人類活動(dòng)對(duì)秦嶺月河流域徑流變化的影響分析

段雨佳，何 毅，趙 杰，吳 瓊

(1.西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710127；2.陜西省地表系統(tǒng)與環(huán)境承載力重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710127）

河川徑流作為水循環(huán)過程的核心環(huán)節(jié)和水資源的重要組成部分，從多方面推動(dòng)著自然生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)育與演化［1］，因此研究影響徑流變化的主要驅(qū)動(dòng)因素是全球水資源預(yù)測(cè)的關(guān)鍵，也是維持淡水資源可持續(xù)利用的基礎(chǔ)［2］。近年來，在氣候變化和人類活動(dòng)的雙重影響下，許多河川徑流發(fā)生了較為明顯的變化。研究流域徑流變化的原因，從發(fā)生變異的水文要素中分離出兩種因子的貢獻(xiàn)量成為當(dāng)前流域水文研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)［3］。Mu 等［4］研究指出，劇烈的人類活動(dòng)影響已導(dǎo)致黃河徑流改變；Bao等［5］基于海河流域的研究發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)烈的人類活動(dòng)干擾會(huì)導(dǎo)致流域的下墊面特征劇烈變化，在一定程度上改變流域的產(chǎn)匯流過程；郭文獻(xiàn)等［6］研究烏江流域發(fā)現(xiàn)，人類活動(dòng)如修建水利工程等會(huì)對(duì)徑流進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)，進(jìn)而改變徑流原有的時(shí)空分布；郭愛軍等［7］對(duì)渭河流域的研究表明，在徑流變化的各影響因子中，人類活動(dòng)的作用處于主導(dǎo)地位，而氣候變化的影響呈不明顯的增加趨勢(shì)。因此綜合探究徑流的變化特征并分析人類活動(dòng)對(duì)徑流的作用機(jī)制具有極其重要的意義。

目前，區(qū)分氣候變化的自然過程和人類活動(dòng)對(duì)徑流影響的研究還在廣泛的探索中［8］，最常用的幾種區(qū)分氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流影響的方法主要包括：基于Budyko 假設(shè)的彈性系數(shù)法［9］、水文模型法［10］、分項(xiàng)調(diào)查方法［11］以及配對(duì)流域分析法［12］等。彈性系數(shù)法雖然應(yīng)用廣泛，但其偏導(dǎo)部分計(jì)算方法多樣，導(dǎo)致偏導(dǎo)值不一，因此計(jì)算結(jié)果會(huì)產(chǎn)生一定誤差［13］；水文模型法參數(shù)較多，具有較強(qiáng)的物理機(jī)制，但建模及率定參數(shù)困難，不確定性強(qiáng)［14］；分項(xiàng)調(diào)查法的研究思路是根據(jù)水量平衡方程將流域內(nèi)的各種水文參數(shù)計(jì)入到實(shí)測(cè)徑流中，但該方法需要大量詳實(shí)的用水?dāng)?shù)據(jù)及相應(yīng)人類活動(dòng)的影響定額，難以全面考慮所有人類活動(dòng)對(duì)流域水文過程的擾動(dòng)，不能保證還原結(jié)果的可靠性；配對(duì)流域分析法通過參考流域與試驗(yàn)流域的對(duì)比來分析人類活動(dòng)對(duì)徑流產(chǎn)生的影響，但這種方法成本較高，且只適用于小流域［15］。此外，王飛等［16］提出了確定相似氣候前提的方法，即通過分析降雨和蒸發(fā)的數(shù)量和過程相似的不同時(shí)段間徑流量和輸沙量變化來定量區(qū)分氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)黃河唐乃亥水文站以上的流域(黃河河源區(qū))徑流的影響，該方法能定量的區(qū)分氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)河川徑流的影響。秦巴山區(qū)地處我國(guó)南北過渡地帶，是南水北調(diào)中線水源地，河川徑流變化對(duì)氣候變化敏感。因此，本研究以地處秦嶺南坡的月河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，基于水量平衡的基本原理，確定出相似氣候年組，通過分析降雨和蒸發(fā)的數(shù)量和過程均相似的年組內(nèi)徑流量的變化，結(jié)合LUCC和NDVI的變化對(duì)氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流的影響進(jìn)行研究，以期定量分析人類活動(dòng)對(duì)月河流域徑流變化的影響程度。

