龔珺夫，李占斌，2，任宗萍?

（1.西安理工大學(xué)西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，710048，西安；2.中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，712100，陜西楊凌）

延河流域徑流過(guò)程對(duì)氣候變化及人類活動(dòng)的響應(yīng)

龔珺夫1，李占斌1，2，任宗萍1?

（1.西安理工大學(xué)西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，710048，西安；2.中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，712100，陜西楊凌）

在全球氣候變暖背景下，關(guān)注流域水文與氣象要素的變化尤為必要。為了揭示氣候變化及人類活動(dòng)對(duì)延河流域徑流的影響程度，本文運(yùn)用Mann- Kendall方法和重標(biāo)極差法，分析流域徑流深、降水和氣溫等要素在1955—2012年間的變化；利用Pettitt突變檢驗(yàn)，識(shí)別出徑流的突變年份，并采用水文敏感性分析方法，定量區(qū)分氣象因素和人類活動(dòng)對(duì)延河流域徑流變化的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明：1955—2012年，延河流域降水減少89.4 mm，氣溫升高2.15℃，徑流深減少17.3mm，呈現(xiàn)暖干化趨勢(shì)。徑流突變發(fā)生在1996年，與1955—1995年相比，1996—2012年的年平均徑流深減少11.7mm；其中人類活動(dòng)對(duì)徑流減少的貢獻(xiàn)率為56％。研究闡明延河流域氣候有暖干化的趨勢(shì)，且人類活動(dòng)作用在徑流減少中所占比重較大，并對(duì)該區(qū)水資源合理利用與管理具有較好的指導(dǎo)意義。

延河流域；趨勢(shì)分析；Hurst指數(shù)；氣候變化；人類活動(dòng)

由于全球性的氣候變暖，近年來(lái)我國(guó)北方氣溫顯著升高［1］，改變了部分地區(qū)的降水過(guò)程，進(jìn)而影響到流域水文循環(huán)，其中以黃河流域等最為顯著［2］；與此同時(shí)，人類活動(dòng)對(duì)水文過(guò)程的影響愈發(fā)明顯。黃河地區(qū)的淤地壩建設(shè)、退耕還林還草工程的實(shí)施、大規(guī)模的引（調(diào)）水措施，都極大的改變流域內(nèi)的徑流過(guò)程［3］。Liu Qiang等［4］研究表明，黃河流域主要控制站實(shí)測(cè)徑流量，大都呈現(xiàn)顯著減少趨勢(shì)。由于徑流變化受氣候變化和人類活動(dòng)的綜合作用，為解決目前黃河流域水資源供需緊張問(wèn)題，定量區(qū)分二者對(duì)徑流變化的貢獻(xiàn)十分必要。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已在氣候變化和人類活動(dòng)方面，對(duì)流域徑流的影響進(jìn)行了大量研究。如張偉麗［5］對(duì)1957—2000年永定河流域徑流的變化進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)人類活動(dòng)的貢獻(xiàn)率高達(dá)70％，是導(dǎo)致徑流減少的主要因素。Ma Zhenmei等［6］計(jì)算了1950—2000年石羊河流域徑流量的變化發(fā)現(xiàn)，氣候變化（尤其是降雨減少）導(dǎo)致的徑流減少，其占徑流減少總量的64％。劉昌明等［7］研究表明，1956—2000年導(dǎo)致黃河上游徑流量減少的因素中，人類活動(dòng)僅占25％；但在黃河中游人類活動(dòng)占57％?？梢?jiàn)，徑流對(duì)氣候變化及人類活動(dòng)的響應(yīng)，在不同地區(qū)有著極大的差別。延河流域是較早進(jìn)行退耕還林還草的地區(qū)之一［8-9］，因此，在此展開(kāi)針對(duì)性的研究有著重要意義。

