摘要：本文以巴江流域為研究對象，通過統(tǒng)計分析黃家莊水文站2000-2008年水文時間序列資料，得出巴江流域徑流系數的變化特征，從而進一步對影響巴江流域徑流變化的影響因素進行分析，結果表明巴江流域徑流演變規(guī)律表現為明顯的階段性，隨著人類活動的日益加劇，其對徑流的影響也呈日益增大的趨勢。
關鍵詞：巴江流域,徑流系數,影響因素
巴江流域位于滇東高原路南縣境內,面積(以路南縣城處為流域控制斷面)約357.8 km2,介于24°42′~57′N、103°14′~30′E之間,舉世聞名的路南石林即分布于此。
流域位于揚子準地臺西南緣,滇東臺褶帶西南側,夾持于九鄉(xiāng)—石埡口斷裂與師宗—彌勒斷裂之間。區(qū)內構造以脆性變形為主,地層傾角和緩(在石林發(fā)育區(qū)一般小于10°),高角度的節(jié)理發(fā)育,為石林的發(fā)育和穩(wěn)定保存提供了有利的條件。區(qū)內出露的地層主要有前震旦系的牛首山組、震旦系、寒武系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、第三系和第四系,奧陶系和中生界缺失。其中泥盆系、石炭系和二疊系碳酸鹽巖分布廣,尤其是二疊系的茅口組和棲霞組灰?guī)r,因為質純、層厚,為石林的發(fā)育奠定了良好的物質基礎。流域內可溶巖面積大,約占整個流域面積的75%,因此,巴江流域實際上為一典型的喀斯特流域。
巴江流域內湖泊眾多，地下水埋深較淺。由于受構造和地形的影響，流域地勢東緩西陡，地表水系主要集中在西側。在巖性發(fā)生變化的地方，往往有地下河出口或伏流。伏流主要分布在流域西北部的大紫卜所和月湖西北側等地。在中部和東部的溶丘洼地發(fā)育區(qū)，沒有地表河，這主要是受喀斯特發(fā)育的影響，地表水轉人地下，以地下徑流的形式注人巴江。
整個流域內缺乏原始森林,現代植物區(qū)系屬北極植物區(qū)、中國—喜馬拉雅森林植物亞區(qū)、滇中高原亞熱帶北部常綠闊葉林地帶,地帶性植被為滇中、滇東高原半濕潤常綠闊葉林、云南松林區(qū),常綠優(yōu)勢種為滇青岡林和元江栲類,但分布面積最大的是云南松林[1]。在特定母巖和氣候條件下,流域內發(fā)育的土壤主要有紅壤、黃棕壤、紫色土、沖積土和水稻土等五大類,其中紅壤廣泛分布在第三紀的夷平面上。
巴江大致呈北東-南西向貫穿石林縣，流經乃古石林、北大村、天生橋、路美邑、鹿阜鎮(zhèn)、板橋，在宜良縣祿豐村南匯入南盤江，并形成著名的瀑布——大疊水。巴江的源頭海拔近2000m。巴江水系形態(tài)不規(guī)則，上游不時轉入地下成為地下河。中下游河谷形態(tài)為不規(guī)則箱狀，發(fā)育二級階地，階地面上除有碎屑沉積物和鈣華層外，部分地段還有舊石器時代遺物。
2 數據來源
分析資料為巴江流域黃家莊水文站2000-2008年逐日天然徑流序列及逐日降雨序列。此外,還利用了流域內逐日蒸發(fā)量等數據。
3 徑流系數變化特征
基于水量平衡原理,在一個閉合區(qū)域,若不考慮相鄰區(qū)域的水量調入與調出,其年水量平衡公式為:
S=P-RN-E (1)
式中, S為年土壤含水量的變化量,mm; P為年降雨量,mm; RN為年天然徑流深,mm; E為年實際蒸散發(fā)量,mm。本文假定一周年土壤含水量變化量S=0,且徑流系數為[1]:
C=RN/P (2)
由此可見,徑流系數能客觀反映閉合流域降雨、徑流及蒸發(fā)量間的關系。
