白龍江舟曲特大山洪泥石流對徑流量及生態流量的影響

摘要：研究徑流量演變規律和評價河流水生態狀況，對于流域水資源開發利用、水資源規劃與水生態環境保護具有重要意義。基于白龍江干流舟曲水文站1967-2021年實測徑流資料，以白龍江舟曲特大山洪泥石流發生時間為節點，將1967-2021年分為1967-2009年和2010-2021年2個研究期，采用累積距平曲線、R/S分析等方法，分析白龍江流域舟曲段徑流量變化特征，用Tennant法等計算河流生態流量，探討河流生態流量滿足情況。結果表明：舟曲特大山洪泥石流發生前（1967-2009年），白龍江舟曲段年和四季徑流量的變化均為顯著減小趨勢，舟曲特大山洪泥石流發生后（2010-2021年），年和四季徑流量的變化均為不顯著增加趨勢，且年和四季徑流量的多年平均徑流量均大于泥石流發生前的多年平均徑流量；舟曲特大山洪泥石流發生后，徑流量變化波動性較大，先后出現極值；舟曲特大山洪泥石流發生前后分別有9.30%和8.30%月份的徑流量小于最小生態流量；Tennant法評價結果發現舟曲特大山洪泥石流發生前后水生態狀況呈正向變化。研究成果有利于全面掌握白龍江舟曲段徑流年際演變規律和河流水生態狀況，同時也可為白龍江上游水資源規劃管理和水生態環境保護提供參考。

關鍵詞：徑流量；R/S分析法；最小生態流量；Tennant法；舟曲特大山洪泥石流

中圖分類號：TV121+.4 " " " "文獻標志碼：A " " " "文章編號：1674-3075（2024）06-0057-12

水資源在人類社會發展的進程中起著至關重要的作用，水資源危機是制約人類社會經濟發展的大難題，是過去及現在很多學者關注的熱點（舒章康等，2021；周啟鳴等，2021；Zhang et al，2022）。而徑流作為水資源最重要的存在形式，是水循環的重要環節和水量平衡的基本要素，也是影響流域和區域水資源開發利用程度的主要控制因素，支撐著流域社會、經濟、生態等各方面的可持續發展（夏軍等，2016；周海鷹等，2018；牛最榮等，2021）。

近百年來，全球氣候變化導致氣溫顯著上升和極端暴雨事件頻發，對流域徑流過程和水資源產生了重大影響（Hui et al，2019；Xu et al，2021；徐宗學等，2022）。隨著徑流量時空分布特征的變化，人類社會系統的安全與自然生態環境的健康以及水生態的狀況均受到不同程度的影響，特別是對洪澇災害與水資源利用有著直接影響。白龍江作為長江支流嘉陵江的最大支流，是甘肅省長江流域的主要河流，舟曲段地處白龍江中上游，因其地理位置及環境的特殊性，很容易因突發性暴雨產生山洪泥石流，如2010年8月發生了舟曲特大山洪泥石流（李中平等，2011），而特大山洪泥石流的發生會造成山地環境退化，破壞森林植被，改變下墊面條件，影響水文循環及地表水文過程，致使河川徑流水文情勢發生變化，從而影響徑流量的演變規律（劉德玉等，2019；牟鑫亮，2022）。因此，分析舟曲特大山洪泥石流發生前后徑流量變化特征，評價河流生態流量滿足情況，有助于了解流域地表水資源的演變趨勢和流域水生態狀況，從而為流域水資源規劃管理和水生態環境保護提供參考依據。

