開都河源區(qū)徑流量演變規(guī)律及影響因素分析

鄭靈巧，邢坤*，劉思海，郭春紅

開都河源區(qū)徑流量演變規(guī)律及影響因素分析

鄭靈巧1,2，邢坤1,2*，劉思海1,2，郭春紅3

（1.新疆大學 地理與遙感科學學院，烏魯木齊 830017；2.新疆大學 綠洲生態(tài)自治區(qū)重點實驗室，烏魯木齊 830017；3.新疆水利水電規(guī)劃設計管理局，烏魯木齊 830000）

【目的】厘清氣候變化下開都河源區(qū)的徑流演變規(guī)律及其影響因素，為流域水資源開發(fā)利用提供科學參考。【方法】基于開都河源區(qū)1960—2019年的水文氣象數(shù)據，采用Mann-Kendall檢驗法、R/S分析法、有序聚類法、小波分析法，分析開都河源區(qū)徑流量演變規(guī)律，并基于雙累積曲線法、累積斜率變化率法、氣候彈性系數(shù)法定量分析氣候變化和人類活動對徑流量變化的貢獻率。【結果】1960—2019年，開都河源區(qū)年徑流量以1.714×108m3/10 a的速率增加，Hurst指數(shù)為0.83，徑流量變化存在3個主周期，分別為36、21、9 a，徑流量突變點為1995年；開都河源區(qū)氣溫和降水量分別以0.239 ℃/10 a和7.670 mm/10 a的速率增加，Hurst指數(shù)分別為0.85和0.83，與徑流量的相關系數(shù)分別為0.560和0.598；基于雙累積曲線法、累積斜率變化率法、氣候彈性系數(shù)法得出的氣候變化對開都河源區(qū)徑流量變化的貢獻率分別為89.9%、73.1%、43%，人類活動對徑流量變化的貢獻率分別為10.1%、26.9%、57%，3種方法對基準期徑流量模擬的誤差分別為2.1%、0.2%、4.1%。【結論】開都河源區(qū)年徑流量呈極顯著增加趨勢，氣候變化是導致徑流量增加的主要原因。

開都河；徑流量；演變規(guī)律；影響因素

0 引 言

【研究意義】近年來，隨著全球氣候變暖，各地氣溫持續(xù)升高，氣候變化加劇了陸地水循環(huán)。同時，人類活動通過改變下墊面條件也對陸地水文循環(huán)產生一定影響，導致地表徑流量發(fā)生顯著變化[1]。我國西北干旱區(qū)處于亞歐大陸腹地，地理位置特殊、氣候條件多變，該地區(qū)地表徑流量對氣候變化和人類活動的響應較為顯著，對干旱區(qū)地表徑流量演變規(guī)律及影響因素的研究已成為熱點問題[2]。

【研究進展】目前，國內外學者對徑流量演變規(guī)律及其影響因素開展了大量研究。孫棟元等[3]基于Mann-Kendall檢驗法分析了疏勒河流域徑流量的變化趨勢，結果表明該地區(qū)徑流量呈增加趨勢；黃晨璐等[4]利用有序聚類法分析了渭河、涇河的徑流量變化突變性，發(fā)現(xiàn)徑流量存在多個突變點。Arnell等[5]發(fā)現(xiàn)，氣候變化對東亞、南亞等地區(qū)徑流量變化的影響程度不同；李秋菊等[6]研究發(fā)現(xiàn)，冰雪融水和降水量是導致黑河上游徑流量增加的主要原因；Wang等[7]研究發(fā)現(xiàn)，人類活動是導致海河流域徑流量衰減的主要因素。目前，水文模型、彈性系數(shù)法、經驗統(tǒng)計法被廣泛應用于徑流量變化的影響因素研究。水文模型中的SWAT模型、SCS模型的發(fā)展已較為成熟，被廣泛應用于定量研究徑流量變化的影響因素[8-10]，但此類模型所需數(shù)據量較大，對數(shù)據精度要求較高[11]。相比之下，彈性系數(shù)法、經驗統(tǒng)計法對數(shù)據量的需求相對較小，計算簡便且能得到較好的結果，已被廣泛應用。李虹彬等[12]基于彈性系數(shù)法得出氣候變化是引起阿克蘇河徑流量變化的主要原因；王隨繼等[13]通過累積量斜率變化率比較法得出人類活動是影響皇甫川流域徑流量減少的主要因素。韓聰慧等[14]基于雙累積曲線法得出人類活動在不同階段均是導致西拉木倫河徑流量變化的主要因素。