有大量研究應(yīng)用降雨-徑流雙累計(jì)曲線，計(jì)算氣候變化對(duì)徑流的影響［10-12］，其缺點(diǎn)是忽略了蒸發(fā)的作用，將氣候的改變，簡(jiǎn)單概化為降雨變化。而水文敏感性分析方法，充分考慮了降雨和蒸發(fā)對(duì)徑流變化的影響，結(jié)果更為精確。在延河流域運(yùn)用水文敏感性分析方法的研究十分少見(jiàn)。本文首先采用Mann- Kendall方法，分析1955—2012年延河流域水文氣象要素的變化趨勢(shì)；然后使用重標(biāo)極差法，計(jì)算各序列的Hurst指數(shù)，預(yù)測(cè)未來(lái)氣象要素和徑流的變化趨勢(shì)，并從氣候變化和人類活動(dòng)兩方面，分析其變化的原因；最后采用水文敏感性分析方法，定量區(qū)分兩者對(duì)延河流域徑流變化的貢獻(xiàn)。

1 研究區(qū)概況

延河是位于黃河中游區(qū)間的一級(jí)支流（E108° 38′～110°29′，N36°21′～37°19′），發(fā)源于靖邊縣天賜灣鄉(xiāng)周山，流經(jīng)志丹、安塞、延安，延長(zhǎng)4區(qū)縣，在延長(zhǎng)縣南河溝匯入黃河（圖1），全長(zhǎng)286.9 km，流域面積7 725 km2。平均海拔1 218m，流域內(nèi)多年平均降水量為520 mm，年均氣溫為8.8～10.2℃，由西北向東南遞增［13］。植被分布南部為闊葉-針葉混交林帶，中部為草灌過(guò)渡帶，北部為草原帶，隨環(huán)境梯度的變化明顯［14］。

2 數(shù)據(jù)和方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

甘谷驛站是延河流域控制站，集水面積5 891 km2，占流域面積的76.3％［15］。本文所用徑流數(shù)據(jù)為甘谷驛站1955—2012年的逐月徑流量，由黃河水利委員會(huì)編寫(xiě)的《中華人民共和國(guó)水文年鑒―黃河流域水文資料》中的逐日資料計(jì)算得到。氣象數(shù)據(jù)為延安站1955—2012年的逐日資料，來(lái)自于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)，已經(jīng)過(guò)初步的質(zhì)量控制。

圖1 延河流域位置及氣象水文站點(diǎn)分布圖Fig.1 Geographic location of the Yanhe River basin and its meteorological and hydrological stations

2.2 研究方法

2.2.1 Mann- Kendall非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法 此方法是由H.B.Mann［16］和M.G.Kendal［17］提出的一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，不受分布特征和少數(shù)異常值的干擾；因此，適用于水文時(shí)間序列的趨勢(shì)檢驗(yàn)［18］?？紤]平穩(wěn)時(shí)間序列Xt（t=1，2，…n，n為序列長(zhǎng)度），M- K法使用統(tǒng)計(jì)量S及其轉(zhuǎn)化而來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)量U［19］。如果|U|＞Uα/2，即認(rèn)為在顯著水平α下，序列Xt中存在趨勢(shì)，否則認(rèn)為原序列無(wú)趨勢(shì)性。

確定序列有趨勢(shì)性后，使用Sen氏斜率估計(jì)趨勢(shì)性大小。Sen氏斜率的計(jì)算公式［20］為

式中：β為Sen氏斜率；xj和xi分別為j時(shí)刻和i時(shí)刻的序列值。β為正值，代表是上升的趨勢(shì)，反之為下降；且|β|越大，趨勢(shì)性越大。

2.2.2 重標(biāo)極差法 此方法是Hurst在處理尼羅河水文資料時(shí)，提出的一種統(tǒng)計(jì)方法［21］。對(duì)一時(shí)間序列Xt，此方法定義了標(biāo)準(zhǔn)差S（ε）和極差R（ε），S（ε）與R（ε）的算法詳見(jiàn)黃登仕等［22］。

赫斯特和費(fèi)勒的研究得到了S（ε）與R（ε）的關(guān)系：

式中：c為常數(shù)；H為Hurst指數(shù)。

可以使用線性回歸方法，從下式中算出Hurst指數(shù)：

當(dāng)H=0.5時(shí)，說(shuō)明原序列獨(dú)立；1＞H＞0.5時(shí)，說(shuō)明原序列正持續(xù)，即序列未來(lái)的變化趨勢(shì)與過(guò)去的趨勢(shì)相同，H越大正持續(xù)性越強(qiáng)；當(dāng)0＜H＜0.5時(shí)，說(shuō)明原序列反持續(xù)，H越小反持續(xù)性越強(qiáng)。

