河西走廊內(nèi)陸河上游山區(qū)基流分割方法適用性與基流特征分析

盧 睿， 朱 睿， 尹振良， 方春爽， 山建安， 楊華慶， 張 薇

（1. 蘭州交通大學(xué) 測繪與地理信息學(xué)院/地理國情監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用國家地方聯(lián)合工程研究中心/甘肅省地理國情監(jiān)測工程實驗室，甘肅 蘭州 730070； 2. 中國科學(xué)院 西北生態(tài)環(huán)境資源研究院 內(nèi)陸河流域生態(tài)水文重點實驗室，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

基流一般指地下水補給河川徑流的一種慢速徑流成分［1］，是河川徑流中比較穩(wěn)定的徑流部分，同時也是干旱半干旱地區(qū)內(nèi)陸河流域枯水季節(jié)的主要徑流來源［2］?；髟谝欢ǔ潭壬戏从沉说叵滤畬倧搅鞯难a給關(guān)系［3］，指示著地表水與地下水轉(zhuǎn)換規(guī)律，其在維持河流生態(tài)功能、確保旱季生產(chǎn)、供給生活用水等方面發(fā)揮著重要作用［4］。在氣候變化與人類活動影響下，氣候變暖和水資源過度利用引起的水資源總量和地下水水位變化等，促使基流過程發(fā)生變化，致使河川徑流組成及其水文情勢也發(fā)生了變化，威脅著流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的健康與穩(wěn)定［5］。因此，探究干旱半干旱地區(qū)內(nèi)陸河流域基流變化對流域水資源的保護和利用具有重要意義。

由于基流難以直接觀測，因此大多數(shù)研究根據(jù)其退水過程與直接徑流的差異，采用分割流量過程線的方式來估算基流，即基流分割［6］。國內(nèi)外對基流分割方法研究較多，如直線分割法、分析法、同位素示蹤法、水文模型法和數(shù)字濾波法［7-9］等。直線分割法雖簡單，但結(jié)果較為粗糙；分析法參數(shù)較多，難以確定其誤差來源；同位素示蹤法所需費用較高，在實際中采用不多；水文模型法參數(shù)獲取相對困難，并且流域獨特的自然地理與水文條件又使得水文模型法不具有重復(fù)性［10-12］；數(shù)字濾波法將徑流序列視為由高頻信號（地表徑流）和低頻信號（基流）組成，通過分離高頻信號和低頻信號，進而分割出基流［13］，成為國際上最為廣泛的基流分割方法［14-17］。例如Ahiablame 等［18］應(yīng)用遞歸數(shù)字濾波法對基流進行分割，并結(jié)合土地利用和流域地理特征資料建立回歸模型，預(yù)測了美國印第安納無資料地區(qū)的基流和基流指數(shù)。樊晶晶等［19］利用Chapman 濾波法對渭河流域進行基流分割。李苗等［20］以洮兒河流域作為研究區(qū)，采用改進退水系數(shù)后的Chapman-Maxwell 法對流域日徑流進行基流分割，并在此基礎(chǔ)上，探究徑流事件對降水的響應(yīng)規(guī)律。Sun 等［21］則應(yīng)用一種改進的Eckhardt遞歸數(shù)字濾波器對西流松花江進行基流分割，為基流特征和徑流模式確定提供了有價值的信息。