目前，已有很多學者對徑流量變化進行了研究，如劉昌明等（2019）基于黃河干流蘭州、頭道拐、花園口和利津4個典型水文站1950-2017年的實測徑流數據，分析了黃河干流近百年的年徑流量變化特征；梁淑琪等（2020）研究了岷江流域近82年徑流在豐枯年份的變化特性以及突變、趨勢和周期性變化；劉松等（2021）采用箱型圖、Mann-Kendall法等方法分析了西江流域干流及其支流6個主要控制水文站1980-2020年的徑流量變化；王學良等（2022）基于多個水文站徑流數據和氣象站數據，采用線性回歸法等方法定量和定性分析了蘭州水文站以上區域黃河干流和主要支流的徑流演變特征及其驅動因素。不同流域的徑流變化特征存在區域性差異，科學合理地研究河川徑流的演變特性，是實現流域水資源可持續利用和水資源管理的重要基礎工作。

針對白龍江流域的研究也較多，馬正耀等（2011）對白龍江上游徑流年際變化特征和年內分配變化趨勢進行了分析；牛最榮等（2015）分析研究了白龍江干流4個代表站徑流變化特征并進行未來趨勢預測；馬亞麗等（2022）采用多種統計學方法研究了白龍江中上游徑流變化及其對氣候和人類活動的響應，得出人類活動是徑流減少的主要影響因素。以上主要是對白龍江流域徑流量變化特征和影響因素的研究，而針對流域內發生過泥石流災害的舟曲段研究較少，缺乏白龍江舟曲特大山洪泥石流發生前后徑流量及生態流量的研究。因此，本文以白龍江流域中上游舟曲段作為研究區，基于白龍江干流舟曲水文站55年徑流資料，以白龍江舟曲特大山洪泥石流發生時間為節點，將1967-2021年分為1967-2009年和2010-2021年2個研究期，采用累積距平曲線、R/S分析法，分析徑流量趨勢性、持續性，識別舟曲特大山洪泥石流發生前后白龍江舟曲段徑流量變化特征，用Tennant法等計算河流生態流量，探討河流生態流量滿足情況，以期為白龍江上游水資源開發利用和水生態健康維持、水生態環境保護提供科學參考。

1 " 材料與方法

1.1 " 研究區概況

白龍江是長江支流嘉陵江的最大支流，白龍江流域甘肅段位于甘肅省東南部（圖1），流經甘肅省的迭部縣、舟曲縣、文縣、宕昌縣和武都區，在甘肅境內流域面積為27 391 km2，占白龍江流域總面積的83%。降水主要集中在5-10月，年降水量為500～900 mm，年均氣溫為6～15℃，多年平均蒸發量為1 972.5 mm，處于亞熱帶與暖溫帶的過渡區域，氣候垂直差異性明顯。流域內山脈和溝壑縱橫交錯，地質構造相當復雜，地勢險要，河道穿行于山區峽谷。該區域比其他地方更易發生山體滑坡等地質災害的一個重要原因是區域內大部分坡體不穩固且河谷中常有淤積物質，其中，2010年8月7日發生的特大山洪泥石流災害，泥石流堵塞河道形成堰塞湖，舟曲縣城被淹28 d，死亡和失蹤人數1 765人，是我國發生災情最為嚴重的一次山洪泥石流。白龍江干流上的舟曲水文站是國家重要水文站，舟曲水文站是由立節水文站下遷并更名而設的觀測站。

1.2 " 資料來源與處理

由于舟曲水文站1993年設立站點，收集實測徑流數據系列僅為1995-2021年，為了使研究序列長度滿足“三性”審查，選取氣候和下墊面條件與舟曲水文站具有相似性的立節水文站，對舟曲水文站研究尺度進行延長。立節水文站和舟曲水文站均位于白龍江上游，舟曲水文站系1993年由立節水文站下遷44 km更名而設立的，兩站同屬于舟曲縣境內，氣候類型為暖溫帶氣候，地形是典型的隴南山地，屬高山深切峽谷地貌。根據水文相似理論以及水文現象的地區性，認為鄰近流域的氣候特征和環境具有相似性（孫周亮等，2023），故立節水文站和舟曲水文站氣候和下墊面條件相似。立節水文站集水面積8 205 km2，舟曲水文站集水面積8 955 km2，流域面積變化了9.14%，滿足水文比擬法要求的面積變化20%誤差之內。收集立節水文站1967-1994年的徑流數據，采用水文比擬法將立節水文站1967-1994年共28年的年徑流資料移置到舟曲水文站，使舟曲水文站具有長期徑流資料。根據水文比擬法公式：

