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减灾技术　山西晋城市干旱情况及洪水资源化研究　张建兴王君　（山西省晋城市水务局，晋城０４８００Ｏ）　摘要：根据晋城市降水和其境内第二大河流——丹河径流量资料，分析了晋城市干旱化情况，对干旱化现实进　行了印证，并采用Ｍａｎｎ—Ｋｅｎｄａｌｌ趋势检验法检验了干旱化趋势的显著性；同时采用洪水资源率方法分析了晋城市　洪水资源情况。分析结果表明，晋城市降水量呈现不显著减少趋势，存在干旱化问题，且近年来旱涝交替出现、极　端天气频发；洪水是晋城市水资源的重要组成部分，结合晋城实际，提出了洪水资源化的措施。　关键词：干旱；洪水资源；减灾；晋城市　中图法分类号：Ｓ４２３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３－９２６４（２０１４）０３－２８一Ｏ５　随着全球气候变暖，干旱化成为影响我国北方地区　的严重自然灾害；尤其是近年来，极端天气频发，给国民　经济发展和农业生产带来巨大负面影响。２０世纪６０年代　以来，干旱化问题研究不断深入，国内许多学者　也从　不同角度研究了干旱机理，取得了富有成效的成果，经过　实践检验，可以反映出一些深层次的问题。　晋城市地处黄土高原的东南边缘，属于山西东部山　反映了天气的千湿状况，加之其具有简便、直观、资料　准确丰富的特点，在干旱分析评价和相关研究中应用较　多。本文采用标准差指标　进行分析。　假定年降水量服从正态分布，用降水量的标准差口　作为旱涝指标划分旱涝等级。计算公式为：　Ｈ：—Ｒｉ－Ｒ　—（１）　地。豫冀晋３省通衢，是中原经济区１３个核心城市之　一式中：Ｒ　为年降水量；　为多年平均降水量；　为　降水量的均方差；日为旱涝指标，Ｈ／＞２．０、２．０＞　Ｈ＞１１．０、１．０＞Ｈ≥一１．０、一１．０＞Ｈ≥一２．０、Ｈ＜－２．０　，也是晋煤外运的最重要的支点城市。全市下辖城　区、泽州县、高平市、阳城县、陵川县、沁水县和经济技　术开发区，面积９　４９０　ｋｍ　，山地面积和丘陵面积占　８７％，平川仅占１３％，属暖温带半湿润大陆性季风气候。　多年平均降水量６２４　ｍｍ，年蒸发量在１　３７７～２　１３５　ｍｍ　分别为大涝、涝、正常、旱、大旱。　１．３趋势分析方法　Ｍａｎｎ—ＫｅｎｄａＨ为一种非参数趋势检验方法，其变　量可以不具有正态分布特征，因此适用于水文变量的趋　势检验　。　。方法为：假定有　．，　：，　，…，　的时间　序列变量，ｎ为时间序列的长度，定义统计量５：　之间。近年来，随着用水需求的增大、气候变化的影响，　水资源短缺成为制约晋城经济社会发展的瓶颈，如何提　高地表水和非常规水源使用率成为当前的主要工作。本　文通过采用较为成熟的降水量标准差指标法分析晋城　市干旱化情况，并对该地区洪水资源进行研究，结合当　ｓ＝∑∑ｓｇｎ　＝１，＝　＋Ｉ　）　，一　＞０　一　：０　（２）　地实际，提出了洪水资源化的措施，以期为当地经济社　会发展决策提供指导。　ｆ１　ｓｇｎ　ｘｊ—　）＝｛０　Ｉ一　一　＜０　－１资料和方法　１－１资料　降水量资料选用晋城市城区、泽州县、高平市、阳城　式中：Ｘｊ、　分别为　、ｋ年相应的测量值，且，＞　。　然后计算Ｖａｒ　，Ｖａｒ（．ｓ）＝—ｎ（ｎ１）　（２ｎ＋５）则　１—一，县、陵川县、沁水县气象站（１９５３～２０１２年）的算术平均　值，丹河径流量资料选取丹河控制性水文站山路平站　（１９５３～２０１２年）数据，农作物播种面积由晋城市统计局　提供。　