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水资源海河水利2010．N o．6海河水系降水与径流趋势变化及突变分析马颖，张松涛(海河水利委员会海河下游管理局，天津300061)摘要：随着经济社会的发展，水资源短缺日益突显。
以海河流域的海河水系作为研究区域，应用M ann-K endal l趋势及突变检验方法对降水及径流量时间序列进行趋势变化及突变分析，为研究海河流域水资源变化提供新的参考。
关键词：降水；径流量；趋势分析；突变分析；M a nn-K enda l中图分类号：TV l21．1文献标识码：A文章编号：1004-7328(2010)06—0(X)4-03海河流域地处华北地区．是我国重要的政治、经济、文化、科技、工业和农业集中分布区，大中城市众多。
流域总人口1．37亿，占全国的10％。
2008年，海河流域G D P达3．95万亿元，占全国的13％：人均G D P 达2．88万元，超过全国平均水平27．4％。
海河流域是我国重要的粮食、燃料工业和高新技术产业基地。
近年来，以电子信息、生物技术、新能源、新材料为代表的高新技术产业发展迅速以及天津滨海新区的开发开放。
使海河流域成为我国新的经济增长极。
流域经济社会的快速发展．对水利基础支撑提出了新的更高的要求。
华北地区，水文循环机理比较复杂。
它不仅与陆地表层系统中各种自然地理要素时空分布密切相关。
而且与农业开发、都市化等土地利用／土地覆盖植被直接相联。
随着经济社会的发展．人类活动加剧．改变了水循环自然变化的空间格局和过程．加剧了水资源形成与变化的复杂性。
海河流域的径流特性发生了变化，水资源短缺日益凸现，在一定程度上影响了社会的良性发展。
开展自然变化和人类活动影响下的水循环及水资源安全研究，具有十分重要的科学意义和研究价值【11。
笔者选取海河流域中的海河水系作为研究对象，按其北、南系的划分，对其近几十年来的降水量、径流量的长期变化趋势进行分析，并寻找突变点，寻求解决水资源紧缺的新的突破点。
该内容是研究变化环境下的水文循环的主要内容之一。
海河流域50年治理成就和展望郭宏宇 曹寅白摘 要 海河流域位于京畿要地,是我国水利发展的一个重要地区。
流域降水时空分布集中,在全国各大江河中最为突出,水旱灾害频繁。
建国50年来,党和政府十分重视流域的治理与开发,建成大、中、小型水库1900多座。
总库容294亿m3,疏浚行洪排涝河道50多条,滞洪区26处,建立比较完善防洪体系,但也存在不少问题。
今后,在防洪除涝减灾,合理配置水资源,防治水土流失和水污染等方面,还有许多工作等待我们去做。
关键词 海河流域 防洪体系 除涝减灾 水土流失中图分类号 T V82 文献标识码 A 文章编号 1007-6980(2000)02-0001-041 流域概况海河流域位于京畿要地,是我国水利发展的一个重要地区。
海河流域面积31.8万km2,其中,山区面积18.9万km2,占总面积的60%,平原面积12.9万km2,占总面积的40%,流域面积占全国总面积的3.3%;目前,全流域人口1.2亿(其中城镇人口占24%,农村人口占76%),约占全国总人口的10%,流域平均人口密度为371人/km2,为全国平均密度的3.47倍;全流域共有耕地1000万hm2(1.6亿亩),约占全国的11%,人均占有耕地0.092hm2(1.38亩),与全国平均值大体相当。
海河流域包括海河、滦河和徒骇、马颊河等水系。
流域降水及水资源的时空分布和特定的地形、地貌等条件,使其具有以下明显特征:(1)多年平均降水量少,且年内分配不均;(2)降水量年际变化很大;(3)河道源短流急,易发生全流域洪水;(4)水资源紧缺,与人口和土地资源状况不协调(全流域水资源量多年平均值419亿m3,约相当全国水资源总量的1.5%)。
以上特点是造成海河流域洪涝旱碱灾害的主要原因,也决定了流域治理开发、兴利除害的长期性和艰巨性。
据统计,解放前夕,全流域水土流失面积12.6万km2,易涝面积360万hm2(5400万亩),盐碱地面积230万hm2 (3450万亩)。