QS/FS=QR/FR " " " " " " " " " " ①

式中：QS、QR為研究流域、參證流域的年徑流量，單位為億m3；FS、FR為研究流域、參證流域的流域面積，單位為km2。利用立節水文站徑流模數計算舟曲水文站1967-1994年的年徑流數據，得到舟曲水文站1967-2021年共55年的實測徑流資料。

1.3 " 徑流年際變化

1.3.1 " 累積距平曲線法 " 累積距平曲線法可以用來分析水文要素變化的趨勢性和階段性，累積距平曲線又稱為差積曲線，是根據所繪制的曲線趨勢變化情況判定其變化趨勢的一種直觀方法。將n個時刻的距平值算出后累積相加得到累積距平值，即可繪制累積距平曲線進行時間序列上水文要素的趨勢分析（商沙沙等，2018）。

[Ri=in（Ri?R）] " " " " " " " " " " " " " " " " " "②

式中：[Ri]為第i年的徑流累積距平值，[Ri]為第i年的徑流量，[R]為多年平均徑流量，單位均為億m3。

1.3.2 " 線性傾向估計法 " 線性傾向估計主要是用最小二乘法的原理建立2個變量之間的一元線性回歸模型，對回歸系數k和回歸常數b進行估計（牛最榮等，2012；李政等，2018）。

r = b+kt " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "③

式中：r為水文要素估計預測值；t為時間；b為回歸常數；k為回歸系數，k值的幅度就是序列升降的速率，當kgt;0時，說明r隨著t的增加而增加，當klt;0時，說明r隨著t的增加而減少。

1.3.3 " R/S分析法 " R/S分析法（重標極差分析法）是由著名水文學家Hurst于1995年首先提出，該方法主要用Hurst指數表征和描述水文序列的持續性，基本原理如下（劉曉清等，2019；Xu et al，2023）：

對于一個非隨機水文序列，首先應該滿足：

[Rh/Sh=ahH] " " " " " " " " " " " " " " " " " ④

式中：[Rh/Sh]為重標極差；h為增量區間長度；a為常數；H為Hurst指數，其過程為：

首先，將觀測N次的徑流序列[xt]等分成長度h的M個連續子序列，各個子序列記為[Dm]，對應元素為[xk，m]，求[Dm]均值[xm]。

其次，計算[Dm]的累積離差[Xk，m]：

[Xk，m=k=1mxk，m?xm] " " " " " " " " " " " " " " " "⑤

接著根據以上公式結果計算[Dm]的重標極差：

[R/Sm=Rm/Sm] " " " " " " " " " " " " " " " " " "⑥

對于每一個子序列重復以上步驟，可得到整個序列的重標極差。

[R/Sh=1Mm=1MR/Sm] " " " " " " " " " " " " " " " "⑦

不斷增大h，直到滿足h=N/3，最后得到[xt]的重標極差系列，并且滿足公式④，對公式④兩邊取對數可得Hurst指數：

[lnR/Sh=Hlna+Hlnh] " " " " " " " " " " " " " " " "⑧

Hurst指數的H值一般為0～1：當0lt;Hlt;0.5，序列未來變化趨勢與過去變化趨勢相反，具有反持續性；當0.5lt;Hlt;1，序列未來變化趨勢與過去變化趨勢相同，具有持續性；當H=0.5，該序列具有一定隨機性，服從布朗運動。

1.3.4 " Mann-Kendall檢驗法 " Mann-Kendall檢驗法最初是由曼（Mann H.B.）和肯德爾（Kendall M.G.）提出并發展起來的，可以分析序列的變化趨勢。在使用過程中發現單個突出異常值不會對其產生影響，對于時間序列變化特點、趨勢的反映比較友好，所以應用廣泛。Mann-Kendall方法根據最后得到的UB序列和UF序列的不同，決定了該流域突變的發生時間，計算如下（劉爽爽等，2020；Mallick et al，2020）：