對于西北干旱區(qū)徑流的基流分割，前人做過相關(guān)研究［6，22-26］，已有學(xué)者運用單參數(shù)數(shù)字濾波法、平滑最小值法、遞歸數(shù)字濾波法和HYSEP法等基流分割方法對黑河、石羊河和疏勒河等流域的徑流曲線進行分割研究，但其研究區(qū)域多以各流域干流為主，且對于最佳數(shù)字濾波參數(shù)的研究和各數(shù)字濾波方法的適用性評價比較少，得出的基流結(jié)果有較大差異，因此確定一種適合流域內(nèi)基流分割的數(shù)字濾波算法是西北內(nèi)陸河流域基流分割研究中亟待解決的問題?；诖?，本研究以河西走廊內(nèi)陸河（石羊河、黑河和疏勒河）流域作為研究區(qū)，選取數(shù)字濾波法中常用的四種基流分割方法（Lyne-Hollick 法、Chapman 法、Chapman-Maxwell 法和Eckhardt 法），確定每種方法在不同流域的最佳濾波參數(shù)，討論各方法的穩(wěn)定性和可靠性，確定適合各流域的數(shù)字濾波方法，在此基礎(chǔ)上分析河西走廊內(nèi)陸河流域基流量的年際與年內(nèi)及豐水期與枯水期變化特征和規(guī)律，以期為河西走廊內(nèi)陸河流域水資源可持續(xù)利用和生態(tài)保護等提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

河西走廊位于中國甘肅省西北部，東起烏鞘嶺，西與新疆接壤，南以祁連山與青海省相接，北到北山山區(qū)，南北寬40～100 km，東西長約1 120 km，范圍介于37°17′～42°48′ N，92°23′～104°12′ E 之間。河西走廊自東向西依次為石羊河、黑河和疏勒河三大內(nèi)陸河流域，均發(fā)源于祁連山［27］。石羊河流域位于河西走廊東部，烏鞘嶺以西，祁連山北麓，流域總面積約4.16×104km2，石羊河上游山區(qū)降雨與蒸散發(fā)隨海拔變化有明顯差異，在低山區(qū)年均降水量在150～300 mm，年均潛在蒸散發(fā)量為1 300～2 000 mm，在高山區(qū)年均降水量為300～600 mm，年均潛在蒸散發(fā)量為700～1 200 mm［27］。石羊河主要由古浪河、黃羊河、雜木河、西營河等8條支流組成，多年平均徑流量為15.6×108m3。黑河流域位于河西走廊中部，流域南部為祁連山區(qū)，中部為河西走廊平原，北部為低山山地和阿拉善高原，流域總面積14.29×104km2，年均潛在蒸散發(fā)量為1 000～1 400 mm。黑河上游祁連山區(qū)降水量從東向西呈減少趨勢，并隨海拔升高而增加，年降水量在低山區(qū)為200 mm 左右，而在高山區(qū)可達600 mm 以上［28］。黑河由豐樂河、討賴河、洪水河等35 條支流組合而成，多年平均徑流量18.3×108m3。疏勒河流域位于河西走廊西部，發(fā)源于沙果林那穆吉木嶺，流域總面積12.45×104km2，上游山區(qū)主要有昌馬河、黨河兩大支流。昌馬河、黨河多年平均徑流量分別為10.5×108m3和3.6×108m3。疏勒河流域氣候干燥，降水稀少且潛在蒸發(fā)量較大，上游年降水量200～400 mm，年均潛在蒸發(fā)量1 203.5 mm［29］。河西走廊內(nèi)陸河流域降水主要集中在4—9月，多年均降水量僅為150 mm，不及全國平均的四分之一，而隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市人口不斷增長，水資源供需矛盾日益突出，危及當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)與水安全。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文所用徑流數(shù)據(jù)為石羊河、黑河、疏勒河流域共14 個出山口水文控制站實測徑流資料（表1），數(shù)據(jù)資料均來源于甘肅省水文站（原甘肅省水文水資源局）。

表1 水文觀測站位置及數(shù)據(jù)年限Table 1 Location of the hydrological stations and data series

2.2 基流分割方法

2.2.1 Lyne-Hollick法

Lyne-Hollick 法由Lyne 和Hollick 首次提出，并由Nathan 和Mcmahon 于1990 年引入到水文中用于基流分割［16］，其濾波方程為：

式中：i為時間（d）；Qd（i）和Qd（i-1）分別為第i時刻和第（i-1）時刻的直接徑流，即總徑流中扣除基流部分的徑流量；Q（i）和Q（i-1）分別為第i時刻和第（i-1）時刻的總徑流；Qb（i）為第i時刻的基流；f1為濾波參數(shù)。