【切入點】雖然當前對于徑流量變化影響因素的研究較多[15-16]，但圍繞開都河流域的相關研究尚不多見，開都河流域作為典型的干旱內陸河流域，具有降水量稀少、蒸散發(fā)強烈的氣候特征，該地區(qū)徑流量對氣候變化和人類活動十分敏感，該區(qū)域的徑流量變化對流域中下游水資源的開發(fā)利用、社會經濟發(fā)展及生態(tài)環(huán)境保護至關重要。【擬解決的關鍵問題】鑒于此，本研究通過一系列數(shù)理統(tǒng)計方法對開都河源區(qū)的徑流量變化趨勢性、周期性、突變性進行了全面分析，并基于不同方法量化氣候變化和人類活動對開都河源區(qū)徑流量變化的貢獻率，以期為氣候變化背景下流域水資源合理規(guī)劃與高效利用提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

開都河流域屬于溫帶大陸性氣候區(qū)，該地區(qū)蒸散發(fā)強烈、降水量稀少，年平均潛在蒸發(fā)量為2 196 mm，年平均降水量為53.14 mm，年平均氣溫為3.9 ℃，降水量主要集中在夏季，晝夜溫差較大[17]，該流域地表徑流量對氣候變化較為敏感，生態(tài)環(huán)境脆弱。

圖1 研究區(qū)概況

1.2 數(shù)據來源

流域內大山口水文站1960—2019年的逐年徑流量數(shù)據來源于新疆塔里木河流域巴音郭楞管理局；氣象數(shù)據主要包括流域內的巴音布魯克站、巴倫臺站、焉耆站、庫爾勒站1960—2019年的逐年氣溫和降水量數(shù)據，來源于國家氣象信息中心。由于巴音布魯克站、焉耆站缺少2 a的氣溫和降水量數(shù)據，本文通過線性回歸法將缺失數(shù)據補齊，以保證數(shù)據在時間序列上的連續(xù)性[18]。

1.3 研究方法

1.3.1 水文氣象要素演變規(guī)律研究

采用Mann-Kendall趨勢檢驗法[19-20]、R/S法[21]對開都河源區(qū)徑流量、氣溫、降水量的趨勢變化進行分析；借助Morlet小波分析[21-22]對開都河源區(qū)徑流量的周期演變規(guī)律進行分析，使用Mann-Kendall突變檢驗法[19]、有序聚類法對開都河源區(qū)徑流量的突變點進行識別。

1.3.2 徑流量變化影響因素定量研究

1）雙累積曲線法

雙累積曲線法的原理為建立基準期累積降水量和累積徑流量的線性回歸方程，通過線性回歸方程模擬變化期的預測累積徑流量，進而求得變化期的預測徑流量。基準期和變化期的實測徑流量之差為徑流量變化總量，變化期的實測徑流量與預測徑流量之差為人類活動引起的徑流量變化量[23]。

2）累積斜率變化率法

該方法假設徑流量在某1年發(fā)生突變，建立突變前、后的累積降水量與時間的線性回歸方程，并計算其斜率的變化率，同時建立突變前、后的累積徑流量與時間的線性回歸方程，計算其斜率變化率，二者斜率變化率之比即為降水量對徑流量變化的貢獻率[24]。

3）氣候彈性系數(shù)法

降水量的彈性系數(shù)定義如下[25]：

式中：為彈性系數(shù)；為徑流量；為降水量；非參數(shù)計算式為：

降水量對徑流量變化的貢獻率為：

2 結果與分析

2.1 徑流量的趨勢性、周期性和突變性

基于線性趨勢法對1960—2019年開都河年徑流量變化趨勢進行分析，結果見圖2。開都河年徑流量呈增加趨勢，以1.714×108m3/10 a的速率增加，開都河多年平均徑流量為35.4×108m3，年徑流量最大值與最小值分別為57.1×108m3（2002年）和24.6×108m3（1986年），極值比為2.32，變差系數(shù)（）為0.18，表明徑流量年際變化波動較小，主要原因為開都河起源于依連哈比爾尕山，徑流量主要依靠山區(qū)冰雪融水的補給[26]。