1 數(shù)據(jù)來源及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

月河發(fā)源于秦嶺南麓鳳凰山主峰鐵瓦殿（圖1），河長(zhǎng)112.6 km，流域控制面積2826 km2，河道比降2.8‰，為長(zhǎng)江支流漢江北岸的一級(jí)支流。月河北部為秦嶺山區(qū)，中部為川道、丘陵區(qū)，南部為巴山區(qū)，中部地勢(shì)最低。該流域多年平均氣溫為15.1 ℃，四季分明。受溫帶大陸性氣候的影響，流域內(nèi)降雨量的變化有較為明顯的差異，多年平均降雨量在826.5～879.6 mm 之間，無霜期較長(zhǎng)［17］。月河流域水系發(fā)達(dá)，河網(wǎng)密布，主要一級(jí)支流共41條，長(zhǎng)槍鋪水文站是月河流域把口水文站（圖1）。

圖1 月河流域區(qū)位及地形特征Fig.1 Location and topographic characteristics of Yue River Basin

1.2 數(shù)據(jù)來源

氣象數(shù)據(jù)基于月河流域及其周邊的鎮(zhèn)安、旬陽(yáng)、安康、石泉、寧陜、漢陰、紫陽(yáng)共計(jì)7個(gè)氣象站點(diǎn)，時(shí)間跨度為1960—2018年，來源于國(guó)家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://www.cma.gov.cn/）。在此基礎(chǔ)上本研究利用FAO56 Penman-Monteith 公式計(jì)算出潛在蒸發(fā)量，并運(yùn)用反距離加權(quán)空間插值法對(duì)降雨量和潛在蒸發(fā)量進(jìn)行插值分析，獲取月河流域平均降雨量和平均潛在蒸發(fā)量。流域逐月徑流量數(shù)據(jù)采用1960—2018 年長(zhǎng)槍鋪水文站的實(shí)測(cè)徑流資料。土地利用/土地覆蓋(LUC)數(shù)據(jù)來源于中國(guó)區(qū)30 m分辨率土地利用分類數(shù)據(jù)——Landsat 衍生的年度土地覆蓋產(chǎn)品（CLCD）［18］，LUC 分為草地、耕地、灌木、不透水面、林地、水體6 種。歸一化植被指數(shù)（NDVI）數(shù)據(jù)集來源于中國(guó)年度植被指數(shù)空間分布數(shù)據(jù)集、中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)注冊(cè)與出版系統(tǒng)(http://www.resdc.cn/DOI)，研究時(shí)段為2000年8 月—2016 年8 月，時(shí)間分辨率為1 月，空間分辨率為1 km。

1.3 研究方法

1.3.1 基本原理 流域內(nèi)水量平衡方程：P-ET0=R+Wground+Wsoil是本研究的基本原理。式中：P為流域內(nèi)降雨量；ET0為流域內(nèi)潛在蒸發(fā)量；R為流域內(nèi)地表徑流量；Wground為流域內(nèi)地下儲(chǔ)水量；Wsoil為流域內(nèi)土壤儲(chǔ)水量。徑流的變化由下墊面和氣候因子共同驅(qū)動(dòng)。當(dāng)流域內(nèi)降雨量和蒸發(fā)量平衡時(shí)，徑流量的變化主要是由下墊面性質(zhì)的變化引起的。在較短時(shí)間尺度內(nèi)，地形等影響因子演變緩慢，因此人類活動(dòng)是改變流域內(nèi)下墊面性質(zhì)的主導(dǎo)因素［19］。降雨量和潛在蒸發(fā)量包括了氣溫、濕度、風(fēng)速和日照等氣候因素，所以在降雨和潛在蒸發(fā)相似的前提下可以將人類活動(dòng)對(duì)流域內(nèi)徑流量變化的影響進(jìn)行深入分析。

1.3.2 計(jì)算潛在蒸發(fā)量 利用聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations)推薦的Penman-Monteith公式［20］，計(jì)算各氣象站點(diǎn)的潛在蒸發(fā)量。Penman-Monteith公式為:

式中：ET0為潛在蒸發(fā)量（mm·d-1）；Rn為地表凈輻射通量（kJ·m-2·s-1）；G為土壤熱通量（MJ·m-2·d-1），相對(duì)于Rn很小，因此可以忽略；γ為干濕表常數(shù)（kPa·℃-1）；T為日平均氣溫（℃）；u2為2 m高度處的風(fēng)速（m·s-1）；ea為飽和水氣壓（kPa）；ed為實(shí)際水氣壓（kPa）；Δ為飽和水氣壓與溫度關(guān)系曲線斜率（kPa·℃-1）；Rs為地表短波輻射通量（MJ·m-2·s-1）；Ra為大氣外層輻射通量（MJ·m-2·s-1）；Tkx為日最高溫度（K）；Tky為日最低溫度（K）；α為陰天短波輻射通量與大氣外層輻射通量的比例系數(shù)；α+β為晴天短波輻射通量與大氣外層太陽(yáng)輻射通量的比例系數(shù)；y為實(shí)際日照時(shí)間（h）；Y為理論日照時(shí)間（h）。

計(jì)算各氣象站點(diǎn)的逐月潛在蒸發(fā)量，并對(duì)其累計(jì)得到逐年潛在蒸發(fā)量。

1.3.3 確定相似年組 氣候變化和人類活動(dòng)是流域徑流變化的最主要的影響因子。在相似氣候的前提下，流域徑流變化主要是由人類活動(dòng)引起。本研究確定的相似年組包括數(shù)量相似年組和過程相似年組［21］?？紤]到人類活動(dòng)的連續(xù)性等原因，本研究的相似年組年差定于5 a及其以上。根據(jù)已有研究［22］將流域平均降雨量和平均潛在蒸發(fā)量之差均小于2%的2 a 作為數(shù)量相似年組，將數(shù)量相似的年組內(nèi)平均降雨量和平均潛在蒸發(fā)量的線性相關(guān)達(dá)到1%及其以上的定為過程相似年組，滿足數(shù)量相似與過程相似的年組即所求相似年組。

1.3.4 LUCC 分析 土地利用/覆被變化(LUCC) 是影響流域水量平衡及水文循環(huán)過程的關(guān)鍵因素之一［23］。LUCC 通過改變地表蒸散發(fā)、土壤水分的下滲能力和植被的截留等，直接或間接影響流域水循環(huán)。計(jì)算月河流域耕地、林地、灌木、草地、水體和不透水面6 種類型的土地面積，以顯示月河流域研究時(shí)段內(nèi)土地利用的變化過程。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣用于展示土地轉(zhuǎn)移的動(dòng)向情況和數(shù)量結(jié)構(gòu)，能夠定量描述研究時(shí)段初期與末期研究區(qū)各類土地類型面積相互轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)信息［24-25］?；贚UCC地圖，通過土地利用轉(zhuǎn)移矩陣來說明2000—2016 年時(shí)段內(nèi)月河流域土地利用和覆蓋的變化情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣象要素統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析

2.1.1 年降雨量和年潛在蒸發(fā)量變化趨勢(shì) 秦嶺南坡月河流域1960—2018 年的流域內(nèi)年降雨量和年潛在蒸發(fā)量的平均值分別為912.6 mm和873.1 mm，變差系數(shù)分別為0.173 和0.064，說明降雨量和潛在蒸發(fā)量的年際變化較小。研究時(shí)段內(nèi)月河流域年際降雨量的數(shù)值變化呈增加趨勢(shì)，線性擬合增率為6.1417 mm·(10a)-1。年潛在蒸發(fā)量的數(shù)值變化呈減少趨勢(shì)，線性擬合減率為8.1147 mm·(10a)-1。潛在蒸發(fā)量的年際變幅大于降雨量的年際變幅，但二者變化均未達(dá)到顯著性水平（圖2）。

圖2 月河流域逐年降雨量和潛在蒸發(fā)量變化Fig.2 Annual changes of precipitation and evaporation in Yue River Basin

