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基于Budyko假设下的黄土高原典型流域径流变化原因辨析

2020.03.25713

近半个世纪以来,在气候变化和人类活动的共同作用下,黄河径流呈现出下降趋势。研究河流径流变化及其归因分析对流域治理以及水土保持工作意义重大为此,本研究采用Mann-Kandall趋势检验、Pettitt突变检验法、双累积曲线等方法研究了黄河河龙区间的三个典型流域皇甫川流域、无定河流域延河流域)的径流变化特征,并基于Budyko假设定量评估了气候和下垫面变化对径流量变化的影响程度。取得了如下主要结论:

1皇甫川、无定河和延河流域的降水量和潜在蒸发量年际变化趋势均不显著,而径流量均呈显著的下降趋势且具有明显的阶段性和突变性特征。3个流域降水量和潜在蒸发量的MK趋势检验统计量均未达到显著性水平,而径流量均达显著的下降水平。皇甫川径流的突变点为1996年;无定河径流存在1971年和19962个突变点;延河径流的突变点为1996年。

2流域的径流深对下垫面参数的敏感性大于气候因子,且互补法计算的径流深精度最高。三个流域径流深RωPET0的敏感性系数均值分别为-3.522.61-1.623个流域径流变化进行归因分析表明,不同流域变化期下垫面变化均为径流变化主导因素皇甫川流域下垫面变化对径流减小的影响为88%,无定河流域1997-2016年间下垫面变化对径流的贡献61%,延河流域下垫面变化对径流的影响为37%采用两段平均法计算全微分法中的偏导,得到3个流域的径流变化与实际观测值之间的相对误差分别为13.52%1.74%0.44%对比分析四种归因方法:全微分法互补法、分解法以及外推法的特点可知互补法是计算归因分析最佳方法。

3下垫面参数对气候季节性指数敏感性小于对植被覆盖度的季节性指数。3个流域气候季节性指数无显著的年际变化趋势,而植被覆盖度呈显著的上升趋势;各流域年干旱指数与蒸散率的所有点都集中在Budyko曲线周围,参数ω在皇甫川、无定河以及延河流域内对气候性季节指数S的敏感性系数分别为-0.04-0.05-0.03,而对植被覆盖度的敏感性系数分别达到0.240.290.31。表明,在影响无定河流域和皇甫川流域径流变化的因素中,人类活动、土壤状况以及地形坡度等因素的贡献量较大。除气候、下垫面变化以外,流域蓄水量变化也对径流变化有一定的贡献。近年来退耕还林以及水土保持措施对径流的减小起到了很大的作用。

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