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永定河三家店以上流域径流减少归因分析

彭弢 贾仰文 牛存稳 刘欢 KHUSoon-Thiam

彭弢,贾仰文,牛存稳,等. 永定河三家店以上流域径流减少归因分析[J]. 水利水运工程学报,2022(1):67-76. doi:  10.12170/20210115002
引用本文: 彭弢,贾仰文,牛存稳,等. 永定河三家店以上流域径流减少归因分析[J]. 水利水运工程学报,2022(1):67-76. doi:  10.12170/20210115002
(PENG Tao, JIA Yangwen, NIU Cunwen, et al. Attribution of runoff attenuation in the Yongding River basin upstream of the Sanjiadian[J]. Hydro-Science and Engineering, 2022(1): 67-76. (in Chinese)) doi:  10.12170/20210115002
Citation: (PENG Tao, JIA Yangwen, NIU Cunwen, et al. Attribution of runoff attenuation in the Yongding River basin upstream of the Sanjiadian[J]. Hydro-Science and Engineering, 2022(1): 67-76. (in Chinese)) doi:  10.12170/20210115002

永定河三家店以上流域径流减少归因分析

doi: 10.12170/20210115002
基金项目: 国家重点基础研究发展计划项目(973计划)(2015CB452701);流域水循环模拟与调控国家重点实验室自主研究课题(SKL2020ZY04)
详细信息
    作者简介:

    彭 弢(1994—),男,湖南长沙人,博士研究生,主要从事水文水资源研究。E-mail:962770794@qq.com

    通讯作者:

    贾仰文(E-mail:jiayw@iwhr.com

  • 中图分类号: P333

Attribution of runoff attenuation in the Yongding River basin upstream of the Sanjiadian

  • 摘要: 20世纪70年代以来,永定河流域径流特征发生了巨大变化,下游常年处于断流状态。根据1956—1991年及2006—2018年永定河三家店以上流域各站的气象与水文数据,利用M-K检验和小波分析方法分析了永定河流域的气象要素及径流变化趋势,利用双累积曲线和基于Budyko假设的弹性系数法进行了径流减少归因分析。结果表明:①1956—2018年间永定河流域的降雨无明显增加或减少趋势,气温有显著上升趋势,蒸发能力略有下降,径流减少非常明显,达到99.9%置信水平。②永定河流域大部分站点的降雨和径流变化存在大概11或23 a的波动周期。③永定河10个水文站的降雨-径流双累积曲线均发生了2~4次较为明显的偏移,在20世纪的60年代中期、70年代初期、80年中期和90年代初期都发生了偏向径流的偏移,这表明在降雨量水平未发生明显变化的情况下,径流减少了。④永定河流域是强人类活动区域,弹性系数绝对值依次为:降水>下垫面参数>蒸发能力,人类活动对径流减少的平均贡献率约为95%。
  • 图  1  永定河流域(三家店以上)地理位置及水系

    Figure  1.  Geographical location and water system of the Yongding River Basin

    图  2  永定河流域面雨量变化

    Figure  2.  Variation of areal rainfall in Yongding River basin

    图  3  永定河部分站点年径流统计量U变化

    Figure  3.  Variation of U of annual runoff of some stations in Yongding River basin

    图  4  永定河流域部分站点双累积曲线

    Figure  4.  Part of double mass curve results in Yongding River basin

    表  1  永定河流域各站气温蒸发变化趋势M-K检验结果

    Table  1.   Mann-Kendall test result for temperature and evaporation in Yongding River Basin

    站点名称控制面积/km2起始年份系列长度/a气温变化趋势蒸发变化趋势气温突变年份蒸发突变年份
    丰镇 785 1956 47 0.049 4 −0.047 8 1989* 1983
    孤山 2 619 1956 47 0.032 3 −0.015 9 1986* 2016
    固定桥 15 803 1973 30 0.074 0 0.067 7 1972* 1958
    册田水库 17 050 1961 42 0.052 5 −0.257 3 1985* 1974
    石匣里 23 627 1956 46 0.050 3 0.037 1 1989* 1989
    响水堡 14 507 1956 46 0.047 0 −0.358 9 1988* 2017
    官厅水库 42 500 1956 47 0.039 1 −0.576 6 1986* 2016
      注:带*号表示变化趋势明显,达到95%显著水平。
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    表  2  永定河流域各站降雨径流变化趋势分析结果

    Table  2.   Analysis of annual precipitation and runoff change trend in Yongding River basin