圖2 開都河年徑流量變化趨勢

為進一步揭示開都河年徑流量變化趨勢，對年徑流量序列進行Mann-Kendall趨勢檢驗，結果見表1。取=0.01，ɑ/2±2.58進行顯著性檢驗，結果表明，c=3.78>2.58，可見1960—2019年開都河年徑流量呈增加趨勢；同時=0.000 2<0.01，說明該趨勢通過了99%的顯著性檢驗水平。為明確年徑流量未來的變化趨勢，對其進行R/S分析（表1）。結果表明，年徑流量序列的Hurst指數(shù)為0.83>0.50，說明該變化趨勢具有持續(xù)性，即開都河年徑流量在未來將持續(xù)增加。

表1 開都河年徑流量演變趨勢

采用Morlet小波分析法對1960—2019年開都河年徑流量周期演變規(guī)律進行分析，結果見圖3。圖中小波系數(shù)的正、負情況反映年徑流量的豐、枯情況。開都河年徑流量存在3種不同時間尺度的豐枯變化周期，分別為6～11、13～23、28～39 a。在6～11 a時間尺度上發(fā)生6次豐枯交替變化；在13～23 a時間尺度上發(fā)生3次豐枯交替變化。1995年后豐枯交替變化較弱，說明在該尺度下徑流量受到氣候或人為因素干擾，使其豐枯變化周期受到影響；28～39 a時間尺度上發(fā)生2次枯豐交替變化，且這種變化在整個研究期內表現(xiàn)穩(wěn)定。至2019年，周期變化等值線還未完全閉合，因此在28～39 a時間尺度下，年徑流量在未來一段時間內將持續(xù)處于豐水狀況。

圖3 開都河年徑流量小波系數(shù)分布

為進一步確定開都河年徑流量的變化主周期，計算了年徑流量小波方差并繪制小波方差圖，如圖4所示。小波方差的值越大，對應的徑流量變化周期越明顯。開都河年徑流量的小波方差存在3個峰值，分別為9、21、36 a的周期尺度，其中36 a周期尺度對應的小波方差值最大，因此36 a為開都河年徑流量變化的第一主周期，此外，26 a為第二主周期，9 a為第三主周期。

利用Mann-Kendall突變檢驗對1960—2019年開都河年徑流量的突變點進行識別，結果見圖5。曲線從1986年開始呈上升趨勢，2001年后超過了0.05顯著性水平對應的臨界值。可見，2001年后開都河年徑流量增加趨勢明顯。曲線和曲線出現(xiàn)2個交點，分別為1994年和1995年，交點均位于臨界值之間，因此1994年和1995年為開都河年徑流量的突變點，突變后開都河年徑流量較突變前有明顯增加趨勢。

圖4 開都河年徑流量的小波方差值

圖5 開都河徑流量的Mann-Kendall突變檢驗

使用有序聚類法進一步診斷開都河年徑流量的突變點，結果如圖6所示。開都河年徑流量的離差平方和在1995年達到最小，為1 571.2。綜合以上2種方法的結果，最終確定1995年為開都河年徑流量的突變點。

2.2 徑流量與氣溫、降水量的相關性

1960—2019年，開都河源區(qū)的氣溫、降水量的線性變化趨勢如圖7所示。由圖7（a）可知，開都河源區(qū)年平均氣溫呈上升趨勢，以0.239 ℃/10 a的速率增加，多年平均氣溫為5.7 ℃；由圖7（b）可知，開都河源區(qū)年降水量呈增加趨勢，以7.670 mm/10 a的速率增加，多年平均降水量為155.9 mm。

圖6 開都河徑流量有序聚類分析

為進一步揭示開都河源區(qū)氣溫、降水量的變化趨勢，分別對氣溫、降水量進行Mann-Kendall趨勢檢驗，結果見表2。氣溫、降水量的c分別為4.71、3.50，均大于2.58，說明開都河源區(qū)氣溫、降水量在0.01的顯著性水平下呈上升趨勢。氣溫、降水量的Hurst指數(shù)分別為0.85、0.83，均大于0.5，表明開都河源區(qū)氣溫和降水量在未來一段時間內將持續(xù)增加，且持續(xù)性較強。

圖7 開都河源區(qū)氣象要素的變化趨勢

表2 開都河源區(qū)氣象要素趨勢特征

由表3可知，徑流量與氣溫、降水量的相關系數(shù)分別為0.560、0.598，相關性均通過了0.01顯著性水平，且徑流量與降水量的相關系數(shù)大于徑流量與氣溫的相關系數(shù)，表明徑流量與降水量的相關性更強。

