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1、第15卷4期 应用气象学报Vol.15,No.42004年8月 JOURNALOFAPPLIEDMETEOROLOGICALSCIENCEAugust2004X近50年海河流域径流的变化趋势研究刘春蓁 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Mann2Kendall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
2、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
3、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
4、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
5、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X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。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved. 应 用 气 象 学 报 38615卷 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
6、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
7、思路是根据水量平衡方程将流域内的各种用水[1]量、引水量、分洪水量都计入到实测径流中。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,[2,3]气温系列取自气象站观测值。
8、用Mann2Kendall方法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,
