田義超, 王世杰, 白曉永, 張 強(qiáng), 陶 進(jìn),張亞麗, 梁銘忠, 周國(guó)清, 勞燕玲

(1.北部灣大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院, 廣西 欽州 535000;2.中國(guó)科學(xué)院 地球化學(xué)研究所環(huán)境地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴陽(yáng) 550081; 3.欽州市海洋地理信息資源開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西 欽州 535000; 4.北部灣大學(xué) 廣西北部灣海洋生物多樣性養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西 欽州 535000; 5.桂林理工大學(xué) 廣西空間信息與測(cè)繪重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣西 桂林 541004)

氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)全球以及區(qū)域的水資源以及水文循環(huán)產(chǎn)生的影響是水文科學(xué)中研究的熱點(diǎn)問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)水文與水資源開展了大量的研究工作并取得了豐碩的成果。如聯(lián)合國(guó)教育、科學(xué)及文化組織于1964年批準(zhǔn)的第十三次大會(huì)國(guó)際水文計(jì)劃，該計(jì)劃于1965年1月1日開始實(shí)施，其研究的重點(diǎn)在于研究人類活動(dòng)、水資源與自然環(huán)境之間的相互關(guān)系[1]。1980年由世界氣象組織(WMO)、國(guó)際科學(xué)理事會(huì)(ICSU)以及聯(lián)合國(guó)教育、科學(xué)及文化組織共同建立的世界氣候研究計(jì)劃(WCRP)，該計(jì)劃主要研究氣候變化和人類活動(dòng)在多大程度上影響全球氣候變化，并且在多大程度上可以預(yù)測(cè)氣候變化對(duì)人類所帶來(lái)的影響[2-4]。1996年開展的全球水系統(tǒng)項(xiàng)目，重點(diǎn)研究水循環(huán)、環(huán)境和資源問題，其中，“變化環(huán)境下的水文循環(huán)研究”是全球水系統(tǒng)(GWSP)的核心科學(xué)問題[5-6]，而定量評(píng)估水文過程對(duì)氣候變化和人類活動(dòng)的響應(yīng)成為全球水系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)和前沿內(nèi)容。

流域水文循環(huán)要素一般受到氣候變化和人類活動(dòng)的共同影響。在較長(zhǎng)時(shí)間尺度上，氣候變化是影響流域水文過程的主要因素之一，而在較短時(shí)段內(nèi)，土地利用格局演變、城市化進(jìn)程、產(chǎn)業(yè)格局變化與土地規(guī)劃等人類活動(dòng)是導(dǎo)致流域水文過程變化的主要原因[7-8]。氣候變化主要是由降水、氣溫、蒸散以及地表濕度等因素的改變從而對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)水文循環(huán)過程產(chǎn)生影響。人類活動(dòng)通過改變地表蒸發(fā)、截留、填洼及下滲等水文過程從而對(duì)流域水文水資源過程產(chǎn)生影響[9-10]。徑流量變化受到年際降水量的影響，降水較少的年份與降水較多的年份相比，人類活動(dòng)對(duì)地表徑流變化的貢獻(xiàn)率明顯提高[11]，而人類活動(dòng)如修建水利設(shè)施對(duì)地表徑流的年內(nèi)分配也起到一定的調(diào)節(jié)作用。在喀斯特地區(qū)，流域徑流量受到地表地下二元水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響，徑流表現(xiàn)出顯著的時(shí)空不均一性，其變化趨勢(shì)以及變化過程與非喀斯特流域存在著巨大的差異。因此，查明喀斯特流域徑流量變化趨勢(shì)和突變特征，量化氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)地表徑流變化的影響對(duì)喀斯特流域合理規(guī)劃水資源工程、石漠化治理以及流域水資源保護(hù)具有重要的意義。

