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随着气候变化和人类活动的加强,近40年海河流域径流量锐减。本研究针对海河流域的径流量锐减,水资源量逐渐减少的现状,根据8个典型山区流域的降雨量和径流量实测数据,基于Mann-Kendall非参数检验和Mann-Kendall-Sneyers检验方法,进行了降雨和径流的显著性检验,得到了降雨径流的变化趋势,并探测到径流变化的突变点,在此基础上,建立了突变点之前和之后两个时期的降雨-径流关系,并对典型的干湿年份,土地利用及农业用水进行了分析,得到以下几点有意义的结论:
不论是在年尺度还是月尺度,降雨量的下降趋势比较普遍,但是下降趋势不显著,没有通过基于秩的Mann-Kendall的检验;然而,径流量总体呈下降趋势,但是不同的流域变化情况并不相同。滹沱河、冶河、洋河、桑干河和白河流域下降明显,达到显著性水平,其他三个流域下降趋势相对较慢。因而,降雨可能不是造成径流锐减的主要原因,而人类活动可能是主要的驱动因素。
Mann-Kendall-Sneyers检验结果表明,各流域的径流量开始下降时间在1968-1972年期间,发生突变的时间是1978-1983年,改革开放时期。根据突变点检验结果,我们拟合的突变点前后两个时期的降雨-径流关系表明,同一量级的降雨量,突变点之后时期的产流量明显小于之前时期的产流量,而且后期的降雨-径流相关系数R2普遍比前期小,说明降雨不是造成径流锐减的主要因素,而人类活动的影响才是最主要原因。两条拟合线之间纵坐标的距离,即为人类活动对径流的影响幅度。
由于水利工程建设的时间与突变点时间不一致,并且该期农民的生产积极性不高,取水不剧烈。因而可以推断径流量的驱动因素不是根源于水利工程建设,而与其它的人为因素如土地利用方式改变引起的农业用水的激增有关。不同年代的典型年份(枯水年和丰水年)的降雨和径流的关系也表明,同一量级的降雨量,在丰水年径流量的变化远远小于枯水年的变化,这说明枯水年的取水程度大于丰水年,并且在80年代后有愈演愈烈的趋势,农业用水可能是驱使径流锐减的重要因素。
1978-1983年是中国的改革开放和土地改革时期,农业用水的增加可以从土地利用方式方面体现出来:当农田面积超过约25%时,或者森林草地面积小于75%(如洋河,桑干河,滹沱河等),径流的检验统计值|Z|将达到显著性α=0.05的临界值1.96,农田面积越大,径流量衰减越快越早,其他的土地利用类型如居民点和裸地对径流的影响不大。粮食产量和有效灌溉面积的统计资料也从侧面表明,农业用水因素可能是造成径流下降的最主要驱动因素。