水文学原理第2版：冰川径流与利用

冰川径流是通过冰川末端河道测验的断面总径流，包括冰川融水、永久积雪融水、季节性积雪融水和冰川区的降雨径流。冰雪融水径流占总径流量的比重与水文站控制流域中的冻结系数（流域中冰川面积与流域总面积之比）有关。冻结系数越大，冰雪融水径流所占比例越大。

1.冰川融水对河流的补给作用

不同类型的冰川，自然环境、水热条件及冰川性质不同，冰川融水径流的特征值相差悬殊，如西藏地区的冰川。大陆型冰川的平均年径流模数为19.3L／（s·km2），平均年径流深为608.7mm，而海洋型冰川的平均年径流模数为99L／（s·km2），平均年径流深为3126.5mm，为大型冰川径流的5倍。

气温和辐射平衡有明显的日变化过程，因此冰川融水径流也具有日变化的特性（见图12.2）。日出后，水位随气温升高而逐渐增高，午后降温，水位也随之降低，夜间气温降到0℃以下，消融停止，则流量最小或断流，径流日变化过程相应于气温日变化过程略为滞后。不同类型的冰川，其冰川径流日变化的过程和幅度也不同。大陆型冰川径流的峰形尖、低，水量小而稳定，持续时间长；海洋型冰川径流峰形浑圆、低，水量大，峰谷比较对称。由于大陆型冰川径流主要来自冰面融水，其产流排泄迅速，故冰面消融停止后，融水迅速排空，径流滞后时间较短；海洋型冰川，除冰面消融外，融水下渗及冰内消融增加了汇流时间，故融水径流具有较长的滞后时间。

图12.2　新疆喀什河径流过程每日峰谷交替示意图

夏季高温，冰川冰和冰川表面的积雪融水汇入河道，形成冰川融水径流，故冰川融水是季节性径流。不同类型的冰川其融水径流年内变化的特性也不同。海洋型冰川消融期长，径流年内分配也较均匀。大陆型冰川消融期短，径流年内分配极不均匀，流量高度集中在夏季7月、8月、9月。例如中国西北部高山区，全年融水80%集中在7—8月，高温及多雨期同在夏季，年降水也有60%～70%集中在夏季，因此形成了径流年内变化很大的特点。

冰川径流的年际变化一般较小，在低温湿润年份，因热量不足，冰川消融减弱，积累增加，而干旱少雨年份，晴天多热量大，冰川消融释放大量融水，因此，冰川作为高山固体水库，具有多年调节河川径流量的作用。所以，中国西部山区有冰川融水的河流，河流丰、枯水年的水量变化幅度小于东部降雨补给的河流，这给中国西部干旱地区的农业灌溉提供了有利条件。

2.冰川径流利用(www.xing528.com)

冰川是大多数河流的发源地。我们的母亲河长江和黄河就发源于冰川，冰雪融水对河川径流的补给百分比的分布趋势，是由青藏高原边缘的11%向高原腹地递增至30%～40%。

冰川像一座“固态水库”起着多年调节河流径流量的作用。高温干旱年份，冰川释放大量冰雪融水，补充河流水量的不足，而冷湿年份天然固态降水储存于冰川。冰雪融水可以缓和河流丰枯水年的水量变化。这种调节能力主要视冰雪融水对河流补给比重的大小。例如，中国天山西段台兰河，冰雪融水补给量约占50%，1962年降水量比正常年减少19.6%，而河流径流量却比正常年大23.2%；1971年降水量比正常年大46.5%，而河川径流量却小9.9%。

我国是世界上最早利用冰川固体水库的国家。远在唐代，丝绸之路上的敦煌，由于干旱少雨，就利用祁连山的冰雪融水灌溉农田了。新中国建立前到祁连山里去淘金的工人、河西走廊和天山山麓的群众，在干旱缺水年份，会到祁连山和天山的冰川上去；撒黑土人工黑化冰川，降低冰雪反射率，使得冰雪表面获得更多的太阳辐射热，从而加快冰川的消融，使河流水量增加。

1999年完成的“中国冰川分布及资源调查”综合分析表明，中国共有冰川46298条，面积达59406km2，冰储量5590km3，折合水储量50310×108m3，依据冰川目录资料计算，中国冰川融水径流约为616×108m3，占全国的河川径流总量的2%左右，接近于黄河入海的多年平均径流量。我国西部山区的内陆河流，冰川融水量约占其河川径流量的23%，冰川融水补给比重在25%以上的河流约有30条以上，比重在50%以上的也有12条，其中天山南坡的木扎提河融水比重高达81%以上。所以，冰川径流是西部发展经济的重要淡水资源。

上游山区大都有冰川调节的河流，高山冰雪融水补给比重较大，径流量年际变化相对较小，保证率较高。径流在年内分配上，集中在夏秋季，与农作物需要水量最多季节基本一致，有利于农业生产的供水，当地群众利用这一优势，形成了保证率较高的农业灌溉。

自20世纪以来，全球变暖，气温波动上升，以80年代和50年代相比，新疆升高0.59℃，青海升高0.31℃，超过全球同期增温0.24℃；80年代和60年代相比，青海升温0.47℃，甘肃升温0.28℃，蒸发和消融增强，显示西北是全球变暖中的敏感地区。“中国冰川分布及资源调查”综合分析也表明，与20世纪60年代相比，中国冰川面积缩小了3248km2，减少率为5.5%；冰储量约减少389km3，减少率为7.0%；冰面平均降低6.5m。上世纪90年代以来，冰川退缩的幅度急剧增大，原来前进或稳定的冰川转入了退缩状态。随着冰川的加速消融，对冰川补给性河流而言，虽然短期内增加了径流，但最终会导致河流枯竭、水荒发生。

科技部、中国气象局最近发布的《气候变化国家评估报告》指出，在全球变暖背景下，21世纪我国气候将继续明显变暖，青藏高原和天山冰川将加速退缩，一些小冰川将消失，预计到2050年我国西北的冰川面积还可能再减少27.2%。

在这种趋势下，研究如何减缓全球变暖的趋势、减少人类活动对冰川消融的促进和依赖以及更有效地利用冰川径流，包括根据水资源特点合理配置人力资源、土地资源、矿业资源，人工增雨、修建山区水库和跨流域调水、整修水利工程等，将经济建设与水环境保护协调发展，是人们面临的重要课题。