近50年潮河流域降雨-径流关系演变及驱动力分析程娅姗;王中根;刘丽芳;刘晓聪;郭禹含【摘要】潮河流域是北京市城市供水的重要水源地.受环境变化影响,潮河流域降雨-径流关系发生了显著性变化,严重影响到北京城市供水安全.利用水文气象长系列数据(1961-2014年)分析了潮河流域降雨-径流关系的变化,采用经验统计分析法定量分析气候变化和人类活动对其径流变化的影响,研究发现:近50年来在降雨波动且微弱下降趋势下,其径流呈现出较大幅度变化且具有显著下降趋势,尤其是2000年以后;潮河流域降雨-径流关系发生突变的年份为1979年、1998年.1979年以后径流系数显著减少,其中1979-1998年人类活动对径流减少占主导地位,其影响贡献率为-109.75％,气候变化对径流影响为正效应,影响贡献率为9.75％;1999-2014年人类活动对径流减少影响贡献率为-88.97％,气候变化影响贡献率为-11.03％.【期刊名称】《南水北调与水利科技》【年(卷),期】2018(016)002【总页数】6页(P45-50)【关键词】潮河流域;降雨-径流;趋势变化;突变点;影响因素【作者】程娅姗;王中根;刘丽芳;刘晓聪;郭禹含【作者单位】中国科学院地理科学与资源研究所,陆地水循环及地表过程重点实验室,北京100101;中国科学院大学,北京100049;中国科学院地理科学与资源研究所,陆地水循环及地表过程重点实验室,北京100101;中国科学院地理科学与资源研究所,陆地水循环及地表过程重点实验室,北京100101;中国科学院地理科学与资源研究所,陆地水循环及地表过程重点实验室,北京100101;中国科学院大学,北京100049;中国科学院地理科学与资源研究所,陆地水循环及地表过程重点实验室,北京100101;中国科学院大学,北京100049【正文语种】中文【中图分类】TV122受气候变化和人类活动的双重影响，我国许多流域的降雨-径流关系发生了显著的变化，严重影响到区域防洪与供水安全，尤其是北方缺水地区[1-3]。
千河流域近50年降水变化特征及对径流量的影响万红莲【摘要】Based on the long -term weather observation data, the characteristics and changes of monthly, annual and decennary precipitation along Qianhe Basin in recent 50 years wereanalyzed.According to the analysis on the changes of precipitation, the reasons for the changes of water runoff along Qianhe Basin were explored.It was pointed out that the decrease of precipitation was themost direct and most main reason for the reduction of water runoff along Qianhe Basin, and human activity also had a certain influence on it.%以渭河左岸较大支流千河流域为研究对象,基于长期气象观测资料,就不同时间尺度(包括月、年、10年)降水特征及其变化规律进行了分析,结合降雨量变化的分析结果,对流域径流量变化的原因进行探讨,指出降水减少是千河流域径流量减少的最直接、最主要的原因.此外,人类活动影响也起到一定的作用.【期刊名称】《江西农业学报》【年(卷),期】2011(023)003【总页数】4页(P120-122,125)【关键词】千河流域;降水;变化特征;径流量;人类活动【作者】万红莲【作者单位】宝鸡文理学院,灾害监测与机理模拟陕西省重点实验室,陕西,宝鸡,721013【正文语种】中文【中图分类】P426.6自20世纪80年代以来，气候变化已成为全球关注的焦点问题，大量研究表明我国年降水量以-12.66 mm的速度减少[1～2]。
近50年海河流域径流的变化趋势研究Ξ刘春蓁 刘志雨 谢正辉 (水利部水利信息中心,北京100053) (中国科学院大气物理研究所LASG ,北京100029)摘 要该文用Mann 2K endall 方法对近50年海河流域山区20个子流域的径流及降水的变化趋势进行了显著性检验,结合降水,径流及气温的年代距平值的同步分析以及径流对气候变化的敏感性研究结果,对近50年海河流域径流的变化趋势,提出了一个半定量分析的研究思路和方法。
提出影响径流变化的三种类型:以气候暖干化为主,人类活动为辅的径流显著衰减型;以人类活动为主,气候暖干化为辅的径流显著衰减型;人类活动与气候变异都不明显,径流无显著变化的类型。
分析结果展示了气候、人类活动与水之间的相互作用。
这种相互作用,给径流的变化趋势分析和成因分析带来了复杂性与困难,也给气候变化对水资源的影响研究提出了挑战。
关键词:气候变异 人类活动 径流变化趋势引 言近20年来,在海河流域山区出现了径流的锐减。
这种锐减不仅反映在时间尺度较长的年代际的变化,也反映在短历时的暴雨洪水过程上。
在平原地区出现了河流断流,入海径流锐减。
海河流域是对气候变化十分敏感,人类活动又非常活跃的地区。
引起径流变化的原因是什么?这对于水资源管理采取对策,以及水资源的可持续开发利用是十分重要的。
