白龙江上游径流变化特征及其与人类活动的关系_李野

' ' ［11 ］
，
{
3
N
P 'i = Q =
' i
Pi ∑ i =1
N
（ 9）
Qi ∑ i =1
LP =
（ Ｒi ∑ i
－
－ Ｒ）
－
（ 6）
如果除了极端降水事件外， 流域径流量只受到 降水的影响， 则降水径流量双累积曲线基本呈一条 直线； 若流域径流受到人类活动的影响， 导致下垫面 ， ， 变化 进而影响流域径流量 则降水 径流量双累积 曲线表现出明显的转折变化。
式 （ 6 ） 中： LP 表示第 i 年累积距平值； Ｒ i 表示第 i 年 的径流量； Ｒ 表示多年平均径流量。 2. 4 累积滤波器法 累积滤波器是一种能够反映水文时间序列变化 趋势的定性方法， 其累积平均值为
结果分析
3. 1 径流变化的一般特征 3. 1. 1 年内分配特征 本文利用白龙江上游舟曲站 1961 ～ 2010 年径 流数据， 通过公式（ 1 ） ～ 式（ 5 ） 可分别求得白龙江上
4 2［3 ］ 江水系， 河长 535 km， 流域面积 3. 281 × 10 km 。 地理位置介于东经 102°30' ～ 106°00' 和北纬 30°30' ～ 34°30' 之间［4］。根据白龙江河道性状和流域特点， 可划分为上、 中、 下游三段： 由发源地至舟曲县为上 游， 河长 228 km， 此段是本文研究范围； 由舟曲县至 嵩子店为中游， 河长 157 km； 由嵩子店至嘉陵江入 ［5 ］ 口段为下游， 河长 150 km 。白龙江上游河道穿行 形成侵蚀下切河槽， 区间有达拉沟等许多 高原峡谷， ［6 ］ 支流汇入， 上游属高寒湿润型气候 ， 地形起伏较 大， 植被覆盖较好， 蒸发量小。 白龙江上游雨量丰 沛， 河流属于降雨补给型， 年降雨量在 400 ～ 700 mm 之间， 且 多 集 中 于 5 ～ 9 月 份， 约占年降水量 ［7 ］ 的 80% 。
MK 检验
降水径流双累积曲线
河川径流是水循环的重要环节， 是水量均衡的 ［1 ］ 其动态变化与国民经济息息相关。 河 基本要素 ， 川径流的年际、 年内分配在气候变化、 覆被改变和人 类活动等因素的影响下不同程度的发生改变 ， 导致 旱涝、 洪水等极端水文事件的发生。因此， 研究近几 十年来河川径流的变化特征， 对流域内水资源的合 理配置具有重要意义。 目前关于白龙江上游流域年际、 年内径流变化 。 ， 特征的研究相对较少 近几十年来 由于气候变化 和人类活动（ 如天保工程 ） 对下垫面的影响， 白龙江 上游径流发生了一定变化。舟曲水文站位于白龙江 上游与中游交界处， 便于综合统计白龙江上游流域 。 的径流变化特征 本文利用白龙江上游舟曲水文站 1961 ～ 2010 年近 50 年的径流和降雨资料， 研究白 龙江上游径流变化特征， 并揭示人类活动与径流变 化间的关系， 相关计算分析可为白龙江上游水资源 的合理开发提供理论参考。
通过图 2 可以更直观的了解白龙江上游径流量 不均匀性演变过程， 其历年径流不均匀系数过程线 呈锯齿状高频振荡， 趋势线方程表达式如下： （ 10 ） C v = － 0. 011 t + 23. 98 式（ 10 ） 中： C v 为舟曲站第 t 年径流不均匀系数； t 为 时间（ 1961 年 t = 1 ） 。 由式 （ 10 ） 可知直线方程的斜 率 k = － 0. 011 ＜ 0 ， 说明舟曲站年径流不均匀系数 的长期变化趋势总体呈下降的趋势， 同时也说明近 几十年来白龙江上游径流年内分配趋于均匀 ， 即年 径流中丰水期水量比重减小， 相应枯水期水量所占 比重有所增大。 径流年内分配完全调节系数过程线同样呈锯齿 状振荡， 其趋势线方程表达式如下：
C r = － 0. 000 2 t + 0. 571
（ 11 ）
式（ 11 ） 中： C r 为舟曲站第 t 年径流年内分配完全调 节系数； t 为时间（ 1961 年 t = 1 ） 。由式 （ 11 ） 可知直 线方程的斜率 k = － 0. 000 2 ，斜率是负值但非常 小， 则年内完全调节系数说明舟曲站径流年内分配 完全调节系数近五十年内比较稳定 。 3. 1. 2 年际变化规律 利用线性倾向估计建立的时间—径流一元线性 回归方程可以初步确定径流年际变化趋势 。白龙江 上游舟曲站 1961 ～ 2010 年径流过程线如图 3 所示， 由图 3 可知白龙江上游流域径流总体的变化规律呈 锯齿状振荡， 径流量最大年份是 1967 年， 径流量是 8 3 36. 58 × 10 / m ， 径流量最小的年份是 1997 年， 径流 8 3 8 径流量的均值是 23. 87 × 10 / 量是 15. 84 × 10 / m ， 3 m 。将年平均流量随时间的变化趋势关系拟合成 直线， 得一元线性回归方程： Q = － 0. 192 8 t + 28. 787 （ 12 ） 式（ 12 ） 中： Q 为 舟 曲 站 第 t 年 径 流 量； t 是 时 间 （ 1961 年， t = 1） 。 （ 由式 12 ） 可知， 回归系数 k = － 0. 192 8 ＜ 0 ， 说 明白龙 江 上 游 流 域 舟 曲 站 断 面 的 径 流 量 呈 减 少 趋势。
n
（ 1）
野 （ 1992 —） ， 女， 硕士研究生。 研究方向： 水文
σ =
mail： liyelzu@ 163． com。 地质。E男， 副教授。研究方向： 地热及水 通信作者简介： 鲍新华（ 1953 —） ，