表3 開都河源區(qū)氣象要素與徑流量相關性檢驗

注 **表示極顯著相關（＜0.01）。

2.3 氣候變化和人類活動對徑流量變化的貢獻率

由上述結果可知，開都河年徑流量的突變點為1995年，因此將1960—1995年作為基準期，1996—2019年作為變化期，采用雙累積曲線法、累積斜率變化率法及氣候彈性系數(shù)法定量研究氣候變化和人類活動對開都河源區(qū)徑流量變化的貢獻率。圖8為降水量-徑流量的雙累積曲線，突變前、后的累積降水量和累積徑流量的線性擬合系數(shù)2分別為0.998 6、0.997 8，均大于0.99，說明二者之間存在極顯著相關性。基準期與變化期的降水量-徑流量雙累積曲線的斜率變化不明顯，可以判斷人類活動對開都河源區(qū)徑流量變化的影響較小。

圖8 降水量-徑流量雙累積曲線

使用雙累積曲線法進一步計算氣候變化和人類活動對徑流量變化的貢獻率，結果見表4。將變化期累積降水量帶入基準期的線性方程中，求得變化期的預測累積徑流量，進而得出變化期的預測徑流量為39.4×108m3，變化期預測徑流量和變化期實測徑流量之差為0.8×108m3，即由人類活動引起的徑流量變化量為0.8×108m3，占徑流量變化總量的10.1%。因此，人類活動對徑流量變化的貢獻率為10.1%，氣候變化對徑流量變化的貢獻率為89.9%。

表4 基于雙累積曲線法量化氣候變化和人類活動對徑流量變化的貢獻率

根據前文對基準期（1960—1995年）和變化期（1996—2019年）的劃分，使用累積斜率變化率法量化氣候變化和人類活動對徑流量變化的貢獻率，分別建立2個時段內累積徑流量、累積降水量與年份之間的線性回歸方程，繪制不同時段累積徑流量、累積降水量與年份之間的變化曲線，如圖9所示。累積徑流量、累積降水量在2個時段內與年份的擬合系數(shù)2均大于0.99，二者與年份之間的相關性較高。

圖9 累積徑流量、累積降水量變化曲線

進一步分析累積徑流量和累積降水量在不同時段的斜率變化，結果見表5。與基準期相比，變化期累積徑流量的斜率增加了7.315，其斜率變化率為22.82%，累積降水量的斜率增加了23.81，其斜率變化率為16.69%，累積降水量的斜率變化率與累積徑流量的斜率變化率的比值為73.1%。因此，氣候變化對徑流量變化的貢獻率為73.1%，人類活動對徑流量變化的貢獻率為26.9%。

基于氣候彈性系數(shù)法量化開都河源區(qū)氣候變化和人類活動對徑流量變化的貢獻率，結果見表6。降水量的彈性系數(shù)為0.43，因此氣候變化對徑流量變化的貢獻率為43%，人類活動對徑流量變化的貢獻率為57%。徑流量變化總量為7.9×108m3，由氣候變化引起的徑流量變化量為3.4×108m3，由人類活動引起的徑流量變化量為4.5×108m3。

表5 基于累積斜率變化率法量化氣候變化和人類活動對徑流量變化的貢獻率

表6 基于氣候彈性系數(shù)法量化氣候變化和人類活動對徑流量變化的貢獻率

表7為上述3種方法的對比分析結果，雙累積曲線法、累積斜率變化率法、氣候彈性系數(shù)法對基準期徑流量模擬的誤差分別為2.1%、0.2%、4.1%，前2種方法的模擬精度高于氣候彈性系數(shù)法，更適用于研究區(qū)。此外，前2種方法得出的氣候變化對徑流量變化的貢獻率遠大于人類活動，而氣候彈性系數(shù)法得出氣候變化對徑流量變化的貢獻率略低于人類活動，且氣候變化與人類活動對徑流量變化的貢獻率差距較小，因此，通過上述3種方法對比得出氣候變化是引起開都河源區(qū)徑流量變化的主要因素。