圖1 河西走廊三大內(nèi)陸河流域Fig. 1 The inland river basins in Hexi Corridor

2.2.2 Chapman法

Chapman 法由Chapman 于1991 年對Lyne-Hollick進行改進得到的濾波方法［30］，濾波方程為：

式中：f2為退水參數(shù)。

2.2.3 Chapman-Maxwell法

Chapman 和Maxwell 于1996 年把基流假定為同時刻的地表徑流和前一時刻基流的加權(quán)平均，提出了Chapman-Maxwell濾波法［31］，濾波方程為：

式中：Qb(i)和Qb（i-1）分別為第i時刻和第（i-1）時刻的基流；f3為退水參數(shù)。

2.2.4 Eckhardt法

2005 年，Eckhardt 在多種數(shù)字濾波方法的基礎(chǔ)上提出了一種可應(yīng)用于任何時間步長水文序列的遞歸數(shù)字濾波方法，并將其應(yīng)用于美國65 個流域，研究結(jié)果表明該方法估算的基流量最為合理［17］，其濾波方程為：

式中：f4為退水參數(shù)；Bmax為最大基流指數(shù)，即長期地下徑流與總徑流的比值的最大值。

2.2.5 基流指數(shù)（BFI）

基流指數(shù)（Baseflow index，BFI）指一定流量序列中基流量在總徑流中的占比，反映出河流水源的補給特性和基流對河川徑流的貢獻度，可以定量比較四種數(shù)字濾波方法的分割結(jié)果［32］。t時間段內(nèi)BFI的計算式為：

式中：Qb（t）為t1時刻至t2時刻的總基流；Q（t）為t1時刻至t2時刻的總徑流。

2.3 基流量參考值

枯水指數(shù)是反映地下水補給河川徑流特性的重要指標(biāo)，因此可用枯水指數(shù)與年徑流量的乘積作為年基流量的參考值，用于和上述基流分割結(jié)果進行對比［33-34］，其具體公式如下：

式中：為j時間，單位為年；Q（j）代表時段內(nèi)年總徑流，Qr（j）代表年總基流參考值，Q90和Q50分別代表時段內(nèi)出現(xiàn)頻率大于或等于90%和50%的徑流量。

2.4 最佳濾波（退水）參數(shù)的確定

首先劃定本研究的參數(shù)閾值。校準(zhǔn)實驗結(jié)果表明，當(dāng)濾波參數(shù)小于0.800 或大于0.995 時，相對誤差遠大于15%，所有基流分割結(jié)果均無意義［35］。因此本研究將濾波參數(shù)范圍確定為0.800～0.995，以0.005 為步長，共生成40 組濾波參數(shù)，在這些濾波參數(shù)中選定最佳的濾波參數(shù)。

計算Qr（j）和Qb（j）之間的相對誤差［Qb（j）為通過濾波方法所得的年總基流］。相對誤差≤15%的基流分割結(jié)果有效，將有效基流分割數(shù)量記為n。計算每組參數(shù)的共計N年基流分離結(jié)果。計算基流分離的每個參數(shù)的效率E，E=n/N×100%。在本研究中，當(dāng)E＜70%時，相應(yīng)參數(shù)為不可用參數(shù)；當(dāng)70%≤E＜90%時，相應(yīng)參數(shù)為可用參數(shù)；當(dāng)E≥90%時，相應(yīng)參數(shù)為優(yōu)良參數(shù)。E值最大的參數(shù)確定為最佳參數(shù)［35］。

2.5 豐、平、枯年份的劃分

利用各個流域的徑流頻率曲線，采用一定保證率P的年徑流作為劃分徑流豐、平、枯的標(biāo)準(zhǔn)［36］。在用保證率P劃分豐、平、枯的范圍內(nèi)，找出相應(yīng)的模比系數(shù)值（Kp=某年的年徑流量/多年平均徑流量），通過已知年徑流量計算Kp，即可查找出當(dāng)年來水量的豐、平、枯程度（表2）。在本文中，特豐水年和偏豐水年稱為豐水年，特枯水年和偏枯水年稱為枯水年。

