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海河流域径流变化趋势及其归因分析

张利茹 贺永会 唐跃平 王国庆

张利茹, 贺永会, 唐跃平, 王国庆. 海河流域径流变化趋势及其归因分析[J]. 水利水运工程学报, 2017, (4): 59-66. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.04.009
引用本文: 张利茹, 贺永会, 唐跃平, 王国庆. 海河流域径流变化趋势及其归因分析[J]. 水利水运工程学报, 2017, (4): 59-66. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.04.009
ZHANG Liru, HE Yonghui, TANG Liru, WANG Guoqing. Analysis of runoff change trend and its attribution in Haihe River basin[J]. Hydro-Science and Engineering, 2017, (4): 59-66. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.04.009
Citation: ZHANG Liru, HE Yonghui, TANG Liru, WANG Guoqing. Analysis of runoff change trend and its attribution in Haihe River basin[J]. Hydro-Science and Engineering, 2017, (4): 59-66. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.04.009

海河流域径流变化趋势及其归因分析

doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.04.009
基金项目: 

中国工程院重大咨询研究项目 2015ZD070501

中央级公益性科研院所基本科研业务费项目 YJZS1515005

中央级公益性科研院所基本科研业务费项目 Y917006

详细信息
    作者简介:

    张利茹(1981—),女,河南漯河人,高级工程师,博士,主要从事水文水资源研究。E-mail:zhangliru12@163.com

  • 中图分类号: TV12

Analysis of runoff change trend and its attribution in Haihe River basin

  • 摘要: 在气候变化和人类活动共同影响下,流域径流发生了很大变化。尤其是海河流域,水资源匮乏的现象更为严重,分析水资源变化趋势对实现水资源的可持续开发利用具有重要意义。根据海河流域实际地形地貌特征及水文站分布情况,选取观台、响水堡、张家坟、下会和桃林口等5个水文站所在的区域,采用Mann-Kendall秩次相关检验法及线性回归方法,分析检验各典型区域年径流量的历史变化趋势。基于半分布式流域水文模型——TOPMODEL,采用水文模拟的途径,定量评估了典型区域气候变化和人类活动对径流变化的影响。归因结果表明:除桃林口外的其他4个水文站的年径流量均呈显著减小趋势,海河典型区域年径流减小主要跟人类活动有关,其占比都在65%以上。人类活动对观台、张家坟和响水堡站径流量减小的影响占比为65%~70%,对桃林口站径流量减小的影响占比为75.4%,对下会站径流量减小的影响占比高达81.7%,主要原因是海河流域自20世纪60年代中后期以来进行大规模水利建设所产生的水文效应。
  • 图  1  海河流域典型控制站分布

    Figure  1.  Distribution of typical basin control stations in HRB

    图  2  海河流域代表站多年径流变化

    Figure  2.  Annual runoff changes given by 5 hydrological stations in HRB

    图  3  海河流域5个水文站径流历史演变规律

    Figure  3.  Trends of runoff given by 5 hydrological stations in HRB

    图  4  海河流域各控制站年径流突变点诊断(Mann-Kendall法)

    Figure  4.  Detecting curves of mutation of annual runoff in 5 hydrological stations in HRB by Mann-Kendall tests

    图  5  率定期和检验期间逐月实测与模拟径流量过程

    Figure  5.  Process of measured runoff and simulated runoff from the period of calibration to testing

    表  1  各典型区域水文站基本信息

    Table  1.   Basic information of hydrological gauging stations in Haihe River basin (HRB)

    编号 测站 所属水系 经度/° 纬度/° 控制面积/km2 水文站个数 气象站个数
    36255 观台 漳卫南运河 114.083 3 36.333 3 17 800 23 1
    33600 响水堡 永定河 115.183 3 40.516 7 14 507 25 1
    32506 张家坟 潮白河 116.783 3 40.616 7 8 506 11 1
    32513 下会 潮白河 117.166 7 40.616 7 5 340 10 1
    31663 桃林口 滦河 119.050 0 40.130 0 5 060 9 1
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    表  2  各控制站不同年代际径流变化统计

    Table  2.   Decadal variation statistics for runoff for five key control stations

    站名 20世纪50年代 20世纪60年代 20世纪70年代 20世纪80年代 20世纪90年代 21世纪00年代
    均值/
    (m3·s-1)
    距平/
    %
    均值/
    (m3·s-1)
    距平/
    %
    均值/
    (m3·s-1)
    距平/
    %
    均值/
    (m3·s-1)
    距平/
    %
    均值/
    (m3·s-1)
    距平/
    %
    均值/
    (m3·s-1)
    距平/
    %
    观台 61.3 110.2 56.5 93.7 30.9 6.0 11.2 -61.6 10.6 -63.7 9.6 -67.1
    响水堡 19.3 78.6 15.4 42.5 14.3 32.4 7.4 -31.5 6.5 -39.8 1.8 -83.3
    张家坟 39.1 139.0 18.5 16.4 20.5 22.6 9.4 -44.9 11.2 -32.6 6.0 -63.2
    下会 - - 9.7 22.4 12.2 46.9 6.5 -14.3 8.8 10.2 2.8 -63.3
    桃林口 28.9 37.5 27.1 28.9 29.6 40.8 14.4 -31.5 20.2 -3.9 5 -76.2
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    表  3  海河流域各控制站径流量变化趋势检验

    Table  3.   Trend testing values given by 5 hydrological stations in HRB

    流域 站名 Spearman统计量|T| 临界值
    a=0.05
    Kendall统计量|U| 临界值
    a=0.05
    年径流量变化率
    (m3·s-1·a-1)
    趋势性
    海河 观台 7.66 2.01 5.66 1.96 -1.16 显著
    响水堡 11.83 2.01 7.39 1.96 -0.34 显著
    张家坟 8.40 2.01 6.04 1.96 -0.52 显著
    下会 4.23 2.01 3.62 1.96 -0.17 显著
    桃林口 3.23 2.01 2.91 1.96 -0.40 显著
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    表  4  气候变化和人类活动对海河流域各典型流域年径流量的影响

    Table  4.   Impacts of climate change and human activities on runoff given by 5 hydrological stations in HRB

    典型水文站 起止年份 年降水量/mm 实测值/mm 计算值/mm 总减少/mm 气候变化影响 人类活动影响
    影响量/mm 占比/% 影响量/mm 占比/%
    观台 天然时期 643.30 111.78 112.66
    1970—2010 532.70 32.21 87.26 79.57 24.52 30.8 55.05 69.2
    张家坟 天然时期 476.38 72.65 72.27
    1970—2010 465.32 44.21 63.80 28.44 8.85 31.1 19.59 68.9
    响水堡 天然时期 422.15 35.76 35.37
    1970—2010 415.13 16.26 29.82 19.50 5.94 30.5 13.56 69.5
    下会 天然时期 502.58 57.72 55.92
    1970—2010 481.55 44.77 55.35 12.95 2.37 18.3 10.58 81.7
    桃林口 天然时期 635.23 185.49 184.40
    1970—2010 615.80 118.26 168.97 67.23 16.52 24.6 50.71 75.4
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-08-05
  • 刊出日期:  2017-08-01

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