表7 雙累積曲線法、累積斜率變化率法、彈性系數(shù)法的結果對比

3 討 論

受全球氣候變暖的影響，以新疆為代表的西北干旱區(qū)自20世紀80年代以來升溫迅速，變暖強度高于全國平均水平，多地冰川加速消融，使內陸河流受到影響的徑流量急劇增加[26-27]。張玉娜等[18]、劉志斌等[26]研究表明，近年來開都河源區(qū)徑流量呈顯著增加趨勢，這與本文研究結果一致。本研究表明，1960—2019年開都河源區(qū)徑流量呈極顯著增加趨勢，氣候變化是導致徑流量增加的主要原因。短期來看，徑流量增加能夠緩解該流域水資源短缺；長期來看，冰川的加速融化可能使流域山區(qū)冰川面積迅速縮小甚至消失，從而增加氣候變化對徑流量影響的不確定性。

氣候變化是影響開都河源區(qū)徑流量變化的主要因素，這與其他干旱內陸河流域的研究結果基本一致[28-29]。近年來，開都河流域的降水量呈增加趨勢，降水量增加會直接導致開都河徑流量增加；同時，開都河流域山區(qū)升溫明顯[18]，氣溫升高導致山區(qū)冰雪加速融化，增加徑流量補給。開都河徑流量起源于山區(qū)，本研究中的大山口水文站位于開都河徑流量出山口，該站點位置更靠近上游山區(qū)，此處人類活動強度相對較弱，距中下游徑流量耗散區(qū)相對較遠，因此基于該站點觀測獲取的徑流量對氣候變化的響應較強。

本文使用雙累積曲線法、累積斜率變化率法、氣候彈性系數(shù)法對開都河源區(qū)徑流量變化的影響因素進行了定量分析，結果表明前2種方法計算結果相似，對基準期徑流量模擬的誤差更小。就計算方法而言，前2種方法均對累積徑流量與累積降水量的關系展開研究，弱化了長時間序列數(shù)據中的單值對累積值的影響，而氣候彈性系數(shù)法則是計算逐年徑流量、降水量變化幅度的比值，每年的比值均為單獨個體，任一單值的改變均可能使結果發(fā)生變化。就研究區(qū)而言，本研究區(qū)位于干旱區(qū)，徑流量受冰雪融水補給的影響，與降水量之間的關系較為復雜，這與Zhang等[15]研究結果一致。

本研究分析氣候變化與人類活動對徑流量變化的貢獻率是在假定氣候變化和人類活動對徑流量變化的影響相對獨立的情況下開展的。然而，二者對徑流量變化的影響也存在一定的耦合作用[30]，內在機理存在一定不確定性，還需在未來研究中進一步探討。

4 結 論

1）1960—2019年，開都河年徑流量呈極顯著增加趨勢，增加速率為1.714×108m3/10 a。徑流量豐枯變化受3個主周期的影響，36 a為第一主周期，21 a為第二主周期，9 a為第三主周期。開都河年徑流量在1995年發(fā)生突變，突變后年徑流量相比突變前明顯增加。

2）1960—2019年，氣溫、降水量均呈顯著增加趨勢，降水量對開都河源區(qū)徑流量的影響比氣溫更顯著。

3）雙累積曲線法和累積斜率變化率法比氣候彈性系數(shù)法更適用于本研究區(qū)的徑流量成因分析，氣候變化是引起開都河源區(qū)徑流量發(fā)生變化的主要因素。

[1] CHEN Yaning, LI Zhili, FAN Yuting, et al. Progress and prospects of climate change impacts on hydrology in the arid region of northwest China[J]. Environmental Research, 2015, 139: 11-19.

[2] KONG Dongxian, MIAO Chiyuan, WU Jingwen, et al. Impact assessment of climate change and human activities on net runoff in the Yellow River Basin from 1951 to 2012[J]. Ecological Engineering, 2016, 91: 566-573.

[3] 孫棟元, 齊廣平, 馬彥麟, 等. 疏勒河干流徑流變化特征研究[J]. 干旱區(qū)地理, 2020, 43(3): 557-567.

SUN Dongyuan, QI Guangping, MA Yanlin, et al. Variation characteristics of runoff in the mainstream of Shule River[J]. Arid Land Geography, 2020, 43(3): 557-567.

[4] 黃晨璐, 楊勤科. 渭河與涇河流域水沙變化規(guī)律及其差異性分析[J]. 干旱區(qū)地理, 2021, 44(2): 327-336.