構造一個秩序列，該時間序列X具有n個樣本數量：

[sk=i=1kriri=0，xi≤xj1，xigt;xj] " "j =1，2，…，i " " " " " " " " " " " " " " " ⑨

假設時間序列的隨機獨立性，界定統計量UF（FU，k）：

[FU，k=sk?E（sk）V（sk）] " "k =1，2，…，n " " "⑩

在X1，X2，X3，…，Xn相互獨立時：

[Esk=n（n?1）4]，[ Vsk=n（n?1）（2n+5）72] ?

式中：[Esk]、[Vsk]是累計數Sk的均值和方差，UF是一個由X1，X2，X3，…，Xn組成的標準正態分布，然后對Xn，Xn-1，…，X1進行逆序，重復上述過程，將其反演成序列UB。

UFgt;0表示該序列在升高，UFlt;0表示該序列在降低，當它們超過臨界置信水平直線時，趨勢顯著，當UF曲線與UB曲線發生相交，且兩線的交點在臨界線之間，則該相交的時間為突變發生的時間。

1.4 " 生態流量

1.4.1 " 最小（大）生態流量 " 最小生態流量是指在人類活動影響下能夠滿足河流中水生生物生存條件且生態系統保持穩定的最小流量，河流為保證生態系統的良好穩定性而容納的最大水量為最大生態流量，采用逐月次最小（大）值法和頻率排位法計算（李捷等，2007；陸建宇等，2015）。本文采用逐月次最小（大）值法計算最小（大）生態流量是為了降低極端徑流數據的干擾，頻率排位法是通過計算90%（10%）保證率下的月流量值為最小（大）生態流量。

1.4.2 " 適宜生態流量 " 適宜生態流量是指河流中生物和生態環境處于良好狀態下的水量，采用逐月頻率法計算。新逐月頻率法是以50%保證率下的生態流量值作為適宜生態流量（張強等，2010；謝洪等，2017）。

1.4.3 " Tennant法 " Tennant法是一種主要用于計算河流生態流量及其合理性評價的水文學方法（周光濤，2018；韓松等，2020）。該法將不同生態流量下的生態狀況劃分8個等級，其評價結果及對應的平均流量百分比見表1。

2 " 結果與分析

2.1 " 舟曲特大山洪泥石流發生前后徑流量年際變化

2.1.1 " 趨勢性分析 " 圖2是白龍江舟曲特大山洪泥石流發生前后年徑流量趨勢分析，舟曲特大山洪泥石流發生前（1967-2009年），白龍江舟曲段年徑流量總體以-0.250億m3/a的速率顯著減小，多年平均徑流量為24.77億m3。舟曲特大山洪泥石流發生后（2010-2021年），白龍江舟曲段年徑流量總體以0.685億m3/a的速率不顯著增加，多年平均徑流量為27.05億m3。由圖2-b累積距平曲線可知，舟曲特大山洪泥石流發生前，年徑流量呈減少-增加-波動-減少多階段的變化過程；舟曲特大山洪泥石流發生后，2010-2021年曲線幅度呈上下波動變化，累積距平值逐漸由負值向正值變化，年徑流量變化總體呈增加趨勢，年徑流量增多使年徑流量相較于泥石流發生前的減小變化呈現出平均狀態。

