近50年中國不同氣候區(qū)典型流域降雨徑流變化趨勢

張利茹 ，張建云 ，劉九夫 ，王國慶

（1.南京水利科學研究院水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室，江蘇 南京 210029；2.水利部氣候變化中心，江蘇 南京 210029）

自20世紀60年代以來，隨著全國各流域水資源開發(fā)利用程度的提高及全球氣候變化的加劇，全國各地的徑流情勢均發(fā)生了一定的變化[1-8]。近些年來，中國水資源問題日益突出，黃河斷流，華北、西南地區(qū)多年持續(xù)干旱，南方多省的洪澇災害、泥石流、臺風頻發(fā)等等，這些問題已經(jīng)引起了全社會的廣泛關注。因此，選取南方濕潤區(qū)、淮河過渡區(qū)、北方半濕潤半干旱地區(qū)以及西南季風區(qū)等4個不同氣候區(qū)典型流域作為研究對象，研究中國不同氣候區(qū)內(nèi)年際徑流的變化趨勢，對分析氣候變化對中國水文水資源的影響、提高氣候變化影響的認識、探討流域綜合開發(fā)利用、開展建設節(jié)約型節(jié)水社會、促進環(huán)境和經(jīng)濟和諧發(fā)展等具有重大的意義。

1 研究區(qū)概況

北江，隸屬珠江水系，是廣東省境內(nèi)一條重要的河流，長468 km，流域面積38 363 km2。地處亞熱帶，氣候溫和，雨量充沛，年內(nèi)徑流分配不均，年平均徑流量490億m3。地勢北高南低，石角站是北江流域重要的控制水文站。石角以上北江流域水系見圖1a。

淮河流域位于我國東部，介于長江、黃河之間，處于我國南北氣候過渡帶，冷暖氣團活動頻繁，天氣系統(tǒng)復雜多變，降雨時空分布很不均勻，易形成暴雨洪水。年降水量800～1 400 mm，空間分布不均，年際變化較大。選取息縣站以上淮河流域為研究對象。息縣以上淮河上游區(qū)流域水系見圖1b。

雅礱江位于四川省西部，青藏高原東南部。干流總長約1 500 km，流域面積約13萬km2，是長江最長的支流。雅礱江流域處于川西高原氣候區(qū)，受西風帶控制，干濕季分明，11月至次年4月為干季，5月～10月為雨季。流域徑流由降水、地下水和融雪（冰）組成。流域水系呈西北-東南走向，雅江以上雅礱江流域水系見圖1c。

遼河位于我國東北地區(qū)南部，渾河、太子河是遼河的主要支流，為相鄰流域。渾河發(fā)源于清源縣灣甸子鎮(zhèn)滾馬嶺，總流域面積11 480 km2，河長415 km。太子河流域發(fā)源于新賓縣平頂山鄉(xiāng)紅石粒子，總面積13 883 km2，河長413 km。兩河在三岔河匯合后稱為大遼河。渾太河流域?qū)倥瘻貛駶?半干旱季風氣候區(qū)，多年平均年降雨量達800 mm左右。邢家窩棚站以上的太子河流域水系見圖1d。

4個典型流域水文站基本情況見表1。

圖1 研究流域水系及水文站點分布

2 降雨趨勢分析

為了揭示中國不同氣候分區(qū)流域降雨這一氣象要素的年際變化及趨勢，采用線性回歸法對4個不同氣候區(qū)的4個典型流域進行分析。限于篇幅，圖2僅給出了2個典型流域近50年來年均降雨量、變化趨勢線及5年滑動平均過程。

圖2 不同氣候區(qū)典型流域年降雨量及其5年滑動多年平均過程

由圖2可以看出：①處于南方濕潤氣候區(qū)和淮河過渡區(qū)的石角站以上流域的降雨量呈現(xiàn)增加的趨勢，且降雨量增加顯著，其平均年線性增長率為1.95 mm；淮河過渡區(qū)的息縣站以上流域降雨量也呈現(xiàn)出了增加的趨勢，只是增加不太明顯。②處于北方半濕潤半干旱氣候區(qū)的邢家窩棚以上流域的降雨量呈現(xiàn)遞減趨勢，且遞減趨勢明顯，其平均年線性遞減率為2.60 mm。處于西南季風氣候區(qū)的雅江站以上流域也呈現(xiàn)出遞減趨勢，只不過遞減趨勢不是很明顯。這說明在全球氣候變化和流域內(nèi)大規(guī)模的人類活動等因素影響下，各氣候區(qū)降雨量均有不同程度的變化。