2.1.2 降雨量和潛在蒸發(fā)量年內(nèi)變化 基于月河流域逐月降雨量和逐月潛在蒸發(fā)量的插值結(jié)果，計(jì)算所得研究區(qū)1960—2018 年多年平均月降雨量和月潛在蒸發(fā)量年內(nèi)的分布情況如圖3所示。月河流域降雨量年內(nèi)分配不均勻且比較集中，降雨大多集中在4—10月，最大降雨量出現(xiàn)在7月，多年平均值為176.6 mm，最小降雨量在1 月出現(xiàn)，多年平均值為4.9 mm。潛在蒸發(fā)量的年內(nèi)分布情況與降雨量的年內(nèi)分布情況相似，年內(nèi)分配不均勻且比較集中，最大值出現(xiàn)在7月，多年平均值為133.8 mm，最小值出現(xiàn)在12月，多年平均值為27.5 mm。

圖3 月河流域降雨量和潛在蒸發(fā)量年內(nèi)變化Fig.3 Precipitation and potential evaporation change within the year in Yue River

2.2 水文要素統(tǒng)計(jì)分析

由表1 可知，月河流域內(nèi)年徑流量平均值為8.3×108m3，變差系數(shù)為0.481，說明在研究時(shí)段內(nèi)月河流域徑流量年際變化較大，在1964年徑流量達(dá)到研究時(shí)段內(nèi)徑流量的最大值19.2×108m3，在1999年達(dá)到研究時(shí)段內(nèi)徑流量的最小值1.7×108m3，在研究時(shí)段內(nèi)月河流域的年徑流量整體呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)，且未達(dá)到顯著性水平（圖4）。

表1 1960—2018年月河流域氣象、水文要素統(tǒng)計(jì)特征Tab.1 Statistical characteristics of hydrological elements in Yue River Basin from 1960 to 2018

圖4 月河流域年徑流量變化Fig.4 Annual changes of runoff from 1960 to 2018 in Yue River Basin

2.3 相似年組的判定及年組特征

本研究確定的年差≥5 a 的相似年組一共6 組（表2），這6組相似年組在時(shí)間上覆蓋了本研究的所有年代，年差變化從5 a 到41 a，這不僅反映了研究時(shí)段內(nèi)流域不同的降雨量和潛在蒸發(fā)量的變化特征，而且可以從較長(zhǎng)時(shí)間尺度上反映出研究區(qū)流域徑流量的變化，時(shí)空差異較為顯著。相似年組6（1964 年和2003 年）的年降雨量比年平均降雨量高230 mm；在相似年組1（1973年和1968年）的降雨量接近多年降雨量的平均值。相似年組1（1973 年和1968 年）的潛在蒸發(fā)量比年平均潛在蒸發(fā)量高91mm；相似年組5（1982年和2012年）的潛在蒸發(fā)量接近于多年平均蒸發(fā)量的平均值。

表2 降雨量和潛在蒸發(fā)量的相似年組Tab.2 Precipitation and evaporation of paired years

2.4 基于相似氣候前提的流域內(nèi)徑流量年際變化分析

在本研究的6 組相似年組中，一共有3 個(gè)相似年組的年徑流量增加，有2 個(gè)相似年組的年徑流量減少（表3）。從年徑流量的變幅分析，研究區(qū)域年徑流量變化較為復(fù)雜。在相似氣候的前提下，年組2的徑流量增加幅度最大，變化值為9.2×108m3，變幅為200%。年組6 的徑流量減少幅度最大，變化值為-5.0×108m3，變幅為-26.0%。除此之外，相似年組1、3、4、5 徑流量的變化值分別為6.4×108m3、4.7×108m3、2.9×108m3、-1.0×108m3，變幅分別為95.5%、102.2%、31.2%、-11.1%。

表3 月河流域相似年組徑流量變化Tab.3 Changes of runoff and sediment discharge in paired years of Yue River Basin

