2024年4月4日发(作者：荀静槐)
第
32
卷第
1
期
202
1
年
2
月
水资源
与
水工程学报
Jonmay
of
Water
Resonrcet
&
Water
Ennineerinn
Vny.
42
No.
5
Feb.
,2021
D01
：
10.11705/j.
issa.
1672
-643X.
2021.51.02
海河流域径流变异特征及其影响因素研究
韩
M
1
，
,
张士锋
(1
.中国科学院地理科学与资源研究所
，北京
100101
；
2
.中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室
，
北京
100101
)
摘
要
：
径流变异是导致流域水资源可利用量变化和生态环境恶化的重要原因
。
将分离变量方法与
Mln
-
Kendal
法相结合对海河流域
195/
-2010
年不同阶段径流变异特征进行分析
，
定量解析了导致径流变异的各因素贡献
。
研究
结果表明
：
1956
-
2000
年期间海河流域气候变化的降水量是径流变异的主导因子
，
贡献率占
80.
0%
；
2001
-2216
年期
间径流变异主导因子由降水量转变为人类活动
，
导致了土地利用的变化,使气候因子的贡献率下降至
22.5%
,下垫面
的贡献率上升至
71.5%
。
从空间分布上
，
海河北系
、
海河南系
、
徒骇马颊河流域的径流变异受降水量影响十分剧烈
，
其贡献率均超过
05%
;
相对其他流域径流变异
，
滦河水系受下垫面的变化影响相对较大，
其贡献率为
36.
0%
o
海河流
域径流变异特征及影响研究对于流域生态环境保护与水资源可持续利用具有重要指导意义
。
关键词：
径流变异
；
Man-Kenni
检验
；
分离变量
；
海河流域
中图分类号:
TV121
；
P333
文献标识码：
A
文章编号
：
1672-643X(2021)01-0007-07
Characteristics
of
runoff
variations
and
their
influencing
factor
in
Haihe
River
Basin
HAN
Yan
1
，
,
ZHANG
Shifeng
1
，
(1.
Institute
of
Geographic
Sciences
and
Natural
Resources
Research
,
Chinese
Academy
of
Sciences
,
Beijing
100101
,
China
；
2.
Key
Laboratora
g
Watsc
Cyh
&
RelateS
Land
Surface
Processes
,
Chicese
Academy
g
Sciences
,
Hes^g
100101, China)
Abstract
:
Runoff
ydriaiont
contriauie
great.u
te
the
scarcite
of
availatye
water
resonrcet
and
the
aberio-
ration
of
system.
In
tOic
pdpac,
wa
analyzeb
the
caaractemstica
of
runoff
yaridtions
in
HaiOa
Rivac
Basin
duano
differeae
aeaonc
nsinn
tFia
camUination
of
variaaie
senaration
p
0
Mann
一
Ken
dall
test
metion
,
p
0
discasseb
tin
contrinution
of
eacO
inflnencinn
factoc
qnantitativelu-
Tin
resultc
in
dicate
tiat
ti
precipitation
wac
ten
dominant
factoc
of
mnofa
vauationc
in
Hdihe
Riynr
Basin
from
1956
te
2200,
witii
O
l
IC
contrinution
mta
of 85.
4%.
Howevac
,
O
l
I
c
dominnt
factoc
transfomien
from
precipitation
te
lant
usc
chdnae
cansen
Uy
Cuman
activitief
from
2201
te
2216.
TC
c
contrinution
ratn
of
climatn
chdnae
decrensen
te
29.
5%
,
and
that
of
thn
annerlyinn
shmaco
usc
to
71.
0%
.
From
thn
sppim
distrinution
pattei
,
it
showen
that
precipitation
signiPcanttu
atecten
thn
runoff
vauationf
of
north
HPC
c
Rivnu
suU-
uasin
,
sonth
HPC
c
Rival
suU-basin
ant
Tuhai
-
M
pip
Rivco
suU-basin
,
ant
thc
innividaat
contrinution
mtc
alt
exceenen
55%
.
Comparen
with
othcr
slln-bpinf,
Laan
Rivco
suU-basin
was
aPecteC
more
sevem-
ty
by
the
nnnerlyina
surfaco
,
with
the
contridution
rate
of
3
。
.
2%.
TOe
stuUy
of
the
runoff
yaUmions
ant
thelo
mflnences
can
provide
valaaPte
guidanco
foo
the
protection
of
eco-envimnment
ant
the
sustainaPie
utilization
of
wateo
msonmes
in
this
dme.
Key
wordt
:
runoff
variation
；
Mann
一
Kenapt
test
；
variaPte
senaration
；
Haide
Rival
Basin
1
研究背景
径流变异特征及其趋势分析是进行流域水资源
人类活动的共同作用下
，
地区径流显著减少引发的
径流变异现象逐渐引起关注
7_2]
,
也演变为变化环
境下的水文学理论研究方向
7_4]
o
22
世纪
99
年代
安全评估
、
水资源管理的基础
。
当前在气候变化和
以来
，
中国北方地区各流域水循环规律发生了显著
收稿日期
：
2020-b4-29
；
修回日期
：
2020-ll-10
基金项目
：
“
十三五
”
国家水体污染控制与治理科技重大专项
(
2017ZX07101001
)
；
3
十三五
”
国家重点研发计划项目
(2016YFC0441307
)
作者简介
:韩雁
(1972-)
,
男
，
山西大同人
，
博士
，
助理研究员
，研究方向为水文水资源
。
通讯作者:张士锋
(1975-)
,
男
，
湖北荆州人
，
博士
，
副研究员
，
研究方向为水文水资源
。
8
水资源与水工程学报
2021
年
，
其基本特征为降水
幅减少的
下
，
径流
少却
，
由此引发的水资源危机
会
发
生
重的
。
上属于半湿润的中国海河流域是中国
重要的经济发展区域
，
在近十多年以来
异现象
十分突出
。
产水量的减少也必然导致入海水量的锐
和生
恶等
。
自
2006
年我国发第一
次
《
国家
》
以来
，
很多学者都把流域
的
异归因于
的
一
8
,
后来发现仅
靠
素的作用无法解释水文变异
，因此出现
人
的
析
。
从所掌握的文献来
看
,
异的研究方法均集中在水
要素的
机理和规律方面小
5
］
，
且我国各个重点流域的水文
异是学术界关注的重点
，
如对黄河流域水
异
与生态需水
特征
［
0
、
渭河流域水文突变及其对
的响应
山"
0
］
、
石羊河流域水文响应
［
0
］
、
黑
河流域
［
°
］
等水文变异研究
。
以上研究主要
是定性地分析
的规律和
，
缺乏具体的定
研究
，
尤其缺少
异
间上的差异分
析
。
关于
与人
异
的贡
献率各占多少
、
这些贡献率如
间或
域发
生变化等等都是亟待研究的问题
。
海河流域的
和
异引起了有关学
者们的关注
［
10
-
15
］
。
根据中国水利部第二次水资源
评价结果
［
2
］
，
海河流域
1980
-
2202
年系列比
1956
-1979
年系列降水
少
IIP%
,
少
30.1%,
这是属于正常的降水
-
径流的非线性关系
，
是下
机制发生
?