河川径流,一般来说,不完全是一个气候变量,除了气候因素外,它同时受社会经济发展对水的需求以及人类活动引起的流域下垫面变化的影响。
实际观测到的径流量,包含了气候因素和非气候因素两种作用的结果。
广义的气候因素是指地球气候系统中发生的物理及化学过程的变化,它可分为直接与间接两种。
直接影响主要来自大气环流变化(包括温室气体浓度增加导致的气候变化)引起的降水时空分布、强度和总量的变化、雨带的迁移以及气温、空气湿度、风速的变化等。
气候的间接影响主要来自陆面过程。
地表反照率、粗糙度、陆2气界面的水热交换和土壤水热特性的变化既影响气候又影响陆地水文过程。
近50年黄河入海径流变化特征及影响因素分析丁艳峰;潘少明【期刊名称】《第四纪研究》【年(卷),期】2007(27)5【摘要】以黄河口利津站实测、天然径流资料为依据,采用回归分析、相关分析和随机水文学的方法,对黄河入海径流的变化特征进行了分析,并结合流域气候和人类活动资料,定量探讨了近50多年来自然变化和人类活动对入海径流的影响.采用费希尔最优分割法检测出黄河实测入海径流出现1968年、1985年和1996年3个跳跃点,依据3个跳跃点,将入海径流分为4个阶段:即Ⅰ(1950～1968年)和Ⅱ(1969～1985年),Ⅲ(1986～1996年)和Ⅳ(1997～2004年),4个阶段径流量逐阶段递减.根据降雨与径流的相关分析计算出各阶段取水量占入海天然径流量的比重,第Ⅰ阶段为24%,Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ阶段分别升至44%,65%和79%,说明流域取水量的增加是造成入海径流量逐阶段减少和断流严重性增强的主要原因,也反映了黄河入海径流由第Ⅰ阶段受自然变化影响为主逐渐过渡至第Ⅲ阶段后受人类活动影响为主.1985年以后流域暖干化、大水库的调节和水土保持等则是促使径流量减少和断流的辅助因素.【总页数】9页(P709-717)【作者】丁艳峰;潘少明【作者单位】南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室,南京,210093;南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室,南京,210093【正文语种】中文【中图分类】P339【相关文献】1.近50年来黄河入海径流量变化的初步分析 [J], 丁艳峰;潘少明;许祝华2.近50年黄河上游径流量与气候变化特征研究 [J], 蒋元春;李栋梁3.近50年黄河上游径流量与气候变化特征 [J], 王永杰;杜媛;高梦瑶;4.黄河下游近50年径流量变化特征及影响因素 [J], 潘彬;韩美;倪娟5.近50年来降水变化和人类活动对黄河入海径流通量的影响 [J], 许炯心;孙季因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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(保密的论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：__________导师签名：______________日期：__________摘要目前在全球气候变化与人类活动的双重影响下，陆地水文循环发生了深刻的变化，近50年来，变化环境下的嫩江流域径流过程发生了巨大变化，加剧了水资源的短缺和时空变异性，相继带来了一系列突出的水与生态环境问题，研究嫩江径流量变化及原因，有利于更好地实施对流域水资源的合理开发利用和科学管理，具有重要的理论意义和现实意义。
本文根据嫩江主要代表水文站：石灰窑、同盟、江桥、大赉1956～2006年51年的实测径流资料，依安、齐齐哈尔、白城、洮南、大安站气象站1956~2001年的降水、气温、蒸发资料，应用数理统计、累积滤波器、Mann-Kendall秩相关法及Morlet小波分析法等多种分析方法，分析了嫩江径流年内基本特性，趋势性、突变性、周期性等径流演变特征及其影响因素。
海河流域近50年水文要素变化分析
刘敏;沈彦俊
【期刊名称】《水文》
【年(卷),期】2010(030)006
【摘要】海河流域水文要素的变化受气候变化和人类活动的共同影响.采用Mann-Kendall检验方法和滑动t检验方法对海河流域近50年水文要素的变化趋势及变异年份进行了分析和讨论.结果表明海河流域整体呈现暖干气候倾向.气温存在显著升高趋势,蒸发皿蒸发量平原区大多存在显著下降趋势,降水量全流域整体呈现不显著减少趋势.气温增温变点大致出现在1988～1992年左右.蒸发皿蒸发量和降水量变化趋势为先减少后增加.减少变点一般出现在70年代末80年代初,增加变点分别出现在1992年左右和1987～1989年左右.经济发展和城市化进程较早的北京气温和蒸发皿蒸发量的变点较为提前.
