区为例 贺向辉,梁 虹 ,戴洪刚,李陶琳 (贵州师范大学地理与生物科学学院,贵州贵阳550001) 摘要:贵阳地处长江与珠江水系的分水岭地带,且由于受到特殊喀斯特地貌的影响,在枯水期水资源严重不足, 直接影响着其社会经济生态环境的发展。贵阳地区的枯水资源不足有着其特殊的水文地质条件和气候因素,具 有动态性、振荡性和时空性的特点。从时间和空间的角度(年际变化和空间差异)对贵阳地区流域的降水量和 枯水径流的自然演变进行了分析,得出贵阳地区的枯水资源相对较少但较为稳定,从而提出了开发利用枯水资 源的措施,为喀斯特地区枯水资源的合理配制提供一定的理论基础。 关键词:喀斯特;枯水资源;演变;枯水资源承载力 文献标识码:A 中图分类号:P964 A space-time evolution discussion of the low flow resources in karst ——Case of the Guiyang area HE Xiang—hui,LIANG Hong,DAI Hong—gang,LI Tao—lin (School of Geography and Biology,Guizhou Normal Universiy,Guityang,Guizhou 550001,China) Abstract:Lying in the watershed area of the Changjiang River system and the Pearl River system, Guiyang is influenced by the special karst landform.The water resources are insufficient in dry sea— SOILS,which directly affects social,economic and ecological development.The low flow resource deft— ciency of Guiyang has its special hydrology geological conditions and climate factors,with dynamics, shaking and space—time characteristics.The paper anal ̄rses the natural development of the precipitation and low flow runoff in terms of time and space(annual border change and space difference).Guiyang has relatively less but comparatively steady low flow water resources.The paper puts forward measures t0 utilize the low flow water resource in order to offer certain theoretical basis for reasonable utilizatcon of low flow resources in karst area. Key words:karst;low flow resources;evolution;low flow resources carry capacity 贵阳地处长江、珠江两大水系源头的分水岭地 带,江河每年汛期过后常经历一段历时较长的枯水 期,在此期间内江河来水量少,而用水部门对水的 需求又十分迫切,枯水资源缺乏严重制约了当地社 会经济的发展,解决好喀斯特枯水资源的合理配 置,不仅关系到本地区的发展,而且关系到贵州省 收稿日期:2007—05—14 ’ 基金项目:贵州省优秀青年科技人才培养计划资助项目[黔科合人字(2o03)0315];贵州省优秀科技教育人才省长专项资金 项目[黔科教办(2003)04];贵州省科学技术基金[黔科合J字(2005)2085号] 作者简介:贺向辉(1983一),男,在读硕士研究生,研究方向:水文水资源与GIS。 通讯作者:梁虹(1959一),男,教授,硕士生导师,研究方向:水文水资源。 29 维普资讯 http://www.cqvip.com 贵州师范大学学报(自然科学版) 第25卷 乃至两江中下游地区的生态、环境、社会、经济的持 续发展。