洸府河流域降水径流变化趋势及影响因素

张士政，薛丽芳

（中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏 徐州 221116）

洸府河流域降水径流变化趋势及影响因素

张士政，薛丽芳

（中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏 徐州 221116）

对洸府河黄庄站40多年来年降水量和径流量变化进行分析，并估算出气候和人类活动对径流变化的贡献率，其结果可为洸府河流域土地利用、水利工程建设、防洪减灾及水资源开发利用等提供依据。

洸府河流域；降水量；径流量；气候变化；人类活动

洸府河流域属南四湖水系，发源于泰安市宁阳县北部山区，于济宁市任城区辛店入南阳湖，长73.5 km，平均坡度0.51‰，流经宁阳、兖州、微山、市中、任城5县（市、区）。流域总面积1 331 km2，黄庄站（距入湖口15 km）以上面积1 027 km2。流域地形特征为东北高、向西南部平原倾斜，属于温带季风大陆性气候，多年平均降水量691.21 mm，6～9月为汛期，占全年降水量的73%。长期以来的修库治河、打井提水等人类活动使得平原地区的河道严重人工化，对水循环过程造成巨大的影响。本文采用滑动平均法、双累积曲线法分析洸府河40多年来年平均降水——径流变化的趋势和突变特征。

1 洸府河流域水文特征演变趋势

1.1年降水——径流变化

总体上，洸府河降水和径流均有减小趋势，而径流减少的趋势要大于降水减少的趋势。对年降水和径流序列采用5年滑动平均法进行处理，分析两个序列内部变化，由变化趋势线图可知，降水大致可分为2个阶段：1964—1987年降水量有减少趋势，1988—2005年呈略微增加趋势，但前期的降水平均值692 mm仍高于后一时期的平均量689 mm，表明1963—2005年降水总体微弱减少。径流序列大致分为3个阶段：1963—1979年平均值为1.04亿m3，呈显著减少趋势，1980—1995年平均仅为0.08亿m3，期间有10年河流断流，1996—2005年多年平均值为0.77亿m3，呈现明显的上升趋势。

1.2 径流突变分析

以降水量累积值为x坐标，径流量累积值为y坐标绘出降水——径流双累积曲线，拐点处为径流突变点，如图1示，突变年份发生在1975年和1994年。1975年后趋势线向右偏转，径流累积增加量急剧减少，主要是流域连年干旱，在上游修建了3座蓄水工程以保证下游生产生活调水，连年干旱加上河坝拦蓄，造成黄庄站多年断流。这一情况从1994年开始有所改变，趋势线斜率增加，向左偏转，1990年后流域降水量增加，缓解了干旱及断流现象，径流量累积增加值变大，斜率值与1975年前的斜率相近，表明充沛的降水可以缓解人类活动中闸坝拦蓄及流域下垫面改变对径流量的影响。

图1 洸府河黄庄站降水径流累积曲线图

根据流域气候特征和人类活动特征，将流域径流序列分为3个阶段：1663—1975年代表丰水期以及下垫面相对处于自然状态下的降水——径流关系；1976—1995年代表枯水期以及水利设施影响下的降水——径流关系；1995—2005代表平水期以及下垫面变化等人类活动加剧情况下的降水——径流关系。

2 气候与人类活动对径流的影响

2.1 气候对径流变化的影响

气候对径流变化的影响因素主要是降水和蒸发，降水量的变化与径流量的变化存在正相关关系，而蒸发量的变化与径流量的变化存在负相关关系。黄庄站降水——径流的双累积曲线虽然表明洸府河流域降水、径流变化的阶段特征并不完全相同，但是从降水、径流的5年滑动平均值可知二者的总体变化趋势基本一致，都呈先减小后增加的变化趋势。

1963—2005年洸府河流域兖州站年蒸发量及5年滑动平均值，如图2示。1963—1994年蒸发量明显下降，1994—2005年略微增加，蒸发量与径流量的阶段变化趋势一致，均为先减小后增加。但蒸发量与径流量为负相关关系，在降水量不变的情况下，第一阶段蒸发量减小时径流量应该增大，第二阶段蒸发量增大时径流量应该减小，这与实际径流量变化趋势相反，说明气候变化对径流量的影响因素中降水占主导作用。

图2 洸府河兖州站年蒸发量变化趋势

2.2 人类活动对径流变化的影响

近似认为流域在1975年前人类活动影响微弱，利用此时段黄庄站实测的径流和降水资料建立二次拟合关系，并将其他时段降水量代入可得到人类活动影响时期的天然径流量，与实测径流量之差为气候背景下人类活动对径流影响的定量分析。洸府河黄庄站理念实测径流量与模拟天然径流量比较如图3示。

从图3中可以看出，1975年后模拟天然径流量与实际年径流量的起伏趋势相同，但模拟天然径流量明显大于实际径流量。

2.3 人类活动和气候变化对径流影响的贡献

以1963—1975年的径流量作为背景值，分析气候变化和人类活动对后期径流量的影响。可以得出：1）洸府河流域实测径流量总体上具有明显的递减趋势，其中，1976—1994年的平均径流深只有背景值的6%。而内部时间段上具有先减后增的趋势。与降水量的总体变化和阶段性变化趋势相一致。2）在降水量偏少的1976—1994年，人类活动对径流减少的贡献率达到68.4%。而在降水处于平水期的1995—2005年，人类活动对径流变化影响的贡献率低于上一时间段为37.1%，气候因素对径流变化的影响上升至62.9%。3）1970年以来，气候变化和人类活动对径流变化的贡献率分别为30.81%和56.1%。

图3 实测径流量与模拟天然径流量比较图

3 结语

通过对洸府河流域1963—2005年降水径流演化及其原因分析，得出以下主要结论：

40年间，年降水和径流总体上均呈减少趋势，而期间阶段性变化则呈先减少后增加的特点。

根据径流变化的拐点，将径流变化分为1963—1975、1976—1994和1995—2005三个阶段。实测径流值随着降水量的多少而呈现相对一致的变化趋势，表明降水在一定程度上控制着径流的演化。1970年以来，不同的气候背景下，气候和人类活动对径流变化的贡献率不同，降水偏少的1976—1994年间，人类活动对径流变化的贡献较大，为68.4%；降水为平水期的1995—2005年间，气候对径流变化的贡献较大，为62.9%。

降水量是影响洸府河径流变化的主要气候因素，而人类活动中，水利工程建设、土地利用、覆被变化、工农业用水等是主要因素。

（责任编辑崔春梅）

P333

B

1009-6159（2014）-02-0061-02

2013-12-06

张士政（1988—），女，硕士研究生