基于巴江流域2000-2008年降雨量和天然徑流系列資料, 計算出了2000年-2008年各年的徑流系數C分別為0.571、0545、0.57、0.27、0.465、0.478、0.421、0.584、0.612，采用自相關分析法計算了黃家莊站徑流系數序列的自相依性,結果表明具有微弱的線性相依性,即年徑流系數前后關系不緊密。
3.1趨勢分析
表1為黃家莊站徑流系數變化趨勢分析結果。由式(2)計算出黃家莊控制站徑流系數系列,如圖1所示。由表、圖(累積距平曲線)可看出:用累積距平曲線方法分析表明,黃家莊控制站徑流系數序列呈不顯著的增加趨勢。
表1巴江流域徑流系數趨勢變化分析結果
站名 集雨面積 徑流系數序列長度/a 變化趨勢
黃家莊站 1.39*107 9 不顯著增加
圖1 巴江流域徑流系數序列與累積距平曲線
3.2持續(xù)性特征
R/S法從定性的角度認識序列過去與未來是否存在相同或相反的變化特征，著重揭示未來的變化特征。[2，3]，針對徑流系數序列的持續(xù)性特征,利用R/S分析法計算了徑流系數序列的Hurst指數(圖2)。由圖可知:黃家莊站徑流系數的Hurst指數為0.0032,小于0.5，表明徑流系數序列的過去和未來具有不同的變化趨勢，圖中徑流系數序列有微弱的增加趨勢，表明徑流系數未來可能呈微弱減少趨勢變化（由于2003年的徑流系數較之其它年份表現出太大的差異，所以對總的增加趨勢有一定的影響）。
圖2 巴江流域徑流系數R/S分析結果
4 徑流影響因素
4.1 降水因素
研究數據表明我國降水與徑流量在1976-2005年這30年相關系數高達0.77，遠遠超過a=0.001的置信度。另外，春季降水量的多少也與汛期徑流量的豐枯存在較為明顯的關系，30年的相關系數為0.56。[4]
巴江流域夏秋半年為雨季（每年5-10月份）、冬春半年為旱季（11月-次年4月）。降水不均，雨季降水量占全年的降水量的80%-88%；旱季降水量僅為12%-20%。[5]
根據2001-2008年的巴江流域黃家莊水文站降水量資料統(tǒng)計（表2），流域多年平均降水量為964.4mm,最枯年份2006年為881.7mm，最豐年份2004年為1053.1mm，比最枯年份多大約200mm。
表2 巴江降水量年際分配統(tǒng)計 （mm）
年份
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
平均
降水量
882.9
1079.3
1002.6
1018
1053.1
898.1
881.7
933.2
930.8
964.4
流域年均降水量比較平穩(wěn),但各階段都有不同的變化趨勢；而同期流量變化呈明顯的下降趨勢,二者的變化趨勢明顯不一致,說明年均流量相對于年均降水量的波動而言,其響應逐漸趨于不敏感,即降雨量的主導因素影響作用逐漸減弱。根據徑流數據和降雨數據對比,年徑流在年代間的變化幅度大于年降雨量的年代變化幅度。而2008年的巴江流域黃家莊水文站的降水量統(tǒng)計數據表明，流域年內降水量最枯月份為3月,降水量為12.5mm；最豐月份為7月，降水量為213.9mm，大約為最枯月份的17倍。
4.2 蒸發(fā)因素
巴江流域氣候屬滇東高原亞熱帶季風氣候，具有“冬無嚴寒、夏無酷暑、四季如春、干濕分明”的特點。這樣的氣候條件也決定了降水量和蒸發(fā)量的變化，從而影響徑流的變化。對降水量的影響上面已經做了說明，在這主要說說蒸發(fā)量對徑流變化的影響。
圖3