桐梓河流域是赤水河流域最大的支流，屬于典型的喀斯特流域。近年來(lái)周邊人類活動(dòng)對(duì)流域進(jìn)行陡坡開荒、亂砍亂伐導(dǎo)致水土流失，區(qū)域的景觀格局發(fā)生了顯著的變化，直接影響著流域的水文循環(huán)過程，但是目前針對(duì)該流域徑流量變化過程對(duì)氣候變化的響應(yīng)機(jī)制與機(jī)理目前尚不明晰，同時(shí)該流域氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流量的貢獻(xiàn)率目前也未見報(bào)道。大部分的研究成果集中在黃河流域[12]、渭河流域[13]、黑河流域[14]以及其他典型非喀斯特流域[15-16]。而對(duì)于地表徑流偏枯形勢(shì)更為嚴(yán)峻的中國(guó)南方典型喀斯特流域研究較少，對(duì)喀斯特流域水資源問題僅有的研究也只側(cè)重于水資源利用技術(shù)研發(fā)[17]、徑流模擬[18]及水土流失等方面[19]，而很少研究氣候因素和人類活動(dòng)對(duì)徑流量變化的影響?？λ固亓饔驈搅髁康淖兓^程是水—巖石—土壤—?dú)夂颉锏茸匀灰蛩亍夂蛞蛩睾腿祟惢顒?dòng)共同作用的結(jié)果，具有高度的非線性和隨機(jī)性特征，但是對(duì)于喀斯特流域水文過程的對(duì)氣候和人類活動(dòng)的響應(yīng)鮮有文獻(xiàn)報(bào)道。基于此，本文以典型喀斯特流域桐梓河流域?yàn)檠芯繉?duì)象，基于二郎壩水文監(jiān)測(cè)斷面的長(zhǎng)時(shí)間序列水文氣象監(jiān)測(cè)資料，通過累積距平和滑動(dòng)T檢驗(yàn)方法診斷流域徑流量的突變特征，并應(yīng)用累積量斜率變化率比較法定量評(píng)估流域氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流量變化的貢獻(xiàn)率。本研究對(duì)于認(rèn)識(shí)變化環(huán)境背景下喀斯特流域水文水資源演變過程具有重要意義，也可為流域新時(shí)期水土保持工作，生態(tài)環(huán)境建設(shè)、水資源可持續(xù)利用以及流域生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性管理等工作的開展提供科技支撐。

1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來(lái)源

桐梓河流域(圖1)是赤水河最大的支流，屬長(zhǎng)江水系支流。流域海拔高程介于484～1 843 m，面積3 348 km2，發(fā)源于桐梓楠牛石大火土。流域氣候類型屬中亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，氣候垂直變化明顯，溫和且濕潤(rùn)，雨量較豐沛，降水分布不均。冷暖氣流常被海拔高的山脈阻擋，局部地區(qū)形成強(qiáng)對(duì)流天氣。多年平均氣溫17.7℃，極端最高氣溫39.9℃，極端最低氣溫-2.7℃，平均全年積溫5 392℃。桐梓河屬于典型的雨源型山區(qū)河流，徑流的時(shí)空分布變化與降水基本一致，年際變化較大，年內(nèi)分配不均勻。流域內(nèi)人類活動(dòng)主要包括水土資源的開發(fā)利用、植被恢復(fù)、水利工程建設(shè)等方面，人類活動(dòng)的變化規(guī)律可歸結(jié)為土地利用的變化，并被認(rèn)為是人類活動(dòng)的主要表現(xiàn)形式。

圖1 桐梓河流域地理位置

本文選用1975—2015年桐梓河流域二郎壩水文站月實(shí)測(cè)徑流量為水文數(shù)據(jù)源，徑流數(shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)單位為m3/s，本文將其乘以每年的總時(shí)間數(shù)值可以得到不同年份的徑流量，其單位為m3，數(shù)據(jù)來(lái)源于貴州省水利廳下屬的事業(yè)單位水文水資源局。由于桐梓河流域氣象站點(diǎn)十分稀少，本研究選用的氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于桐梓國(guó)家基本氣象站資料，氣象數(shù)據(jù)包括流域的月降水量和月蒸散量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http:∥data.cma.cn/)，為了確保分析結(jié)果的一致性和連續(xù)性，氣象數(shù)據(jù)中的降水和蒸發(fā)量數(shù)據(jù)的時(shí)間跨度與徑流量保持同步，為1975—2015年。

2 研究方法

2.1 累積距平法和滑動(dòng)T檢驗(yàn)法

本研究首先采用累積距平法識(shí)別桐梓河流域徑流量的突變年份，該方法中距平表示變量偏離平均值的量，將距平作為時(shí)間序列，計(jì)算出累積距平值，通過累積距平值曲線的拐點(diǎn)識(shí)別突變年份[20]。在上述計(jì)算時(shí)間序列突變點(diǎn)的方法中，為了更進(jìn)一步確定時(shí)間序列的突變點(diǎn)。本研究采用了另外一種方法對(duì)桐梓河流域的徑流長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的突變點(diǎn)進(jìn)行了甄別，即滑動(dòng)T檢驗(yàn)方法[21]。

2.2 小波分析與交叉小波凝聚譜分析[22]

研究?jī)蓚€(gè)水文要素之間的關(guān)系，側(cè)重點(diǎn)往往不是它們?cè)谀骋怀叨壬贤幌嘀g的關(guān)系如何，而是要綜合的了解整個(gè)尺度上兩者之間的總體關(guān)系，以及它們之間的位相變化情況。交叉小波變換可以反映出水文要素與氣象要素長(zhǎng)時(shí)間序列之間共同的高能量區(qū)以及位相關(guān)系，通過小波凝聚譜可以量度時(shí)頻范圍內(nèi)兩者之間局部相關(guān)的密切程度。本研究運(yùn)用交叉小波變化(XWT)和小波相干譜(WTC)探討降水與徑流之間的多時(shí)間尺度相關(guān)關(guān)系。