2.5 研究區(qū)徑流量變化原因分析

2.5.1 LUCC 結(jié)果分析 以相似年組3（2000—2016年）為例，分析月河流域2000—2016年LUCC的變化情況（圖5）和不同土地利用類型之間的轉(zhuǎn)化（表4）。在2000—2016年時(shí)段內(nèi)，林地和耕地是月河流域的主要土地利用類型，占總面積的97.4% 以上。在該研究時(shí)段內(nèi)林地面積由175744.9 hm2增加到200743.8 hm2，耕 地 面 積 由98439.7 hm2減 少 到75808.7 hm2。不透水面作為城市化的顯著特征，對(duì)徑流的增加有促進(jìn)作用［26］，其面積僅增加了1783.6 hm2。2000—2016 年的土地利用變化矩陣表明，林地和不透水面增加的部分均主要來自于耕地，有26.2%的耕地轉(zhuǎn)化為了林地，但僅有1.9%的耕地轉(zhuǎn)化為不透水面。除此之外，有2106.4 hm2的草地和1088.9 hm2的灌木轉(zhuǎn)化為林地。在2000—2016年時(shí)段內(nèi)，林地面積和不透水面面積分別增加了24998.9 hm2和1783.6 hm2，而 耕 地 面 積 減 少 了22631.0 hm2。林地相對(duì)于耕地具有減流作用［27］，因此在該時(shí)段內(nèi)，包括林地面積增加和耕地面積減少在內(nèi)的集水區(qū)面積的變化均會(huì)對(duì)同時(shí)期月河流域年徑流量產(chǎn)生抑制作用。

表4 2000—2016年月河流域LUCC變化矩陣Tab.4 LUCC matrix of Yue River Basin from 2000 to 2016 /hm2

圖5 2000—2016年月河流域LUCCFig.5 LUCC of the Yue River Basin from 2000 to 2016

2.5.2 水利工程建設(shè) 水利工程的建設(shè)會(huì)改變徑流的產(chǎn)流匯流模式、河床形態(tài)以及徑流的原有規(guī)律,對(duì)流域徑流產(chǎn)生較大的影響。截至2016年，月河流域共建成水庫(kù)74 座，總庫(kù)容79572×104m3；塘壩1827座，總庫(kù)容1380×104m3。除此之外，還有引水工程730 處、提水工程220 處、機(jī)電井2094 眼，合計(jì)供水能力為28356×104m3，各類供水工程總供水量為21241×104m3。研究時(shí)段內(nèi)月河流域年際降雨量呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，各類水利工程的修建是月河流域在研究時(shí)段內(nèi)徑流減少的原因之一［28］。月河流域建有觀音河水庫(kù)和黃石灘水庫(kù)2 座中型水庫(kù)，其余均為小型水庫(kù)。觀音河水庫(kù)于1962 年建成樞紐工程。黃石灘水庫(kù)位于安康市譚壩鄉(xiāng)境內(nèi)漢江二級(jí)支流付家河中游，于2000年開工建設(shè)，2007年開閘放水，總庫(kù)容4177×104m3。黃石灘水庫(kù)以及部分小型水庫(kù)的建設(shè)使用期處于本研究所確定的相似年組的研究時(shí)段內(nèi)。以相似年組2 為例，該相似年組包含的2 個(gè)年份的降雨量幾乎相同，但年徑流量變幅較大，黃石灘中型水庫(kù)等水利工程的修建是該時(shí)段月河流域徑流量大幅減少的主要影響因子之一。

2.5.3 研究區(qū)NDVI 變化分析 植被作為重要的地理環(huán)境要素，主要受到3種因素的影響：生長(zhǎng)地區(qū)的氣候、地形和土壤以及當(dāng)?shù)氐娜祟惢顒?dòng)，而3種影響因素中尤以氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)植被的影響最大。秦嶺南坡月河流域地表土壤演變進(jìn)程緩慢，因此在相似氣候的前提下流域內(nèi)植被覆蓋的變化也主要是由人類活動(dòng)引起的。NDVI 是目前研究中公認(rèn)的植被變化的最佳表征指標(biāo)［29-30］，所以本研究中采用NDVI來作為下墊面植被變化的表征。考慮到數(shù)據(jù)的可獲得性，本研究以相似年組3（2000—2016年）為例，由圖6 可知，在2000—2016 年時(shí)段內(nèi)，月河流域NDVI增加的面積為242652.0 hm2，減少的面積為39368.0 hm2，因此在2000—2016 年時(shí)段內(nèi)，人類活動(dòng)對(duì)月河流域植被NDVI 的影響均具有雙重性，但總體上以正向促進(jìn)作用為主，即月河流域的NDVI 整體呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)。由分析結(jié)果可以看出，在相似氣候的前提下，流域內(nèi)徑流量的變化與植被覆蓋程度有密切關(guān)系，隨著植被覆蓋度的增加，下墊面粗糙度和土壤結(jié)構(gòu)改善，研究區(qū)產(chǎn)流的能力減弱，當(dāng)?shù)貜搅髁砍尸F(xiàn)出減少的趨勢(shì)，即二者的變化大致呈現(xiàn)出相反的趨勢(shì)。而作為最主要的驅(qū)動(dòng)因素的人類活動(dòng)與NDVI的數(shù)值波動(dòng)具有明顯的同步性，所以該結(jié)果進(jìn)一步說明了當(dāng)?shù)貜搅髁康淖兓瘜?duì)人類活動(dòng)作出了響應(yīng)。