探索这一问
，
一些学者对海河流域的水文变异特征开
有
的研究
，
如土地利
水
异的
等
，
但
是无法定
答
和土地利用的贡献大小及
其
间段的
势
。
流域的
、
汇流是
水
研究的核心内容
，
也是国内外水科学研究的
重点
,
异直接
域的产汇流过程
。
径
异的内在机理如
及
期是否发生变
，
基于这些
，
本文
，
并与
Mat
-
KendaS
法相
，
对海河流域的降水
趋
势与特征
析
，
首次定量解析了研究期
阶
段
与人
海河流域
异的贡献
率
，
识
域
阶段
异的主要
素
，
并延伸探索海河流域二
的变异特征及其
对全流域的贡献,为海河流域生
保护与水资
源的可持续利
科学支撑
，
对于实现海河流
域
的可持续发展具有重要
。
2
研究方法与数据来源
2.1
研究区概况
海河流域位于东经
O2
。
2'
~
09
。
48',
北纬
35°
，
~42
。
42
，
，
东临渤海
，
西倚太行
，
南接黄河
，
北接
内蒙古
，
包括北京
、
天津
、
河北大部
、
山西东部
、
山东和河南的北部以及内蒙古和辽宁的
域集水面积为
32.
Ox
IO
4
km
0
,
,
国
的
发
中占
重要的
。
海河流域水
系图见图
5
匚二
I
湖泊
、水库
二
®
i
省级边界
水文站
河流
260
km
图
1
海河流域水系图
海河流域多年
降水量为
534.
1
mm,
河川径
流量为
214.
9
x
IO
8
m
5
0
22
世纪
77
年代以前
，
海河
域水资源问题并
突出
，
进入
22
-
80
年
来
，
由于
的发展
，
人
取水
断
增加
，
缺水问题逐渐显现
。
目前
，
海河流域人均水资
源占有量仅为
250
m
3
,
约相当于世界人均水资源占
的
3%,
缺水
突出
。
在近年来水资源
开发利
相对稳定的
下
，
水资源短缺的主要
原因是区域内水资源产水
少
，
主要
个方
:一是
，
近年来
升高
，降水
，
常年偏少
;
二是人
导致下
发生
，
在降
水
幅减少的
下,河川径流量的减少却
'
，即发生
异现象
。
2.2
研究方法
2.2.1
径流变异分析方法产流过程是流域径流
的
过程
，
一个流域
与
降水量大小
有关,也与下
的特征有关
。
通常
下
的
与降水量之间存在非线性关系
，
即降水
第
1
期
韩雁
，
等:海河流域径流变异特征及其影响因素研究
2
=
0
-径流关系
。
由于受到人类活动与气候变化的影
(1")(
=
1,2
,
…
，
3
)
10
W
1
)
响
,
降水量和下垫面均会发生改变
，
由此造成下垫面
(
4
)
对地表水的阻水性
、吸水性
、
持水性和输水性等特征
均产生了变化
，
进而导致径流量发生变异
。
由于下
垫面和气候因子对流域径流变异的影响是相互独立
S
k
的均值
E
(
S
k
)
和方差
Var(S
k
)
分别为:
E(SJ
”
(
”
-
1
)
4
”
(
”
一
1)
(2
”
+
5
)
72
(
5
)
(
7
)
的
，
因此本文构建分离变量法对径流变异进行定量
分析
。
^
a(s
)
径流量变化可由时段初的径流量减去时段末的
径流量来表述
，
设时段初
、
时段末的径流量分别为
仇和
R
”
,
则径流量的变化量为
：
A
R
=他
-
R
”
将正时
间
序列统计量
UF
k
定义为
:
s
一
E
(S»)
"F
k
=
v
2
S
f
畑
(
S
)
(
2
)
将时
间
序列逆转
得
到逆时
间
序列统计量
UB
k
:
"伤
=
一
"
F
k
(
k
=
”
,
”
一
：
!
，
…
，
1)
(
5
)
=
心代
,
。
)
-R(P
”
,G
”
)
=
R(P°,G°
)
-R(P°,G
”
)
+R(P°,G
”
)
-R(P„
,G
”
)
由统计量
"F
k
和
"B
k
分别构成
"F
和
"B
曲线
，
=
A
R
C
+
A
R
P
(
1
)
当财和
"B
两条曲线在置信区间内相交
，
若统计量
超出置信区间
，
则其交点为突变点
。
2.3
数据来源
式中:和
P
”
分别为时段初和时段末的降水量
,
mm
;
G
.
和
G”
分别为时段初和时段末的下垫面特
r
；
A
R
P
和
△
心分别为降水因子和下垫面因子对径
流变化的贡献,
mm
。
本研究中海河流域
1255
-2009
年水文资料来
源于全国
第二
次水资源评价
卩
2
,2001
年水文
公式
(
1
)
表明
，
可采用分离变量的方法将径流
变化量分解为两个部分
,
即由降水量变化和由下垫
而导
的
。
资料来源于
《中国水资源公报
＞(1202
-2212)
[
06
]
,
相
关
点的
资
来源于中国
数
(http
:
//
data-
cmn/cn
)。
2.0.0
趋势分析方法采用普通线性回归模型估计
3
结果与分析
3.1
海河流域径流变异
时间序列变化趋势
，
将年际水文变量因子和气候因子
设为因变量
，
时间序列设为自变量
,
拟合公式为
：
y
=
a
方
+
2
(2
)
3.1.1
1255
-2209
年降水
-
径流关系变化结果与
式中:
y
、
a
、
2
、
t
分别为拟合值
、
斜率
、
截距和时间
分析本研究首先选取全国
第二
次水资源评价的
(a
),
a
X
2
为
12
a
期气候倾向率
，
a
为正表示变量
、
具有增大趋势
，
为负表示具有减小趋势
。
1257
-2209
年的降水-径流关系作为研究对象
，
对
其水文变异规律进行分析
，
同时根据公式
(1
)
进行
非参数
Mann
-
Kendall
(
M
-
K)
检验是评估变
量趋势显著性的有效方法，
在气象和水文的时间序
列突变检测中被广泛应用
[21
]
0
对于给定的时间序
异
的
析
，
得到降水
和下
水文
异
的
贡献
率
。
由于我国第一次水资源评价的降水系列为
1956
-1979
年系
列
，
因此可将
1257
-
2209
年系
列
拆分为发生水文
变异前
、
后的
1255
-1279
年系
列
和
列
X
=
[
1
,
2
,
-,„],
将
M
-
K
秩累积量序列
(SQ
定义为
：
k
380
-2209
年系
列
。
表
1
为
1956
-2000
年海河流
s
应二
Y
2
(
k
=
2,3
,
…
，
”
)
i
=
1
其中
2
i
可表示为
：
表
1
(3)
域不同时段年均降水量
、
径流量
、
入海水量以及径流
系数数
。
1555
-2000
年海河流域不同时段年均降水径流数据
时间系列(年份
)
1255
-1279
降水量/
mm
5405
(
10
m
入海水量/
10
8
m
3
15507
5
6
径流系数
00135
00107
00127
备注
25001
前
24
a,
降水偏丰
4.7%
后
21
a,
降水偏枯
7.0%
1280
-2000
1255
-鸟
。
。
。
45505
53405
179.3
21405
3504
10103
第
二
次全国水资源评价结果
10
水资源与水工程学报
2021
年
125/
-2202
年期间海河流域降水-径流关系
法计算
，
得到气候变化和下垫面改变对径流量减少
的贡献率分别为
80.
