洸府河流域降水徑流變化趨勢及影響因素

張士政，薛麗芳

（中國礦業大學資源與地球科學學院，江蘇 徐州 221116）

洸府河流域降水徑流變化趨勢及影響因素

張士政，薛麗芳

（中國礦業大學資源與地球科學學院，江蘇 徐州 221116）

對洸府河黃莊站40多年來年降水量和徑流量變化進行分析，并估算出氣候和人類活動對徑流變化的貢獻率，其結果可為洸府河流域土地利用、水利工程建設、防洪減災及水資源開發利用等提供依據。

洸府河流域；降水量；徑流量；氣候變化；人類活動

洸府河流域屬南四湖水系，發源于泰安市寧陽縣北部山區，于濟寧市任城區辛店入南陽湖，長73.5 km，平均坡度0.51‰，流經寧陽、兗州、微山、市中、任城5縣（市、區）。流域總面積1 331 km2，黃莊站（距入湖口15 km）以上面積1 027 km2。流域地形特征為東北高、向西南部平原傾斜，屬于溫帶季風大陸性氣候，多年平均降水量691.21 mm，6～9月為汛期，占全年降水量的73%。長期以來的修庫治河、打井提水等人類活動使得平原地區的河道嚴重人工化，對水循環過程造成巨大的影響。本文采用滑動平均法、雙累積曲線法分析洸府河40多年來年平均降水——徑流變化的趨勢和突變特征。

1 洸府河流域水文特征演變趨勢

1.1年降水——徑流變化

總體上，洸府河降水和徑流均有減小趨勢，而徑流減少的趨勢要大于降水減少的趨勢。對年降水和徑流序列采用5年滑動平均法進行處理，分析兩個序列內部變化，由變化趨勢線圖可知，降水大致可分為2個階段：1964—1987年降水量有減少趨勢，1988—2005年呈略微增加趨勢，但前期的降水平均值692 mm仍高于后一時期的平均量689 mm，表明1963—2005年降水總體微弱減少。徑流序列大致分為3個階段：1963—1979年平均值為1.04億m3，呈顯著減少趨勢，1980—1995年平均僅為0.08億m3，期間有10年河流斷流，1996—2005年多年平均值為0.77億m3，呈現明顯的上升趨勢。

1.2 徑流突變分析

以降水量累積值為x坐標，徑流量累積值為y坐標繪出降水——徑流雙累積曲線，拐點處為徑流突變點，如圖1示，突變年份發生在1975年和1994年。1975年后趨勢線向右偏轉，徑流累積增加量急劇減少，主要是流域連年干旱，在上游修建了3座蓄水工程以保證下游生產生活調水，連年干旱加上河壩攔蓄，造成黃莊站多年斷流。這一情況從1994年開始有所改變，趨勢線斜率增加，向左偏轉，1990年后流域降水量增加，緩解了干旱及斷流現象，徑流量累積增加值變大，斜率值與1975年前的斜率相近，表明充沛的降水可以緩解人類活動中閘壩攔蓄及流域下墊面改變對徑流量的影響。

圖1 洸府河黃莊站降水徑流累積曲線圖

根據流域氣候特征和人類活動特征，將流域徑流序列分為3個階段：1663—1975年代表豐水期以及下墊面相對處于自然狀態下的降水——徑流關系；1976—1995年代表枯水期以及水利設施影響下的降水——徑流關系；1995—2005代表平水期以及下墊面變化等人類活動加劇情況下的降水——徑流關系。

2 氣候與人類活動對徑流的影響

2.1 氣候對徑流變化的影響

氣候對徑流變化的影響因素主要是降水和蒸發，降水量的變化與徑流量的變化存在正相關關系，而蒸發量的變化與徑流量的變化存在負相關關系。黃莊站降水——徑流的雙累積曲線雖然表明洸府河流域降水、徑流變化的階段特征并不完全相同，但是從降水、徑流的5年滑動平均值可知二者的總體變化趨勢基本一致，都呈先減小后增加的變化趨勢。

1963—2005年洸府河流域兗州站年蒸發量及5年滑動平均值，如圖2示。1963—1994年蒸發量明顯下降，1994—2005年略微增加，蒸發量與徑流量的階段變化趨勢一致，均為先減小后增加。但蒸發量與徑流量為負相關關系，在降水量不變的情況下，第一階段蒸發量減小時徑流量應該增大，第二階段蒸發量增大時徑流量應該減小，這與實際徑流量變化趨勢相反，說明氣候變化對徑流量的影響因素中降水占主導作用。

圖2 洸府河兗州站年蒸發量變化趨勢

2.2 人類活動對徑流變化的影響

近似認為流域在1975年前人類活動影響微弱，利用此時段黃莊站實測的徑流和降水資料建立二次擬合關系，并將其他時段降水量代入可得到人類活動影響時期的天然徑流量，與實測徑流量之差為氣候背景下人類活動對徑流影響的定量分析。洸府河黃莊站理念實測徑流量與模擬天然徑流量比較如圖3示。

從圖3中可以看出，1975年后模擬天然徑流量與實際年徑流量的起伏趨勢相同，但模擬天然徑流量明顯大于實際徑流量。

2.3 人類活動和氣候變化對徑流影響的貢獻

以1963—1975年的徑流量作為背景值，分析氣候變化和人類活動對后期徑流量的影響。可以得出：1）洸府河流域實測徑流量總體上具有明顯的遞減趨勢，其中，1976—1994年的平均徑流深只有背景值的6%。而內部時間段上具有先減后增的趨勢。與降水量的總體變化和階段性變化趨勢相一致。2）在降水量偏少的1976—1994年，人類活動對徑流減少的貢獻率達到68.4%。而在降水處于平水期的1995—2005年，人類活動對徑流變化影響的貢獻率低于上一時間段為37.1%，氣候因素對徑流變化的影響上升至62.9%。3）1970年以來，氣候變化和人類活動對徑流變化的貢獻率分別為30.81%和56.1%。

圖3 實測徑流量與模擬天然徑流量比較圖

3 結語

通過對洸府河流域1963—2005年降水徑流演化及其原因分析，得出以下主要結論：

40年間，年降水和徑流總體上均呈減少趨勢，而期間階段性變化則呈先減少后增加的特點。

根據徑流變化的拐點，將徑流變化分為1963—1975、1976—1994和1995—2005三個階段。實測徑流值隨著降水量的多少而呈現相對一致的變化趨勢，表明降水在一定程度上控制著徑流的演化。1970年以來，不同的氣候背景下，氣候和人類活動對徑流變化的貢獻率不同，降水偏少的1976—1994年間，人類活動對徑流變化的貢獻較大，為68.4%；降水為平水期的1995—2005年間，氣候對徑流變化的貢獻較大，為62.9%。

降水量是影響洸府河徑流變化的主要氣候因素，而人類活動中，水利工程建設、土地利用、覆被變化、工農業用水等是主要因素。

（責任編輯崔春梅）

P333

B

1009-6159（2014）-02-0061-02

2013-12-06

張士政（1988—），女，碩士研究生