HUANG Chenlu, YANG Qinke. Runoff and sediment variation rules and differences in Wei River and Jing River Basins[J]. Arid Land Geography, 2021, 44(2): 327-336.

[5] ARNELL N W. Climate change and global water resources: SRES emissions and socio-economic scenarios[J]. Global Environmental Change, 2004, 14(1): 31-52.

[6] 李秋菊, 李占玲, 王杰. 黑河流域上游徑流變化及其歸因分析[J]. 南水北調與水利科技, 2019, 17(3): 31-39.

LI Qiuju, LI Zhanling, WANG Jie. Variation and attribution of runoff over the upper reaches of Heihe River Basin[J]. South-to-North Water Transfers and Water Science & Technology, 2019, 17(3): 31-39.

[7] WANG Weiguang, SHAO Quanxi, YANG Tao, et al. Quantitative assessment of the impact of climate variability and human activities on runoff changes: A case study in four catchments of the Haihe River Basin, China[J]. Hydrological Processes, 2013, 27(8): 1 158-1 174.

[8] 陳梓楹, 郭巧玲, 韓瑤瑤, 等. 降水與土地利用變化對窟野河流域徑流的影響[J]. 水電能源科學, 2022, 40(7): 14-18.

CHEN Ziying, GUO Qiaoling, HAN Yaoyao, et al. Effects of precipitation and land-use changes on runoff of the Kuye River Basin[J]. Water Resources and Power, 2022, 40(7): 14-18.

[9] 王一然, 丁文峰, 張冠華. 基于SWAT模型的丹江流域土地利用變化對徑流影響研究[J]. 水土保持研究, 2022, 29(4): 62-67, 74.

WANG Yiran, DING Wenfeng, ZHANG Guanhua. Study on the impact of land use change on runoff in Danjiang watershed based on SWAT model[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2022, 29(4): 62-67, 74.

[10] 趙武成, 王琦, 王小赟, 等. 基于修正SCS-CN模型集雨壟徑流預測[J]. 水土保持學報, 2021, 35(2): 96-105.

ZHAO Wucheng, WANG Qi, WANG Xiaoyun, et al. Runoff prediction of rainwater harvesting ridge based on modified SCS-CN model[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2021, 35(2): 96-105.

[11] 劉金平, 任艷群, 張萬昌, 等. 雅魯藏布江流域氣候和下墊面變化對徑流的影響研究[J]. 冰川凍土, 2022, 44(1): 275-287.

LIU Jinping, REN Yanqun, ZHANG Wanchang, et al. Study on the influence of climate and underlying surface change on runoff in the Yarlung Zangbo River Basin[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2022, 44(1): 275-287.

[12] 李虹彬, 劉亞婷, 王衛(wèi)光, 等. 氣候因素對阿克蘇河徑流變化影響的定量評估[J]. 灌溉排水學報, 2021, 40(1): 115-122.

LI Hongbin, LIU Yating, WANG Weiguang, et al. Assessing the impact of meteorological factors on streamflow in Aksu River[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2021, 40(1): 115-122.

[13] 王隨繼, 閆云霞, 顏明, 等. 皇甫川流域降水和人類活動對徑流量變化的貢獻率分析——累積量斜率變化率比較方法的提出及應用[J]. 地理學報, 2012, 67(3): 388-397.

WANG Suiji, YAN Yunxia, YAN Ming, et al. Contributions of precipitation and human activities to the runoff change of the Huangfuchuan drainage basin: Application of comparative method of the slope changing ratio of cumulative quantity[J]. Acta Geographica Sinica, 2012, 67(3): 388-397.

[14] 韓聰慧, 席小康, 朱永華. 氣候變化和人類活動對西拉木倫河徑流的影響[J]. 灌溉排水學報, 2021, 40(9): 134-140.

HAN Conghui, XI Xiaokang, ZHU Yonghua. The impacts of climate change and anthropogenic activities on the runoff of Xilamulun River[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2021, 40(9): 134-140.

[15] ZHANG Zengxin, CHEN Xi, XU Chongyu, et al. Evaluating the non-stationary relationship between precipitation and streamflow in nine major basins of China during the past 50 years[J]. Journal of Hydrology, 2011, 409(1): 81-93.

[16] 楊曉高, 郝虎, 趙傳燕, 等. 黑河上游天澇池流域生長季降雨和氣溫對河川徑流的影響[J]. 水土保持研究, 2022, 29(4): 263-269.