從圖3可以看出，巴江流域的水面平均蒸發(fā)量呈增加趨勢，從而對徑流的年際變化有著一定的影響，水面蒸發(fā)量增加，會使徑流量減少。
4.3 人類活動
影響流域年徑流的人類活動主要包括2個方面:一是以水土保持為目的的退耕還林、荒山造林等土地利用活動,從而改變流域的土地覆被狀況;二是水庫溝渠等水利工程設施的修復和使用。二者均通過改變下墊面特征影響流域的水量平衡,從而影響徑流在時間和空間上的分配和變化[6]。
近20年來，我國主要河流區(qū)間徑流量的變化存在減少趨勢，其變化的主要原因為氣候變化影響和包括人類活動在內的其他因素(簡稱人類活動影響)的影響，但不同時段兩大影響因素所造成的影響程度存在較大差異；盡管氣候變化影響和人類活動影響的絕對量存在一定差異（如氣候變化影響量在80年代中后期為3.39億m3，而近5年則是8.05億m3，而人類活動影響量在80年代中后期為10.60億m3，近5年達到23億m3，但兩者所占的比例在80年代中后期與近5年的兩個時段內基本接近(近5年主要是由于2002年以來降水量增多，徑流量增大等原因所致)，即人類活動影響量所占的比例較氣候變化影響量所占的比例要大，兩者影響幅度的比例基本上是3：1；[7]相對于其他兩個時段而言，90年代氣候變化對徑流的影響則較為顯著，其與人類活動對于徑流量的影響幅度分別為45%和55%。[8]
由此可知，人類活動對徑流演變影響呈現出不確定性和復雜性及逐漸增大的趨勢。
5 結語
對巴江流域1980-2008年的水文時間序列采用R/S的方法進行徑流演變分析表明,該時段徑流量總體呈下降趨勢,且在以后的若干年內具有繼續(xù)下降的趨勢。在進行徑流演變動因的分析中,本文重點分析了影響徑流變化的自然因素，徑流的變化是自然和人為因素共同作用的結果，人類活動對徑流演變影響呈現出不確定性和復雜性及逐漸增大的趨勢。黃家莊站是巴江具有代表性的水文站,通過對其水文時間序列數據的整理可知，徑流年內分配不均,集中度較高;年際變化劇烈,豐水歷時和枯水歷時較平均，基本上是跟每年的旱季雨季分配同時期，年徑流量呈現顯著的下降趨勢。本文對黃家莊水文站的徑流系數變化及徑流規(guī)律研究,對巴江流域水土保持工程建設和水資源開發(fā)利用具有一定的參考意義，為變化環(huán)境下的流域水資源規(guī)劃與評價提供參考依據。
參考文獻：
[1]石林研究組.中國路南石林喀斯特研究[M].昆明:云南科技出版社,1997:1-13.
[2]Kahya E，Kalayci S.Trend analysis of streamflow in Turkey[J].JHydrol，2004，289:128-144；
[3]徐宗學，李占玲，史曉崑.石羊河流域主要氣象要素及徑流變化趨勢分析[J].資源科學，2007，29(5):121-128；
[4]郭志梅,繆啟龍,李雄.中國北方地區(qū)近50年來氣溫變化特征的研究[J].地理科學,2005,25(4):448-454；
[5]云南石林申報世界自然遺產研究組.2002, 云南石林申報世界自然遺產研究,北京：科學出版社，112頁；
[6]萬榮榮,楊桂山.流域LUCC水文效應研究中的若干問題探討[J].地理科學進展,2005,24(3):23-33；
[7]宋正山,楊輝,張慶云.華北地區(qū)水資源各分量的時空變化特征.高原氣象,2003,18(4):552-566；
[8]安剛,孫力,廉毅.東北地區(qū)可利用降水資源的初步分析.氣候與環(huán)境研究,2005,10(1):132-139.
