人類活動對石梁上游河川徑流的影響分析

趙靜敏

（長治市水文水資源勘測分局，山西 長治 046011）

石梁水文站是濁漳河流域的主要控制站，控制流域面積9 652 km2。該控制站斷面上流域多年平均降水量528.9 mm，多年平均徑流量57 308萬m3。流域內(nèi)溝壑縱橫，坡陡谷深，地貌特征復(fù)雜多樣。石梁水文站上游在20世紀(jì)70年代以前人類活動對流域的產(chǎn)水影響較小，但自80年代開始，隨著礦產(chǎn)開采、工民建筑、林木砍伐等人類活動的加劇，使水文下墊面發(fā)生變化，改變了產(chǎn)匯流條件，河川徑流量發(fā)生明顯變化。

1 降水量和河川徑流量時段變化分析

在20世紀(jì)70年代以前，石梁站上游流域內(nèi)的人類活動基本以農(nóng)業(yè)用水和少部分工業(yè)用水為主，經(jīng)過還原計算的年徑流量可認(rèn)為是天然年徑流量。從石梁站天然年徑流量與年降水量雙累積曲線可看出，在1978年有一個比較明顯的轉(zhuǎn)折點，說明1978年前后流域下墊面情況不一致?，F(xiàn)以人類活動相對較少的1956—1978年作為對比分析的基準(zhǔn)期，將分析時段劃分為 1956—1978年、1979—1990年、1991—2000年、2001—2010年4個時段。

1.1 降水量變化趨勢分析

1956—2010年流域平均降水量變化及各時段平均降水量變化情況見表1。

表1 石梁站不同時段降水量變化表 單位：mm

由表1可知，1956—2010年流域多年平均降水量528.9 mm，基準(zhǔn)期降水量551.6 mm，較多年平均值偏豐4.3%；1979—1990年降水量為495.0 mm，較多年平均值偏少6.4%；1991—2000年降水量為513.4 mm，較多年平均值偏少 2.9%；2001—2010年降水量為533.0 mm，僅比多年平均值增加了0.8%。

與基準(zhǔn)期相比，各時段年降水量均呈減少態(tài)勢。1979—1990年時段平均減少 10.3%；1991—2000年時段平均減少6.9%；2001—2010年時段平均減少3.4%。與基準(zhǔn)期相比，降水量減少了7.1%。

1.2 河川徑流量變化趨勢分析

石梁站不同時段河川徑流量變化見表2。

表2 石梁站不同時段河川徑流量變化表 單位：mm

由表2可見，1956—2010年均徑流量57 308萬m3，基準(zhǔn)期平均徑流量為81 280萬m3，較多年平均值偏豐41.8%；1979—1990年徑流量為40 782萬m3，較多年平均值偏枯 28.8%；1991—2000年徑流量為36145萬m3，較多年平均值偏枯36.9%；2001—2010年徑流量為43 168萬m3，較多年平均值偏枯24.7%。

與基準(zhǔn)期相比，各時段河川徑流量呈偏少態(tài)勢，1991—2000年段減幅最大，減少55.5%，1979—1990年段減少49.8%，2001—2010年段減少46.9%。人類活動期間的1979—2010年段與基準(zhǔn)期相比，減少了50.7%。1956—2010年極值比高達7.6，且最大值出現(xiàn)在基準(zhǔn)期內(nèi)的1963年，最小值出現(xiàn)在非基準(zhǔn)期內(nèi)的1986年。

由表 1、表 2可知，1979—1990年、1991—2000年和2001—2010年3個時段平均降水量分別比基準(zhǔn)期減少了10.3%，6.9%和3.4%，1979—2010年期間平均降水量比基準(zhǔn)期減少了7.1%。3個時段平均年徑流量與基準(zhǔn)期相比分別減少了 49.8%，55.5%，46.9%，1979—2010年平均徑流量比基準(zhǔn)期減少了50.7%。從降水量和河川徑流量時序?qū)?yīng)可以看出，由于人類活動的加劇及下墊面的改變，徑流減少幅度遠(yuǎn)大于降水量的減少幅度。

2 河川徑流量影響因素分析

流域內(nèi)的產(chǎn)流取決于流域的降雨和下墊面情況，如果只考慮降雨而不考慮流域下墊面的變化情況，則為天然條件下的降雨產(chǎn)流關(guān)系。流域河川徑流的產(chǎn)生不僅與當(dāng)年降水量有關(guān)，而且與流域的前期雨量有關(guān)。通過多種形式的模型比較分析，建立如下模型，率定期選取受人類活動影響較小的時段，即1956—1978年。

模型形式為：

式中：H——天然年徑流量，以徑流深表示，mm；

P——降水因子，P=0.003 1×Pt+0.001 8×Pt-1，Pt，

Pt-1分別為當(dāng)年降水量和前一年降水量，mm。

采用社會科學(xué)統(tǒng)計軟件回歸分析進行參數(shù)的率定，率定結(jié)果表明：天然徑流量與降水因子關(guān)系密切，相關(guān)系數(shù)達0.965 2。

將分析系列各年降雨量代入以上降雨徑流關(guān)系式，即可得出天然條件下的產(chǎn)流量（即模擬徑流量）系列。分析人類活動對河川徑流的影響，將各時段模擬徑流量與本時段還原的徑流量相比較，結(jié)果見表3。

表3 人類活動對河川徑流影響定量分析成果表

由表3可知，受人類活動影響，1979—1990年河川徑流量減少了17.4 mm，占該時段天然來水量的29.1%；1991—2000年河川徑流量減少了18.5 mm，占該時段天然來水量的33.1%；2001—2010年河川徑流量減少了21.2 mm，占該時段天然來水量的32.2%；1979—2010年河川徑流量減少了19.0 mm，占該時段天然來水量的31.4%。

3 結(jié)語

各時段的影響量與石梁水文站上游流域面積之積即為各時段人類活動影響量。通過計算得出，石梁站上游1979—2010年影響量為年均18 273萬m3。1979—1990年影響量為年均 16 837萬 m3、1991—2000年影響量為年均17 806萬m3、2001—2010年影響量為年均20 466萬m3。由此可知，人類活動對河川徑流量的影響逐時間的推進呈增加趨勢。