表2 河西走廊三大內(nèi)陸河流域豐、平、枯水年的分類定級Table 2 Classification of the high， the normal and the low flow of the three inland river basins in Hexi Corridor

2.6 基流分割評價指標(biāo)

不同的基流分離方案將產(chǎn)生不同的基流量結(jié)果，因此，選擇科學(xué)合理的基流分離方案至關(guān)重要。為了選取最準(zhǔn)確的基流分割方法，同時減少實驗計算的負擔(dān)，本研究采用Nash-Sutcliffe效率系數(shù)（NSE）［37］、灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)（GRD）［38］和平均相對誤差（MRE）三種評價指標(biāo)，對四種基流分割結(jié)果進行評價，NSE和GRD越大，MRE越小，基流分割結(jié)果越好。

3 結(jié)果分析

3.1 最佳濾波（退水）參數(shù)的分析和確定

以鶯落峽水文站為例，四種方法的濾波參數(shù)分析結(jié)果如圖2 所示。以Lyne-Hollick 法的濾波參數(shù)為例［圖2（a）］，當(dāng)參數(shù)為0.800～0.860 和0.965～0.995 時，E＜70%，該范圍內(nèi)的參數(shù)為不可用參數(shù)；當(dāng)參數(shù)為0.865～0.905 和0.925～0.960 時，70%≤E＜90%，該范圍內(nèi)的參數(shù)為可用參數(shù)。當(dāng)參數(shù)為0.910～0.920 時E≥90%，該范圍內(nèi)的參數(shù)是優(yōu)良參數(shù)。當(dāng)參數(shù)為0.910 時，E最大，為94.44%，確定為Lyne-Hollick法的最佳參數(shù)。

圖2 鶯落峽站參數(shù)分析結(jié)果Fig. 2 The results of the parameters analysis in Yingluoxia hydrological station， parameters for Lyne-Hollick method （a），Chapman method （b）， Chapman-Maxwell method （c） and Eckhardt method （d）

同理，其他三種方法的參數(shù)適用性如圖2（b）～（d）所示，Chapman 法的不可用參數(shù)范圍為0.800～0.925 和0.995，可用參數(shù)范圍為0.930～0.955 和0.985～0.990，優(yōu)良參數(shù)范圍為0.960～0.980，最佳參數(shù)為0.980。Chapman-Maxwell 法的不可用參數(shù)范圍為0.800～0.940，可用參數(shù)范圍為0.945～0.960和0.985～0.995，優(yōu)良參數(shù)范圍為0.965～0.985，最佳參數(shù)為0.975。Eckhardt 法的不可用參數(shù)范圍為0.800～0.815 和0.915～0.995，可用參數(shù)范圍為0.820～0.830 和0.905～0.910，優(yōu)良參數(shù)范圍為0.830～0.900，最佳參數(shù)為0.865。各支流的最佳濾波參數(shù)見表3。

表3 各支流各方法的最佳濾波（退水）參數(shù)Table 3 Optimal filtering （dewatering） parameters for each method of each tributary

3.2 基流分割結(jié)果評價

各基流分割方法評價結(jié)果表明：在NSE評價中，Eckhardt法的NSE系數(shù)最高，結(jié)果最優(yōu)，而Lyne-Hollick 法NSE最低；在GRD評價中，Eckhardt 法最高，其次為Chapman-Maxwell 法，最低為Lyne-Hollick法；在MRE評價中，Eckhardt法分割的14條河流MRE系數(shù)都小于10，是最優(yōu)方法?？傊?，Eckhardt法是河西走廊內(nèi)陸河流域的最佳數(shù)字濾波方法（表4）。因此，本研究采用Eckhardt 法對三大內(nèi)陸河流域的基流進行分割。