【总页数】4页(P74-77)
【作者】刘敏;沈彦俊
【作者单位】中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心,河北,石家庄,050021;中国科学院研究生院,北京,100049;中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心,河北,石家庄,050021
【正文语种】中文
【中图分类】P33
【相关文献】
1.海河流域近50年降水量时空变化特征分析 [J], 王利娜;朱厚华;鲁帆;何立新
2.海河流域近50年降水变化多时间尺度分析 [J], 翟劭燚;张建云;刘九夫;贺瑞敏;王国庆;鲍振鑫
3.近50年济南三川流域降雨-径流关系变化分析 [J], 刘丽芳;王中根;姜爱华;梁康;刘晓洁
4.海河流域近50年气候变化特征及规律分析 [J], 郝春沣;贾仰文;龚家国;彭辉
5.近50年海河流域径流的变化趋势研究 [J], 刘春蓁;刘志雨;谢正辉
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摘要:通过分析影响海河流域地表径流变化的因素,其中降雨、气温、流域的时空分布、流域形态、人类的直接和间接活动等都不同程度的影响了径流的变化。
通过分析得出,人类活动和气候因素以不同程度和范围影响着海河流域的径流。
这些影响因素的综合作用在径流的变化分析和成因分析上体现出一定的复杂性,也给该流域的水资源的利研究带来一定的挑战。
关键词:海河流域;径流变化;人类活动中图分类号:TV121文献标识码:A文章编号:1674-9944(2010)08-0150-021 引言河流的径流主要受到降雨、气温、时空分布、流域形态、人类活动等因素的影响。
海河流域河水的径流在本世纪出现很大变化。
在平原地区出现了河流断流,人海径流锐减等现象。
海河流域位于中国的渤海湾地区,受大陆季风性气候的影响,地理形态复杂多变,对气候变化敏感,人类活动又非常活跃。
引起径流变化的原因也是多方面的。
分析影响径流变化的因素,针对性的采取改进措施,这对水资源管理和水资源的可持续开发利用都很重要。
2 海河流域地表水径流概况海河流域位于东经112°~120°,北纬35°~43°之间,东临渤海,南界黄河,西靠云中、太岳山,北依蒙古高原。
流域总面积32万km2。
其中山区面积18.9km2 ,平原面积13.1km2 。
位于温带大陆性季风气候区,多年平均降水量535mm,年平均陆地蒸发量470mm,年水面蒸发量1100mm,年平均气温1.5~14℃,年平均相对湿度50%~70%。
全流域干旱指数为1.5~3.0。
地表径流沿太行山、燕山山脉有一个径流深大于100mm的高值区,太行山、燕山的背风坡,径流深比迎风坡明显减少,多年平均径流深为25~50mm,平原区多年平均径流深10~50mm,径流多年变化幅度比降水更大,径流变差系数Cv为0.19~1.44。
该流域多年平均地表水资源量为216亿m3,地下水资源量235亿m3,水资源总量370亿m3。
海河流域近50年气候变化特征及规律分析郝春沣;贾仰文;龚家国;彭辉【期刊名称】《中国水利水电科学研究院学报》【年(卷),期】2010(008)001【摘要】为应对气候变化带来的各种影响,深入分析并把握区域气候变化特征及规律显得越来越重要.本文选取气候变化的两个主要表征参数--降水量和气温作为研究对象,采用趋势检验、突变点检测以及小波分析等方法,对海河流域1956-2005年降水量和气温系列进行研究,并从趋势性、突变性和周期性等多个角度分析海河流域近50年气候变化特征及规律.研究表明,近50年来海河流域年降水量(尤其是夏季降水量)呈显著减少趋势,突变点为1979年,主要周期为2年和13年;而年平均气温(特别是冬季和春季气温)呈明显升高趋势,突变点为1986年,主要周期为5年和14年.相关成果可作为该流域水资源演变规律分析的基础.【总页数】6页(P39-43,51)【作者】郝春沣;贾仰文;龚家国;彭辉【作者单位】中国水利水电科学研究院,水资源研究所,北京,100038;中国水利水电科学研究院,水资源研究所,北京,100038;中国水利水电科学研究院,水资源研究所,北京,100038;中国水利水电科学研究院,水资源研究所,北京,100038【正文语种】中文【中图分类】P467【相关文献】1.近51年海河流域气候变化特征分析 [J], 王永财;孙艳玲;张静;王中良2.洱海流域近50年气候变化特征及其对洱海水资源的影响 [J], 黄慧君;王永平;李庆红3.海河流域近500年旱涝演变规律分析 [J], 严小林;张建云;鲍振鑫;王国庆;关铁生4.海河流域近500年旱涝演变规律分析 [J], 严小林;张建云;鲍振鑫;王国庆;关铁生5.汉江上游金水河流域近50年气候变化特征及其对生态环境的影响 [J], 卜红梅;党海山;张全发因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