目前,国内外对水资源的研究很多-】 』, 然而对于喀斯特地区枯水资源的研究相对较 少 』,而对喀斯特地区枯水资源演变的研究则更 少。人类对枯水资源的认识是随着社会的发展和 水资源稀缺性的逐渐突现而逐渐提高和深入的,具 有一定的时代特征,同时枯水资源在一定时间尺度 内是静态的,而在社会发展的历史长河中又是可能 改变的,具有一定的演变规律,因此研究喀斯特地 区的枯水资源自然演变规律对喀斯特地区的社会 经济发展具有一定的现实意义。 1 枯水资源演变的特征 1.1动态性 一是枯水资源本身质的变化,二是社会经济发 展对枯水利用引起的枯水资源量的变化。枯水资 源系统是一个动态的概念,枯水资源由于本身量和 质的不断变化,导致该系统的演变也相应发生变 化,而经济的发展也使得社会对枯水资源的需求也 在不断的变化。在贵阳地区,随着现代经济的发展 和科技的进步,人类开发利用枯水资源的能力也越 来越强。例如,随着节水技术的进步,单位水的利 用效率越来越高,同时,由于喀斯特地上、地下河交 互转换,也使贵阳地区的枯水资源污染传播的速度 加快,水质变化较快。 1.2振荡性 由于社会经济发展与环境之间的平衡存在振 荡的特性,因而一个地区枯水资源演变也不一定总 是持续朝一个方向发展,而是具有一种振荡的特 性。贵阳地区近年来一直注重于枯季节水和年度 调水等措施的实施,因而可能因这些措施而使枯水 资源向良性方向发展,也可能在大力发展经济的同 时对原本脆弱的喀斯特生态环境进一步破坏,使枯 水资源向恶性方向发展。 1.3时空性 枯水资源演变在不同的时间、空间以及不同的 生态环境和社会经济状况下其演变规律是不同的。 首先,它有明显的空间内涵,表现在两方面:其一, 贵阳地区枯水资源具有相应的空间,一般在没有外 流域调水的情况下,枯水资源是指贵阳当地的枯水 资源;其二,由于贵阳地区内部不同的喀斯特地貌 类型对枯水资源的影响也是不同的 】。此外枯 水资源具有时间内涵,虽然喀斯特地貌结构在短时 30 间内难以变化,但水资源开发利用水平和社会经济 的发展是日新月异的,因此它具有特定的时间内 涵,即使在未来的不同时段,枯水资源的外延和内 涵也都会有不同程度的发展。 2 喀斯特枯水资源时空演化分析 为充分考虑贵阳地区枯水资源的演变情况,以 贵州省地矿局编印的《贵州省1:20万综合水文地 质图》和1:20万的《贵州省水文站分布图》为基础 在流域水系图中确定控制水文站;并根据贵阳地区 河流水系分布状况、地形地貌及水文地质特点,将 全市分为6个水资源区:乌江干流区、清水河区、南 明河区、涟江河区、红枫湖区、百花湖区。采用水文 资料如下:乌江干流区、百花湖区采用修文站作控 制站;清水河区采用洞头站作控制站;南明河区采 用贵阳站作控制站;红枫湖区采用黄猫村站作控制 站;涟江河区采用惠水站作控制站。以这些控制站 为控制断面重点就贵阳地区流域的降水资源以及 天然河川径流进行分析。由于贵阳的枯水期一般 发生在当年的11月份至次年的4月份,所以一般 取1、2、3、4、11、12月份的降水与径流资料。 2.1 降水时空演化分析 2.1.1年际变化 通过30年的降雨量分析(如图1、图2),不难 发现,贵阳市的降水在不同年份,因受大气环流的 影响及当时大气状况的差异,降水量的年际变化是 很大的。降水量丰缺的长期变化是不同周期、不同 振幅的振动相互迭加的结果。但总体上来看,流域 内降水量有4~5年(平均4.5年)的周期性变化, 20世纪80年代以后降水量的周期变为2—3年 (平均2.5年),这与厄尔尼诺现象的变化周期相 一致。以记录时间最长的贵阳站的记录为例:在 30年(1966—1995)中,枯季最多年降水量达423.5 mm(1991年),最少年降水量仅为25.6mm(1976 年),其余年份降水量均在此区间上下波动,降水 量的年变率为25.7%。 2.1.2空间差异 由于受到气候及地形地貌的影响,贵阳地区降 水量的区域分布不均匀(如图3),其分布规律是北 部多于南部、西部多于东部。尤其是在北至东南走 向的宽谷丘陵地带,由于雨云顺槽滑行,雨水较多, 如朱昌一贵阳一花溪一青岩一带枯季年平均降水 量为256mm,是贵阳枯季降水较为丰富的地区。