YANG Xiaogao, HAO Hu, ZHAO Chuanyan, et al. Effects of rainfall and temperature on river runoff during growing season in Tianlaonchi catchment in the upper reaches of Heihe River Basin[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2022, 29(4): 263-269.

[17] SUN J, LI Y P, HUANG G H, et al. Analysis of interactive effects of DEM resolution and basin subdivision level on runoff simulation inKaidu River Basin, China[J]. Hydrology Research, 2017, 48(4): 1 100-1 117.

[18] 張玉娜, 徐長春, 李衛(wèi)紅, 等. 開都河流域氣候變化特征及其對徑流的影響[J]. 中國水土保持科學, 2014, 12(1): 81-89.

ZHANG Yuna, XU Changchun, LI Weihong, et al. Climate change characteristics and impacts on surface runoff in the Kaidu River Basin[J]. Science of Soil and Water Conservation, 2014, 12(1): 81-89.

[19] XU Min, KANG Shichang, WANG Xiaoming, et al. Climate and hydrological changes in the Ob River Basin during 1936—2017[J]. Hydrological Processes, 2020, 34(8): 1 821-1 836.

[20] ZHANG Yongyong, ZHANG Shifeng, ZHAI Xiaoyan, et al. Runoff variation and its response to climate change in the Three Rivers Source Region[J]. Journal of Geographical Sciences, 2012, 22(5): 781-794.

[21] 謝智博, 穆興民, 高鵬, 等. 基于R/S和Morlet小波分析的北洛河上游徑流變化特征[J]. 水土保持研究, 2022, 29(2): 139-144.

XIE Zhibo, MU Xingmin, GAO Peng, et al. Variation characteristics of runoff in the upper reaches of Beiluo River based on R/S and morlet wavelet analysis[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2022, 29(2): 139-144.

[22] 李樂, 吳喜軍, 周孝德, 等. 基于Morlet小波理論的煤炭開采區(qū)河道徑流演變特征分析[J]. 水電能源科學, 2022, 40(4): 37-40.

LI Le, WU Xijun, ZHOU Xiaode, et al. Evolution characteristics of river runoff in coal mining area based on morlet wavelet theory[J]. Water Resources and Power, 2022, 40(4): 37-40.

[23] 趙超, 劉光生, 楊金艷. 蘇州市水資源變化與主要驅動因素分析[J]. 武漢大學學報(工學版), 2018, 51(4): 289-293, 298.

ZHAO Chao, LIU Guangsheng, YANG Jinyan. Trend and main driving factors of water resources change in Suzhou City[J]. Engineering Journal of Wuhan University, 2018, 51(4): 289-293, 298.

[24] 魏宣, 王寧, 周明通, 等. 氣候變化和人類活動對克里雅河徑流變化影響定量研究[J]. 灌溉排水學報, 2022, 41(8): 80-86.

WEI Xuan, WANG Ning, ZHOU Mingtong, et al. Combined impact of climate change and human activities on runoff in the Kriya River[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2022, 41(8): 80-86.

[25] 梁鵬飛, 辛惠娟, 李宗省, 等. 祁連山黑河徑流變化特征及影響因素研究[J]. 干旱區(qū)地理, 2022, 45(5): 1 460-1 471.

LIANG Pengfei, XIN Huijuan, LI Zongxing, et al. Runoff variation characteristics and influencing factors in the Heihe River Basin in the Qilian Mountains[J]. Arid Land Geography, 2022, 45(5): 1 460-1 471.

[26] 劉志斌, 黃粵, 劉鐵, 等. 開都河源區(qū)徑流變化的氣候響應[J]. 干旱區(qū)研究, 2020, 37(2): 418-427.

LIU Zhibin, HUANG Yue, LIU Tie, et al. Climate response of runoff variation in the source area of the Kaidu River[J]. Arid Zone Research, 2020, 37(2): 418-427.

[27] LI Baofu, CHEN Yaning, SHI Xun. Why does the temperature rise faster in the arid region of northwest China?[J]. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2012, 117(D16): D16 115.

[28] 張艷霞, 于瑞宏, 薛浩, 等. 錫林河流域徑流量變化對氣候變化與人類活動的響應[J]. 干旱區(qū)研究, 2019, 36(1): 67-76.