由圖3可知，舟曲特大山洪泥石流發生前，春、夏、秋、冬季徑流量分別以-0.042億、-0.097億、-0.100億和-0.010億m3/a的速率顯著減小，多年平均徑流量分別為4.20億、9.35億、8.08億和2.69億m3。舟曲特大山洪泥石流發生后，春、夏、秋、冬季徑流量分別以0.166億、0.187億、0.259億和0.062億m3/a的速率不顯著增加，多年平均徑流量分別為4.53億、10.42億、8.47億和3.14億m3。通過累積距平曲線（圖4）可知，舟曲特大山洪泥石流發生前，夏季和秋季徑流量都經歷了增加和減少2個階段，春季和冬季徑流量變化不大，階段性不強；舟曲特大山洪泥石流發生后，夏季徑流量經歷了增加-減少-增加3個階段，春、秋、冬季徑流量波動變化，都有不同程度增加或減少，增減階段性不強。

2.1.2 " 持續性分析 " 為了研究白龍江舟曲特大山洪泥石流對徑流量的影響，用R/S分析法分析白龍江舟曲特大山洪泥石流發生前徑流量變化的持續性。由圖5和圖6可知，舟曲特大山洪泥石流發生前（1967-2009年），白龍江舟曲段年徑流量的Hurst指數為0.71，春、夏、秋、冬季徑流量的Hurst指數分別為0.66、0.72、0.77、0.61，年徑流量和春、夏、秋季徑流量的Hurst指數均大于0.65，表現出強的正持續性，冬季徑流量的Hurst指數大于0.5，表現出弱的正持續性。以上表明2010年后白龍江舟曲段年徑流量和春、夏、秋、冬季徑流量將與舟曲特大山洪泥石流發生前的變化趨勢一致，繼續保持減少趨勢。

2.1.3 " 突變性分析 " 由圖7可知，年徑流量Mann-Kendall突變檢驗的UF和UB曲線相交于1968、1972和1986年，且交點均在置信水平0.05相應的置信區間[-1.96，1.96]，年徑流量突變不顯著，結合圖2-b年徑流量累積距平曲線，可進一步確定舟曲水文站年徑流量突變年份為1986年。由圖8可知，對于春季徑流量，UF和UB曲線交于1968年，且在置信區間內，故春季徑流突變年份為1968年，春季徑流突變不顯著。夏季徑流量UF和UB曲線有多個交點，結合圖4夏季徑流量累積距平曲線確定突變年份為1994年。秋季徑流量UF和UB曲線在置信區間內有多個交點，結合圖4得出秋季徑流量突變年份為1985年。對于冬季徑流量，UF和UB曲線在2018年相交，交點在置信區間內，突變年份為2018年。由表2可知，年徑流量和春、夏、秋季徑流量突變時間均發生在舟曲特大山洪泥石流發生前，均經歷了由多到少的突變，而冬季徑流量突變發生在舟曲特大山洪泥石流發生后，經歷了由少到多的突變。

2.2 " 舟曲特大山洪泥石流發生前后生態流量

2.2.1 " 最小生態流量 " 基于逐月次最小值法和頻率排位法（90%）計算得到舟曲水文站最小生態流量過程（圖9）。舟曲特大山洪泥石流發生前（圖9-a），逐月次最小值法和頻率排位法計算的舟曲水文站斷面處河流的最小生態流量分別為41.43和47.65 m3/s。舟曲特大山洪泥石流發生后（圖9-b），逐月次最小值法和頻率排位法計算的舟曲水文站斷面處河流的最小生態流量分別為56.92和52.65 m3/s。

2.2.2 " 最大生態流量 " 基于逐月次最大值法和頻率排位法（10%）計算得到舟曲水文站最大生態流量過程（圖10）。舟曲特大山洪泥石流發生前（圖10-a），逐月次最大值法和頻率排位法計算的舟曲水文站斷面處河流的最大生態流量分別為133.30和114.36 m3/s。舟曲特大山洪泥石流發生后（圖10-b），逐月次最大值法和頻率排位法計算的舟曲水文站斷面處河流的最大生態流量分別為123.50和141.92 m3/s。

2.2.3 " 適宜生態流量 " 采用逐月頻率法計算得到舟曲水文站適宜生態流量（圖11）。舟曲特大山洪泥石流發生前，適宜生態流量在7月達到最大，2月最小。舟曲特大山洪泥石流發生后，適宜生態流量在9月達到最大，3月最小。舟曲特大山洪泥石流發生前后，白龍江舟曲段適宜生態流量分別為72.87和80.92 m3/s。