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第3期 贺向辉,梁虹,戴洪刚,李陶琳:喀斯特地区枯水资源时空演变的探讨——以贵阳地区为例 图l贵阳地区1966—1995年枯季降水总量变化曲线 Fig.1 The change Curve of the total rainfall in the dry—season in Guiyang region from 1966 to 1995 图2各控制水文站1966—1995年枯季降水量变化曲线 Fig.2 The change curve of the rainfall i n dry—season in each control hydrological stations from 1966 to 1995 2.2径流时空演化分析 2.2.1径流的空间分异 贵阳枯季多年平均流量为111.77m /s,径流 的区域分布趋势与降水量的分布不同。清水河流 域及百花湖区属峰林溶原为主的流域,有其较为平 缓的凹状平原,盆地上常具有一定厚度的土层覆 盖,具有较大的蓄水能力,故枯水径流量较大,多年 枯季平均流量为442.74m /s,占贵阳总枯季流量 的79.08%;其次是南明河及涟江流域,多年枯季 平均流量为95.41m /s,占枯季总流量的17.04%; 红枫湖流域最少,为21.70m /s,仅占3.88%。 由图4可以看出,由于洞头水文站所控制的清 水河流域分布于河谷两侧岸坡地带,降水量及流量 曲线呈锯齿状,有时形成尖峰,说明此流域的流量 w 图3贵阳地区多年平均降水量区域分布图(单位:mm) 反映降水灵敏、快涨快落,水位滞后时间短,并随降 Fig.3 Distributing sketch map of annual average 水而涨落频繁,属谷岸型流域;南明河区与红枫湖 raifnalls in Guiyang area 区分布于宽平的剥夷面所在的分水岭区,水文动态 3l 维普资讯 http://www.cqvip.com 贵州师范大学学报(自然科学版) 第25卷 比较稳定,变幅较小,流量与降水有明显的滞后性, 变化曲线比较平缓,属分水岭平稳动态型流域;而 涟江河区和乌江干流区、百花湖区分布于深切河谷 过渡性,降水及径流曲线无明显的高峰,也无稳定 的低谷,水位涨落与降水强度、间隔关系较明显,属 谷坡型流域。 与分水岭之问的谷坡地带,其水文动态具有明显的 图4各控制水文站1966—1995年枯季流量变化曲线 Fig.4 The change curve of the dry——season flow in each control hydrological stations from 1966 to 1995 图5 贵阳站枯季平均流量与年平均流量年变率曲线对照图 Fig.5 The chart showing the annual change ratio ofthe average low—flow and the annual average flow in the Guiyang station 2.2.2年际变化 一年降水量或水资源量大时,降雨人渗补给量大, 为了进一步分析贵阳地区枯季径流的多年变 化,绘制了枯季11—4月份和年平均流量的年变率 曲线进行对比分析(见图5)。 两曲线的变化过程基本一致,表明贵阳枯季流 量的变化与前一年水资源量的大小有关,这主要是 由于发育在碳酸盐岩地区的河系,具有地表、地下 两个水系,其水文动态与非喀斯特地区相比,具有 流量变幅小,枯季流量较大,径流模数较高。枯季 的水资源量主要来源于地下河蓄水量的补给,当前 32 地下蓄水量大,次年枯水期水资源相应就较大,反 之则较小。 根据贵阳地区流域主要控制水文站历年枯水 流量统计表统计(见表1),历年贵阳枯季最小日流 量与最小月平均流量的变化特征及地区分布规律 有以下特点: (1)各主要控制水文站最小日平均流量和最 小月平均流量的变差系数较小,同样,计算贵阳地 区枯季流量年际变差系数为0.30,可见其年际变 维普资讯 http://www.cqvip.com 第3期 贺向辉,梁虹,戴洪刚,李陶琳:喀斯特地区枯水资源时空演变的探讨——以贵阳地区为例 化较小。 幅为10m,变幅较大。而在修文及黄猫村站有时会 出现断流现象。 贵阳地区多年枯季(当年11月份至次年的4 月份)平均流量占多年总平均流量的20.4%,由此 (2)各水文站平均流量与流域面积呈现良好 的线性正相关关系 ,单位流域面积的增加对枯 水流量的增长幅度在减小,而Cv也随流域面积的 增大而减小。 (3)枯水位变化在3.26m~13.26m之间,变 可认为贵阳地区枯水资源具有相对较少但较稳定 的特点。 