海河流域径流变化趋势及其归因分析
发布时间：2019-07-13 21:48
【摘要】：在气候变化和人类活动共同影响下,流域径流发生了很大变化。尤其是海河流域,水资源匮乏的现象更为严重,分析水资源变化趋势对实现水资源的可持续开发利用具有重要意义。根据海河流域实际地形地貌特征及水文站分布情况,选取观台、响水堡、张家坟、下会和桃林口等5个水文站所在的区域,采用Mann-Kendall秩次相关检验法及线性回归方法,分析检验各典型区域年径流量的历史变化趋势。基于半分布式流域水文模型——TOPMODEL,采用水文模拟的途径,定量评估了典型区域气候变化和人类活动对径流变化的影响。归因结果表明:除桃林口外的其他4个水文站的年径流量均呈显著减小趋势,海河典型区域年径流减小主要跟人类活动有关,其占比都在65%以上。人类活动对观台、张家坟和响水堡站径流量减小的影响占比为65%~70%,对桃林口站径流量减小的影响占比为75.4%,对下会站径流量减小的影响占比高达81.7%,主要原因是海河流域自20世纪60年代中后期以来进行大规模水利建设所产生的水文效应。
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图片说明： 水利水运工程学报2017年8月件下的河川径流变化并进行归因分析就显得尤为迫切。1流域概况图1海河流域典型控制站分布Fig.1DistributionoftypicalbasincontrolstationsinHＲB海河流域东临渤海，西依太行，南界黄河，北接蒙古高原，流域总面积31.82万km2。海河流域有海河和滦河两大水系，其中海河水系是主要水系，，由蓟运河、潮白河、北运河、永定河、大清河、子牙河和漳卫河组成，还包括徒骇、马颊河等单独入海的平原河流;滦河水系包括滦河及冀东沿海诸河。流域年平均气温在1.5～14℃，年平均相对湿度为50%～70%;多年平均降水量为539mm，属半湿润半干旱地带;年平均陆面蒸发量为470mm，水面蒸发量1100mm;年平均气温和年降水量从东南沿海向西北内陆依次递减，但在流域西部和东北部山区迎风坡有两个年降水量极值中心。海河流域人口密集，大中城市众多，在我国占有重要的政治经济地位。2资料与方法2.1数据来源为了对比海河流域各子区域河川径流量的变化趋势，又兼顾流域均匀布置等原则，选取受气候变化和人类活动影响较大的观台、响水堡、张家坟、下会和桃林口5个重点控制水文站所在区域为典型流域(见图1)，其基本信息见表1。搜集各典型区域近60年(1950—2010年)的实测径流、降水及蒸发资料。径流和降水数据来自国家水文年鉴整编的1950—2010年逐日和逐月资料，对于部分年份缺失的情况，降水数据来自国家气象局整编的1950—2010年逐日和逐月降水资料并对其进行修正，蒸发数据来自国家水文年鉴整编的1950—2010年逐日和逐月蒸发量。基于美国联邦地质调查局1km空间分辨率的数字高程资料，提取各子流域边界。表1各典型区域水文站基本信息Tab.1BasicinformationofhydrologicalgaugingstationsinHaiheＲiverbasin(HＲB)编号测站所属水系?
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图片说明： 水利水运工程学报2017年8月图2海河流域代表站多年径流变化Fig.2Annualrunoffchangesgivenby5hydrologicalstationsinHＲB表2各控制站不同年代际径流变化统计Tab.2Decadalvariationstatisticsforrunoffforfivekeycontrolstations站名20世纪50年代20世纪60年代20世纪70年代20世纪80年代20世纪90年代21世纪00年代均值/(m3·s－1)距平/%均值/(m3·s－1)距平/%均值/(m3·s－1)距平/%均值/(m3·s－1)距平/%均值/(m3·s－1)距平/%均值/(m3·s－1)距平/%观台61.3110.256.593.730.96.011.2－61.610.6－63.79.6－67.1响水堡19.378.615.442.514.332.47.4－31.56.5－39.81.8－83.3张家坟39.1139.018.516.420.522.69.4－44.911.2－32.66.0－63.2下会－－9.722.412.246.96.5－14.38.810.22.8－63.3桃林口28.937.527.128.929.640.814.4－31.520.2－3.95－76.2由表2知:海河流域片的张家坟代表站的年代径流递减最明显，50年代的年代距平百分率为138.97%，到21世纪00年代，年代距平百分率减小到－63.24%。观台代表站的年代径流递减也很明显，50年代的年代距平百分率为110.19%，到21世纪00年代，年代距平百分率减小到－67.08%。为了更进一步分析海河流域径流量的变化规律，采用斯皮尔曼秩次相关检验法和肯德尔法分别对5个典型控制站的实测径流量进行了趋势诊断和显著性检验，表3给出了检验结果。可见，海河流域各典型流域控制站径流量的Spearman统计量|T|和Kendall统计量|U|均明显大于置信水平0.05的临界值，说明海河流域5个典型控制站径流量的减小趋势均比较显著，响水堡站尤其明显。表3海河流域各控制站径流量变化趋势检验Tab.3Trendtestingvaluesgiven