近50年中国不同气候区典型流域降雨径流变化趋势张利茹;张建云;刘九夫;王国庆【摘要】应用近50年中国4个不同气候区典型流域重点控制站的降雨、径流观测资料,采用线性回归法和M-K检验法分别分析了各个流域的降雨、径流量变化情况.结果表明,南方湿润气候区石角站以上流域的降雨、径流量均表现出了增加的趋势,而处于其他气候区典型流域的降雨及径流量呈现出了下降的趋势,特别是处于半湿润半干旱气候区的邢家窝棚站以上流域的降雨、径流下降趋势明显,这严重影响了我国经济社会的发展.%Based on the observation data of four key hydrological control stations from four typical basins in four different climate zones over the past 50 years, the trends of annual rainfall and runoff are analyzed by the linear regression method. The results show that: (a) the rainfall and runoff at the Shijiao Hydrological Station in south humid zones has a slight increasing trend; (b) the rainfalls and runoffs at other three hydrological stations have a decreasing trend, especially at Xingjia Wopeng Hydrological Station in semi-humid arid climate zone, the values are significantly decreased, which will seriously affect the economic and social development.【期刊名称】《水力发电》【年(卷),期】2011(037)010【总页数】4页(P14-17)【关键词】气候区;气候变化;降雨量;典型流域【作者】张利茹;张建云;刘九夫;王国庆【作者单位】南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029;水利部气候变化中心,江苏南京210029;南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029;水利部气候变化中心,江苏南京210029;南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029;水利部气候变化中心,江苏南京210029;南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029;水利部气候变化中心,江苏南京210029【正文语种】中文【中图分类】TV121自20世纪60年代以来，随着全国各流域水资源开发利用程度的提高及全球气候变化的加剧，全国各地的径流情势均发生了一定的变化[1-8]。
海河流域水环境的历史演变及其主要影响因素研究1 海河流域水环境演变的简要回顾海河流域是近2000年变化最大的流域。
从空间看，水系的变化愈向下游变动愈大；从时间上看，海河南系卫河、漳河、滹沱河下游河道自汉代（约公元1世纪）以来迁徙频繁；北系河道永定河、蓟运河等在明代中期即13世纪以后，由清水河流变为浑水河流。
下游河道和湖泊洼淀愈到近代变化愈大。
1.1 河道的演变海河南北水系迁徙极限大致北系以诓水（又称易水，宋代至今称拒马河）为界。
黄河北流时期，在黄河的压迫下南系诸水河道没有逾越过诓水。
汉代诓水下游合易水经今天津入海，黄河此时经行诓水下游入海河道。
北宋以拒马河等河为宋辽的界河，将拒马河水引入塘泺拒金兵入侵。
这些水泊后来演变为今天的白洋淀、东淀、文安洼。
在地质构造上白洋淀至文安洼属于带状的凹陷地带，这一地质构造带也成为海河南系诸水的北界。
海河水系形成以南系干流卫河-南运河的形成为标志。
而卫河和南运河的形成与黄河下游河道变迁和三国以来尤其是隋唐永济渠开凿运河和运河运用有直接的关系。
隋大业四年（608年）循三国白沟河的旧迹开永济渠（宋元明称御河，今称卫河）。
隋永济渠可北至涿州与永定河水系相通。
永济渠上游以沁河和淇水为水源，这是海河流域西南界。
宋代黄河向北泛滥，御河与黄河的北泛河道汇合。
元开会通河，在山东临清与御河相接，北至今天津直沽，与潞水通。
此后临清以北御河又称南运河。
由于黄河主流南移，以及运河的开凿和运用，唐宋御河成为海河南系干流河道，海河作为独立的流域形成。
海河南系有大清河、子牙河、南运河三大河流。
由于北受永定河冲积扇限制，南受黄河、滹沱河（子牙河水系）淤积的限制，水系变化不大。
明清时由于永定河侵入，主流从霸县、信安南移至今日河道。
北宋时引水灌塘泺，大清河下游与这些水域连成一片。
在历史时期子牙河水系中滹沱河与南运河水系中的漳河变动最大。
黄河在1128年南决冲入淮河流域之前，逐渐退出海河流域的过程中，以及海河流域诸河决口改道，在华北平原上留下了众多的古河道，成为浅层地下水汇集带。
近50年我国主要江河径流变化
张建云;王金星;李岩;章四龙
【期刊名称】《中国水利》
【年(卷),期】2008(000)002
【摘要】应用1950年以来我国六大流域19个重点控制水文站年径流观测资料,采用MK检验方法研究了我国主要江河的年径流量变化情况.结果表明,近50年我国主要江河的实测径流量均呈下降趋势.其中海河、黄河、辽河、松花江实测径流量下降明显.