8%
和
19.
2%
。
3.0
2
二级区径流变异结果与分析海河流域从
如下
：
R
=0.
9375P
-
286.
16
(
c
0
=
0.
5466
)
(9
)
式中
：
R
为流域天然年径流量
,12
5
m
3
P
为年降水
北到南可以划分为
4
个二级区
，
分别是滦河水系
、
海
河北系
、
海河南系和徒骇马颊河水系(图
0
。
分别
对这
4
个二级区
1956
-2000
年标准系列进行降水
-
径流相关分析
，
得到以下拟合关系式
：
R
=
0.
2542P
-
86.
834
量,
mm
。
由表)可知
,1956
-2202
年的多年平均降水量
为
534.
1
mm,
径流量为
214.
9
x
W
8
m
3
,
径流系数为
0.
126
。
对发生径流变异的
1285
-2202
年系列进行
(
c
0
=
0.
7946
)
(10
)
对比分析
，
得到这一系列的年平均降水量为
465.
9
mm,
径流量为
174.
8
x
IO
8
m
3
,
降水量比
125/
-2202
年多年平均值减少了
34.6
mm,
径流量减少了
40.
1
xio
8
m
5
0
将
1255
-2202
年系列的年平均降
水量代入公式
(9
)
，
得到相同产流条件下的年平均
径流量应为
152.
1
x
IO
8
m
3
，
所以由于降水量减少导
R
=
0.
S222P
-
55.
975
R
=
0.
0916P-
37.
867
(s'
=0.8812
)
(10
)
(
c
0
=
0.
47
75
)
(13
)
R
=
0.
4574P
-
154.
340
(
c
0
=
0.
8099
)
(12
)
采取分离变量法分析
，
将
1086
-2200
年的降水
量分别代入公式
(
10)
~
(13)
，
计算得到各二级区在
没有变异条件下的产水量
，
进而获得各二级区导致
径流量减少的降水因子和下垫面因子的贡献率
，
结
致的径流减少量为
32.
4
x
10
8
m
3
,
由于下垫面变化
导致的径流减少量为
7.1
x
IO
8
m
5
0
按照分离变量
果见表
2
。
表
2
研究时段海河流域各二级区径流量变异计算结果
二级区
滦
河
1956
-2000
年
1956
-2000
年
1280
-2000
年
198
-2
年
径流量变
降水
降水
/
mm
549.3
径流量
/10
5m
3
52.3
降水
(mm
522.3
径流量
/14
5m
3
4239
4436
化
/14
5
m
3
-938
贡献率
/%
6938
9839
8731
下垫面贡
献率
／
%
30.2
海河北
系
51.8
548.
3
559.
1
45631
5
839
-732
-20.1
131
12.3
-1737
海河
南系
9633
1431
7538
徒骇马颊
河
53339
1135
-236
11737
表
2
结果表明
,1986
-2200
年海河流域
4
个二级
区的径流量均有所减少
，
减少量为
(2.6~26.5
)
X10
8
m
4
。
径流量减少百分比最大的为海河南系,减少了
20
3%
；
减少百分比最小的为海河北系
，
减少了
13.
3%
。
从贡献率方面分析
，
降水是径流量减少的主
均径流量为
134.
3
x
10
8
m
4
，
比多年平均径流量减少
了
84.
3
xl0
8
m
4
。
将
262)
-2216
年期间年平均降
水量数据带入公式
(9),
如果下垫面条件没有改变
,
径流量应为
190.5
xl0
8
m
4
,
说明由于气候变化的影
响径流量减少
24.
4
x
10
8
m
4
,
占径流减少量的
22.2%
；
同时可以求得这一时期由于下垫面的变化
要因素
，
尤其是徒骇马颊河降水因子贡献率达到
l)9.
3%
。
主要因为徒骇马颊河流域土壤包气带厚度
导致径流量减少
59.
8
x
10
8
m
4
,
占
70
3%
。
较小,径流量受降水量变化的敏感性较强
,
降水量的
减少直接导致该区的地表径流量减小
。
下垫面对徒
比较两个时段水文变异的特征发现
，
1980
-
2200
年期间和
262)
-2210
年期间的降雨
-
径流关
骇马颊河流域径流量减少的贡献率为-
)9
-
3%
,即下
垫面变化增加了该流域的径流量
。
同时根据有关研
究成果的
,1086
-2210
年海河流域三级区中除了滦
系均发生了明显变化
，
两个时期的降水量和径流量
均小于多年平均水平
，
但是降水和下垫面的影响程
度却有明显区别
，
前一时期主导因子为降水
，到了
21
世纪初期
，
由于下垫面产流环境的变化,人类活
河山区
，
徒骇马颊河流域建设用地面积增长最快
，
增
加了
10.31%
，
且水域面积也增加了
4.
32%
,
即人类
活动使不透水面积增加
，
提高了对流域径流量的贡
少的贡献率
增大
。
3.1.3
径流变异对生态环境的影响海河流域由
献,即下垫面变化对径流量增加起到了促进作用
。
3.0
3
于径流量减少
，
直接影响了该地区的水资源供需平
21
世纪初期降雨
-
径流关系演变趋势
到
衡
，
对生态环境也产生了直接的影响
。包括以下几
个方面
：
(1)
径流变异对入海水量具有显著影响
。
近年
了
21
世纪初期
，
海河流域的径流减少更趋明显
。
262)
-2210
年期间
，
年平均降水量为
545.3
mm,
平
第
)
期
韩雁
，
等:海河流域径流变异特征及其影响因素研究
11
来海河流域入海水
少
，
已经从多年
的
和
和石家庄市两个城市的
来
。
100
3
xl0
8
m
4
下降到
2216
年的
37.