表4 各基流分割方法評價結(jié)果Table 4 Preferred results of the baseflow separation methods

3.3 基流變化趨勢及基流指數(shù)特征

3.3.1 基流的年際和年內(nèi)變化趨勢

1965—2018 年，年徑流量與年基流量變化趨勢如圖3 所示。石羊河流域和疏勒河流域的BFI范圍分別為0.332～0.475 和0.286～0.467，流域內(nèi)不同河流之間的BFI差異較小。黑河流域的BFI范圍為0.199～0.505，流域內(nèi)不同河流的BFI差異相對較大。各流域的流域特征與基流指數(shù)如表5 所示，平均海拔與BFI的相關(guān)系數(shù)為-0.046，即流域平均海拔與BFI幾乎不存在相關(guān)關(guān)系；流域面積與BFI的相關(guān)系數(shù)為0.244，可見流域面積對BFI的影響不明顯；冰川及多年凍土覆蓋率（以下簡稱凍土覆蓋率）和平均坡度與BFI的相關(guān)系數(shù)分別為-0.354 和-0.432，說明流域的凍土覆蓋率和平均坡度與其BFI具有一定的相關(guān)性，且呈負相關(guān)關(guān)系，即流域內(nèi)凍土覆蓋率和平均坡度對BFI具有一定程度的影響，且凍土覆蓋率和坡度越大，BFI越小。

表5 流域特征與基流指數(shù)Table 5 The relationship between watershed characteristics and baseflow index.

圖3 1965—2018年三大內(nèi)陸河流域徑流與基流變化趨勢Fig. 3 Variation trends of runoff and base flow in the three inland river basins during 1965—2018，Heihe River （a）， Shiyang River （b） and Shule River （c）

整體來看，所有流域年基流量與徑流量線性趨勢相一致，但年徑流變化幅度相比于基流更大。黑河流域和疏勒河流域的徑流和基流大多呈較明顯的上升趨勢，尤其黑河干流的徑流和基流增長顯著（P＜0.01），2000 年以后平均徑流和基流流量為60.4 m3·s-1和17.7 m3·s-1，分別比2000 年以前增加22.4%和20.7%。與之相似，昌馬河徑流和基流流量同樣增長顯著（P＜0.01），2000年以后平均流量分別為42.9 m3·s-1和18.2 m3·s-1，比2000 年以前增加55.2%和54.0%。石羊河流域徑流量和基流量變化較小，多呈不顯著的減少趨勢。

Eckhardt 法計算的基流量及BFI的年內(nèi)變化過程見圖4。河西走廊內(nèi)陸河流域的最大月平均流量集中在7、8 月，月平均基流量的峰值在8、9 月，稍滯后于月平均流量的峰值。汛期流量越高，基流量越大，之后隨著降雨量減少和溫度降低，徑流量與基流量均表現(xiàn)為減少趨勢，尤其在11 月—次年2 月進入枯水期，基流量與徑流量達到年內(nèi)低值。BFI的年內(nèi)變化過程是先減小后增大，春、夏季汛期時BFI值較小，多數(shù)河流小于0.3，冬季枯水期BFI相對較大，一般達到0.8 以上。河西走廊內(nèi)陸河流域上游地區(qū)的水文循環(huán)受降水、季節(jié)性積水和冰川的影響，基流的變化除受降雨入滲補給之外，也受多年凍土層水體相態(tài)轉(zhuǎn)換的影響［6］。在3—6 月的主要融雪期內(nèi)降水較少，隨著春季氣溫的回升，積雪從低處向高處逐漸消融，河流補給主要靠地下徑流和冰雪融水，冰雪融水補給增大，地下徑流對河流的補給占比降低，基流指數(shù)變小。在7—10 月份河流補給主要靠地下徑流和降水，隨著流域內(nèi)降水補給減少，地下徑流對河流的補給占比升高，基流指數(shù)增大。討賴河、古浪河、黨河、榆林河的年內(nèi)基流變化不明顯，上述四條河流在水文站上游均設(shè)有水庫等水利設(shè)施，水庫的調(diào)蓄改變了徑流的自然過程，從而使年內(nèi)基流變化不明顯，BFI波動較小，但總體來說，其BFI亦與徑流的變化趨勢相反。