表1 贵阳地区流域主要水文站年最小日流量与最小月平均流量统计表 Tab.1 The statistics showing the minimal aaily flow and the minimal monthly flow in the main hydrological stations in Gniyang drainage basin 阳水资源公报统计,贵阳市的地下水可开采量为 3 建议 贵阳既是贵州省的政治文化中心又是经济中 心,因此,如何充分合理地开发利用枯水资源,解决 枯季水资源问题,对发展贵阳乃至贵州省的经济具 有重要意义。 3.1 开发水源以提高枯季供水量 2.57亿m ,目前城区(不含三县一市)仅开发利用 3 057万m (贵阳市1996~2000年总体规划报告 成果),具有较大的可开发利用空间,因此开发岩 溶地下水是缺水地区既经济又可靠的途径。 3.2大力加强水利基础设施建设 贵阳地区的枯水径流少,而且灰岩分布面积 广,地表、地下径流循环复杂且渗漏严重,给建立水 利基础设施带来很大困难,因此必须大力加强水利 基础设施建设,切实解决因设施不足而造成的工程 性缺水问题。建立区域调水工程,以协调年内水量 的分配,保证枯季水资源量。此外还要充分利用开 发地下水资源建立枯季供水应急工程,作为贵阳地 由于枯季降水量少,工农业生产主要集中分布 在地表缺水的近分水岭的高原台面上,而地表水又 多集中分布于斜坡区深切的河谷中,人、地、水空间 分布极不匹配,因此贵阳的地表水工程的实际效益 往往达不到预期的效果,导致供水量相对不足。但 贵阳地区浅层岩溶地下水储量丰富,据2003年贵 区较稳定和便于调剂的重要枯水资源储备。 33 维普资讯 http://www.cqvip.com 贵州师范大学学报(自然科学版) 第25卷 3.3建立贵阳地区枯水资源信息系统。做好枯水 资源的预报工作 利用GIS和Rs,结合贵阳地区的水文地质、地 貌条件以及社会经济生态因子建立枯水资源管理 信息系统。与此同时分析研究贵阳地区水文气象、 水文地质的客观规律,掌握流域的退水过程以及枯 水径流形成和演变的基本规律,利用人工神经网络 模型、多元自回归分析模型、遗传算法和时间序列 分析对枯水进行实时预测,从而更好地保护、开发 和利用枯水资源。 3.4建立节水型污水资源化社会。以提高枯水资 源的利用效率和效益 农业是贵阳地区的用水大户,也是用水浪费最 大的行业,在地形平坦、水利条件优越的平坝区,宜 加强商品粮生产;山丘陵区水源缺乏,灌溉条件较 差,应重视发展耗水少的作物。而在工业方面应着 力整治高耗水量工业,大力发展节水型工业,提高 水资源的利用率,同时建立城市清洁排水设施、雨 污分流、污水处理等工程,经处理的工业废水和生 活污水用于工业的冷却水、循环水及农田灌溉和生 态环境用水,以解决枯季水资源不足,最终建立起 水源——供水——排水——污水处理——污水回 用等与区域经济枯水资源承载力相适应的经济结 构体系。 34 参考文献: [1]Lowell E.Keup Flowing Water Resources[J].water re— sources reseacrh.1985,21(2):291-296. [2]Ibrahim E1-Baroudy,Slobodan P.Simonovic Fuzzy Criteria for the Evaluation of Water Resource Systems Performance [J].Water l ̄sourees research,2004,40:176.182. [3]陈传友,王春元,高迎春.论水资源学[J].水利水电科 技进展.2002,22(2):1-6. [4]贺中华,杨胜天,梁虹.基于GIS和Rs的喀斯特流域枯 水资源影响因素识别——以贵州省为例[J].中国岩 溶,2004,23(1):48-55. [5]贺中华,梁虹,杨胜天,等.基于Rs流域枯水资源的判 读识别[J].贵州师范大学学报(自然科学版),2004, 22(2):36-39. [6]张美玲,梁虹,祝安.区域枯水资源承载力的多目标分 析初探[J].贵州师范大学学报(自然科学版),2005, 24(2):32-35. [7]王在高,梁虹,杨明德.喀斯特流域地貌类型对枯水径 流的影响——以贵州省河流为例[J].地理研究,2002, 20(4):441 8. [8]黄法苏,杨玲,许明金.贵阳市水资源可利用量估算方 法探讨[A].高贵龙,熊康宁,苏孝良.中国西南(贵州) 喀斯特生态环境治理与可持续发展咨询会议论文集 『C1.2003:92-96. 

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