1
x
10
8
m
4
,
个
别年份几乎没有水量入海
。
海河流域河川
1056
-2212
年海河流域各年代年均降水量和
代表城市
的
趋势见图
3
o
3
见,
入海水量的变化态势及突变分析结果见图
2
。
由图
1056
-2210
年海河流域的降水量一直处于减少态
2
可看出
，
由于降水和下
的改变
，
流域的入海水
1956
-2210
年呈下降趋势。
采用
M
-
K
突变
检验分析
，
得到
1055
-2216
年海河流域入海水
值为
85.2
x
10
8
m
4
，
突变发生在
1077
年(图
2(U))
o
势
，
由
1956
年的
585
mm
减少至
2010
年的
491
mm,
55
a
内累计减少了
94
mm,
减少百分比为
12.
1%
。
是从
2010
年开始降水
超过了多年
降水量
。
所增多
，
最近的降水量
与河川径流量突变发生的
123)
年相比(图
2(a)
),
提前了
10
-
o
(2)
彳
1056
-2212
年海河流域年降水量的变化态势
和突
析结果见图
4
o
4
可见
，
海河流域降
少趋势,
异对海河流域地下水的
。
由于
水
1955
-2212
年的
61
年中整
水文变异
，产水量减少
，
在近
22
年海河流域取用水
没有增加的
降水量气候倾向率为
-
13.
3
mm/10a,
利用
Mann
-
下
，
流域历年地下水位连年下降
。
下降
Kendad
趋势检验法对
1056
-2210
年降水量的变化
趋势
水
相
检验
，
2
在南水北调中线工程通水以前,地下水
92%
的
性检验下
，
降
22
m,
导致河
原的生
、
水
，
乃至于对华北平
少趋势
且突变发生在
1057
-
1077
年
。
，
降水突变的时间提前了大约
12
a,
造
极大的
。
3.2
海河流域径流变异影响因素分析
受到降水
的
，
但二者变
3.3.1
气候变化对径流变异的影响气候变化导
致海河流域的
异是相关研究学者的普
的事实及其
.
的
过程并不完全同步
，
受水利工程
发生突变的时间滞后于降水量突
的影响,
间
。
识
[25]
o
但海河流域
程
需要
海河流域的
京市和石家庄市的多年
点
计
，
北
12.25
七
和
步验证
。
和降水两个
来表征
。
海河流域降水
年
降水
多
13.27
°C
o
研究时段内北京市和石家庄市年均气温
析
，
而
选用北京市
变化态势及突
-----
UB
析
见图
5
。
、
9
的仲'
仲
6
0'
9
“
6
、
9
金
9
欧
99'
撐
榭
#
妙
、
样
年份
(a)
河川径流量突变分析
年份
(b)
入海水量突变分析
图
2
1255
-2010
年海河流域径流量和入海水量变化态势及突变分析
_
■
降水量
北用市气温
石家庄市气温
r
1
4
1
1
1
3
1
1
2
1
1
1
1
0
1
G
x
_
0
0
O
o
/
M
r
2.5
—
UF
—
图
3
1055
-2010
年海河流域各年代年均降水量
和代表城市
图
4
1056
-2010
年海河流域年降水量
变化态势及突变分析
的变化趋势
12
水资源与水工程学报
2021
年
图
5
研究时段内北京市和石家庄市年均气温变化态势及突变分析
分析图
5
可知
,1951
逐年升高趋势
，
气温的
年期间北京市气温
同程度的增加
。
京津
建
积由
1985
年
率为
^/12a
；
石
与北京市类似
,
1
051
km
2
增加到
2212
年
3
348
km
2
,
增加了
2
倍
家庄市
1955
-
2419
年年
北京市和石家庄市两个站点的
95%
的
多
。
建
小
，
且
起到
积增
然
增加起到一定促
积比例增加对径流的增
也有逐年升高的趋势
，
气温倾向率为
0.32
^/12a
；
，
但相对于整个区域而言所占的面积比例较
升
通过
中的
性检验
，
北京市
突变发生在
。
此外
，
人
的
还
1982
年,而石家
突变发生在
1979
年,均晚于
。
直接表现为水
得河川
的
非汛期要
，
水库的调蓄
，
海河流域
径流变异没
往会造
突变发生的时间
，
可以亍
间分配上发生改变
，
尤其是
期的
促
。
因此
，
人类活
积比例增加
。
3.2.2
人类活动对径流变异的影响人类活动往
增加的方面
，
如不透水面积增加
，
也
和土地利用发生改变
，
影响
与水文过程
，
导致水文
增加的方面
，
如
水
发生变异
。
通过对
1984
-2213
年海河流域
ND
刃
指数与径流
4
结论
(
1
)
海河流域水文变异受到气候变化和人类活
，
文
dall
法相
过程的分析(图
6
),
发现
ND
刃
指数在逐渐
增大
，
尤其是林地面积增加,草地面积减少
,
其中
方
与
Mann-Knn
域东南
年后海河南系的
积增
多
，
使得
少
。
，
1980
，
定量解析了
1255
-2212
年不同阶段
2
中海河流域二
异
也
少
，
这
和人
率
，
为流域生
海河流域
异的贡献
也验证
积的增加
,
保护与水资源的可持续利
：
ND
刃
指数的增加
，
尤其是
科学支撑
。
(2)
22
世纪下半叶海河流域径流变异的主导因
得区域水源
降水
力增强
，
植被的耗水量也增大
,
增加的
下
少,使流域
子是
中的降水量
，
相比
1957
-
2200
年系
和下
异主导
趋势
。
400
列
，
在
1980
-2000
年期间
0.45
0.35
0.25
的
-•-
径流量
一指数
贡献率分别为
88.
8%
和
12.
2%
；
21
世纪初期水文
350
300
250
异仍然
人
，
但是
导致的土地利
已转变
，
在
2201
-2012
200
150
年期间
的贡献率下降至
22.0%
,
而下垫面
的贡献率上升至
71.2%
。
(3)
对
1257
-
2200
年海河流域
4
个二级区开展
100
50
1982
1988
1994
2000
2006
2012
0.05
年倚
图
7
1982
-2013
年海河流域
ND"
指数与径流量变化过程
异研究发现
，
在
1280
-2200
年期间
异百
大的为海河南系
，
减少了
21.
3%
,
最小
人
夕卜
，
同时也使得区
积减少
，
工业
、
住宅
、
交通等
的为海河北系
，
减少了
13.
9%
o
从贡献率方面来
看
，
降水
少是
异的主导
，
海河北系
、
域
积在不
海河南系
、
徒骇马颊河流域降水
异的贡献
第
1
期
韩雁
，
等:海河流域径流变异特征及其影响因素研究
13
率分别为
99.
5%
,87.
5%
和
117
.
5%
；
相比其他流域
的径流变异
，
滦河水系受下垫面变化影响相对较大,
达到
30.2%
。
(
4
)
海河流域的径流变异对生态环境产生了不
良影响
，
主要表现为入海水量显著减少
，
地下水水位
埋深下降等
。
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Resonrcet
&
Water
Ennineerinn
Vny.