圖4 基流的年內(nèi)變化特征Fig. 4 Annual variation trends of baseflow， Heihe River （a）， Shiyang River （b） and Shule River （c）

3.3.2 不同水平年和年內(nèi)豐水季、枯水季的BFI特征

根據(jù)河西走廊內(nèi)陸河流域豐、平、枯水年等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，計算每年的模比系數(shù)（Kp），以此確定每條河流的豐、平、枯程度，進而得到各流域的豐、平、枯年BFI特征（圖5），從而得到基流在不同水平年對徑流的貢獻度。結(jié)果表明，河西走廊內(nèi)陸河流域不同水平年的基流指數(shù)存在差異，但差異不明顯，介于0.003～0.027 之間，其中枯水年的平均基流指數(shù)最高，平水年次之，豐水年的平均基流指數(shù)最小。各河流基流指數(shù)受不同水平年的影響不同，其中討賴河的基流指數(shù)受不同水平年的影響最大，枯水年BFI達到0.521，豐水年BFI為0.494，差值為0.027，古浪河最小，枯水年BFI為0.477，豐水年為0.474，差值為0.003。

圖5 各河流不同水平年的BFI特征Fig. 5 BFI characteristics of the high， normal and low flow years for each tributary

根據(jù)徑流曲線特征，本文將4—9月劃分為豐水季、10月—次年3月劃分為枯水季，計算得到各流域豐水、枯水季BFI（圖6）。河西走廊內(nèi)陸河流域多數(shù)河流枯水季BFI大于0.610，明顯大于年BFI（0.199～0.505）和豐水季BFI（0.135～0.330），基流在枯水季和豐水季對河川的貢獻度存在明顯差異，且枯水季貢獻度較高。其中差異最大的為梨園河，其在枯水季的BFI為0.772，是豐水季（0.135）的5.7 倍，昌馬河枯水季的BFI為0.751，是豐水季（0.330）的2.3倍。

圖6 各河流豐、枯水季BFI特征Fig. 6 BFI characteristics of each tributary in wet and dry seasons

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

4.1.1 基流分割方法的適用性

本研究通過確定4 種數(shù)字濾波方法在14 條主要河流的最佳濾波（退水）參數(shù)，分割得到河西走廊三大內(nèi)陸河流域的平均基流指數(shù)。各流域在豐、平、枯水年和年內(nèi)豐枯水季的基流指數(shù)明顯不同，枯水年的平均基流指數(shù)最高，平水年次之，豐水年的平均基流指數(shù)最??；基流指數(shù)在年內(nèi)枯水季明顯大于豐水季，基流指數(shù)的這種分類特征對流域基流的研究和水資源的管理具有重要意義。此外，已有的基流分割結(jié)果顯示，同為黑河干流、西營河和昌馬河的基流分割BFI分別為0.27、0.400 和0.500［22，24，39］，進一步證明了本文確定最佳濾波（退水）參數(shù)與確定最佳濾波方式的合理性。盡管本研究整合Nash-Sutcliffe 效率系數(shù)（NSE）、灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)（GRD）和平均相對誤差（MRE）三種評價方式對基流分割結(jié)果進行評價，認為Eckhardt 濾波法是河西走廊內(nèi)陸河流域最佳分割方法，但不否定其他基流分割方法（例如Lyne-Hollick 法、Chapman 法和Chapman-Maxwell法）在其他研究區(qū)域的適用性。例如，宋小園等［40］研究表明，在錫林河流域，Lyne-Hollick 濾波法分割基流的模擬效果較好；樊晶晶等［19］利用Chapman 濾波法對渭河流域進行基流分割，取得了很好的擬合效果；陳秋潭等［41］通過對比分析，結(jié)果表明Chapman-Maxwell 數(shù)字濾波法對淮河基流過程分割更合理等。