圖6 2000—2016年月河流域NDVI變化Fig.6 NDVI change in Yue River Basin from 2000 to 2016

3 討論

氣候變化和人類活動(dòng)均對(duì)流域徑流量的變化有較大的影響。在相似氣候條件下，徑流會(huì)對(duì)人類活動(dòng)有不同程度的響應(yīng)。研究人類活動(dòng)對(duì)流域徑流量變化的影響程度對(duì)于保護(hù)流域及維持其周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定具有重要的意義。國(guó)內(nèi)外關(guān)于月河流域的研究主要有：水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)修復(fù)、洪水成因及特點(diǎn)分析、水資源優(yōu)化配置等，目前關(guān)于月河流域多年徑流量變化趨勢(shì)的分析以及人類活動(dòng)對(duì)月河流域徑流量變化影響的研究較少。本文以月河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，統(tǒng)計(jì)得到月河流域在1960—2018年時(shí)段內(nèi)的平均徑流量為8.3×108m3，這與楊晨光等［31］計(jì)算所得的月河多年平均徑流量數(shù)值相同。除此之外，在本研究所得的數(shù)量和過程均相似的6 組相似年組中，各年組時(shí)段內(nèi)研究區(qū)徑流量均對(duì)人類活動(dòng)產(chǎn)生了不同程度的響應(yīng)，且年組2（1975—2016年）時(shí)段內(nèi)8月徑流量對(duì)人類活動(dòng)的響應(yīng)程度最大。

土地利用/覆被變化對(duì)區(qū)域生態(tài)、水文過程有著顯著的影響，會(huì)引起流域土壤狀況、地表產(chǎn)水量、土壤侵蝕量等的變化［32］，是影響流域徑流變化的直接因素。研究表明，相對(duì)于草地而言，林地面積的增加有減弱徑流的作用，耕地的擴(kuò)張會(huì)導(dǎo)致土壤入滲率的降低和徑流的增加［33］；竇小東等［27］研究發(fā)現(xiàn)，耕地、林地、草地三者對(duì)徑流增加的貢獻(xiàn)大小順序?yàn)椋焊兀静莸兀玖值?。耕地和林地是月河流域主要的土地利用類型，在研究時(shí)段內(nèi)有26.2%的耕地轉(zhuǎn)化為林地，耕地轉(zhuǎn)化為林地的面積遠(yuǎn)高于林地轉(zhuǎn)化為耕地的面積，除此之外還有57.0%的草地轉(zhuǎn)化為了林地。這一系列不同土地利用類型的轉(zhuǎn)化均對(duì)月河流域的徑流產(chǎn)生了抑制作用。

植被是流域水循環(huán)過程的重要環(huán)境因子之一，對(duì)流域水分運(yùn)移具有重要驅(qū)動(dòng)作用，亦對(duì)流域產(chǎn)流和匯流有著調(diào)節(jié)作用。而植被覆蓋度的變化很大程度上受到人類活動(dòng)的制約。研究區(qū)域植被變化對(duì)徑流變化的影響以及對(duì)人類活動(dòng)的響應(yīng)對(duì)區(qū)域水資源規(guī)劃與管理具有重要的科學(xué)意義和實(shí)際價(jià)值。楊潔等［34］發(fā)現(xiàn)，植被覆蓋度的增加導(dǎo)致延河流域年徑流量和年徑流系數(shù)明顯減小；張建云等［35］證明了黃淮海流域植被覆蓋條件改善對(duì)徑流有削弱作用，流域NDVI 增加時(shí)徑流量會(huì)相應(yīng)地減少。本研究將統(tǒng)計(jì)得到的月河流域年組內(nèi)徑流量的變化趨勢(shì)與NDVI 的變化特征結(jié)合分析，發(fā)現(xiàn)在相同氣候條件下研究區(qū)流域內(nèi)徑流量整體年際變化趨勢(shì)與NDVI 年際變化趨勢(shì)相反，進(jìn)一步驗(yàn)證了人類活動(dòng)是月河流域內(nèi)徑流量變化的主要原因。

