漢中地區水源涵養能力分析

謝栗 肖祥月

摘要? ? 通過水量平衡法結合遙感和ArcGIS軟件計算漢中地區水源涵養量，將水源涵養能力分為弱、中、強3個等級，得出該地區呈現自西向東、從北到南逐漸增強的結論，并得出降雨量是水源涵養能力強弱的主要影響因素。

關鍵詞? ? 水源涵養功能;計算方法;降雨量;漢中地區

中圖分類號? ? P344? ? ? ? 文獻標識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2019）12-0151-02

水源涵養能力受氣候因子、土壤類型、地形地貌等諸多因素影響，在較大空間范圍和區域尺度研究水源涵養生態功能一直是科學研究中的難點。國內外關于生態系統水源涵養能力的測算方法很多，譬如水量平衡法、地下徑流增長法、降水存儲法等[1]，其中利用水量平衡法在大尺度空間范圍內研究水源涵養能力能相對客觀地反映其分布規律及直接、間接產生的經濟價值。

由于漢中市地處秦嶺巴山之間，全年雨量豐沛，年徑流系數高，地形平緩，物產富饒，準確評估該地區水源涵養能力具有非常重要的意義。

1? ? 區域概況與分析方法

1.1? ? 研發區概況

漢中地區總面積27 246 km2，其中山區占75.2%、丘陵占14.6%、平川占10.2%，長江最大支流漢江發源于寧強縣，也是“南水北調”中線水源涵養地和陜西“引漢濟渭”工程水源涵養地。平均氣溫14 ℃，全市年降水量700～1 700 mm，其中南部米倉山最為豐富，降水量為陜西省之冠。整個漢中地區年平均相對濕度分布態勢基本呈南大北小。漢江平壩、巴山山地為70%～80%;秦嶺山地為73%。一年中冬、春季相對濕度較小，夏、秋季較大;9—10月為全年之冠，相對濕度為80%～86%;冬季（12月至翌年2月）3個月漢江平壩、巴山山地為75%～80%，秦嶺山地為58%～66%。

1.2? ? 分析方法

選取11個縣區自動站（來源于漢中市氣象局）的降雨量觀測數據，通過插值獲得空間分辨率1 km×1 km的網格圖像。

水量平衡方程式分為4類，其中大氣系統平衡方程式為P-R-E=±ΔS，流域系統平衡方程式為P-R-E=±ΔS，土壤系統平衡方程式為P+Cm-R+Si-E=±ΔW，地下水系統平衡方程式為αP+Ui-Eu=±ΔU。

結合4個系統水量平衡公式列成聯立方程，確定選取整個漢中地區范圍，根據數據精度劃分為1 km×1 km的閉合單元，作為獨立的集水區，將自動站降水量作為水分輸入量，蒸發和徑流作為水分輸出量，估算每個單元水量平衡公式可列為：

P=E+ΔW+C

其中，P為降水量，E為蒸發量，ΔW為土壤儲水量，C為地表徑流量，單位均為mm。

ΔW+C作為每個閉合單元的存水量及提供給江河徑流的水量，可大致確定為該單元水源涵養能力的體現。通過遙感圖像處理系統軟件（ERDAS）建模[2]，即可求得P、E之間的差值，從而可以進一步獲得區域水源涵養能力的初步評估結果。

2? ? 結果與分析

2.1? ? 水源涵養量變化趨勢

2006—2012年，漢中地區水源涵養量在51.15～370.18 mm之間波動，且出現逐年增加趨勢（圖1），多年平均值為136.76 mm，2010—2012年這3年的水源涵養量大于多年均值，其余均低于均值。

2.2? ? 各縣區水源涵養能力分布

通過建模對水源涵養各閉合單元計算可以得出，漢中地區水源涵養量集中在-250～1 150 mm/a之間（圖2）。當涵養區水源涵養量<0 mm/a時，說明蒸發量大于降雨量，涵養能力較差，如西部地區寧強、略陽、勉縣一帶雖然處于嘉陵江流域，但受地質地貌及森林覆蓋率的影響，部分地區仍出現負值;而漢中東部佛坪縣及大巴山一帶水源涵養能力較強，有些地區高達950 mm/a以上。

通過ArcGIS中地圖處理軟件統計11個縣區不同層級水源涵養量所占的比例可以發現，水源涵養能力弱的區域約占10%，集中在西部、中部平川部分地區;而水源涵養能力中等地區約占55%，包括平川5個縣大部分地區;水源涵養能力高的區域占35%，分布在巴山及米倉山、秦嶺南麓佛坪縣一帶。

根據多年降水量統計發現，我國水量平衡要素組成的重要界線年降水量（1 200 m）在漢中地區基本適用[3]，如南鄭縣南部、西鄉縣米倉山沿線年降水量均>1 200 mm，而鎮巴縣為陜西省暴雨中心，大部分地區年降雨量高達1 400 mm以上。通過ArcGIS顯示結果發現，各地水源涵養能力與降雨量基本相符。

水源涵養功能是大尺度生態系統最主要的生態服務功能，因而通過實施一系列措施獲得最大水源涵養量具有重要意義[4-5]，譬如通過植樹造林來改善生態系統水源涵養能力、減輕人類活動的影響、控制水土流失等。作為“南水北調”中線水源涵養地和陜西“引漢濟渭”工程水源涵養地，近幾年已開展一系列生態工程建設方案，例如天然林保護工程、退耕還林工程、貧困地區生態移民工程、資源利用工程、居民教育工程。上述工程已納入生態功能保護區規劃之中，按照國家、地方法律法規、政策，可協調區域內生態環境的可持續發展。

3? ? 結論

（1）從空間尺度分析，漢中地區水源涵養能力呈現自西向東、從北到南逐漸增強分布。

（2）西部嘉陵江流域的略陽、寧強兩縣部分地區水源涵養量較小，在評估生態系統整體水源涵養能力時，不能簡單認為水系附近水源涵養能力就強[6-8]。

（3）漢中是重要的水源涵養區，在土壤保持和南水北調中線工程中起到了極其重要的作用，加大對該地區的生態保護具有十分重要的意義。

4? ? 參考文獻

[1] 鄧坤枚，石培禮，謝高地.長江中游森林生態系統水源涵養量與價值研究[J].資源科學，2002，24（6）：68-73.

[2] 田靜，蘇紅波，陳少輝，等.近20年來中國內陸地表蒸散的時空變化[J].資源科學，2012，34（7）：1277-1286.

[3] 郭中偉，甘雅玲.基于功能與空間格局的區域生態系統保育策略[J].生物多樣性，2002，10（4）：399-408.

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