42
No.
5
Feb.
,2021
D01
：
10.11705/j.
issa.
1672
-643X.
2021.51.02
海河流域径流变异特征及其影响因素研究
韩
M
1
，
,
张士锋
(1
.中国科学院地理科学与资源研究所
，北京
100101
；
2
.中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室
，
北京
100101
)
摘
要
：
径流变异是导致流域水资源可利用量变化和生态环境恶化的重要原因
。
将分离变量方法与
Mln
-
Kendal
法相结合对海河流域
195/
-2010
年不同阶段径流变异特征进行分析
，
定量解析了导致径流变异的各因素贡献
。
研究
结果表明
：
1956
-
2000
年期间海河流域气候变化的降水量是径流变异的主导因子
，
贡献率占
80.
0%
；
2001
-2216
年期
间径流变异主导因子由降水量转变为人类活动
，
导致了土地利用的变化,使气候因子的贡献率下降至
22.5%
,下垫面
的贡献率上升至
71.5%
。
从空间分布上
，
海河北系
、
海河南系
、
徒骇马颊河流域的径流变异受降水量影响十分剧烈
，
其贡献率均超过
05%
;
相对其他流域径流变异
，
滦河水系受下垫面的变化影响相对较大，
其贡献率为
36.
0%
o
海河流
域径流变异特征及影响研究对于流域生态环境保护与水资源可持续利用具有重要指导意义
。
关键词：
径流变异
；
Man-Kenni
检验
；
分离变量
；
海河流域
中图分类号:
TV121
；
P333
文献标识码：
A
文章编号
：
1672-643X(2021)01-0007-07
Characteristics
of
runoff
variations
and
their
influencing
factor
in
Haihe
River
Basin
HAN
Yan
1
，
,
ZHANG
Shifeng
1
，
(1.
Institute
of
Geographic
Sciences
and
Natural
Resources
Research
,
Chinese
Academy
of
Sciences
,
Beijing
100101
,
China
；
2.
Key
Laboratora
g
Watsc
Cyh
&
RelateS
Land
Surface
Processes
,
Chicese
Academy
g
Sciences
,
Hes^g
100101, China)
Abstract
:
Runoff
ydriaiont
contriauie
great.u
te
the
scarcite
of
availatye
water
resonrcet
and
the
aberio-
ration
of
system.
In
tOic
pdpac,
wa
analyzeb
the
caaractemstica
of
runoff
yaridtions
in
HaiOa
Rivac
Basin
duano
differeae
aeaonc
nsinn
tFia
camUination
of
variaaie
senaration
p
0
Mann
一
Ken
dall
test
metion
,
p
0
discasseb
tin
contrinution
of
eacO
inflnencinn
factoc
qnantitativelu-
Tin
resultc
in
dicate
tiat
ti
precipitation
wac
ten
dominant
factoc
of
mnofa
vauationc
in
Hdihe
Riynr
Basin
from
1956
te
2200,
witii
O
l
IC
contrinution
mta
of 85.
4%.
Howevac
,
O
l
I
c
dominnt
factoc
transfomien
from
precipitation
te
lant
usc
chdnae
cansen
Uy
Cuman
activitief
from
2201
te
2216.
TC
c
contrinution
ratn
of
climatn
chdnae
decrensen
te
29.
5%
,
and
that
of
thn
annerlyinn
shmaco
usc
to
71.
0%
.
From
thn
sppim
distrinution
pattei
,
it
showen
that
precipitation
signiPcanttu
atecten
thn
runoff
vauationf
of
north
HPC
c
Rivnu
suU-
uasin
,
sonth
HPC
c
Rival
suU-basin
ant
Tuhai
-
M
pip
Rivco
suU-basin
,
ant
thc
innividaat
contrinution
mtc
alt
exceenen
55%
.
Comparen
with
othcr
slln-bpinf,
Laan
Rivco
suU-basin
was
aPecteC
more
sevem-
ty
by
the
nnnerlyina
surfaco
,
with
the
contridution
rate
of
3
。
.
2%.
TOe
stuUy
of
the
runoff
yaUmions
ant
thelo
mflnences
can
provide
valaaPte
guidanco
foo
the
protection
of
eco-envimnment
ant
the
sustainaPie
utilization
of
wateo
msonmes
in
this
dme.
Key
wordt
:
runoff
variation
；
Mann
一
Kenapt
test
；
variaPte
senaration
；
Haide
Rival
Basin
1
研究背景
径流变异特征及其趋势分析是进行流域水资源
人类活动的共同作用下
，
地区径流显著减少引发的
径流变异现象逐渐引起关注
7_2]
,
也演变为变化环
境下的水文学理论研究方向
7_4]
o
22
世纪
99
年代
安全评估
、
水资源管理的基础
。
当前在气候变化和
以来
，
中国北方地区各流域水循环规律发生了显著
收稿日期
：
2020-b4-29
；
修回日期
：
2020-ll-10
基金项目
：
“
十三五
”
国家水体污染控制与治理科技重大专项
(
2017ZX07101001
)
；
3
十三五
”
国家重点研发计划项目
(2016YFC0441307
)
作者简介
:韩雁
(1972-)
,
男
，
山西大同人
，
博士
，
助理研究员
，研究方向为水文水资源
。
通讯作者:张士锋
(1975-)
,
男
，
湖北荆州人
，
博士
，
副研究员
，
研究方向为水文水资源
。
8
水资源与水工程学报
2021
年
，
其基本特征为降水
幅减少的
下
，
径流
少却
，
由此引发的水资源危机
会
发
生
重的
。
上属于半湿润的中国海河流域是中国
重要的经济发展区域
，
在近十多年以来
异现象
十分突出
。
产水量的减少也必然导致入海水量的锐
和生
恶等
。
自
2006
年我国发第一
次
《
国家
》
以来
，
很多学者都把流域
的
异归因于
的
一
8
,
后来发现仅
靠
素的作用无法解释水文变异
，因此出现
人
的
析
。
从所掌握的文献来
看
,
异的研究方法均集中在水
要素的
机理和规律方面小
5
］
，
且我国各个重点流域的水文
异是学术界关注的重点
，
如对黄河流域水
异
与生态需水
特征
［
0
、
渭河流域水文突变及其对
的响应
山"
0
］
、
石羊河流域水文响应
［
0
］
、
黑
河流域
［
°
］
等水文变异研究
。
以上研究主要
是定性地分析
的规律和
，
缺乏具体的定
研究
，
尤其缺少
异
间上的差异分
析
。
关于
与人
异
的贡
献率各占多少
、
这些贡献率如
间或
域发
生变化等等都是亟待研究的问题
。
海河流域的
和
异引起了有关学
者们的关注
［
10
-
15
］
。
根据中国水利部第二次水资源
评价结果
［
2
］
，
海河流域
1980
-
2202
年系列比
1956
-1979
年系列降水
少
IIP%
,
少
30.1%,
这是属于正常的降水
-
径流的非线性关系
，
是下
机制发生
?