2.2.4 " Tennant法評價 " 基于水文學中的Tennant法對舟曲水文站最小、最大和適宜生態流量的評價結果見表3。由表3可知：（1）對于最小生態流量，頻率排位法的計算值優于逐月次最小值法，其計算值在顯著提高水生生物基本生命特征所需最小水量的底限、賦予各月生態流量一定保證率的同時，使得枯水期水量稍大于其月次最小值，增強了枯水期河湖稀釋污染物的自凈能力，這對維持河流健康和穩定是有利的，因此，頻率排位法得到的2010年前后舟曲水文站最小生態流量分別為47.65和52.65 m3/s；（2）對于最大生態流量，相較于逐月次最大值法，頻率排位法的計算值偏小，這可在一定程度上降低采用極端年份的極端值作為最大生態流量給河流生態系統及水生生物安全生長的不利風險，因此，2010年前后舟曲水文站最大生態流量分別為114.36和141.36 m3/s；（3）2010年前后適宜生態流量分別為72.87和80.92 m3/s，適宜生態流量基本處于Tennant法中對生態有利程度為“最佳”至“最大”的流量范圍內，在枯水期有利于維持與保護河流生態系統。由此可知，本文計算得出的最小生態流量和適宜生態流量對白龍江上游的水生態保護是較為有利的。

舟曲特大山洪泥石流發生前，有9.30%月份的徑流量小于最小生態流量，可見大部分月份內河流水生態處于相對有利的流量條件下。最小生態流量在汛期（5-10月）的平均流量占同期多年平均流量的比例為52.38%～59.84%，Tennant法評價結果為“好”，水生態狀況良好。最小生態流量在11月-次年4月的平均流量占同期多年平均流量的比例為68.44%～83.49%，Tennant法評價結果為“最佳”，水生態狀況很好；舟曲特大山洪泥石流發生后，有8.30%月份的徑流量小于最小生態流量，絕大部分月份內河流處于水生態有利的流量條件下。最小生態流量在汛期的平均流量占同期多年平均流量的比例為51.32%～66.59%，Tennant法評價結果為“好”至“最佳”，水生態狀況較好。最小生態流量在11月-次年4月的平均流量占同期多年平均流量的比例為61.06%～72.52%，Tennant法評價結果為“最佳”，水生態狀況很好。

3 " 討論

（1）舟曲特大山洪泥石流發生前，白龍江舟曲段年徑流量和四季徑流量的總體變化均呈顯著減小趨勢，這與各學者研究的白龍江與嘉陵江流域徑流量變化趨勢一致（姜彤等，2005；田黎明等，2012）。白龍江舟曲段徑流量減小主要受氣候變化和人類活動的影響，IPCC第6次全球氣候變化報告中指出，地球氣候正經歷以全球氣候變暖為主要特征的顯著變化（Arias et al， 2021），氣候變暖導致氣溫升高，1961-2010年白龍江上游年平均氣溫整體呈極顯著上升趨勢（張曉曉等，2015），氣溫主要通過影響蒸發量對徑流量產生間接影響，流域氣溫整體呈顯著上升趨勢，蒸發量增大，流域徑流量減小；白龍江上游徑流量主要以降水補給為主，多年來，白龍江上游降水量呈減小趨勢，降水量減小導致徑流量減小。人類活動對白龍江上游徑流量產生的影響主要有2個方面：一方面，白龍江上游實施的天然林保護工程和水土保持治理措施，提高了水源涵養能力，減少了水土流失的同時也減少了徑流量；另一方面，白龍江上游水電站的建設形成一定庫區，使得水面面積增大，水面蒸發增大，導致徑流量減少。

