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渭河源区径流变化特征及其归因分析

周伟业 田鹏

周伟业, 田鹏. 渭河源区径流变化特征及其归因分析[J]. 自然保护地,2023,3(2):66−74 doi:  10.12335/2096-8981.2022072301
引用本文: 周伟业, 田鹏. 渭河源区径流变化特征及其归因分析[J]. 自然保护地,2023,3(2):66−74 doi:  10.12335/2096-8981.2022072301
ZHOU Weiye, TIAN Peng. Attribution Analysis of Runoff Change in the Source Area of Weihe River[J]. Natural Protected Areas, 2023, 3(2): 66−74 doi:  10.12335/2096-8981.2022072301
Citation: ZHOU Weiye, TIAN Peng. Attribution Analysis of Runoff Change in the Source Area of Weihe River[J]. Natural Protected Areas, 2023, 3(2): 66−74 doi:  10.12335/2096-8981.2022072301

渭河源区径流变化特征及其归因分析

doi: 10.12335/2096-8981.2022072301
基金项目: 国家科技基础资源调查项目(2017FY100904)
详细信息
    通讯作者:

    E-mail:pengtian@nwsuaf.edu.cn

  • 中图分类号: P333.1

Attribution Analysis of Runoff Change in the Source Area of Weihe River

  • 摘要: 受气候变化和人类活动的双重影响,渭河源区的径流日益减少。基于1975—2018年渭河源区武山水文站的水文资料及其周边3个气象站的气象资料,本研究采用Mann-Kendall趋势检验法、双累积曲线法以及Budyko假设的弹性系数法等多种方法,分析流域内的径流变化趋势及突变特征,揭示引起径流变化的驱动因素,并量化分析驱动因素的影响程度。研究结果表明,1975—2018年渭河源区年平均径流量为4.89亿 m3,呈现显著减小趋势;年降水量为467.43 mm,减少趋势不显著;潜在蒸散发量为811.39 mm,呈现显著增大趋势;渭河源区的径流突变年份发生在1993年。通过对渭河源区径流敏感性分析发现,径流对降雨的敏感性最强,其次是人类活动和潜在蒸散发量,且对三者的敏感性均呈现显著增大趋势。通过Budyko假设的弹性系数法发现,人类活动对径流变化的影响为主要因素,占径流变化量的54.09%,这是由于渭河源区大范围的退耕还林以及其他水土保持措施的实施,显著减少了地表径流的形成。
  • 图  1  研究区地理位置

    Figure  1.  Geographic location, meteorological and hydrological stations of the research area

    图  2  武山水文站1975—2018年径流量变化趋势

    Figure  2.  Runoff change trend of Wushan hydrometric station from 1975 to 2018

    图  3  渭河源区1975—2018年降水量(a)与潜在蒸散发(b)变化趋势

    Figure  3.  Variation trend of precipitation (a) and potential evapotranspiration (b) in the source area of Weihe River source area from 1975 to 2018

    图  4  渭河源区1975—2018年累积径流量(a)与累积潜在蒸散发量(b)变化趋势

    Figure  4.  Variation trend of cumulative runoff (a) and cumulative potential evapotranspiration (b) in the source area of Weihe River from 1975 to 2018

    图  5  年降水量和年径流量的双累积曲线

    Figure  5.  Double mass curve of annual precipitation and annual runoff

    图  6  影响因子的弹性系数值变化趋势

    Figure  6.  Change trend of elastic coefficient value of influence factor

    表  1  研究区水文站和气象站数据

    Table  1.   Data of hydrological station and meteorological station

    流域水文站/气象站经度(E)纬度(N)集水面积(km2水文年份
    渭河源区武山站104°882′34°7278′8 0801975—2018
    漳县104°467′34°8831′
    渭源104°12′35°08′
    陇西104°65′35°
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    表  2  武山水文站1975—2018年径流量演变趋势

    Table  2.   Evolution trend of runoff of Wushan hydrometric station from 1975 to 2018

    站点差异系数最大值(亿 m3最小值(亿 m3极值比检验统计值(t检验)显著性水平
    武山站0.5110.7691.1279.554−3.4170.05
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    表  3  径流量、降水量和潜在蒸散发量的M-K检验结果

    Table  3.   M-K test of runoff, precipitation and potential evapotranspiration

    流域径流量降水量潜在蒸散发量
    检验统计值显著性水平检验统计值显著性水平检验统计值显著性水平
    渭河源区−3.3380.05−1.0310.014.2480.05
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    表  4  渭河源区径流对影响因子的敏感性值分析

    Table  4.   Sensitivity value analysis of runoff in the source area of Weihe River to impact factors

    流域年份ET0(mm)R(mm)P(mm)WR/PET0/P弹性系数
    ep$ {e}_{{ET}_{0}} $eW
    渭河源区1975—2018821.6555.52477.462.310.111.772.92−1.92−2.01
    1975—1993762.4676.09485.602.060.161.572.59−1.59−1.62
    1994—2018866.6439.90471.272.500.081.903.17−2.17−2.30
    注:R/P为径流系数;ET0/P为干旱指数;ep为降雨的弹性系数;$ {e}_{{ET}_{0}} $为潜在蒸散发的弹性系数;eW为下垫面的弹性系数。
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    表  5  弹性系数的M-K检验

    Table  5.   M-K test of elastic coefficient

    弹性系数检验统计值显著性水平
    降水量(ep 4.582 0.01(极显著)
    下垫面特征(ew −3.995 0.01(极显著)
    潜在蒸散发量(eETo −4.612 0.01(极显著)
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    表  6  渭河源区气候和人类活动对径流变化的影响

    Table  6.   Impact of climate and human activities on runoff change in the source area of Weihe River

    流域基准期变化期dRp(mm)dRw(mm)dRET0(mm)dR(mm)dR’(mm)CP(%)CW(%)CET0(%)
    渭河源区1975—1993 1994—2018−4.87−21.69−13.54−31.19−40.0912.1454.0933.77
    CP表示降水贡献率;CW表示人类活动贡献率;CET0表示潜在蒸散发贡献率。
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-23
  • 修回日期:  2022-11-20
  • 录用日期:  2022-12-07
  • 网络出版日期:  2023-05-17
  • 刊出日期:  2023-05-25

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