探索这一问
，
一些学者对海河流域的水文变异特征开
有
的研究
，
如土地利
水
异的
等
，
但
是无法定
答
和土地利用的贡献大小及
其
间段的
势
。
流域的
、
汇流是
水
研究的核心内容
，
也是国内外水科学研究的
重点
,
异直接
域的产汇流过程
。
径
异的内在机理如
及
期是否发生变
，
基于这些
，
本文
，
并与
Mat
-
KendaS
法相
，
对海河流域的降水
趋
势与特征
析
，
首次定量解析了研究期
阶
段
与人
海河流域
异的贡献
率
，
识
域
阶段
异的主要
素
，
并延伸探索海河流域二
的变异特征及其
对全流域的贡献,为海河流域生
保护与水资
源的可持续利
科学支撑
，
对于实现海河流
域
的可持续发展具有重要
。
2
研究方法与数据来源
2.1
研究区概况
海河流域位于东经
O2
。
2'
~
09
。
48',
北纬
35°
，
~42
。
42
，
，
东临渤海
，
西倚太行
，
南接黄河
，
北接
内蒙古
，
包括北京
、
天津
、
河北大部
、
山西东部
、
山东和河南的北部以及内蒙古和辽宁的
域集水面积为
32.
Ox
IO
4
km
0
,
,
国
的
发
中占
重要的
。
海河流域水
系图见图
5
匚二
I
湖泊
、水库
二
®
i
省级边界
水文站
河流
260
km
图
1
海河流域水系图
海河流域多年
降水量为
534.
1
mm,
河川径
流量为
214.
9
x
IO
8
m
5
0
22
世纪
77
年代以前
，
海河
域水资源问题并
突出
，
进入
22
-
80
年
来
，
由于
的发展
，
人
取水
断
增加
，
缺水问题逐渐显现
。
目前
，
海河流域人均水资
源占有量仅为
250
m
3
,
约相当于世界人均水资源占
的
3%,
缺水
突出
。
在近年来水资源
开发利
相对稳定的
下
，
水资源短缺的主要
原因是区域内水资源产水
少
，
主要
个方
:一是
，
近年来
升高
，降水
，
常年偏少
;
二是人
导致下
发生
，
在降
水
幅减少的
下,河川径流量的减少却
'
，即发生
异现象
。
2.2
研究方法
2.2.1
径流变异分析方法产流过程是流域径流
的
过程
，
一个流域
与
降水量大小
有关,也与下
的特征有关
。
通常
下
的
与降水量之间存在非线性关系
，
即降水
第
1
期
韩雁
，
等:海河流域径流变异特征及其影响因素研究
2
=
0
-径流关系
。
由于受到人类活动与气候变化的影
(1")(
=
1,2
,
…
，
3
)
10
W
1
)
响
,
降水量和下垫面均会发生改变
，
由此造成下垫面
(
4
)
对地表水的阻水性
、吸水性
、
持水性和输水性等特征
均产生了变化
，
进而导致径流量发生变异
。
由于下
垫面和气候因子对流域径流变异的影响是相互独立
S
k
的均值
E
(
S
k
)
和方差
Var(S
k
)
分别为:
E(SJ
”
(
”
-
1
)
4
”
(
”
一
1)
(2
”
+
5
)
72
(
5
)
(
7
)
的
，
因此本文构建分离变量法对径流变异进行定量
分析
。
^
a(s
)
径流量变化可由时段初的径流量减去时段末的
径流量来表述
，
设时段初
、
时段末的径流量分别为
仇和
R
”
,
则径流量的变化量为
：
A
R
=他
-
R
”
将正时
间
序列统计量
UF
k
定义为
:
s
一
E
(S»)
"F
k
=
v
2
S
f
畑
(
S
)
(
2
)
将时
间
序列逆转
得
到逆时
间
序列统计量
UB
k
:
"伤
=
一
"
F
k
(
k
=
”
,
”
一
：
!
，
…
，
1)
(
5
)
=
心代
,
。
)
-R(P
”
,G
”
)
=
R(P°,G°
)
-R(P°,G
”
)
+R(P°,G
”
)
-R(P„
,G
”
)
由统计量
"F
k
和
"B
k
分别构成
"F
和
"B
曲线
，
=
A
R
C
+
A
R
P
(
1
)
当财和
"B
两条曲线在置信区间内相交
，
若统计量
超出置信区间
，
则其交点为突变点
。
2.3
数据来源
式中:和
P
”
分别为时段初和时段末的降水量
,
mm
;
G
.
和
G”
分别为时段初和时段末的下垫面特
r
；
A
R
P
和
△
心分别为降水因子和下垫面因子对径
流变化的贡献,
mm
。
本研究中海河流域
1255
-2009
年水文资料来
源于全国
第二
次水资源评价
卩
2
,2001
年水文
公式
(
1
)
表明
，
可采用分离变量的方法将径流
变化量分解为两个部分
,
即由降水量变化和由下垫
而导
的
。
资料来源于
《中国水资源公报
＞(1202
-2212)
[
06
]
,
相
关
点的
资
来源于中国
数
(http
:
//
data-
cmn/cn
)。
2.0.0
趋势分析方法采用普通线性回归模型估计
3
结果与分析
3.1
海河流域径流变异
时间序列变化趋势
，
将年际水文变量因子和气候因子
设为因变量
，
时间序列设为自变量
,
拟合公式为
：
y
=
a
方
+
2
(2
)
3.1.1
1255
-2209
年降水
-
径流关系变化结果与
式中:
y
、
a
、
2
、
t
分别为拟合值
、
斜率
、
截距和时间
分析本研究首先选取全国
第二
次水资源评价的
(a
),
a
X
2
为
12
a
期气候倾向率
，
a
为正表示变量
、
具有增大趋势
，
为负表示具有减小趋势
。
1257
-2209
年的降水-径流关系作为研究对象
，
对
其水文变异规律进行分析
，
同时根据公式
(1
)
进行
非参数
Mann
-
Kendall
(
M
-
K)
检验是评估变
量趋势显著性的有效方法，
在气象和水文的时间序
列突变检测中被广泛应用
[21
]
0
对于给定的时间序
异
的
析
，
得到降水
和下
水文
异
的
贡献
率
。
由于我国第一次水资源评价的降水系列为
1956
-1979
年系
列
，
因此可将
1257
-
2209
年系
列
拆分为发生水文
变异前
、
后的
1255
-1279
年系
列
和
列
X
=
[
1
,
2
,
-,„],
将
M
-
K
秩累积量序列
(SQ
定义为
：
k
380
-2209
年系
列
。
表
1
为
1956
-2000
年海河流
s
应二
Y
2
(
k
=
2,3
,
…
，
”
)
i
=
1
其中
2
i
可表示为
：
表
1
(3)
域不同时段年均降水量
、
径流量
、
入海水量以及径流
系数数
。
1555
-2000
年海河流域不同时段年均降水径流数据
时间系列(年份
)
1255
-1279
降水量/
mm
5405
(
10
m
入海水量/
10
8
m
3
15507
5
6
径流系数
00135
00107
00127
备注
25001
前
24
a,
降水偏丰
4.7%
后
21
a,
降水偏枯
7.0%
1280
-2000
1255
-鸟
。
。
。
45505
53405
179.3
21405
3504
10103
第
二
次全国水资源评价结果
10
水资源与水工程学报
2021
年
125/
-2202
年期间海河流域降水-径流关系
法计算
，
得到气候变化和下垫面改变对径流量减少
的贡献率分别为
80.
