珠江下游枯水研究現(xiàn)狀及展望

珠江下游枯水研究現(xiàn)狀及展望

隨著氣候的變化和經(jīng)濟和社會用水的迅速增加，旱季水資源的缺乏問題日益突出。這不僅威脅到供水安全和食品安全，還帶來了一些與生態(tài)環(huán)境有關(guān)的問題。珠江流域地處我國南方豐水區(qū),對枯水問題的關(guān)注歷來不及洪水,研究水平也低于北方干旱與半干旱區(qū)域。近年來,尤其是2003年以來,珠江流域連續(xù)出現(xiàn)冬春季節(jié)降雨偏少、河川徑流連續(xù)偏枯的情況,在珠江河口地區(qū),由于下泄流量的減少,加之河槽下切等因素的綜合影響,導致咸潮上溯范圍擴大、影響歷時增加,嚴重威脅到澳門及珠江三角洲地區(qū)的飲水安全,引起了社會各界的普遍關(guān)注。由此,珠江流域的枯水問題也逐步得到專家和學者的重視。1珠江三角洲的基本情況1.1流域分布及面積珠江是西江、北江、東江及珠江三角洲諸河的統(tǒng)稱,流域總面積45.37萬km2,主流為西江,集水面積35.31萬km2,占流域面積的77.8%;北江集水面積4.67萬km2,東江集水面積2.70萬km2,分別占流域面積的10.3%、6%。西江、北江在廣東省三水思賢滘、東江在廣東省東莞市石龍鎮(zhèn)分別匯入珠江三角洲,經(jīng)虎門、蕉門、洪奇門、橫門、磨刀門、雞啼門、虎跳門和崖門八大口門入注南海。1.2基本情況1.2.1枯水期徑流珠江流域位于我國南方低緯度地區(qū),受東南季風和西南季風的影響,總體屬亞熱帶季風氣候,降雨時空分布不均勻,春夏多雨,秋冬干旱,枯水期一般為每年10月至次年3月。據(jù)西江梧州站、北江西江交匯的馬口+三水站、東江博羅站1956~2003年資料統(tǒng)計,三江枯水期徑流量多年平均值為669.12億m3,僅占年徑流量的22%,最小值為406.45億m3(1992年),占相應(yīng)年年徑流量的13%;連續(xù)最枯三個月一般為12~2月,相應(yīng)徑流量182.55億m3,占年徑流量的5.9%;最枯月多出現(xiàn)在1月,相應(yīng)徑流量63.05億m3,占年徑流量不到2%。據(jù)實測資料統(tǒng)計,流域主要控制站西江梧州站最小流量為720m3/s(1942年3月3日),北江石角站為57m3/s(1960年3月14日),東江博羅站為31.4m3/s(1955年5月5日)。1.2.2枯水期水偏枯現(xiàn)象較多(1)根據(jù)各控制站長序列資料分析,枯水期來水有豐、枯交替的現(xiàn)象,豐、枯年組交替出現(xiàn)的周期約為11年。在豐水年組內(nèi)也可能出現(xiàn)個別年份枯季徑流偏枯的情況,反之亦然。如西北江下游馬口+三水站的豐水年組中的1998年10月~1999年3月來水偏枯,枯水期月平均流量2622m3/s,遠低于3803m3/s的多年平均值;而如枯水年組的1987年10月~1988年3月枯水期月平均流量4083m3/s,則高于多年平均值。(2)枯水期連續(xù)偏枯現(xiàn)象較多,如1956~1960年、1965~1971年、1989~1993年、2003~2005年,三個站點的流量均低于平均值。近些年來,受全球氣候變化的影響,珠江徑流年內(nèi)分配的不均勻性較以往更甚,一方面,汛期頻繁出現(xiàn)大洪水或特大洪水,另一方面,枯水期連續(xù)偏枯。如1998年和2005年,在西江分別發(fā)生了百年一遇左右的“98·6”洪水和“05·6”洪水的情況下,同年枯水期仍出現(xiàn)嚴重的秋冬春連旱,造成來水偏枯。。2朱江流域水資源分析2.1枯水徑流研究至目前為止,尚未有人從流域整體的角度來研究珠江的枯水問題,已有研究多局限于某些特殊區(qū)域或某條河流,比較有代表性的是梁虹、黃國如等人所開展的研究。上世紀90年代中期以來,梁虹等人對喀斯特地區(qū)枯水徑流進行了比較系統(tǒng)深入的研究,研究內(nèi)容包括影響枯水的因子及與徑流特征值的響應(yīng)關(guān)系、地貌類型對枯水徑流的影響、枯水承載力等相關(guān)課題,取得了一系列在全國較有影響力的研究成果。2005年以來,黃國如、陳永勤等人對東江流域枯水徑流進行了較為系統(tǒng)的分析,利用線性矩法進行枯水徑流頻率分析,利用新安江模型對枯水徑流進行模擬等。其它一些研究較為零散,多為針對某一小流域(如漓江)進行的枯水徑流頻率分析、枯水特征值分析等,或者某一水文模型在枯水模擬中的應(yīng)用等,影響力相對較小。