（2）舟曲特大山洪泥石流發生后，冬季徑流量的增加與實施的災后重建水利工程有關，白龍江上游修建的水電站時常進行負荷調整以滿足經濟運行，使得下泄流量發生變化，隨著上游水電站數量增多，枯水期下泄流量增大，出現冬季徑流量增加現象。此外，2010年以后，徑流量變化波動性較大，年際變化大，先后出現了極大值和極小值，其原因應該與舟曲特大山洪泥石流發生時流域下墊面條件的改變有關，也可能是區域氣候變化和人類活動共同作用的結果。自20世紀80年代中期以來，受全球氣候變化影響，西北干旱區極端降水事件發生強度、持續時間和發生頻率均表現為增加趨勢（伊麗努爾·阿力甫江等，2015；張強等，2023）。其中甘肅省境內白龍江上游一帶近10年來暴雨洪水頻發，2012-2014年連續3年出現超警洪水，2018-2020年又是連續3年出現超警流量，2020年8月18日的徑流量922 m3/s為白龍江舟曲段有水文監測資料以來最大流量，接近百年一遇量級（王巧娟，2021），這與本文得出的年徑流量極值出現在2020年結果一致，暴雨頻發導致近年來徑流量變化波動性較大。水土保持和水利工程建設等人為活動不斷改變著土地覆被狀況，影響著流域徑流量的變化，具體原因還需在以后進行深入研究。徑流量年際變化大，豐枯季節變化明顯，有助于流域水生生物完成不同的生命周期，對白龍江上游的水生態環境保護具有重要意義（陸建宇等，2020）。

（3）舟曲特大山洪泥石流發生前，1967-2009年的年徑流量和四季徑流量的變化均為顯著減小趨勢，通過持續性分析，發現年徑流量和四季徑流量均表現出正持續性，說明下一時段（2010-2021年）年徑流量和四季徑流量的變化趨勢與過去時段（1967-2009年）相同，將呈持續減小趨勢；但2010-2021年實測徑流量分析結果與此相反，年徑流量和四季徑流量的變化均為增加趨勢，這可能與研究時間序列、氣候變化和人類活動以及特大山洪泥石流的發生有很大關系。進行徑流量突變性檢驗時，采用Mann-Kendall檢驗法和累積距平曲線相結合進一步對白龍江舟曲段徑流突變點識別，發現年徑流量在1986年經歷了由多到少的突變，發生突變的時間與其他學者研究的有所不同（路賀，2019），主要是因為各研究采用的徑流系列長短不一和突變分析方法不同所致。徑流量突變是自然因素與人類活動共同作用的結果，20世紀70年代以前，氣候變化是影響白龍江中上游徑流變化的主要因素，70年代以后，人類活動對徑流變化的影響程度逐漸增加（馬亞麗等，2022），由此推測出白龍江舟曲段年徑流量產生突變的主要驅動力是人類活動。

（4）本文計算得出的最小生態流量和適宜生態流量對白龍江舟曲段的水生態保護是有利的，適宜生態流量比最小生態流量對白龍江舟曲段的生態保護更有利，最小生態流量和最大生態流量都只是提出了一個界限，這種極限水平不應長期維持，否則不利于白龍江上游的水生態保護。通過逐月次最小（大）值法和頻率排位法計算舟曲水文站最小（大）生態流量，發現頻率排位法的計算結果優于逐月次最小（大）值法，說明頻率排位法更適合白龍江舟曲段的生態流量計算。白龍江舟曲段有近50%年份河流生態流量為適宜生態流量，為滿足流域河流適宜生態流量的要求，建議在今后來水量相對較少的時段，應減少河道外用水，增加河道內的生態用水，以進一步改善河流水生態質量。

4 " 結論

（1）白龍江舟曲特大山洪泥石流發生前后年和四季徑流量的變化趨勢不一致，舟曲特大山洪泥石流發生前，白龍江舟曲段年和四季徑流量的變化均為顯著減小趨勢，舟曲特大山洪泥石流發生后，白龍江舟曲段年和四季徑流量的變化均為不顯著增加趨勢，且2010年舟曲特大山洪泥石流發生后年徑流量和四季徑流量的多年平均值均大于泥石流發生前的多年平均徑流量。

