人類活動(dòng)對(duì)雙洎河新鄭水文站年徑流量變化影響的分析

□于海霖 □趙軒府（河南省鄭州水文水資源勘測(cè)局）

在自然界中，氣候、下墊面和徑流三者是相互矛盾的統(tǒng)一體。隨著人類對(duì)改造自然和征服自然程度的不斷深入和發(fā)展，下墊面的變化亦越來越大。人類活動(dòng)初期，因時(shí)間短，下墊面變化小，影響微弱，呈現(xiàn)出“相對(duì)穩(wěn)定或平穩(wěn)的演變規(guī)律”，對(duì)其徑流量變化影響不大；隨著人類活動(dòng)影響的廣度、力度的增大，下墊面、徑流兩者關(guān)系打破了“相對(duì)穩(wěn)定或平穩(wěn)的演變規(guī)律”。所以，研究人類活動(dòng)改變后對(duì)徑流的影響，對(duì)“四水”水轉(zhuǎn)化，水資源評(píng)價(jià)，洪水預(yù)報(bào)，防汛預(yù)案的制訂以及今后水利工程規(guī)劃與建設(shè)都有十分重要的意義。

新鄭水文站位于雙洎河中游，控制面積1079km2，是雙洎河上唯一控制站。人類對(duì)大自然的改造大體上分為兩個(gè)階段，降雨落地面前階段和降雨落地面后階段，降雨落地面前階段對(duì)徑流無明顯影響，降雨對(duì)徑流的影響主要是落地面后，這時(shí)下墊面是影響降雨徑流關(guān)系的主要因素，人類通過各種工程措施改變下墊面后，降雨徑流關(guān)系隨之改變，下墊面變化越大，降雨徑流關(guān)系的變化也越大。在諸多的人類活動(dòng)措施中，農(nóng)業(yè)措施、林牧業(yè)措施和水利措施都能使下墊面發(fā)生變化，影響降雨徑流關(guān)系。

建國(guó)以來，為改變生產(chǎn)條件和生活環(huán)境，通過努力取得了很大成績(jī)，同時(shí)下墊面也隨之發(fā)生了很大變化。主要的人類活動(dòng)有農(nóng)業(yè)灌溉、蓄水工程建設(shè)、水保工程、地下水開發(fā)利用、工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展。

一、歷年實(shí)測(cè)徑流量的變化

根據(jù)歷年的資料分析，從1953年到1973年間，人類活動(dòng)影響從無到有，從小到大，這段時(shí)間平均年徑流量為1.629億m3，平均年徑流系數(shù)為0.206。1973年以后隨著人類活動(dòng)逐步加快，影響也逐步加大。1974年到1996年，平均年徑流量0.949億m3，比1953年到1973年平均徑流減少41.7%；徑流系數(shù)由0.206減少到0.139，減少32.5%。1997年至2007年平均年徑流為0.832億m3，比1974年至1996年平均年徑流量又減少12.3%；徑流系數(shù)由0.139減少到0.113，減少18.7%。

二、人類活動(dòng)對(duì)年徑流量的影響

在一個(gè)閉合流域，人類活動(dòng)前后不同的下墊面條件下，任意時(shí)段的水量平衡方程式可由下式表示：

式中：△y為人類活動(dòng)徑流量之變量（△y＞0表示人類活動(dòng)后徑流量增加，△y＜0表示人類活動(dòng)后徑流減少）

△x為人類活動(dòng)前后降水量之變化

△z為人類活動(dòng)前后蒸發(fā)量之變化（△z＜0表示蒸發(fā)量減少

△z＞0為表示蒸發(fā)量增加）

△u為人類活動(dòng)前后蓄變量之變化（△u＞0表示蓄變量增加，△u＜0表示蓄變量減少）

（4）式說明人類活動(dòng)下墊面因素改變后徑變的變化主要受蒸發(fā)量（△z）和蓄變量（△u）的變化影響。

三、人類活動(dòng)影響綜合參數(shù)的確定

人類活動(dòng)影響項(xiàng)目很多，且交互影響，造成流域下墊面逐年變化，若能通過分析研究，綜合一個(gè)參數(shù)，定量反映影響的大小和變化，對(duì)分析研究人類活動(dòng)對(duì)徑流的影響是非常重要的。

本次選取流域內(nèi)歷年實(shí)灌面積、機(jī)井?dāng)?shù)量、水保治理面積、水面面積、工業(yè)產(chǎn)值、總供水量共七個(gè)項(xiàng)目綜合分析逐年人類活動(dòng)綜合影響參數(shù)。

人類活動(dòng)影響參數(shù)表

其計(jì)算辦法是：首先計(jì)算7項(xiàng)指標(biāo)1953-2007年系列的平均值，再逐年計(jì)算年影響參數(shù)Ki，最后將7項(xiàng)指標(biāo)Ki的平均值作為這一年的K綜。

K綜的逐年變化不僅能夠反映人類活動(dòng)對(duì)下墊面的影響大小而且還能夠反映1953-2007年流域內(nèi)徑流發(fā)展變化。

據(jù)上表綜合影響參數(shù)（K綜）分析，確定1976年前為大規(guī)模人類活動(dòng)影響的分界年份。大規(guī)模人類活動(dòng)影響前1953-1976年平均綜合影響參數(shù)為0.402，大規(guī)模人類活動(dòng)影響（1977-2007年）平均綜合影響參數(shù)為1.461，增長(zhǎng)263.4%。大規(guī)模人類活動(dòng)前平均年降水量為700.5mm，大規(guī)模人類活動(dòng)后平均年降水量為672.4mm，降水減少-4.0%，平均徑流量減少-4.3%，平均徑流系數(shù)減少36.8%，平均徑流量和降水減少幅度基本持平，而平均徑流系數(shù)減少幅度大大超過降水量的減少幅度。這足以說明大規(guī)模人類活動(dòng)后除地表徑流量減小外，由于人類活動(dòng)影響徑流調(diào)節(jié)能力加大對(duì)地下補(bǔ)給增多，造成徑流系數(shù)幅度減小。

人們?yōu)榱烁纳粕a(chǎn)和生活條件，人類改造自然的活動(dòng)永遠(yuǎn)不會(huì)終止，所以研究人類活動(dòng)對(duì)徑流的影響只能深入和深化。在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)選擇和區(qū)別，哪些措施是在保證生態(tài)環(huán)境不被破壞的前提下更有利于改善人們的生產(chǎn)條件和生活環(huán)境，哪些措施能使水資源開發(fā)利用走向良性開發(fā)合理利用。逐步、深化次降水徑流關(guān)系，暴雨與洪水，地表徑流的匯流，四水轉(zhuǎn)化和水文參數(shù)受人類活動(dòng)影響下墊面改變后的相互關(guān)系，對(duì)今后的水利建設(shè)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、防洪抗旱預(yù)案的制定，水資源開發(fā)利用優(yōu)化決策，都有著十分重要的作用。