2.2枯水徑流的研究進展縱觀已有枯水研究成果,主要分為兩類,一類是枯水規(guī)律的研究,一類是枯水的影響研究。從內(nèi)容上可概括為4個方面:(1)枯水的影響因素研究;(2)枯水徑流特征研究;(3)枯水徑流的計算及系統(tǒng)預(yù)測;(4)枯水徑流對河流生態(tài)、供水、社會經(jīng)濟的影響研究。從研究手段來看,最初的枯水研究以傳統(tǒng)方法為主,多采用概率統(tǒng)計方法和時間序列分析法,以及一些改良的方法,如自回歸滑動平均、門限自回歸模型等等。90年代以來,灰色理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、小波分析逐步應(yīng)用到枯水徑流的研究中。目前,枯水徑流研究多采用傳統(tǒng)統(tǒng)計學方法和水文模型相結(jié)合的方式進行,通過與“3S”技術(shù)的對接,可以動態(tài)模擬流域地形、地貌、水文地質(zhì)條件、土地利用方式等對枯水徑流的影響,實現(xiàn)徑流過程的模擬、預(yù)報成果的可視化。同時,在基本數(shù)據(jù)的收集和處理(特別是無資料地區(qū))方面,已逐步向遙測、遙感方向發(fā)展。這些先進技術(shù)為枯水徑流的研究提供了良好的基礎(chǔ)。3建立枯水徑流預(yù)報模型,做好廣水期水量分配珠江流域枯水研究就是要全面了解珠江流域枯水的活動規(guī)律,枯水徑流和全球氣候的響應(yīng)關(guān)系,建立枯水徑流預(yù)報水文模型,開展相關(guān)問題研究,實現(xiàn)全流域枯水徑流預(yù)報以及全流域水資源調(diào)度的可視化。同時,以流域和區(qū)域水資源綜合規(guī)劃為基礎(chǔ),做好枯水期水量分配工作,確保人飲安全。珠江流域枯水研究下一步的研究重點包括以下四個方面。3.1枯水期水質(zhì)惡化隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,人類對水的需求越來越高;同時,人類活動不斷影響水的形成環(huán)境,一方面,砍伐森林、城市化進程加快、修建水庫和閘壩、河道挖砂等影響了枯水徑流的形成;另一方面,用水量在不斷增加,加劇了枯水期的用水矛盾;還有,工業(yè)和生活廢水排放,造成枯水期水質(zhì)惡化加劇?？傮w而言,人類活動的影響是多方面,是一個復(fù)雜的機制,同時,自然因素和人類活動對枯水徑流產(chǎn)生綜合的影響,在枯水徑流研究中,如何考慮人類活動的影響,將是下一步枯水徑流研究的重點和難點之一。3.2對珠江流域豐枯影響的地球物理因素分析全面了解珠江流域水文氣候的基本特征,流域降水時空變化規(guī)律,旱澇災(zāi)害及旱澇時空變化規(guī)律等。在此基礎(chǔ)上,利用歷史資料,分析影響珠江流域旱澇的重要地球物理因素,如大氣環(huán)流、ENSO事件、太陽黑子活動等對珠江流域豐枯影響研究,并做出科學的預(yù)測。此外,由氣候變化引發(fā)的極端災(zāi)害天氣的頻發(fā),如極端干旱或極端雨澇災(zāi)害,要開展相關(guān)研究并建立相應(yīng)的應(yīng)急機制。3.3枯水期研究結(jié)合珠江流域水情測報系統(tǒng)項目的實施,逐步建立流域枯水期水情數(shù)據(jù)庫,全面掌握流域內(nèi)重要水文站枯水期的數(shù)據(jù),包括降雨、徑流、風速、蒸發(fā)量等,并對資料進行全面深入分析,開展相關(guān)的專題研究,全面掌握枯水活動規(guī)律。同時,建立預(yù)警預(yù)測和評價體系,編制流域重點區(qū)域枯水期預(yù)案,提早做出應(yīng)對措施,最大限度地減輕損失。3.4建立主要的枯水預(yù)報模型枯水徑流由于本底值較低,所以一般預(yù)報的精度不高,影響了枯水徑流研究的進展。隨著數(shù)字流域的逐步建立,建立基于全面數(shù)據(jù)支持的枯水預(yù)報模型是今后流域枯水研究的重點和難點。同時,開展枯水徑流相關(guān)課題研究,如枯水時期骨干水庫聯(lián)合調(diào)度問題、枯水期水量分配問題、枯水期咸潮活動規(guī)律、枯水期西北江分流比變化規(guī)律等等,這些問題的研究為枯水期科學決策提供技術(shù)支撐。4枯水期水資源供需矛盾研究水利部黨組新的治水思路體現(xiàn)以人為本的觀