近50年中國不同氣候區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、西南地區多年持續干旱，南方多省的洪澇災害、泥石流、臺風頻發等等，這些問題已經引起了全社會的廣泛關注。因此，選取南方濕潤區、淮河過渡區、北方半濕潤半干旱地區以及西南季風區等4個不同氣候區典型流域作為研究對象，研究中國不同氣候區內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、探討流域綜合開發利用、開展建設節約型節水社會、促進環境和經濟和諧發展等具有重大的意義。

1 研究區概況

北江，隸屬珠江水系，是廣東省境內一條重要的河流，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，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南部，渾河、太子河是遼河的主要支流，為相鄰流域。渾河發源于清源縣灣甸子鎮滾馬嶺，總流域面積11 480 km2，河長415 km。太子河流域發源于新賓縣平頂山鄉紅石粒子，總面積13 883 km2，河長413 km。兩河在三岔河匯合后稱為大遼河。渾太河流域屬暖溫帶濕潤-半干旱季風氣候區，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和淮河過渡區的石角站以上流域的降雨量呈現增加的趨勢，且降雨量增加顯著，其平均年線性增長率為1.95 mm；淮河過渡區的息縣站以上流域降雨量也呈現出了增加的趨勢，只是增加不太明顯。②處于北方半濕潤半干旱氣候區的邢家窩棚以上流域的降雨量呈現遞減趨勢，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的雅江站以上流域也呈現出遞減趨勢，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大規模的人類活動等因素影響下，各氣候區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計結果。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：各不同氣候區典型流域的徑流量變化表現出同其降雨量變化一致的趨勢。處于南方濕潤氣候區和淮河過渡區的石角站、息縣站以上流域的徑流量呈現增加的趨勢，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的雅江站以上流域和處于北方半濕潤半干旱氣候區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 各氣候區典型流域各年代實測徑流量統計

圖3 不同氣候區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典型流域徑流量的變化規律，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實測徑流量的變化趨勢及其顯著性。圖4給出不同氣候區典型流域的檢驗結果。

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，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，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、不同季節水汽輸送的方式、路徑、運動規律，大氣環流[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、流域蒸發能力、流域形狀、大小、坡度、植被、流域下墊面條件、水文地質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，都表現出增加和減少交替出現的現象。總體來看，4個典型流域的徑流變化在1970年出現轉折，石角站徑流變化由減少變為增加，而其他3個流域的徑流變化由增加變為減少，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出了增加的趨勢，增幅達8.8%，而其他3個流域表現出了遞減的趨勢，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中，其地形地貌、大氣環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個氣候區典型流域的降雨量和徑流量表現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 結論

（1）就降雨量而言，處在南方濕潤區的石角站以上流域有增加的趨勢，而處于西南季風控制區的雅江站以上流域和處于半干旱半濕潤地區的邢家窩棚站以上流域有遞減的趨勢。就徑流量而言，各氣候區典型流域呈現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）各氣候區典型流域各年代實測徑流量統計結果顯示，各不同氣候區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濟社會的發展。

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