南水北调西线工程水源区和受水区降水变化及丰枯遭遇特征分析
王荣，杜孝忠，巢清尘，赵珊珊，叶殿秀，李修仓，李莹，张梦然
研究概述
南水北调工程是解决中国北方地区水资源短缺、优化水资源配置、改善生态环境的重大战略举措。其中，南水北调西线工程从长江上游调水至黄河上游，补充黄河水资源的不足，是国家“四横三纵”水资源配置格局的战略性水利工程。南水北调西线工程区的降水资源情势变化直接关系工程建设的规模论证。水源区和受水区降水丰枯遭遇是跨流域水资源调配的重要依据，是调水系统工程规划设计、合理布局的重要参数。
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基于规划中的南水北调西线工程区域内274个国家气象站1961—2022年逐日降水资料，分析了西线工程水源区和受水区降水的变化特征以及两区降水的丰枯遭遇特征（图1）。
©作者文章|图1 南水北调西线工程水源区、受水区及区内国家气象观测站分布
南水北调西线工程水源区基本处于半湿润区，受水区东南部属于半湿润区，中部属于半干旱区，西北部属于干旱区。近62年来，南水北调西线工程水源区年降水量是受水区的1.3倍，且呈显著增多趋势；而受水区降水量没有明显的变化趋势（图2）。冬、夏季水源区和受水区降水量均呈增多趋势，春、秋季水源区降水量增多而受水区减少。可见，西线工程区降水的长期变化趋势有利于工程调水。
作者文章|图2 1961—2022年南水北调西线工程多年平均降水量（a）及年降水量变化趋势（b）空间分布
西线工程水源区年和春、夏、秋季降水枯水频率均低于受水区枯水频率，其中春、夏季水源区丰水频率高于枯水频率，工程调水优势更为明显。水源区逐年代丰水年发生频次总体呈增加趋势，枯水年发生频次呈减少趋势；受水区逐年代枯水年频次呈先增多—减少—增多—减少的变化特征，总体有利于工程调水（图3）。
©作者文章|图3 南水北调西线水源区（a）和受水区（b）逐年代年降水量丰枯频次变化
西线工程水源区和受水区年和四季降水的丰枯异步频率均达60%以上，远大于丰枯同步频率（表1）。利于调水的 5 种组合（南北同丰、南丰北枯、南丰北平、南平北枯及南北同平）在年和春、夏、秋季发生频率均超过50%，表现出较强的丰枯补偿性。年降水量有利调水的5种组合发生频次在1970s以后呈逐年代增加趋势，有利于工程调水。
表1 1961—2022年南水北调西线四季和全年水源区和受水区降水丰枯遭遇频率（%）
总体来看，南水北调西线工程区降水及其变化趋势有利于工程调水，但也存在不利调水情况。冬季水源区和受水区降水量相当，均较少，且水源区枯水频率高于丰水频率，也高于受水区枯水频率。西线工程水源区出现连续枯水年的频次较多，且连续枯水年持续时间长。因此，南水北调西线工程需要关注工程区降水的变化特征并适时调整运行方式。
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http://www.climatechange.cn/CN/10.12006/j.issn.1673-1719.2024.131
王荣 高级工程师
单位：中国气象局国家气候中心
赵珊珊 正研级高工
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