4.1.2 研究的不確定性

盡管數(shù)字濾波方法具有簡單易用和可重復(fù)性強等優(yōu)點，已經(jīng)在國內(nèi)外被廣泛使用，我們也必須認識到方法和數(shù)據(jù)的局限性。首先，由于基流難以直接觀測，很難對流域分割結(jié)果進行準(zhǔn)確的驗證，因此分割得到的基流為估算值，只能做到最接近研究區(qū)真實情況基流值。盡管已經(jīng)有利用枯水指數(shù)來估算年總徑流的方式［見式（6）］，然而通過這種方式獲得的流量不夠準(zhǔn)確，且僅為年尺度基流，仍需大量的觀測數(shù)據(jù)以及環(huán)境同位素法等方法進行率定以獲得可靠的分割結(jié)果，因此如何準(zhǔn)確分割和計算基流真實值依然是未來基流研究領(lǐng)域的重點和難點。其次，水庫調(diào)蓄等人為措施可以顯著影響徑流過程（討賴河、古浪河、黨河、榆林河），特別是年內(nèi)徑流的變化。這種影響導(dǎo)致年內(nèi)基流量變化不大，在豐、枯水季的差異不明顯，使基流分割結(jié)果存在一定的不確定性。最后，數(shù)字濾波法只將河流總徑流中基流部分當(dāng)作低頻信號輸出，并無明確的物理機制，沒有考慮影響區(qū)域內(nèi)基流的地形地貌、氣候變化、人類活動對徑流的影響等多方面因素。雖然Mo 等［35］在澄碧河流域分析了氣候變化和人類活動對基流的影響，但在實踐中，氣候變化與人類活動相互關(guān)聯(lián)、相互影響，導(dǎo)致了研究結(jié)果的不確定性。盡管數(shù)字濾波方法的基流分割結(jié)果存在一定的不確定性，本研究通過確定最佳濾波（退水）參數(shù)和多方法對比評價篩選最優(yōu)基流分割結(jié)果是基本合理的。未來相關(guān)研究可考慮地形地貌、氣候變化、人類活動、人為措施等多方面因素對基流的影響，探討基流的變化規(guī)律，提高數(shù)字濾波方法基流分割的精度。

4.2 結(jié)論

本文以河西走廊為研究區(qū)，采用4 種常用的數(shù)字濾波基流分割方法，選取最佳濾波參數(shù)，對區(qū)域內(nèi)14條主要河流進行基流分割，并比較分析其適用性。在此基礎(chǔ)上，對河西走廊內(nèi)陸河流域基流的變化特征進行了分析，得出以下結(jié)論：

（1）利用枯水指數(shù)與年徑流量的乘積作為年基流量的參考值，進行對比分析確定每種數(shù)字濾波方法的最佳濾波參數(shù)。通過Nash-Sutcliffe 效率系數(shù)、灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)和平均相對誤差三種評價方式對基流分割結(jié)果進行評價，其中Eckhardt 法在四種濾波方法中評價最好，是河西走廊內(nèi)陸河流域基流分割的一種有效方法。

（2）在1965—2018 年，河西走廊內(nèi)陸河流域年基流量與徑流量呈現(xiàn)相似的線性趨勢特征，但年徑流變化幅度相比于基流更為顯著。以2000 年為節(jié)點，黑河流域在2000年以后徑流和基流平均流量分別比2000 年以前增加2.1%～22.4%和1.5%～20.7%，疏勒河流域徑流和基流平均流量增加2.1%～55.2%和1.9%～54.0%，石羊河流域變化不大，徑流和基流平均流量變化幅度為-18.1%～8.4%和-14.1%～5.9%。

（3）河西走廊內(nèi)陸河流域基流在不同水平年和年內(nèi)豐、枯水季對徑流的貢獻度存在差異?；髟诓煌侥闎FI差異在0.003～0.027 之間，枯水年的平均基流指數(shù)最高，平水年次之，豐水年的平均基流指數(shù)最小。基流年內(nèi)BFI與徑流變化相反，且豐、枯水季差異明顯，枯水季BFI是豐水季的2.3～5.7 倍，基流在枯水季對河川徑流的補給較多（BFI一般達到0.6以上），對于穩(wěn)定河川徑流量具有重要作用。