【总页数】4页(P31-34)
【作者】张建云;王金星;李岩;章四龙
【作者单位】水利部应对气候变化研究中心,210029南京;南京水利科学研究院,210029,南京;水利部水文局,100053,北京;水利部水文局,100053,北京;水利部水文局,100053,北京
【正文语种】中文
【中图分类】TV121;P461
【相关文献】
1.近60年来我国主要江河枯季径流变化及趋势分析 [J], 顾颖;汪向兰;林锦
2.阜康市主要河流近50年来径流变化趋势分析 [J], 胡林金
3.近50年澄碧河流域降雨径流变化趋势及成因分析 [J], 莫崇勋; 朱新荣; 刘朋; 杨庆; 阮俞理; 孙桂凯
4.汉江上游汉中段近50年实测径流变化趋势及特征分析 [J], 李婧; 赵鸿; 李百凤;
刘蕊蕊
5.大夏河近50年径流变化趋势研究 [J], 卜旭旭;周通延
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
近50年海河流域径流的变化趋势研究Ξ刘春蓁 刘志雨 谢正辉 (水利部水利信息中心,北京100053) (中国科学院大气物理研究所LASG ,北京100029)摘 要该文用Mann 2K endall 方法对近50年海河流域山区20个子流域的径流及降水的变化趋势进行了显著性检验,结合降水,径流及气温的年代距平值的同步分析以及径流对气候变化的敏感性研究结果,对近50年海河流域径流的变化趋势,提出了一个半定量分析的研究思路和方法。
提出影响径流变化的三种类型:以气候暖干化为主,人类活动为辅的径流显著衰减型;以人类活动为主,气候暖干化为辅的径流显著衰减型;人类活动与气候变异都不明显,径流无显著变化的类型。
分析结果展示了气候、人类活动与水之间的相互作用。
这种相互作用,给径流的变化趋势分析和成因分析带来了复杂性与困难,也给气候变化对水资源的影响研究提出了挑战。
关键词:气候变异 人类活动 径流变化趋势引 言近20年来,在海河流域山区出现了径流的锐减。
这种锐减不仅反映在时间尺度较长的年代际的变化,也反映在短历时的暴雨洪水过程上。
在平原地区出现了河流断流,入海径流锐减。
海河流域是对气候变化十分敏感,人类活动又非常活跃的地区。
引起径流变化的原因是什么?这对于水资源管理采取对策,以及水资源的可持续开发利用是十分重要的。
河川径流,一般来说,不完全是一个气候变量,除了气候因素外,它同时受社会经济发展对水的需求以及人类活动引起的流域下垫面变化的影响。
实际观测到的径流量,包含了气候因素和非气候因素两种作用的结果。
广义的气候因素是指地球气候系统中发生的物理及化学过程的变化,它可分为直接与间接两种。
直接影响主要来自大气环流变化(包括温室气体浓度增加导致的气候变化)引起的降水时空分布、强度和总量的变化、雨带的迁移以及气温、空气湿度、风速的变化等。
气候的间接影响主要来自陆面过程。
地表反照率、粗糙度、陆2气界面的水热交换和土壤水热特性的变化既影响气候又影响陆地水文过程。
广义的人类活动是指人口增加,人类生产活动及社会经济发展引起的水的变化。
它也可分为直接作用与间接作用两种。
直接作用主要指人口增加、社会经济发展引起的生活,生产,生态用水耗损量的增加以及从流域引出的水量和分洪水量等对径流的影响,间接作用主要指土地利用与土地覆盖变化等人类活动的水文效应,例如在水资源开发利用过程中,由于下垫面条件变化产生的各种额外的蒸发,如水库的蒸发、渗漏、地下水超采引第15卷4期 2004年8月 应用气象学报JOURNAL OF APPL IED METEOROLO GICAL SCIENCE Vol.15,No.4 August 2004Ξ中国科学院大气物理研究所LASG 开放实验室课题资助。
2003208205收到,2003212224收到修改稿。
起的土壤干化,以及农林垦殖,森林砍伐,城市化,水土保持等引起的土壤植被蒸散发的变化和降水入渗变化对径流的影响。