    站点
    名称
    起始年份系列长度/aM-K检验小波分析突变点选取年份
    降水突变年份径流突变年份降水突变年份径流突变年份降雨径流
    丰镇 1956 47 2012 1986* 2016(23) 2011(23) 2016 1985
    孤山 1956 47 2016 1988* 1966(3) 2010(32) 2016 1988
    固定桥 1973 30 2016 1986* 2016(23) 1980(29) 2016 1986
    册田水库 1961 42 1973 1981 1988(32) 1973(11) 1982 1985
    石匣里 1956 46 2016 1976* 1962(11) 1963(24) 2012 1986
    响水堡 1956 46 2016 1983* 1962(9) 1970(23) 1962 1983
    官厅水库 1956 47 2016 1982* 2016(23) 1962(23) 2016 1984
      注:带*号表示变化趋势明显,达到95%显著水平;括号中数值为小波分析得到的变化周期(a)。
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    表  3  永定河流域各站径流减少双累积曲线法归因分析结果

    Table  3.   Runoff reduction analysis through double mass curve method in Yongding River basin

    站点
    名称
    基准期变化期
    时段年均
    降雨/mm
    年均
    径流/万m3
    时段年均
    降雨/mm
    理论年
    径流/万m3
    实际年
    径流/万m3
    年径流
    减少率/%
    气候变化
    贡献率/%
    下垫面变化
    贡献率/%
    丰镇 1956—1983 390.2 3 723.1 1983—2018 412.6 3 936.9 932.3 76.30 −7.66 107.66
    孤山 1956—1991 420.0 7 566.6 1991—2018 410.4 7 393.0 1 964.7 73.40 3.10 96.90
    固定桥 1973—1985 427.0 25 694.1 1985—2018 455.4 27 404.2 3 676.0 86.60 −7.77 107.77
    册田水库 1961—1971 476.1 52 563.2 1991—2018 410.4 7 393.0 1 964.7 93.10 15.50 84.50
    石匣里 1956—1966 438.1 99 560.0 1991—2018 434.5 94 319.2 7 039.3 92.50 5.66 94.34
    响水堡 1956—1964 439.6 64 276.7 1982—2018 420.9 61 536.9 10 651.3 82.70 5.11 94.89
    官厅水库 1956—1970 424.2 151144.0 1991—2018 436.9 155666.0 9 863.1 93.70 −3.20 103.20
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    表  4  永定河流域各站径流减少弹性系数法归因分析结果

    Table  4.   Runoff reduction analysis in Yongding River basin

    参数丰镇孤山固定桥册田水库石匣里响水堡官厅水库
    基准期起点 1956 1956 1973 1961 1956 1956 1956
    基准期终点 1985 1991 1986 1985 1986 1983 1984
    基准期年均降雨/mm 389.4 421.0 421.3 454.4 419.4 406.8 405.2
    基准期年均ET/mm 966.7 998.0 959.8 971.71 984.2 1022.4 1037.3
    基准期年径流深/mm 45.2 27.7 14.1 21.9 25.6 34.6 26.5
    基准期下垫面参数 1.64 2.14 2.80 2.61 2.20 1.90 2.80
    变化期起点 1985 1991 1986 1985 1986 1983 1984
    变化期终点 2018 2018 2018 2018 2018 2018 2018
    变化期年均降雨/mm 416.2 409.6 448.8 440.1 425.5 413.9 417.4
    变化期年均ET/mm 964.4 1 003.7 966.0 968.3 985.7 1 008.1 1 023.2
    变化期年均径流/mm 11.3 8.8 4.2 2.9 4.1 7.7 3.9
    变化期下垫面参数 2.95 3.00 4.20 4.46 3.90 3.20 3.70
    流域降水弹性系数 2.73 3.12 4.24 3.83 3.35 3.00 3.23
    流域蒸发弹性系数 −1.73 −2.12 −3.24 −2.83 −2.35 −2.00 −2.23
    流域下垫面弹性系数 −2.48 −2.83 −3.55 −3.17 −2.98 −2.78 −3.04
    降雨变化贡献率/% −10.50 6.82 −18.42 5.13 −2.21 −2.84 −11.92
    蒸发变化贡献率/% −0.23 1.00 1.39 −0.42 0.17 −1.52 −3.72
    下垫面变化贡献率/% 110.73 92.18 117.03 95.29 102.04 104.35 115.65
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-01-15
  • 网络出版日期:  2022-01-25
  • 刊出日期:  2022-02-15

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