8%
和
19.
2%
。
3.0
2
二级区径流变异结果与分析海河流域从
如下
：
R
=0.
9375P
-
286.
16
(
c
0
=
0.
5466
)
(9
)
式中
：
R
为流域天然年径流量
,12
5
m
3
P
为年降水
北到南可以划分为
4
个二级区
，
分别是滦河水系
、
海
河北系
、
海河南系和徒骇马颊河水系(图
0
。
分别
对这
4
个二级区
1956
-2000
年标准系列进行降水
-
径流相关分析
，
得到以下拟合关系式
：
R
=
0.
2542P
-
86.
834
量,
mm
。
由表)可知
,1956
-2202
年的多年平均降水量
为
534.
1
mm,
径流量为
214.
9
x
W
8
m
3
,
径流系数为
0.
126
。
对发生径流变异的
1285
-2202
年系列进行
(
c
0
=
0.
7946
)
(10
)
对比分析
，
得到这一系列的年平均降水量为
465.
9
mm,
径流量为
174.
8
x
IO
8
m
3
,
降水量比
125/
-2202
年多年平均值减少了
34.6
mm,
径流量减少了
40.
1
xio
8
m
5
0
将
1255
-2202
年系列的年平均降
水量代入公式
(9
)
，
得到相同产流条件下的年平均
径流量应为
152.
1
x
IO
8
m
3
，
所以由于降水量减少导
R
=
0.
S222P
-
55.
975
R
=
0.
0916P-
37.
867
(s'
=0.8812
)
(10
)
(
c
0
=
0.
47
75
)
(13
)
R
=
0.
4574P
-
154.
340
(
c
0
=
0.
8099
)
(12
)
采取分离变量法分析
，
将
1086
-2200
年的降水
量分别代入公式
(
10)
~
(13)
，
计算得到各二级区在
没有变异条件下的产水量
，
进而获得各二级区导致
径流量减少的降水因子和下垫面因子的贡献率
，
结
致的径流减少量为
32.
4
x
10
8
m
3
,
由于下垫面变化
导致的径流减少量为
7.1
x
IO
8
m
5
0
按照分离变量
果见表
2
。
表
2
研究时段海河流域各二级区径流量变异计算结果
二级区
滦
河
1956
-2000
年
1956
-2000
年
1280
-2000
年
198
-2
年
径流量变
降水
降水
/
mm
549.3
径流量
/10
5m
3
52.3
降水
(mm
522.3
径流量
/14
5m
3
4239
4436
化
/14
5
m
3
-938
贡献率
/%
6938
9839
8731
下垫面贡
献率
／
%
30.2
海河北
系
51.8
548.
3
559.
1
45631
5
839
-732
-20.1
131
12.3
-1737
海河
南系
9633
1431
7538
徒骇马颊
河
53339
1135
-236
11737
表
2
结果表明
,1986
-2200
年海河流域
4
个二级
区的径流量均有所减少
，
减少量为
(2.6~26.5
)
X10
8
m
4
。
径流量减少百分比最大的为海河南系,减少了
20
3%
；
减少百分比最小的为海河北系
，
减少了
13.
3%
。
从贡献率方面分析
，
降水是径流量减少的主
均径流量为
134.
3
x
10
8
m
4
，
比多年平均径流量减少
了
84.
3
xl0
8
m
4
。
将
262)
-2216
年期间年平均降
水量数据带入公式
(9),
如果下垫面条件没有改变
,
径流量应为
190.5
xl0
8
m
4
,
说明由于气候变化的影
响径流量减少
24.
4
x
10
8
m
4
,
占径流减少量的
22.2%
；
同时可以求得这一时期由于下垫面的变化
要因素
，
尤其是徒骇马颊河降水因子贡献率达到
l)9.
3%
。
主要因为徒骇马颊河流域土壤包气带厚度
导致径流量减少
59.
8
x
10
8
m
4
,
占
70
3%
。
较小,径流量受降水量变化的敏感性较强
,
降水量的
减少直接导致该区的地表径流量减小
。
下垫面对徒
比较两个时段水文变异的特征发现
，
1980
-
2200
年期间和
262)
-2210
年期间的降雨
-
径流关
骇马颊河流域径流量减少的贡献率为-
)9
-
3%
,即下
垫面变化增加了该流域的径流量
。
同时根据有关研
究成果的
,1086
-2210
年海河流域三级区中除了滦
系均发生了明显变化
，
两个时期的降水量和径流量
均小于多年平均水平
，
但是降水和下垫面的影响程
度却有明显区别
，
前一时期主导因子为降水
，到了
21
世纪初期
，
由于下垫面产流环境的变化,人类活
河山区
，
徒骇马颊河流域建设用地面积增长最快
，
增
加了
10.31%
，
且水域面积也增加了
4.
32%
,
即人类
活动使不透水面积增加
，
提高了对流域径流量的贡
少的贡献率
增大
。
3.1.3
径流变异对生态环境的影响海河流域由
献,即下垫面变化对径流量增加起到了促进作用
。
3.0
3
于径流量减少
，
直接影响了该地区的水资源供需平
21
世纪初期降雨
-
径流关系演变趋势
到
衡
，
对生态环境也产生了直接的影响
。包括以下几
个方面
：
(1)
径流变异对入海水量具有显著影响
。
近年
了
21
世纪初期
，
海河流域的径流减少更趋明显
。
262)
-2210
年期间
，
年平均降水量为
545.3
mm,
平
第
)
期
韩雁
，
等:海河流域径流变异特征及其影响因素研究
11
来海河流域入海水
少
，
已经从多年
的
和
和石家庄市两个城市的
来
。
100
3
xl0
8
m
4
下降到
2216
年的
37.