2.2.3 Pettitt突變點(diǎn)檢驗(yàn)法 采用Pettitt檢驗(yàn)法［23］是通過(guò)檢查序列均值的突變時(shí)間來(lái)確定突變點(diǎn)。該方法使用統(tǒng)計(jì)量Wt，n，對(duì)于連續(xù)的序列，Wt，n由下列公式計(jì)算：

|Wt，n|最大時(shí)，對(duì)應(yīng)的時(shí)間t為可能的突變時(shí)間。Wt，n＜0時(shí)，該序列向下突變，反之則向上突變?？赡艿耐蛔凕c(diǎn)是否可信，需要使用下式［24］進(jìn)行檢驗(yàn)：

當(dāng)P（t）＜0.5時(shí)，認(rèn)為該點(diǎn)為有效的突變點(diǎn)。

2.2.4 水文敏感性分析 一般認(rèn)為徑流量的變化，是氣候變化和人類活動(dòng)的共同作用。為方便計(jì)算，將徑流量換算為徑流深。

式中：Q1、Q2分別表示突變年份之前、后年均徑流量深，mm；ΔQ表示總的徑流深改變量，mm；ΔQh、ΔQc表示人類活動(dòng)因素、氣候變化因素引起的徑流深改變量，mm。

ΔQc可以由下式計(jì)算：

式中：ΔP、ΔE0分別表示降水和流域潛在蒸散發(fā)的改變量，mm；γ和δ是敏感性系數(shù)，可由下式計(jì)算：

對(duì)于一個(gè)自然閉合流域來(lái)說(shuō)，其水量平衡可用如下公式來(lái)表示：

式中：P為降水量，mm；Q為徑流深，mm；E為蒸發(fā)量，mm；ΔS為流域蓄水改變量，mm，長(zhǎng)時(shí)間尺度上閉合流域的ΔS=0。

Zhang等［25］得出流域長(zhǎng)期年均蒸發(fā)、降水和潛在蒸發(fā)之間的關(guān)系：

式（9）、式（10）中的植被可利用水系數(shù)w，可由式（11）與式（12）優(yōu)化獲得［26］。

3 結(jié)果分析

3.1 水文氣象要素的趨勢(shì)分析

延河流域處于黃河中游，受季風(fēng)氣候的影響，降雨與徑流的年內(nèi)分布不均勻。由圖2可以看出，延河流域汛期（6—9月）的降水和徑流，分別占全年降水量與徑流量的71％和63％，且峰值都出現(xiàn)在8月。降雨量的年內(nèi)分配是嚴(yán)格的單峰函數(shù)，而徑流量為雙峰函數(shù)，除了汛期的峰值之外，在3—4月還出現(xiàn)一個(gè)小峰。

圖2 延河流域降水量與徑流量年內(nèi)分配特征Fig.2 Monthly runoff and precipitation in the Yanhe River basin

進(jìn)一步計(jì)算各月的徑流系數(shù)（圖3）發(fā)現(xiàn)，1、2、3、11和12月的徑流系數(shù)大于0.1，明顯大于其他月份，即在相同降雨條件下，春、冬季枯水期的產(chǎn)流效率要更高。延河流域冬季氣溫較低，土層凍結(jié)成為不透水的凍土層，下滲明顯減少，并且冬季草地林地枯萎，蒸散發(fā)減小。在春季氣溫回升后，大量的融雪及融冰進(jìn)入河道，從而形成了3—4月的春汛期。

圖3 延河流域月徑流系數(shù)Fig.3 Monthly runoff coefficient in the Yanhe River basin

采用M- K法，對(duì)本區(qū)域1955—2012年各月的平均氣溫和降水進(jìn)行檢驗(yàn)，其結(jié)果如表1所示，只有2月和6月的降水量有上升趨勢(shì)，而其他各月均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，且均沒(méi)有通過(guò)顯著性水平為5％的顯著性檢驗(yàn)。說(shuō)明降雨并沒(méi)有年內(nèi)均勻化的趨勢(shì)。1955—2012年各月的氣溫均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，除3月外均通過(guò)5％顯著性檢驗(yàn)。