【作者单位】： 南京水利水文自动化研究所;南京水利科学研究院;
【基金】：中国工程院重大咨询研究项目(2015ZD070501) 中央级公益性科研院所基本科研业务费项目(YJZS1515005,Y917006)
【分类号】：P333
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图片说明： 水利水运工程学报2017年8月件下的河川径流变化并进行归因分析就显得尤为迫切。1流域概况图1海河流域典型控制站分布Fig.1DistributionoftypicalbasincontrolstationsinHＲB海河流域东临渤海，西依太行，南界黄河，北接蒙古高原，流域总面积31.82万km2。海河流域有海河和滦河两大水系，其中海河水系是主要水系，，由蓟运河、潮白河、北运河、永定河、大清河、子牙河和漳卫河组成，还包括徒骇、马颊河等单独入海的平原河流;滦河水系包括滦河及冀东沿海诸河。流域年平均气温在1.5～14℃，年平均相对湿度为50%～70%;多年平均降水量为539mm，属半湿润半干旱地带;年平均陆面蒸发量为470mm，水面蒸发量1100mm;年平均气温和年降水量从东南沿海向西北内陆依次递减，但在流域西部和东北部山区迎风坡有两个年降水量极值中心。海河流域人口密集，大中城市众多，在我国占有重要的政治经济地位。2资料与方法2.1数据来源为了对比海河流域各子区域河川径流量的变化趋势，又兼顾流域均匀布置等原则，选取受气候变化和人类活动影响较大的观台、响水堡、张家坟、下会和桃林口5个重点控制水文站所在区域为典型流域(见图1)，其基本信息见表1。搜集各典型区域近60年(1950—2010年)的实测径流、降水及蒸发资料。径流和降水数据来自国家水文年鉴整编的1950—2010年逐日和逐月资料，对于部分年份缺失的情况，降水数据来自国家气象局整编的1950—2010年逐日和逐月降水资料并对其进行修正，蒸发数据来自国家水文年鉴整编的1950—2010年逐日和逐月蒸发量。基于美国联邦地质调查局1km空间分辨率的数字高程资料，提取各子流域边界。表1各典型区域水文站基本信息Tab.1BasicinformationofhydrologicalgaugingstationsinHaiheＲiverbasin(HＲB)编号测站所属水系?
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图片说明： 水利水运工程学报2017年8月图2海河流域代表站多年径流变化Fig.2Annualrunoffchangesgivenby5hydrologicalstationsinHＲB表2各控制站不同年代际径流变化统计Tab.2Decadalvariationstatisticsforrunoffforfivekeycontrolstations站名20世纪50年代20世纪60年代20世纪70年代20世纪80年代20世纪90年代21世纪00年代均值/(m3·s－1)距平/%均值/(m3·s－1)距平/%均值/(m3·s－1)距平/%均值/(m3·s－1)距平/%均值/(m3·s－1)距平/%均值/(m3·s－1)距平/%观台61.3110.256.593.730.96.011.2－61.610.6－63.79.6－67.1响水堡19.378.615.442.514.332.47.4－31.56.5－39.81.8－83.3张家坟39.1139.018.516.420.522.69.4－44.911.2－32.66.0－63.2下会－－9.722.412.246.96.5－14.38.810.22.8－63.3桃林口28.937.527.128.929.640.814.4－31.520.2－3.95－76.2由表2知:海河流域片的张家坟代表站的年代径流递减最明显，50年代的年代距平百分率为138.97%，到21世纪00年代，年代距平百分率减小到－63.24%。观台代表站的年代径流递减也很明显，50年代的年代距平百分率为110.19%，到21世纪00年代，年代距平百分率减小到－67.08%。为了更进一步分析海河流域径流量的变化规律，采用斯皮尔曼秩次相关检验法和肯德尔法分别对5个典型控制站的实测径流量进行了趋势诊断和显著性检验，表3给出了检验结果。可见，海河流域各典型流域控制站径流量的Spearman统计量|T|和Kendall统计量|U|均明显大于置信水平0.05的临界值，说明海河流域5个典型控制站径流量的减小趋势均比较显著，响水堡站尤其明显。表3海河流域各控制站径流量变化趋势检验Tab.3Trendtestingvaluesgiven
【作者单位】： 南京水利水文自动化研究所;南京水利科学研究院;
【基金】：中国工程院重大咨询研究项目(2015ZD070501) 中央级公益性科研院所基本科研业务费项目(YJZS1515005,Y917006)
【分类号】：P333
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本文编号：2514311
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