因此,对径流系列变化趋势的研究,必须考虑气候的变异、变化以及人类活动导致的流域特性的变化等因素对径流的影响。
为了区分这两种因素,最常用的方法是利用水量平衡模型,根据流域降水与蒸发能力的实测系列值,模拟相应的径流,认为径流的模拟值为天然径流,它与实测值之差是由人类活动产生。
然而由于常规的水量平衡模型中的参数一般由历史资料率定,模拟的径流包含了各种误差,很难外延得到变化环境中天然状态下的径流。
水资源评价工作中常用的天然径流的还原量基本上反映了人类活动的直接影响。
其主要的思路是根据水量平衡方程将流域内的各种用水量、引水量、分洪水量都计入到实测径流中[1]。
还原后的天然年径流量(严格地说,它不是天然径流,其中还包含了间接的人类活动引起下垫面条件变化对径流的影响)是实测年径流量与各种还原水量之和。
还原计算中一般只能考虑大的引用水、蓄水工程,对于小型、临时性、季节性的引用水,因其分散性,很难计入。
本研究的基本资料为河北省第二次水资源评价专题研究之一中的海河流域有代表性的8个分区中的20个子流域1956～2000年实测和还原年径流系列、实测年降水系列①,气温系列取自气象站观测值。
用Mann 2Kendall 方法[2,3]对它们的变化趋势进行同步分析,结合径流对气候变化的敏感性研究结果,估算近50年海河流域径流的变化趋势,从气候因素与人类活动因素两个方面探讨近20余年海河流域天然径流量锐减的原因。
本文对近50年海河流域径流的变化趋势及原因分析问题提出了一个半定量分析的研究思路和方法。
为了定量研究气候、人类活动与水之间的相互作用及预测水资源的变化,需要充分利用遥感遥测与地理信息技术,以及与气候模型耦合的、具有物理概念的分布式水文模型。
当前,水文与气候耦合模型的研究正在深入进行并取得一定的进展。
刘志雨和Todini 在分析研究TOPMODEL 、ARNO 等流域水文模型的基础上,研制开发了具有物理基础的分布/集总式综合性流域水文模型—TOP KAPI [4],为气候与水文相互作用提供了具有物理基础的半分布式或集总式流域水文模式。
近年来,IG BP/WCRP/IHDP/DIV ERSITAS 等国际研究计划联合提出的GWSP (全球水系统项目)特别强调跨学科地研究地球系统中水的作用及全球水系统中人的作用[5]。
该计划预计用10年的时间研制出具有预测全球水系统,特别是它的陆地分量,对人类用水响应及反馈的相互作用模型。
GWSP 项目的启动,为水问题研究提供了一个新的机遇和挑战,为科学地揭示气候、人类活动与水之间的相互作用,水资源可持续利用以及社会经济的可持续发展问题展现了自然科学与社会科学结合的前景。
1 海河流域的陆地水循环特征1.1 陆地水循环的气候特征1956～1979年,海滦河流域平均年降水量560mm ,年径流量89.6mm ,年蒸发量683 应 用 气 象 学 报 15卷 ①河北省水文水资源勘测局,2003。
河北省第二次水资源评价专题之一:河北省地表水天然径流系列向现状条件修正方法研究报告。
470mm (采用第一次全国水资源评价成果)。
年径流仅为年降水量的16%,其余84%被蒸发掉。
1980年以后气候进入干旱少雨期,气温逐渐上升。
20世纪80年代,平均年降水量471mm ,径流量48mm ,径流系数为0.10;20世纪90年代,平均年降水量506mm ,径流量62mm ,径流系数为0.12。
海河流域由于蒸发系数大,径流系数小,陆地水循环对气候与人类活动十分敏感。
一切影响蒸发的气候因素与人类活动因素都将对水量平衡,尤其对径流产生较大的影响后果。
1.2 人类活动对陆地水循环的影响海河流域大规模的人类活动发生在‘63・8’大洪水以后[5],在山区修建了大型水库10余座,中型水库70余座,小型水库1400余座,控制了山区流域面积的85%以上。
开发大小灌溉引水渠道20余条,灌溉面积增加;以造林,种草,封山育林等措施为主的山区水土流失治理工作使林草覆盖率提高了20%～40%。