表1 氣溫、降雨多年月平均值序列Mann- Kendall檢驗(yàn)結(jié)果Tab.1Mann- Kendall test results of monthly temperature and precipitation

對(duì)1955—2012年月平均徑流量的M- K檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。其中，1、2、5和12月徑流量呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，且1月變化顯著，其余各月呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，3、7和8月變化顯著。可見(jiàn)，在春汛期3—4月和汛期6—10月的徑流量均有下降趨勢(shì)，而枯水期的徑流呈上升趨勢(shì)。說(shuō)明1955—2012年延河流域徑流量的年內(nèi)分配逐漸均勻化，年內(nèi)徑流過(guò)程變得平緩，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，可能由于流域內(nèi)大規(guī)模興建水利措施，攔截了洪峰，大規(guī)模的退耕還林還草，增加了流域儲(chǔ)水能力，平緩流域匯流過(guò)程，從而使年內(nèi)徑流過(guò)程均勻化。

圖4 月平均徑流量的M K檢驗(yàn)U值Fig.4Mann Kendall statistic U ofmonthly runoff

對(duì)延河流域氣象水文要素的年序列進(jìn)行M K檢驗(yàn)（表2），發(fā)現(xiàn)氣溫序列均有顯著上升趨勢(shì)，且通過(guò)置信度為95％的顯著性檢驗(yàn)。年均氣溫變化率、最高氣溫變化率和最低氣溫變化率分別為0.037、0.02和0.044℃/a，58年來(lái)分別上升了2.15、1.16和2.55℃。降水序列呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，變化率為-1.542 mm/a，58年來(lái)降水減少了89.4mm，但其減少趨勢(shì)不顯著。年徑流序列也表現(xiàn)出顯著減少趨勢(shì)，變化率達(dá)到-0.298 mm/a。由此表明：延河流域1955—2012年整體呈現(xiàn)暖干化的趨勢(shì)；此外，最低氣溫的升高，對(duì)平均氣溫的升高影響較大，最高氣溫的升高對(duì)其影響相對(duì)較小。R.K.Thomas等［27］的研究表明，全球陸面的月平均最低溫度升高是最高溫度升高的2.78倍；王菱等［28］分析1951—2000年中國(guó)北方地區(qū)的氣溫變化，結(jié)論為北方地區(qū)最低氣溫的升高速率大于最高氣溫的升高速率?？梢?jiàn)延河流域的高、低溫變化趨勢(shì)與我國(guó)北方地區(qū)相一致，也與全球變化大體相同。

表2 各氣象水文要素年值序列Mann Kendall檢驗(yàn)結(jié)果Tab.2Mann Kendall test results of annual meteorological and hydrological elements

3.2 基于Hurst指數(shù)的持續(xù)性分析

對(duì)氣象水文要素的年序列進(jìn)行M K檢驗(yàn)后得知，過(guò)去58年內(nèi)，降雨、徑流減少，氣溫增加，延河流域向暖干化方向發(fā)展。用重標(biāo)極差法，計(jì)算出各氣象水文要素1955—2012年均值序列的Hurst指數(shù)（表3）。可以看出：各序列的Hurst指數(shù)均大于0.5，都表現(xiàn)出正持續(xù)性，即各序列未來(lái)的變化趨勢(shì)與1955—2012年的趨勢(shì)保持一致。氣溫序列的Hurst指數(shù)均大于0.8，表現(xiàn)出極強(qiáng)烈的正持續(xù)性。這就說(shuō)明未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)，延河流域暖干化的趨勢(shì)不會(huì)改變。

3.3 徑流變化的定量分析

表3 各氣象水文要素年值序列Hurst指數(shù)Tab.3 Hurst index of annual meteorological and hydrological elements

