永定河流域径流变化特征及影响因素分析

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摘要：根据永定河流域石匣里站、响水堡站和官厅水库站1956年-2003年的年径流资料，应用Mann-kendall检验法、Pettitt检验法、滑动T检验和小波分析法等方法分析了永定河流域年径流量的趋势性、周期性及突变特征，并从气候变化及人类活动两方面分析其影响因素。结果表明永定河流域年径流量一直处于显著下降趋势中，存在27（28）年的第一主周期和20（21）年的第二主周期；1982年-1983年径流量发生突变，突变前后变化较大。径流量变化的主要影响因素是人类活动，如土地利用、闸坝工程建设以及地下水过度开采等；气候变化对径流量也有一定的影响。

关键词：永定河；年径流量；趋势变化；周期变化；突变点；影响因素

中图分类号：P343文献标识码：A文章编号：1672-1683（2013）01-0017-06

河流径流的变化往往反映了气候等自然因素和人类活动影响的结果。近年来全球气候变化和人类活动对水资源产生了显著影响，导致水资源总量上的变化和时空分布上的重分配，进而对河流流量以及社会经济的可持续发展产生了影响。张建云等[1]的研究表明近50年来中国六大江河的实测年径流量均呈现下降趋势，特别是北方河流。2007年IPCC第四次报告预测在21世纪中叶中纬度干旱地区年径流量将减少10%～30%。由于水资源减少会引起一系列水安全和生态安全问题，所以对流域径流量的变化特征分析，分析气候变化和人类活动对径流的影响对水资源的合理利用和可持续管理具有重要意义。

径流量变化特征主要包括趋势性、周期性和突变点检验，目前主要有统计方法和模型模拟法。如沈楠等[2]利用滑动平均和Kendall趋势检验分析了黄河流域近500年的径流量变化趋势，并利用Hurst指数法和Pettitt法检验突变性；徐东霞等[3]利用数理统计Mann-Kendall秩相关法及小波分析法等多种方法分析了嫩江流域年内、年际变化特征及其影响因素；张小侠[4]利用小波分析法和Mann-Kendall检验法对雅鲁藏布江流域1956年-2000年径流量的年内、年际变化特征及周期性、突变特征进行了分析；李洋[5]对石羊河流域水循环要素利用Kendall秩次相关法分析其时程变化趋势，用EOF经验正交分解法分析其空间变化特征；杨新[6]利用Kendall秩次相关法分析陕甘宁地区河流径流量的变化趋势，利用小波分析法分析径流量的周期变化特征。

通过比较分析，本文选取永定河流域石匣里、响水堡和官厅水库坝下3个水文站1956年-2003年的年径流量监测数据，利用Mann-Kendall检验法、Pettitt检验法、滑动T检验法及小波分析法进行趋势、周期及突变分析，揭示永定河流域径流量的时空演变特征，了解目前水资源状态。

1流域概况

永定河地跨山西、内蒙古、河北、北京、天津等省、自治区、直辖市，流域面积约47万 km 永定河上游有桑干河、洋河两大支流，在河北省怀来县朱官屯回流后称永定河。由河源至永定新河于天津市汉沽区北塘入海口，河流全长747 km，见水系图1。永定河流域地势自西北向东南倾斜。西北部为山区，海拔高程一般为500～1 000 m，山区内山峦起伏，地形复杂，河流坡陡流急，且水土流失严重。官厅水库至三家店，平均海拔在100～500 m，从三家店入京津平原，海拔在25～100 m之间，水流相对平缓，泥沙大量沉积。永定河流域地处温带半湿润、半干旱大陆性季风气候区，四季分明，寒暑悬殊。流域多年平均降雨量约420 mm，但年际变化很大，造成区域内枯水期河水断流，汛期又洪水成灾，或连年干旱或连年洪涝的现象。但是近年来流域径流量不断减少，永定河北京段甚至出现断流现象。