些√Ｖａｒ㈣　ｓ＞０　（３）　Ｓ＜Ｏ　Ｚｓ＝　０　Ｓ＝０　√Ｖａｒ　式中：　是一个正态分布的统计量，正值表明有上升趋　势，负值表示有下降趋势；同时定义了显著性水平ａ。　１．２干旱等级划分　降水量是影响干旱的重要因素，降水量的多少基本　收稿日期：２０１４—０１—１７　第一作者简介：张建兴，男，助理工程师，Ｅ—ｍａｉｌ：ｚ　ｉａｍ＇ｄｎｇ８２０４１７＠１６３　ｃｏｍ。　２８　中国防汛抗旱第２４卷第３期２０１４年６月　
＝０．０５时Ｚ　＝±１．９６。　２干旱化现实问题　２＿１降水量的年内分配及干旱化趋势分析　晋城市降水量极不均匀，季节变化明显。连续最大　４个月降水量出现在６～９月，占年降水量的７０％左右；　１２月至次年３月是降水量最少的时期，４个月降水量仅　占年降水量的５％左右。　晋城市旱涝指标年际变化曲线如图１所示。可以看　出，在２０世纪８０年代以前，晋城市降水量呈现减少趋　势，但基本处于丰水期；８０～９０年代多为正常年份；进　入９０年代后，呈现微弱减少趋势，且变化幅度大，旱涝　交替出现，说明晋城市该时段处于极端天气频发阶段。　总体上看，晋城市旱涝指标呈现减少趋势，说明该区有　向干旱化发展趋势Ｉ根据Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ检验，旱涝指标　系列的　＝－０．５６，这也表明其呈现减少趋势，但未通　过置信度水平ＯＬ＝０．０５的检验。　懿　盆　年份　图１晋城市旱涝指标年际变化曲线　２．２干旱化现实的进一步印证　为进一步说明晋城市干旱化现实，采用丹河流域水　资源量和晋城市农作物播种面积变化情况进行印证。　丹河径流量的变化趋势基本可反映出晋城市水资　源的变化趋势。丹河主要流经高平市、泽州县和河南省　焦作市、沁阳市，为晋城境内的第二大河，其中境内流　域面积２　９６５　ｋｍ　，河南境内流域面积１９６　ｋｍ　，控制点　山路平水文站多年平均径流量２．２２亿ｍ　，其径流量年　际变化曲线如图２所示。从图２可以看出，丹河流域径　流量呈现下降趋势，尤其是２０世纪７０年代后，下降趋势　年份　图２丹河流域径流量年际变化曲线　减灾技术　更加明显。根据Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ检验，丹河流域径流量系　列的　＝一２．０１，其减少趋势通过了置信度水平　＝　０．０５的检验。进一步分析晋城市降水量与丹河流域径流　量的相关性，其相关系数为０．４７８４，通过置信度水平　＝０．０１的相关性检验，说明降水量减少是丹河流域径　流量减少的重要因素。　水资源量的减少为晋城市农业发展带来很大负面　影响。晋城市１９７８～２０１１年３０多年来农作物播种面积　变化如图３所示。由图３可以看出，农作物播种面积　呈现减少趋势，尤其是２０世纪末以后，减少趋势更加　明显。根据有关学者研究　’　和晋城市统计局分析　，　虽然城镇化建设、农村人员外出务工、极端天气频发　共同造成了晋城市衣作物播种面积的减少，但农业干　旱化、农田缺乏灌溉水源是农作物播种面积减少的主　要因素。　昌　＼　恒　嚣　耀　年份　图３晋城市１９７８～２０１１年农作物播种面积变化　３洪水资源化研究　３＿１晋城市洪水径流量分析　洪水径流量是年径流量的重要组成部分，也是水资　源的重要组成部分。晋城市水源涵养条件普遍不好，有　效利用洪水资源非常重要。