使用Pettitt變點(diǎn)檢驗(yàn)，找出徑流突變點(diǎn)。徑流序列在1996年發(fā)生了突變，又POA（t）=0＜0.5，通過(guò)顯著性檢驗(yàn)（圖5）；因此，將1996年作為延河流域徑流變化的突變點(diǎn)，1955—1995年視為人類活動(dòng)影響輕微的基準(zhǔn)期，1996—2012年視為人類活動(dòng)影響期。

由表4可知：徑流深在基準(zhǔn)期的多年平均值為37.2 mm，在人類活動(dòng)影響期多年平均值為25.5mm，減少了11.7 mm，變化率為31.6％；降雨量在基準(zhǔn)期的多年平均值為551.5 mm，在人類活動(dòng)影響期多年平均值為488.9 mm，減少了62.6 mm，變化率為11.4％；潛在蒸發(fā)量在基準(zhǔn)期的多年平均值為1 094.5mm，在人類活動(dòng)影響期多年平均值為1 108.6mm，增加了14.1mm，變化率僅為1.3％，即潛在蒸發(fā)量在突變前后變化不大。降水量的減少與潛在蒸發(fā)量的增加，都將導(dǎo)致徑流量的減少，而20世紀(jì)90年代以后，人類活動(dòng)更為活躍，將加劇徑流的這一變化，這也是徑流變化率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降雨與潛在蒸發(fā)變化率的原因。

圖5 年徑流深序列及其Pettitt值曲線Fig.5 Annual runoff depth and its Pettitt value

表4 基準(zhǔn)期與人類活動(dòng)影響期的多年平均值變化Tab.4 Changes of annual elements in standard period and human activity period

由式（11）與式（12）優(yōu)化獲得w=3。圖6為在w=3時(shí)，用天然閉合流域水量平衡公式（式11）和Zhang L等的方程（式12），計(jì)算出流域?qū)嶋H蒸發(fā)量之間的相關(guān)關(guān)系，在y=x上擬合度為R2=0.935 9，表明2式計(jì)算得出的實(shí)際蒸發(fā)量差距不大，即w=3時(shí)式（12）結(jié)果可信。通過(guò)式（9）、式（10）計(jì)算得到γ=0.095，δ=0.054。由此可見(jiàn)，敏感系數(shù)γ大于敏感系數(shù)δ，說(shuō)明相比于蒸發(fā)變化，降雨變化對(duì)徑流變化的貢獻(xiàn)更大。由表4可知，潛在蒸發(fā)的增加量很小，結(jié)合較小的δ值，可知本研究的氣象要素中，起主要作用的是降雨變化。得到γ和δ后，利用式（7）、式（8），定量區(qū)分氣候因素和人類活動(dòng)對(duì)延河流域徑流變化的貢獻(xiàn)。人類活動(dòng)影響期的徑流深相較于基準(zhǔn)期減少11.7mm。其中：氣候變化（主要是降水減少）的貢獻(xiàn)為5.2 mm，占徑流減少總量的44％；人類活動(dòng)的貢獻(xiàn)為6.6 mm，占徑流減少總量的56％。可以看出在延河流域，人類活動(dòng)對(duì)徑流的影響略大于氣候變化，但差距不大。

4 討論

圖6 2種方法計(jì)算的實(shí)際蒸發(fā)量相關(guān)分析Fig.6 Correlation analysis of E1 and E2

4.1 氣候變化的影響

氣候變化是改變徑流的主要因素之一，對(duì)流域水文過(guò)程有著直接的影響。一般來(lái)說(shuō)，徑流量與降水量正相關(guān)，與氣溫負(fù)相關(guān)［29］。氣溫升高，一般會(huì)通過(guò)加速水汽循環(huán)、改變降水過(guò)程、加速水分蒸散發(fā)、改變土壤水質(zhì)量分?jǐn)?shù)等來(lái)改變流域水文過(guò)程。降雨是徑流的主要補(bǔ)給，降雨的減少，將直接導(dǎo)致徑流的減少。研究結(jié)果表明，延河流域近60年來(lái)，氣溫升高了2.15℃，變化趨勢(shì)最為顯著；降水減少89.4mm，減少趨勢(shì)不顯著。由此可知，導(dǎo)致延河流域徑流量減少的主要?dú)夂蛞蛩厥墙涤隃p少和氣溫增加。計(jì)算的Hurst指數(shù)（表3）顯示，氣溫和降水都有持續(xù)性，表明暖干化是延河流域未來(lái)的發(fā)展方向。導(dǎo)致氣候變化的自然因素中，除了太陽(yáng)活動(dòng)等因素外，還可能與東亞季風(fēng)環(huán)流、太平洋與印度洋海溫的年際變化、以及中國(guó)整體上的南澇北旱有關(guān)［30］。