这些以工程为主的人类活动对社会发展经济建设发挥了重要作用,但同时对陆地水循环也产生了很大影响。
现将直接的人类活动影响用镶嵌在水文循环中的侧支循环表示(图1)。
侧支水循环由用水量(生活用水、工业用水、农业用水和植被生态用水)、消耗水量(通过蒸发返回大气以及随作物产品带走的不可恢复的损失量)以及回归水量(用水量通过入渗、下渗返回土壤及河川径流的那部分水量)三部分组成。
图1 镶嵌在水循环中的侧支循环 近50年来,人口增长了1倍,达到1.26亿;城市化由20世纪50年代初的16%提高到现在的30%。
20世纪70年代以前,侧支循环在海河流域的陆地水循环中的作用不显著;20世纪70年代后,随着人口增长和社会经济发展,侧支循环的比重日益加大。
表1给出海河流域1980年及1997年人口、灌溉面积及各种用水量比较情况[6]。
表1 海河流域1980年和1997年人口、灌溉面积及各种用水量比较年份人口(百万)灌溉面积(千hm 2)农业(亿m 3)工业(亿m 3)生活(亿m 3)人均用水(m 3)198097.9636330949263921997123.271803196747351 在1980年的供水中,地表水为180亿m 3(其中调入水51亿m 3),地下水202亿m 3;783 4期 刘春蓁等:近50年海河流域径流的变化趋势研究 在1997年的供水中,地表水为169亿m 3(其中调入水56亿m 3),地下水264亿m 3(其中深层水61亿m 3)。
到2001年,地表水下降至123亿m 3,地下水上升至268亿m 3。
地下水漏斗面积进一步扩大。
1.3 气候、人类活动与水循环的相互作用陆地水循环及侧支循环的每个部分无不受气候与人类活动的制约[7]。
当气候处于暖干状态时,由于降水量减少,蒸发量加大,径流将减少。
用水量与降水和气温密切相关,气温升高时,各种用水量都将增加,尤其灌溉用水量增大最为显著;消耗水量的加大与回归水量的减少必将使径流进一步减少。
消耗水量与气候干旱指数有直接关系。
干旱指数愈高,不可恢复水量愈大,回归水量愈小。
侧支循环与水循环相互制约。
当地表水开采量与地下水开采量超出了它们的天然补给量时,以蒸发形式返回大气的消耗水量增加,而返回土壤的回归水量减少,以至对陆地水循环产生干扰甚至破坏。
人类活动离不开气候背景。
海河流域大规模的人类活动恰好发生在干旱的气候波动和温度升高时期,这个时期,无论农业灌溉用水、生态用水的消耗水量都要比20世纪50、60年代的湿润时期多,大量兴建的水库的水面蒸发以及土壤蒸发量增大。
暖干的气候与人类活动的相互作用使得海河流域的土壤湿度自20世纪80年代开始,从浅层(0～5cm )到深层(90～100cm )明显变干[8]。
侧支水循环的作用增加,陆地水循环的垂向分量加大。
出现了地下水位急剧下降,湿地破坏,河流断流,入海径流锐减等水环境的恶化。
而人类活动引起的下垫面条件的变化又通过陆气间水量热量交换反馈给大气,陆气间的感热交换增加,潜热交换减少,加强了干旱气候的维持,并进而增强了陆地水循环中侧支循环的作用。
2 近50年径流变化趋势分析2.1 年降水量、天然年径流量和年平均气温变化趋势的显著性检验采用Mann 2Kendall 方法对海河流域8个山区分区及12个典型站实测年降水量、天然年径流量进行了变化趋势的显著性检验。
总的来看,在多雨期,径流与降水的变化趋势是一致的。
在近20年的少雨期,海河流域年降水量和天然年径流量的变化趋势概括起来有三种组合:一是天然年径流量有明显的减少趋势,达到了99%的显著性检验水平,相应的年降水量的减少趋势也达到99%的显著性检验水平,属于这种类型的有大清河南支分区、滹沱河分区及滏阳河分区(图2);二是天然年径流量有明显的减少趋势,达到了99%的显著性检验水平,但相应的年降水量却没有明显的减少趋势,属于这种类型有永定河分区、潮白河分区及大清河北支分区(图3);三是天然年径流量与年降水皆为小幅度的波动变化,不存在趋势性变化,属于这种类型的有滦河及河北沿海的子流域。