1
x
10
8
m
4
,
个
别年份几乎没有水量入海
。
海河流域河川
1056
-2212
年海河流域各年代年均降水量和
代表城市
的
趋势见图
3
o
3
见,
入海水量的变化态势及突变分析结果见图
2
。
由图
1056
-2210
年海河流域的降水量一直处于减少态
2
可看出
，
由于降水和下
的改变
，
流域的入海水
1956
-2210
年呈下降趋势。
采用
M
-
K
突变
检验分析
，
得到
1055
-2216
年海河流域入海水
值为
85.2
x
10
8
m
4
，
突变发生在
1077
年(图
2(U))
o
势
，
由
1956
年的
585
mm
减少至
2010
年的
491
mm,
55
a
内累计减少了
94
mm,
减少百分比为
12.
1%
。
是从
2010
年开始降水
超过了多年
降水量
。
所增多
，
最近的降水量
与河川径流量突变发生的
123)
年相比(图
2(a)
),
提前了
10
-
o
(2)
彳
1056
-2212
年海河流域年降水量的变化态势
和突
析结果见图
4
o
4
可见
，
海河流域降
少趋势,
异对海河流域地下水的
。
由于
水
1955
-2212
年的
61
年中整
水文变异
，产水量减少
，
在近
22
年海河流域取用水
没有增加的
降水量气候倾向率为
-
13.
3
mm/10a,
利用
Mann
-
下
，
流域历年地下水位连年下降
。
下降
Kendad
趋势检验法对
1056
-2210
年降水量的变化
趋势
水
相
检验
，
2
在南水北调中线工程通水以前,地下水
92%
的
性检验下
，
降
22
m,
导致河
原的生
、
水
，
乃至于对华北平
少趋势
且突变发生在
1057
-
1077
年
。
，
降水突变的时间提前了大约
12
a,
造
极大的
。
3.2
海河流域径流变异影响因素分析
受到降水
的
，
但二者变
3.3.1
气候变化对径流变异的影响气候变化导
致海河流域的
异是相关研究学者的普
的事实及其
.
的
过程并不完全同步
，
受水利工程
发生突变的时间滞后于降水量突
的影响,
间
。
识
[25]
o
但海河流域
程
需要
海河流域的
京市和石家庄市的多年
点
计
，
北
12.25
七
和
步验证
。
和降水两个
来表征
。
海河流域降水
年
降水
多
13.27
°C
o
研究时段内北京市和石家庄市年均气温
析
，
而
选用北京市
变化态势及突
-----
UB
析
见图
5
。
、
9
的仲'
仲
6
0'
9
“
6
、
9
金
9
欧
99'
撐
榭
#
妙
、
样
年份
(a)
河川径流量突变分析
年份
(b)
入海水量突变分析
图
2
1255
-2010
年海河流域径流量和入海水量变化态势及突变分析
_
■
降水量
北用市气温
石家庄市气温
r
1
4
1
1
1
3
1
1
2
1
1
1
1
0
1
G
x
_
0
0
O
o
/
M
r
2.5
—
UF
—
图
3
1055
-2010
年海河流域各年代年均降水量
和代表城市
图
4
1056
-2010
年海河流域年降水量
变化态势及突变分析
的变化趋势
12
水资源与水工程学报
2021
年
图
5
研究时段内北京市和石家庄市年均气温变化态势及突变分析
分析图
5
可知
,1951
逐年升高趋势
，
气温的
年期间北京市气温
同程度的增加
。
京津
建
积由
1985
年
率为
^/12a
；
石
与北京市类似
,
1
051
km
2
增加到
2212
年
3
348
km
2
,
增加了
2
倍
家庄市
1955
-
2419
年年
北京市和石家庄市两个站点的
95%
的
多
。
建
小
，
且
起到
积增
然
增加起到一定促
积比例增加对径流的增
也有逐年升高的趋势
，
气温倾向率为
0.32
^/12a
；
，
但相对于整个区域而言所占的面积比例较
升
通过
中的
性检验
，
北京市
突变发生在
。
此外
，
人
的
还
1982
年,而石家
突变发生在
1979
年,均晚于
。
直接表现为水
得河川
的
非汛期要
，
水库的调蓄
，
海河流域
径流变异没
往会造
突变发生的时间
，
可以亍
间分配上发生改变
，
尤其是
期的
促
。
因此
，
人类活
积比例增加
。
3.2.2
人类活动对径流变异的影响人类活动往
增加的方面
，
如不透水面积增加
，
也
和土地利用发生改变
，
影响
与水文过程
，
导致水文
增加的方面
，
如
水
发生变异
。
通过对
1984
-2213
年海河流域
ND
刃
指数与径流
4
结论
(
1
)
海河流域水文变异受到气候变化和人类活
，
文
dall
法相
过程的分析(图
6
),
发现
ND
刃
指数在逐渐
增大
，
尤其是林地面积增加,草地面积减少
,
其中
方
与
Mann-Knn
域东南
年后海河南系的
积增
多
，
使得
少
。
，
1980
，
定量解析了
1255
-2212
年不同阶段
2
中海河流域二
异
也
少
，
这
和人
率
，
为流域生
海河流域
异的贡献
也验证
积的增加
,
保护与水资源的可持续利
：
ND
刃
指数的增加
，
尤其是
科学支撑
。
(2)
22
世纪下半叶海河流域径流变异的主导因
得区域水源
降水
力增强
，
植被的耗水量也增大
,
增加的
下
少,使流域
子是
中的降水量
，
相比
1957
-
2200
年系
和下
异主导
趋势
。
400
列
，
在
1980
-2000
年期间
0.45
0.35
0.25
的
-•-
径流量
一指数
贡献率分别为
88.
8%
和
12.
2%
；
21
世纪初期水文
350
300
250
异仍然
人
，
但是
导致的土地利
已转变
，
在
2201
-2012
200
150
年期间
的贡献率下降至
22.0%
,
而下垫面
的贡献率上升至
71.2%
。
(3)
对
1257
-
2200
年海河流域
4
个二级区开展
100
50
1982
1988
1994
2000
2006
2012
0.05
年倚
图
7
1982
-2013
年海河流域
ND"
指数与径流量变化过程
异研究发现
，
在
1280
-2200
年期间
异百
大的为海河南系
，
减少了
21.
3%
,
最小
人
夕卜
，
同时也使得区
积减少
，
工业
、
住宅
、
交通等
的为海河北系
，
减少了
13.
9%
o
从贡献率方面来
看
，
降水
少是
异的主导
，
海河北系
、
域
积在不
海河南系
、
徒骇马颊河流域降水
异的贡献
第
1
期
韩雁
，
等:海河流域径流变异特征及其影响因素研究
13
率分别为
99.
5%
,87.
5%
和
117
.
5%
；
相比其他流域
的径流变异
，
滦河水系受下垫面变化影响相对较大,
达到
30.2%
。
(
4
)
海河流域的径流变异对生态环境产生了不
良影响
，
主要表现为入海水量显著减少
，
地下水水位
埋深下降等
。
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