ZHANG Yanxia, YU Ruihong, XUE Hao, et al. Response of runoff volume change to climate change and human activities in the Xilin River Basin[J]. Arid Zone Research, 2019, 36(1): 67-76.

[29] 陳伏龍, 王怡璇, 吳澤斌, 等. 氣候變化和人類活動對干旱區(qū)內陸河徑流量的影響：以新疆瑪納斯河流域肯斯瓦特水文站為例[J]. 干旱區(qū)研究, 2015, 32(4): 692-697.

CHEN Fulong, WANG Yixuan, WU Zebin, et al. Impacts of climate change and human activities on runoff of continental river in arid areas: Taking kensiwate hydrological station in Xinjiang manas river basin as an example[J]. Arid Zone Research, 2015, 32(4): 692-697.

[30] 王國慶, 張建云, 鮑振鑫, 等. 人類活動和氣候變化對嵐河流域河川徑流的影響[J]. 灌溉排水學報, 2019, 38(6): 113-118.

WANG Guoqing, ZHANG Jianyun, BAO Zhenxin, et al. Change in runoff within the Lan River Basin due to climate change and human activities[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2019, 38(6): 113-118.

Evolution of Runoff and Its Influencing Factors in the Source Area of the Kaidu River

ZHENG Lingqiao1,2, XING Kun1,2*, LIU Sihai1,2, GUO Chunhong3

(1. School of Geography and Remote Sensing Science, Xinjiang University, Urumqi 830017, China; 2. Key Laboratory of Oasis Ecology, Xinjiang University, Urumqi 830017, China;3. Xinjiang Water Resources and Hydropower Planning and Design Administration Bureau, Urumqi 830000, China)

【Objective】The Kaidu River is a tributary of the Tarim River, located in northwestern China. This paper analyzes the evolution of runoff in its source area as well as its determinants.【Method】The study is based on meteorological and hydrological data measured over the past 60 years from the area. The evolution of the runoff is analyzed using the Mann - Kendall examination, R/S method, order clustering method, and the method of wavelet analysis. The impact of climate change and anthropogenic activities on the runoff is calculated using the double accumulation curve method, the cumulative slope change rate method, and the climate elastic coefficient method. 【Results】①From 1960 to 2019, the annual runoff in the area had been increasing at an average rate of 1.714×108m3/10 a, with the Hurst index being 0.83. The runoff is found to have three identified periods of 36 years, 21 years, and 9 years; additionally, an abrupt change in the runoff is also identified in 1995. ②Over the past 60 years, temperature and precipitation in the area had increased at a rate of 0.239 ℃/10 a and 7.670 mm/10 a, respectively, with their associated Hurst index being 0.85 and 0.83, and the correlation coefficients being 0.560 and 0.598, respectively. ③The contribution of climate to the change in the runoff calculated by the double cumulative curve method, the cumulative slope change rate method and the climate elasticity coefficient method is 89.9%, 73.1% and 43%, respectively, while the associated contribution of anthropogenic activities calculated by the three methods to the change is 10.1%, 26.9% and 57%, respectively; their associated errors for the base runoff are 2.1%, 0.2% and 4.1%, respectively.【Conclusion】The annual runoff in the source area of the Kaidu River over the past 60 years has increased significantly and the contribution to this change is mainly from climate change.

Kaidu River; runoff; law of evolution; influencing factors

鄭靈巧, 邢坤, 劉思海, 等. 開都河源區(qū)徑流量演變規(guī)律及影響因素分析[J]. 灌溉排水學報, 2023, 42(5): 100-107.

ZHENG Lingqiao, XING Kun, LIU Sihai, et al.Evolution of Runoff and Its Influencing Factors in the Source Area of the Kaidu River[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2023, 42(5): 100-107.

1672 - 3317（2023）05 - 0100 - 08

P333

A

10.13522/j.cnki.ggps.2022570

2022-10-16

新疆財政廳《NJ新增水資源戰(zhàn)略研究》專項課題（403-1005-YBN-FT6I）；天池博士計劃項目（tcbs201822）；博士科研啟動基金項目（BS180244）

鄭靈巧（1996-），女。碩士研究生，主要從事干旱區(qū)水文水資源研究。E-mail: zlq668899@126.com

邢坤（1988-），女。講師，博士，主要從事干旱內陸河融雪徑流模擬研究。E-mail: xingkun@xju.edu.cn

責任編輯：韓 洋