本文以丹河流域为例，分析　晋城市洪水资源情况。　采用文献［１０】中洪水水资源比率法对晋城市洪水资　源情况进行研究。日平均流量Ｑ　与多年平均流量Ｑ　的　比称为日平均流量的倍比Ｋ，以此分析Ｑ　／Ｑ　超过某个　Ｋ值的累积径流量∑Ｑ　占年内全部累积径流量∑Ｑ　的比率尺　，称Ｒ　为洪水水资源比率。　为使结果更具有时效性，选用近１８年来丹河流域　径流数据进行分析。山路平站１９９５～２０１２年最大３０　ｄ、　６０　ｄ洪量对年径流量的比率如表１所示。可以看出，年　最大３０　ｄ、６０　ｄ洪量对年径流量的比率分别为２３．０４％、　４０．５３％，典型枯水年２００１年，平水年１９９９年，丰水年　２００７年最大３０　ｄ、６０　ｄ洪量占年径流的比率分别为　２２．５％、３４．２９％，２１．６７％、３１．８９％，２３．３３％、３９．１６％。山路　平站典型枯水年、平水年、丰水年洪水水资源比率分析　成果见图４。　当日平均流量为多年平均流量的２倍以上时，可作　第２４卷第３期２０１４年６月中国防汛抗军　２９　
减爽翻　．　０蔓０　０　譬　为洪水流量对待。由图４可以看出，当Ｋ：２时，洪水水　资源比率Ｒ　分别为４２．３％、５９．６％、５７．９％；当Ｋ＝３时，　童　ｊ～　。　库张峰水库建成蓄水后，晋城市蓄水量有了质的飞跃，　但是雨洪水量变化趋势不明显。近年来，晋城市通过实　洪水水资源比率　分别为２８．５％、３８．６％、４２．２％；当　Ｋ－－－４时，洪水水资源比率　部分。　分别为ｌ９．６％、２３．５％、　施兴水战略和重点水源工程建设，水库蓄水量大幅增　加，地表水资源开发利用率得到提高，但工程型缺水仍　然明显，对于水资源总量只有１３．１７亿ｍ　、严重缺水的　晋城市，仍有每年近８亿ｍ　的地表水资源白白外流，这　２５．２％。可以认为，洪水资源是丹河水资源的重要组成　表１丹河流域三路平站最大３０　ｄ、６０　ｄ洪量与年径流量的比率　其中就包括大量的洪水资源；另外，因晋城市大部分优　质地表水资源都位于河流下游，地高水低、山大沟深，　开发利用难度大，因此，开发利用好洪水资源显得尤为　迫切、重要。　图４丹河流域三路平站典型年平均流量倍比　与洪水水资源比率关系　３．２晋城市雨洪水资源开发利用情况分析　对水库蓄水和洪水资源量的变化情况同时进行分　析可以反映出洪水资源的利用情况（以出境水量减去入　境水量和自产水量表示洪水资源量…　，晋城市自产水量　主要由三姑泉、延河泉、磨河泉构成）。晋城市２００６～　２０１２年水库蓄水量和洪水量如图５所示。可以看出，水　库蓄水量呈现明显的增加趋势，尤其是２００８年大型水　３０　中国防汛抗旱第２４卷第３期２０１４年６月　年份　图５晋城市２００６～２０１２年水库蓄水量与洪水量变化情况　３．３晋城市洪水资源化措施　（１）加快大水网建设，提高地表水资源利用率。加快　“井”字型骨干供水网、城乡一体化饮水安全网和农田　水利灌溉网工程建设力度，构建“城乡一体、沁丹互补，　上下游调配、河库泉联通”的水资源高效配置和安全保　障体系；逐步开工建设郭壁供水改扩建、杜河提水、下　河泉北留供水续建、任庄水库重建、张峰水库阳城供　水、张峰水库泽州供水、曹河水库、磨滩水库、磨河水库　等重点水利工程，增加水库蓄水量，提高地表水使用　率；加快病险水库除险加固工作，充分挖掘水库调蓄　能力。张峰水库作为晋城市唯一大型水库，年供水量　１．１亿ｍ　，目前每年仅仅使用８００万ｍ　，要进一步提高　张峰水库水源利用率，置换每年超采的地下水，促使地　