基于人類活動影響的水文要素變異分析

孫云秀

摘 要：水資源是人類活動中必不可少的重要部分，人們在消耗水資源的同時也會因為活動的變化導(dǎo)致水文要素的變異，進而形成人類、自然、水資源的動態(tài)關(guān)聯(lián)模式。水文要素的變化引發(fā)水資源特征和水文特征規(guī)律的變化，進而影響人與自然的和諧發(fā)展。本文從深受人類活動和氣候變化影響的水文變異中分析水文特征和水資源特征，進而為合理調(diào)控水資源提供保障，為經(jīng)濟社會發(fā)展發(fā)展和水資源可持續(xù)利用提出新的解決思路。

關(guān)鍵詞：水資源 人類活動 水文要素 變異

中圖分類號：P331文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（b）-00

人們對水文特征的觀測多數(shù)情況下是基于物理成因的，水資源的物理要素在外界條件一定的情況下通常是不會發(fā)生改變的。但在自然界中，長期的人類活動對自然的影響越來越劇烈，這種影響作用于氣象因素、地質(zhì)因素、環(huán)境因素等會改變這些因素的外在表現(xiàn)，進而對水文要素或水文特征變化的自然規(guī)律產(chǎn)生影響，比如水位、水量、水循環(huán)要素、徑流等，這種特征上的改變被稱為水文要素發(fā)生了變異。這種基于人類活動影響的水文因素變異也被稱作人類活動的水文效應(yīng)。水文要素的變異對人們觀察水文特征帶來了影響和挑戰(zhàn)，會導(dǎo)致水文觀測出現(xiàn)偏差，因此對水文要素變異進行深入研究具有積極的現(xiàn)實意義。

1 人類活動的水文效應(yīng)研究

1.1 定性研究

水文要素變異主要受兩類因素的影響，即人類活動驅(qū)動因素和氣候變化驅(qū)動因素。從氣候和人類的驅(qū)動因素入手進行定性分析，可分析出水文要素變異產(chǎn)生的機理、洪旱災(zāi)害頻發(fā)、水質(zhì)污染加劇等問題的原因和對策結(jié)論等。通過對水文要素變異的定性研究，能夠明確人類活動與水質(zhì)環(huán)境間的互動關(guān)系類型，進而進行針對性的協(xié)調(diào)和規(guī)劃。此外，通過定性研究還可了解人類活動對水文要素的影響，以及帶來的水文要素的變化。比如陳曉宏等人采用珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)數(shù)十年來的人類活動和水文特征資料，對人類活動和水文特征之間的關(guān)系進行了深入的研究分析，明確了該地區(qū)水文因素因人類活動而發(fā)的變異。

1.2 定量研究

近些年來，水文相關(guān)部分及專家學(xué)者對水文因素變異的定量研究展現(xiàn)出諸多學(xué)術(shù)成果，為推動人類活動水文效應(yīng)的更深、更廣層次的研究提供了支持。其中最主要的研究成果是人類活動影響下，水資源系統(tǒng)的某些特征值進行定量研究或預(yù)測、對系統(tǒng)模型的一些參數(shù)進行率定等，給出人類活動導(dǎo)致的水文要素變異大小的量化指標(biāo)。國內(nèi)外對水文要素變異進行了大量的定量研究，目前較為人們的研究為對徑流序列影響因子進行分割量化。

2 人類活動水文效應(yīng)的因素

人類活動因子和水文生態(tài)的多個因素進行耦合分析研究時揭示人類活動的水文效應(yīng)機理的核心。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，更多的新科學(xué)技術(shù)手段被運用到人類活動水文效應(yīng)研究中，研究的模式也逐漸從傳統(tǒng)的定性研究轉(zhuǎn)向定量研究，研究的因素也有單因素向多因素變化，同時研究方法也在不但發(fā)生變化。目前對人類活動的水文效應(yīng)研究所采用的方法主要是流域水文模型法。