4.2 人類活動(dòng)的影響

人類活動(dòng)對(duì)河川的影響主要表現(xiàn)在3個(gè)方面［31］：人類通過(guò)改變土地利用方式，改造下墊面等措施來(lái)改變徑流量；在長(zhǎng)時(shí)間尺度上，人類活動(dòng)影響氣候條件，進(jìn)而改變徑流量；人們?yōu)榱藵M足生產(chǎn)生活用水需要，直接引用地表水、開(kāi)采地下水、跨流域調(diào)水等引水措施，都將直接導(dǎo)致流域徑流量減少。近幾十年來(lái)，人類活動(dòng)引起的延河流域土地利用與覆被變化，可能就是流域內(nèi)徑流減少的原因之一［32］。

選取1980、1995、2000和2010年共4期土地利用圖，研究人類活動(dòng)影響期，突變點(diǎn)前后，基準(zhǔn)期的土地利用變化。由圖7可知，基準(zhǔn)期（1980年）和突變點(diǎn)前后（1995和2000年）的土地利用情況基本沒(méi)有變化。相較于基準(zhǔn)期，人類活動(dòng)影響期（2010年）的耕地面積減少26.2％，林地、草地面積分別增加33.7％和15.5％。表5為延河流域1980—2010年土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣。從轉(zhuǎn)移矩陣中可以看出，減少的耕地基本都轉(zhuǎn)化為林地和草地，這與1998年開(kāi)始的退耕還林還草措施有關(guān)。2010年建設(shè)用地達(dá)到47.04 km2，是1980年的2倍，表明近些年來(lái)，延河流域人類聚集區(qū)正在擴(kuò)大。

圖7 延河流域不同時(shí)期各土地類型面積Fig.7 Land area of Yanhe River basin in different periods

表5 延河流域1980—2010年土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣Tab.5 Land use transition matrixes of Yanhe River basin during 1980- 2010 km2

延河流域大規(guī)模的退耕還林還草措施，使人類活動(dòng)影響期的耕地面積減少，林地草地面積增加。林地、草地的儲(chǔ)水能力較強(qiáng)，使得流域年內(nèi)徑流分配更為均勻；但林地草地的蒸發(fā)量較大，且攔截了地表徑流，可能導(dǎo)致徑流量的減少。人類聚集區(qū)的擴(kuò)大，導(dǎo)致更為巨大的用水需求，更多引水措施的實(shí)施，可能使得徑流量減少。

5 結(jié)論

本文使用Mann- Kendall方法，對(duì)延河流域1955—2012年的水文氣象要素進(jìn)行趨勢(shì)分析；借助重標(biāo)極差法，對(duì)未來(lái)趨勢(shì)做出預(yù)測(cè)；使用Pettitt變點(diǎn)檢驗(yàn)法，識(shí)別徑流突變點(diǎn)，并使用水文敏感性分析方法，定量計(jì)算了氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)本流域徑流變化的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明：

1）年均氣溫呈現(xiàn)顯著上升趨勢(shì)。58年來(lái)，共上升2.15℃。其中：最低氣溫升高對(duì)平均氣溫的升高貢獻(xiàn)更大；降水量共減少89.4mm，有不顯著的減少趨勢(shì)；年徑流系列也表現(xiàn)出減少的趨勢(shì)，其趨勢(shì)性顯著，且徑流的年內(nèi)分配愈加平緩。

2）氣溫、降水、徑流序列均有正持續(xù)性。延河流域暖干化的發(fā)展方向，在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變。