－
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（x －x ）2 珋 ∑ i =1 n
（ 2）
mail： bxinhua@ 163． com。 资源评价。E-
12 －
Cr =
Ｒ（ t） φ（ t） ［ ∑ t =1
12
－ Ｒ］ （ 4）
－
Ｒ （ t） ∑ t =1 φ（ t ） =
{
0， Ｒ（ t） ＜ Ｒ 1， Ｒ（ t） ≥ Ｒ
－
－
（ 5）
式中： C r 为年内分配完全调节系数； Ｒ （ t） 为年内各 C r 值越大， 月径流量； Ｒ 为月平均径流量。 径流年内 分配越集中， 也就是年内分配越不均匀。 2. 2 线性倾向估计 首先， 利用舟曲水文站 1961 ～ 2010 年径流资料 绘径流过程线， 可得趋势线方程和线性倾向斜率， 即 可分析出年际变化趋势。 2. 3 累积距平 将各年径流值与多年平均值的偏差累加可得累 计距平， 通过累积距平， 可以反映出径流的增减情 况。累计距平的计算公式如下：
图 2 白龙江上游舟曲站径流量不均匀系数过程线 Fig. 2 The runoff inhomogeneous coefficient line of Zhouqu Hydrologic Station in upper reaches Bailong Ｒiver Basin 图3 Fig. 3 近 50 年内白龙江上游舟曲站 年径流量和累积距平 Annual runoff and accumulative anomaly Bailong Ｒiver Basin during 50 years
表 1 白龙江上游舟曲站年内分配特征值 Table 1 Annual distribution eigenvalues of Zhouqu Hydrologic Station of the upper reaches Bailong Ｒiver
时间段 1961 ～ 1969 1970 ～ 1979 1980 ～ 1989 1990 ～ 1999 2000 ～ 2010 多年平均 不均匀系数 2. 16 2. 12 2. 13 1. 90 1. 73 2. 00 完全调节系数 0. 23 0. 25 0. 25 0. 23 0. 23 0. 24
N －
双累积曲线法是检验两个参数间关系一致性及 其变化的常用方法。 降水径流双累积曲线就是在 直角坐标系中绘制同期内降水的连续累积值与径流 ［10 ］ 其建立的方法： 设变 量的连续累积值的关系线 ， 量 P 和变量 Q， 在近 50 年的观测期内， 有观测值 P i 对变量 P 和 Q 依据年顺序计算这两个 然后， 和 Qi ， 变量的累积值， 得到新的逐年累积序列 P i 和 Q i ： 即
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与
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程
16 卷
游径流年内分配不均 匀 系 数 和 完 全 调 节 系 数 （ 表 1 ） 。 图 2 给 出 了 1961 ～ 2010 径 流 量 年 内 分 配 不 均匀系数和完全调节系数过程线 。 历年不均匀系 数的最大值是 1966 年 的 2. 83 ， 最 小 值 是 2006 年 的 1. 17 ， 多年平均值是 2. 00 。 历年完全调节系数 的最大值是 1966 年 的 0. 33 ， 最 小 值 是 1969 年 的 0. 15 ， 多年平均值是 0. 24 。 舟曲水文站 各 年 代 径 流量年内分配不均匀系数和完全调节系数统计见 表 1。
第 16 卷 第 27 期 2016 年 9 月 1671 — 1815 （ 2016 ） 27-0088-06
科
学
技
术与Biblioteka 工程Science Technology and Engineering
Vol. 16 No. 27 Sep． 2016 2016 Sci. Tech. Engrg.
地球科学 天文学、
白龙江上游径流变化特征及其与 人类活动的关系
李 野
1
鲍新华
1*
王泰涵
2
张
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1
马
丹
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周广慧
1
（ 吉林大学环境与资源学院1 ， 地球探测科学与技术学院2 ，长春 130000 ）
以 1961 ～ 2010 年白龙江上游舟曲站月径流和降水为基础 ， 利用年内分配不均匀系数和完全调节系数 、 线性倾向估 MK 秩次相关性检验、 计、 累积滤波器法、 双累积曲线等方法， 对白龙江上游径流变化的一般特征 、 变化趋势和人类活动的影 摘 要 7、 9 ～ 11 月份径流呈极显 响进行分析。结果表明： 白龙江上游径流年内分配趋于稳定 ， 径流年际变化呈显著下降趋势 ， 其中 4 、 著减下趋势。在 1970 年前， 白龙江上游径流变化主要受降水影响 ； 1970 年之后， 人类活动对径流的影响逐渐加大 ， 成为影响 白龙江上游径流变化的主要因素 。 关键词 白龙江上游 中图法分类号 P339 ； 径流 人类活动 文献标志码 B