人类活动对石梁上游河川径流的影响分析

赵静敏

（长治市水文水资源勘测分局，山西 长治 046011）

石梁水文站是浊漳河流域的主要控制站，控制流域面积9 652 km2。该控制站断面上流域多年平均降水量528.9 mm，多年平均径流量57 308万m3。流域内沟壑纵横，坡陡谷深，地貌特征复杂多样。石梁水文站上游在20世纪70年代以前人类活动对流域的产水影响较小，但自80年代开始，随着矿产开采、工民建筑、林木砍伐等人类活动的加剧，使水文下垫面发生变化，改变了产汇流条件，河川径流量发生明显变化。

1 降水量和河川径流量时段变化分析

在20世纪70年代以前，石梁站上游流域内的人类活动基本以农业用水和少部分工业用水为主，经过还原计算的年径流量可认为是天然年径流量。从石梁站天然年径流量与年降水量双累积曲线可看出，在1978年有一个比较明显的转折点，说明1978年前后流域下垫面情况不一致。现以人类活动相对较少的1956—1978年作为对比分析的基准期，将分析时段划分为 1956—1978年、1979—1990年、1991—2000年、2001—2010年4个时段。

1.1 降水量变化趋势分析

1956—2010年流域平均降水量变化及各时段平均降水量变化情况见表1。

表1 石梁站不同时段降水量变化表 单位：mm

由表1可知，1956—2010年流域多年平均降水量528.9 mm，基准期降水量551.6 mm，较多年平均值偏丰4.3%；1979—1990年降水量为495.0 mm，较多年平均值偏少6.4%；1991—2000年降水量为513.4 mm，较多年平均值偏少 2.9%；2001—2010年降水量为533.0 mm，仅比多年平均值增加了0.8%。

与基准期相比，各时段年降水量均呈减少态势。1979—1990年时段平均减少 10.3%；1991—2000年时段平均减少6.9%；2001—2010年时段平均减少3.4%。与基准期相比，降水量减少了7.1%。

1.2 河川径流量变化趋势分析

石梁站不同时段河川径流量变化见表2。

表2 石梁站不同时段河川径流量变化表 单位：mm

由表2可见，1956—2010年均径流量57 308万m3，基准期平均径流量为81 280万m3，较多年平均值偏丰41.8%；1979—1990年径流量为40 782万m3，较多年平均值偏枯 28.8%；1991—2000年径流量为36145万m3，较多年平均值偏枯36.9%；2001—2010年径流量为43 168万m3，较多年平均值偏枯24.7%。

与基准期相比，各时段河川径流量呈偏少态势，1991—2000年段减幅最大，减少55.5%，1979—1990年段减少49.8%，2001—2010年段减少46.9%。人类活动期间的1979—2010年段与基准期相比，减少了50.7%。1956—2010年极值比高达7.6，且最大值出现在基准期内的1963年，最小值出现在非基准期内的1986年。

由表 1、表 2可知，1979—1990年、1991—2000年和2001—2010年3个时段平均降水量分别比基准期减少了10.3%，6.9%和3.4%，1979—2010年期间平均降水量比基准期减少了7.1%。3个时段平均年径流量与基准期相比分别减少了 49.8%，55.5%，46.9%，1979—2010年平均径流量比基准期减少了50.7%。从降水量和河川径流量时序对应可以看出，由于人类活动的加剧及下垫面的改变，径流减少幅度远大于降水量的减少幅度。

2 河川径流量影响因素分析

流域内的产流取决于流域的降雨和下垫面情况，如果只考虑降雨而不考虑流域下垫面的变化情况，则为天然条件下的降雨产流关系。流域河川径流的产生不仅与当年降水量有关，而且与流域的前期雨量有关。通过多种形式的模型比较分析，建立如下模型，率定期选取受人类活动影响较小的时段，即1956—1978年。

模型形式为：

式中：H——天然年径流量，以径流深表示，mm；

P——降水因子，P=0.003 1×Pt+0.001 8×Pt-1，Pt，

Pt-1分别为当年降水量和前一年降水量，mm。

采用社会科学统计软件回归分析进行参数的率定，率定结果表明：天然径流量与降水因子关系密切，相关系数达0.965 2。

将分析系列各年降雨量代入以上降雨径流关系式，即可得出天然条件下的产流量（即模拟径流量）系列。分析人类活动对河川径流的影响，将各时段模拟径流量与本时段还原的径流量相比较，结果见表3。

表3 人类活动对河川径流影响定量分析成果表

由表3可知，受人类活动影响，1979—1990年河川径流量减少了17.4 mm，占该时段天然来水量的29.1%；1991—2000年河川径流量减少了18.5 mm，占该时段天然来水量的33.1%；2001—2010年河川径流量减少了21.2 mm，占该时段天然来水量的32.2%；1979—2010年河川径流量减少了19.0 mm，占该时段天然来水量的31.4%。

3 结语

各时段的影响量与石梁水文站上游流域面积之积即为各时段人类活动影响量。通过计算得出，石梁站上游1979—2010年影响量为年均18 273万m3。1979—1990年影响量为年均 16 837万 m3、1991—2000年影响量为年均17 806万m3、2001—2010年影响量为年均20 466万m3。由此可知，人类活动对河川径流量的影响逐时间的推进呈增加趋势。