本研究所用的方法在描述機(jī)制方面存在不足之處，若結(jié)合能夠檢驗(yàn)分析結(jié)果可靠性的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，就可以更好地分析研究區(qū)內(nèi)徑流量的變化特征以及其影響因子。研究所確定的相似年組的年際降雨量和年際潛在蒸發(fā)量數(shù)值相對(duì)集中。以降雨量為例，研究所得的6 組相似年組降雨量范圍在829.8～1159.3 mm之間，主要代表豐水年和平水年兩種氣候類型，相似年組中缺少能夠代表枯水年氣候類型的年份。同時(shí)，若能結(jié)合土地利用數(shù)據(jù)分析月河流域的潛在蒸發(fā)量、地表植被覆蓋類型、土壤的入滲對(duì)徑流量變化的影響情況，本文就能夠更好地解釋流域產(chǎn)流的情況。除此之外，由于人類因素較為復(fù)雜，所以本文把人類活動(dòng)作為一個(gè)整體來考慮，沒有對(duì)人類活動(dòng)進(jìn)行區(qū)分。人類活動(dòng)如工程建設(shè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等對(duì)下墊面的改變，還有諸如經(jīng)濟(jì)社會(huì)結(jié)構(gòu)調(diào)整等，這些影響因子相互耦合，關(guān)系較為復(fù)雜。因此，如何進(jìn)一步量化不同人類活動(dòng)對(duì)徑流變化的影響仍然是目前研究所面臨的難題。

4 結(jié)論

本研究基于1960—2018 年月河流域7 個(gè)氣象站點(diǎn)的氣象數(shù)據(jù)以及長(zhǎng)槍鋪水文站的徑流資料，結(jié)合LUCC 和NDVI 的變化分析了在相似氣候的前提下研究區(qū)徑流量變化對(duì)人類活動(dòng)的響應(yīng)程度，得出如下結(jié)論：

（1）月河流域1960—2018 年的降雨量和潛在蒸發(fā)量在年內(nèi)分配不均，年際降雨量呈現(xiàn)出不顯著的增加趨勢(shì)，年際潛在蒸發(fā)量呈現(xiàn)出不顯著的減少趨勢(shì)。在研究時(shí)段內(nèi)月河流域年徑流量呈現(xiàn)出不顯著的減少趨勢(shì)，且徑流量年際變化較大。

（2）月河流域徑流量變化同時(shí)受到氣候變化和人類活動(dòng)的影響，在相似氣候的前提下可以較好地描述人類活動(dòng)對(duì)月河流域徑流作用機(jī)制的實(shí)際情況。在研究得到的數(shù)量和過程均相似的6組相似年組中，相似年組2（1975—2016 年）時(shí)段內(nèi)月河流域徑流量的變化幅度最大，說明在該時(shí)段內(nèi)人類活動(dòng)對(duì)研究區(qū)徑流量變化的影響最明顯。

（3）在相似氣候條件下，發(fā)現(xiàn)月河流域徑流量的變化與人類活動(dòng)之間存在密切聯(lián)系。月河流域徑流量在2000—2016 年減少了4.7×108m3，整體呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)。在相應(yīng)時(shí)段內(nèi)，分別有25751.4 hm2的耕地、2106.4 hm2的草地和1088.9 hm2的灌木轉(zhuǎn)化為了林地，林地面積增加迅速。NDVI 整體呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，增加的面積為242652.0 hm2，月河流域徑流量的年際變化與NDVI 年際變化趨勢(shì)相反。研究結(jié)果進(jìn)一步量化了人類活動(dòng)對(duì)月河流域徑流量變化的不同程度的影響。