3 徑流趨勢分析

為了揭示實測徑流量的年際變化及趨勢，同樣采用線性回歸法對選自4個不同氣候區(qū)的4個典型流域進行水文變化趨勢分析。表2給出了4個典型流域各年代實測徑流量統(tǒng)計結(jié)果。限于篇幅，圖3僅給出了2個典型流域近50年來年均實測徑流量、變化趨勢線及5年滑動平均過程。

由表2、圖3可以看出：各不同氣候區(qū)典型流域的徑流量變化表現(xiàn)出同其降雨量變化一致的趨勢。處于南方濕潤氣候區(qū)和淮河過渡區(qū)的石角站、息縣站以上流域的徑流量呈現(xiàn)增加的趨勢，其中石角站以上流域的徑流量增加顯著，其平均年線性增長率為1.61 mm；淮河過渡區(qū)的息縣站以上流域徑流量只有少量增加。處于西南季風氣候區(qū)的雅江站以上流域和處于北方半濕潤半干旱氣候區(qū)的邢家窩棚以上流域的徑流量均呈遞減趨勢。

表1 各典型流域水文站基本情況

表2 各氣候區(qū)典型流域各年代實測徑流量統(tǒng)計

圖3 不同氣候區(qū)典型流域年均徑流量及其5年滑動多年平均過程

為進一步分析中國不同氣候區(qū)典型流域徑流量的變化規(guī)律，采用曼-肯尼爾 (Mann-Kendall，M-K)秩次相關檢驗法診斷了各典型流域?qū)崪y徑流量的變化趨勢及其顯著性。圖4給出不同氣候區(qū)典型流域的檢驗結(jié)果。

由圖4所示，對于石角、息縣和雅江這3個控制站，系列M-K值均落在顯著性水平0.05的臨界值±1.96的范圍內(nèi)，說明無顯著變化趨勢。但對于邢家窩棚控制站，M-K值并沒有落在顯著性水平0.05的臨界值±1.96的范圍內(nèi)，說明該系列在某一時段變化顯著。該系列在20世紀80年代后表現(xiàn)出了顯著的變化。

4 降雨徑流變化原因分析

地形、地貌、地理位置、不同季節(jié)水汽輸送的方式、路徑、運動規(guī)律，大氣環(huán)流[9]、太陽輻射、人類活動等都會使降水量在時間和地域分布上產(chǎn)生一定的差異。

圖4 各典型流域年均徑流系列M-K值變化趨勢

天然徑流量主要取決于降雨大小、強度、分布狀況、流域蒸發(fā)能力、流域形狀、大小、坡度、植被、流域下墊面條件、水文地質(zhì)條件等水文氣象因素，同時還受用水量、水利工程等人類活動的影響[8]。由表2可以看出，各典型流域各年代實測徑流量的變化趨勢各不相同，都表現(xiàn)出增加和減少交替出現(xiàn)的現(xiàn)象?？傮w來看，4個典型流域的徑流變化在1970年出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，石角站徑流變化由減少變?yōu)樵黾樱渌?個流域的徑流變化由增加變?yōu)闇p少，只是減少的程度不一樣。例如對于1970年～1979年這一時期，相對于各個典型流域的平均徑流量，石角站以上流域表現(xiàn)出了增加的趨勢，增幅達8.8%，而其他3個流域表現(xiàn)出了遞減的趨勢，減幅分別為15.3%，8.0%和9.2%。

由于所研究的4個流域處在不同的氣候分區(qū)中，其地形地貌、大氣環(huán)流等流域下墊面條件不盡相同，受人類活動影響的程度也不一樣，故4個氣候區(qū)典型流域的降雨量和徑流量表現(xiàn)出了不一致的變化趨勢，但每個典型流域的降雨量和徑流量變化趨勢一致。

5 結(jié)論

（1）就降雨量而言，處在南方濕潤區(qū)的石角站以上流域有增加的趨勢，而處于西南季風控制區(qū)的雅江站以上流域和處于半干旱半濕潤地區(qū)的邢家窩棚站以上流域有遞減的趨勢。就徑流量而言，各氣候區(qū)典型流域呈現(xiàn)出了與降雨量一樣的變化趨勢，即降雨量增加的流域其徑流量也呈增加趨勢，這與降雨-徑流關系相符。

（2）各氣候區(qū)典型流域各年代實測徑流量統(tǒng)計結(jié)果顯示，各不同氣候區(qū)實測徑流量隨各個年代的變化不太一致。說明由于各個流域的下墊面條件不一樣，受氣候變化和人類活動影響的程度也不一樣，其徑流量的變化也就不盡相同。

（3）大部分研究流域的降雨及徑流量均呈現(xiàn)出了不同程度的下降趨勢，特別是處于半濕潤半干旱氣候區(qū)的邢家窩棚站以上流域的降雨、徑流下降趨勢明顯，這嚴重影響了我國經(jīng)濟社會的發(fā)展。

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