流域径流分割研究论文

根据窟野河流域近50年的气象、水文资料，分析降水、气温、蒸发、径流时空分布及变化特点与趋势变化的显著性，选取转折点，将转折点以前资料输入水文模型，开展了流域水文模拟研究，评估了气候变化和人类活动对径流变化的影响，分析了河川径流量对气候变化的响应。主要内容包括以下方面:

1)结合窟野河流域气候变化特点和下垫面状况，分析气候因素和下垫面条件对产流的影响。窟野河流域下垫面物质由黄土、风砂土和基岩组成，主要为基岩、黄土。基岩出露区其下渗率、地面透水性及其蓄水能力较低，易产流，地表径流充沛;黄土孔隙率较高，下渗率较大，地下径流丰富。采用滑动平均法、肯德尔秩次和斯波曼秩次相关检验法，分析窟野河降水、气温、蒸发及径流的变化趋势及其显著性。分析表明:降水总体呈现减少趋势，但趋势性不显著。气温总体呈现上升趋势，趋势性较显著。径流基本上呈现稳定的递减趋势，趋势显著。

2)对干旱和半干旱地区的水文模拟一直是水文学家面临的挑战。而处于半干旱地区黄河中游的窟野河流域水文情势复杂多变。本节借鉴了一些学者在干旱半干旱流域水文模拟的应用经验，选取概念性集总式流域水文模型(水量平衡模型)和基于物理机制的分布式流域水文模型(可变下渗容量模型-VIC模型)对窟野河流域降雨-径流模拟作了系统的比较，并参考水文预报规范，以Nash-Sutcliffe效率系数和相对误差确定评价指标和标准。结果显示Nash-Sutcliffe效率系数都大于60%，相对误差也控制在10%。利用窟野河流域1983年之前的水文、气象资料，对所选用模型模拟结果进行比较，两个模型均能较好地模拟流域的月流量过程，相比分布式VIC模型，月水量平衡模型结构简洁，涉及参数少。从模型的模拟程度、可操作性和对资料的要求着手考虑，择优选用集总式月水量平衡模型开展气候变化对水文水资源的影响研究。

3)针对窟野河的气候变化特点，探讨流域未来气候变化趋势以及对水资源的影响。分析得出，窟野河未来气温的总体变化趋势与全国、全球有类似之处，呈现持续的变暖趋势。造成气候变暖的原因不仅仅是温室效应，人类活动是其中一个重要的因素，相对于气温平稳持续的变化，降水差异较大，分布不均，不同年代之间降水变化也存在一定的差异。

4)基于数理统计方法，建立气温与蒸发能力之间的关系，进而分析气温变化对蒸发能力的影响，结果表明气温升高1℃和2℃的情况下，流域的蒸发能力也随之增加;且在地域分布上，低纬度地区的变化略小于高纬度地区的变化。

5)统计1951～2006年逐月数据，绘制流域1983年前后两个不同时段的降水径流关系，结果表明流域年降水量与年径流量关系点群较散乱，两个阶段的年降水量和径流量相关系数远低于降水与径流的相关系数;同样降水条件下，后期径流量总体比前期径流量偏小;前期的降水径流相关系数高于后期的降水径流相关系数，说明人类活动不仅改变了降水径流的相关关系，同时也降低了二者的相关性，使流域水文循环系统更为复杂。并采用定量分割法分析气候变化和人类活动对流域径流的影响，得出气候变化和人类活动对河川径流量减少的贡献率分别为37%和63%，人类活动是流域径流量减少的主要原因。

6)评估未来气候变化对径流量影响。综合全球气候模型中考虑的A1、A2、B1和B2四种情景，采用目前多数国家认同发展的气候情景，A1B排放情景下美国NCAR模式、德国MPI模式和在中国应用较好的PRECIS模式的气候输出结果，预估不同模式对气温、降水存在一定差异，未来气温可能升高～℃。未来降水预估存在差异，NCAR模式预估降水可能增加;PRECIS预估2020年前后降水偏多，2030年前后降水可能减少。未来2010年前后(2006～2015年)和2020年前后(2016～2025年)，河川径流量可能偏高约～和1%～40%，2030年前后(2026～2035年)和2040年前后(2036～2045年)径流量可能偏少～17%和4%～12%，但在2050年前后，窟野河流域水量又可能转丰。假定降水变化和气温升高形成多种组合分析河川径流对气候变化的敏感性。可知降水不变，气温升高或降低1℃，径流量将减少或增加;而气温不变，降水增减10%，径流量将相应增加或减少;在气温升高2℃阈值，降水增加或减少10%，河川径流量将增加或减少。

从评估结果看，未来50年，窟野河流域水资源可能偏多，可改善流域生态环境。尽管更长时期的水资源预估存在不确定性，但全球变暖将可能造成的水资源短缺也需引起流域管理部门的重视。