通過對人類活動水文效應(yīng)的定性和定量分析發(fā)現(xiàn)，人類活動對水文要素變異的影響因素主要關(guān)注五個方面，水庫群攔蓄徑流的影響，地下水資源抽取引起的水位下降是地面徑流減少的影響，飲水、用水對河川徑流的影響，城市化對徑流影響以及水土保持對水沙的影響等。

3 地下水資源引發(fā)的表生生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

3.1 水量變化引發(fā)的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

地下水資源水位消沉是地表水快速下滲和蒸發(fā)，進而造成地表河川、湖泊、泉流等徑流量衰減，使得地下水水量和地表水水量大幅減少，最終導(dǎo)致地下水水位下降。地下水文下降使得地下水資源對地表的水支持大大減弱，一方面會造成地表水快速損失，另一方面也是地表無法給地下水資源提供充足的水補充，這打破了地表水與地下水資源間的循環(huán)平衡狀態(tài)，改變了局域水力條件。地表水與地下水之間的循環(huán)平衡被打破，使得地表湖泊萎縮甚至消失，地表河流出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，進而會引發(fā)土壤沙漠化和植被退化。

3.2 水質(zhì)變化引發(fā)的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

人類活動不僅需要消耗水資源，而且還會對水資源產(chǎn)生破壞，比如生活垃圾、工業(yè)生產(chǎn)廢物等都會對水資源產(chǎn)生根本的破壞，使水質(zhì)發(fā)生變化，這是社會發(fā)展到現(xiàn)階段，人類活動對水文特征造成的最嚴(yán)重的破壞之一。人類活動產(chǎn)生的污染物不僅會污染地表水，還且還會滲入地下對地下水造成污染，引發(fā)水質(zhì)變化。地下水質(zhì)變化使得動植物對水的需求日趨嚴(yán)峻，甚至?xí)斐傻乇憝h(huán)境不適合植物生長和動物生存，進而造成大區(qū)域范圍內(nèi)的水循環(huán)能力下降，水體的自凈功能減弱。

4 水文要素變異的驅(qū)動因素及其貢獻

4.1 分離氣候變化對流域水文要素變異的貢獻

前文所講，水文要素變異的影響因素主要有兩類，一類是氣候變異驅(qū)動因素，一類是人類生活驅(qū)動因素，那么在對水文要素變異貢獻研究中，需要分離氣候變化和人類活動的影響。一般來說，研究方法有兩類：第一類，分享調(diào)查法，在進行研究分析前，首要要設(shè)定人類活動與氣候變化之間不存在相互的影響關(guān)系，二者對水文要素變異的影響是相互獨立的，那么將人類活動驅(qū)動因素作為因變量進行定量分析，即可獲得人類活動各因素對水文要素變異的貢獻。第二類，水文模型法，結(jié)合一定時間段內(nèi)人類活動對水文要素變異貢獻的實測結(jié)果和氣象資料，建立水文模型，然后將人類活動驅(qū)動因素作為不變量，固定模型的各種參數(shù)，然后將氣象變化個因素帶入水文模型，經(jīng)過實測可獲得氣象變化驅(qū)動中各因素對水文要素變異的貢獻。

4.2 覆被變化對水文資源效應(yīng)

人類活動不僅表現(xiàn)在自身對自然資源的索取上，還表現(xiàn)在對自然系統(tǒng)的修復(fù)上，因此人類活動對自然的影響是雙向的。人類活動驅(qū)動因素對自然系統(tǒng)的作用的結(jié)果，必然會在不同程度上改變土地的覆被狀態(tài)。覆被狀態(tài)的改變會影響地表水與地下水資源間的循環(huán)平衡狀態(tài)，這就是覆被變化帶來的水文資源效應(yīng)。在目前的研究領(lǐng)域，覆被變化對水文資源的影響的研究多采用水文模型法來揭示影響過程與機理。

參考文獻

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