3）徑流的突變點(diǎn)在1996年，將1955—1995年定義為人類活動(dòng)影響微弱的基準(zhǔn)期，將1996—2012年定義為人類活動(dòng)影響期。相比于基準(zhǔn)期，多年平均徑流深在人類活動(dòng)影響期減少11.7 mm。其中：氣候變化的貢獻(xiàn)為5.2mm，占總減少量的44％；人類活動(dòng)的貢獻(xiàn)為6.6mm，占總減少量的56％。

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Responses of runoff process to climate change and human activities in Yanhe River basin

Gong Junfu1，Li Zhanbin1，2，Ren Zongping1

（1.Northwest Key Laboratory of Water Resources and Environmental Ecology of Ministry of Education，Xi′an University of Technology，710048，Xi′an，China；2.State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryl and Farming on the Loess Plateau，Institute of Soil and Water Conservation，Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources，712100，Yangling，Shaanxi，China）

［Background］It is especially significant to study the hydrological and meteorological elements of river basin against the backdrop of global warming.The river runoff is a result of combined influence from both meteorological factors and the condition of underlying surface.Climate change is one of the major driving factors in the variation of runoff and also exerts direct impact on the water resources system.Despite of that，the underlying surface transformation by human being activities also change the runoff of river basin.［Methods］In order to reveal the influence of meteorological factors and the disturbance of human activity on the runoff change in Yanhe River basin，this article analyzed the runoff and meteorological elements of Yanhe River basin from 1955 to2012 by means of Mann- Kendall test and R/Smethods.The year of abrupt runoff change was identified by Pettitt' s test，and the hydrological sensitivity analysis was adopted to quantitatively differentiate the contributions between meteorological elements and human activities to runoff change of Yan he River basin.［Results］The precipitation andrunoff happened muchmore from June to September，during this period，the precipitation and runoff were 71％and 63％of the total annual amount.The runoff presented an increasing tendency in Jan.，F(xiàn)eb.，May，Dec.，especially in Jan.respectively；and the runoff in other months descended，especially in March，July，Aug.respectively.The runoff showed a descending tendency in spring flood period from March to April and flood period from June to October.Conversely，the runoff in drought period increased.It showed that the annual runoff distribution tended to be more even，and the runoff process became mild.During the 58 years between 1955 to 2012，the precipitation of Yanhe River basin reduced 89.4 mm，with a temperature rising of 2.15℃and a 17.3 mm decrease of runoff depth，both climate and runoff depth registered evident variation，demonstrating a warming-drying trend of the basin.As the Hurst index indicated，this trend will remain in a period of time in the future.According to the Pettitt change-point test，the abrupt change of runoff occurred in 1996.The average annual runoff depth dropped 11.7mm during 1996- 2012 compared with that of 1955- 1995，among which the contribution rate of human activities was 56％while climate change contributed 44％.［Conclusions］This article illustrates that the climate of the Yanhe River basin had the tendency of warming and drying，and human activities accounted for a large proportion in the runoff reduction.The results of the study in this area have favorable guiding significance to the reasonable use of water resources and the management.

Yanhe River basin；trend analysis；Hurst index；climate change；human activities

P333

A

1672-3007（2016）05-0057-09

10.16843/j.sswc.2016.05.008

2016- 01- 25

2016- 06- 30

項(xiàng)目名稱：國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“黃土高原生態(tài)建設(shè)的生態(tài)-水文過(guò)程響應(yīng)機(jī)理研究”（41330858）；陜西水利科技計(jì)劃項(xiàng)目“陜北水土保持溝道工程雨洪資源化利用技術(shù)研究”（2014slkj- 11）；陜西水利科技計(jì)劃項(xiàng)目“陜北黃土高原水資源演變與生態(tài)活動(dòng)響應(yīng)及調(diào)控研究”（2014slkj- 13）

龔珺夫（1993—），男，碩士研究生。主要研究方向：流域水文模擬。E-mail：gongjunfu321@163.com

?通信作者簡(jiǎn)介：任宗萍（1982—），女，博士，講師，主要研究方向：流域水沙過(guò)程。E-mail：renzongping@163.com