（2）由Mann-Kendall突變檢驗分析發現年徑流量和四季徑流量均發生突變，其中，年徑流量突變發生在1986年，春、夏、秋、冬季徑流量發生突變的年份分別為1968年、1994年、1985年和2018年。。

（3）2010年前后舟曲水文站最小生態流量分別為47.65和52.65 m3/s，2010年前后分別有9.30%和8.30%月份的徑流量小于最小生態流量，2010年前后適宜生態流量分別為72.87和80.92 m3/s，適宜生態流量基本處于Tennant法中對生態有利程度為“最佳”至“最大”的流量范圍內。

（4）舟曲特大山洪泥石流發生前后非汛期最小生態流量的Tennant法評價結果均為“最佳”，水生態環境表現為很好狀況，汛期最小生態流量在2010年以前評價結果呈“好”至“很好”狀況，且次最小值法的評價結果出現“一般”狀況，2010年以后呈“好”至“最佳”狀態，總體來看，水生態狀況變化呈正向發展。

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（責任編輯 " 熊美華）

Impact of Catastrophic Zhouqu Debris Flow on Runoff

and Ecological Flow in Bailong River

ZHANG Su‐na1， CHEN Xue‐lin2， NIU Zui‐rong1， SONG Ai‐ying3， JIA Ling1， TONG Guang‐ze1

（1. College of Water Resources and Hydropower Engineering， Gansu Agricultural University，

Lanzhou " 730070， P.R. China；

2. Longnan Hydrological Station of Gansu Province， Longnan " 742500，P.R. China；

3. Zhangye Hydrological Station of Gansu Province， Zhangye " 734000，P.R. China）

Abstract：The study of changing runoff patterns and the evaluation of river water quality are important for water resource development and use， water resource planning， and the protection of aquatic ecology in the Bailong River basin. In this study， we analyzed changes in runoff in the Zhouqu section of Bailong River from 1967 to 2021， calculated the ecological flow of the river and evaluated the extent to which ecological flow had been maintained. The study was based on runoff data collected at the Zhouqu Hydrological Station during the period 1967-2021. The period was divided into two portions， 1967-2009 and 2010-2021， before and after the catastrophic Zhouqu debris flow in Bailong River in August 2010. Rescaled range analysis （R/S） and the cumulative anomaly curve were used to analyze changes in runoff in the Zhouqu section， and the Tennant method was used to calculate the ecological flow. Results show that both average annual and seasonal runoff were larger after the catastrophic debris flow than before the debris flow. From 1967 to 2009， both annual and seasonal runoff in the Zhouqu section decreased significantly， with an annual decrease of 25.0 million m3/a and seasonal decreases for spring， summer， autumn and winter of -4.2 million m3/a， -9.7 million m3/a， -10.0 million m3/a and -1.0 million m3/a， respectively. From 2010 to 2021， annual and seasonal runoff increased， but not significantly， with an annual increase of 68.5 million m3/a and seasonal increases for spring， summer， autumn and winter of 16.6 million m3/a， 18.7 million m3/a， 25.9 million m3/a and 6.2 million m3/a. After the Zhouqu catastrophic debris flow， runoff fluctuated significantly and extreme values were observed. Before the debris flow， the runoff in 9.30% of months was lower than the ecological flow and decreased to 8.30% of months after the disaster. The Tennant method indicated a positive change in aquatic ecological conditions after the Zhouqu catastrophic debris flow. These findings help to comprehensively understand the annual and seasonal variations in runoff and the aquatic ecological condition in the Zhouqu section of Bailong River， provide a reference for water resource planning and management， and support efforts to protect the upper Bailong River.

Key words：runoff; R/S analysis; minimum ecological flow; Tennant method; Zhouqu catastrophic debris flow