2.3 徑流量對(duì)氣候變化和人類活動(dòng)響應(yīng)及其貢獻(xiàn)率識(shí)別方法

本文采用累積量斜率變化率分析方法[23]計(jì)算桐梓河流域氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流的貢獻(xiàn)率。該方法以徑流量年份數(shù)據(jù)為自變量，各因子如降水量和蒸發(fā)量的累積量為因變量進(jìn)行斜率變化率分析。假設(shè)流域的降水量為P，累積降水量與年份之間的一次線性回歸方程在突變前后的斜率分別為Spa和Spb，其單位為mm/a；流域的蒸發(fā)量為E，累積蒸發(fā)量與年份之間的一次線性回歸方程在突變點(diǎn)前后的斜率分別為Sea和Seb，其單位為mm/a；流域的徑流量為R，累積輸沙量與年份之間的一元線性回歸方程在突變前后的斜率分別為Sra和Srb，其單位為m3/a。則降水量對(duì)徑流量變化的貢獻(xiàn)率為Cp，單位為%，計(jì)算方法如下：

Cp=100×(|Spa/Spb|-1)/(|Sra/Srb|-1)

(1)

蒸散發(fā)量對(duì)徑流量的變化的貢獻(xiàn)率Ce，單位為百分比，公式可表述為：

Ce=100×(|Sea/Seb|-1)/(|Sra/Srb|-1)

(2)

則人類活動(dòng)對(duì)流域徑流的貢獻(xiàn)率為：

Ch=100-Cp-Ce

(3)

3 結(jié)果與分析

3.1 桐梓河流域年降水量和徑流量變化特征

由桐梓河流域1975—2015年降水量的變化曲線(圖2)可知，二郎壩水文站自20世紀(jì)70年代以來(lái)多年平均降水量呈現(xiàn)出減少趨勢(shì)，減少的速率為-3.10 mm /a，20世紀(jì)90年代桐梓河流域的多年平均降水量多高于平均值，90年代之后降水量變幅較小，1990年以前多年平均降水量波動(dòng)幅度較大，1999年之后多年平均降水量波動(dòng)幅度較小。1990年的流域降水量達(dá)到了多年降水量的最大值，而1993年降水量為多年的最小值。根據(jù)桐梓流域多年徑流量變化曲線可知，自20世紀(jì)70年代以來(lái)多年平均徑流量呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，減少的速率為0.05億m3/a，2000年桐梓河流域的多年平均徑流量高于平均值，2000年以后徑流量變幅較小，2014年的徑流量達(dá)到了多年徑流量的最大值，而2006年徑流量為多年的最小值。由流域降水量和徑流量的顯著性水平可知，二者均為達(dá)到顯著下降水平，表現(xiàn)為波動(dòng)下降趨勢(shì)。

圖2 桐梓河流域降水量和徑流量年際變化趨勢(shì)及其階段性特征

3.2 桐梓河流域徑流量突變特征

由于在分析流域氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流量的影響時(shí)，突變年份的選擇至關(guān)重要，因此本研究分別采用累積距平法和滑動(dòng)T檢驗(yàn)法分別診斷流域徑流量的突變年份。根據(jù)桐梓河流域多年徑流量的累積距平曲線(圖3)可知，流域多年徑流量的變化具有明顯的階段性特征。徑流量累積距平值在2003年達(dá)到最大值，表明流域的累積距平值在2003年發(fā)生突變，由此可知桐梓河流域的降水—徑流關(guān)系在2003年可能發(fā)生了改變，因此本研究將流域的徑流量分為兩個(gè)階段，分別為1975—2003年豐水年階段(多年平均徑流量為15.26億m3)和2003—2015年的枯水階段(多年平均徑流量為12.44億m3)，突變年份后徑流量較突變年份前減少了18.48%。本研究為了更好的驗(yàn)證徑流量的突變年份，采用滑動(dòng)T檢驗(yàn)方法對(duì)桐梓河流域的徑流量進(jìn)行了滑動(dòng)T檢驗(yàn)，從滑動(dòng)T檢驗(yàn)所甄別出的突變點(diǎn)可知，滑動(dòng)T檢驗(yàn)的突變年份也為2003年。

圖3 年平均徑流徑流量突變特征

3.3 徑流量和降水量交叉小波功率譜與凝聚譜分析

該研究借助Matlab軟件，基于交叉小波變換(XWT)以及小波相干(CWT)方法對(duì)桐梓河流域的徑流與降水之間的關(guān)系進(jìn)行了定量分析。交叉小波變換可以表征兩個(gè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)之間在共同的高能量區(qū)之間的耦合關(guān)系以及位相關(guān)系，但是對(duì)于低能量區(qū)的甄別上存在著缺陷，而小波相干方法能很好的彌補(bǔ)這個(gè)缺陷。圖4中黑色粗實(shí)線所包圍的范圍代表通過了顯著性水平為0.05的紅噪聲標(biāo)準(zhǔn)譜檢驗(yàn)。氣候因子與徑流之間的相位關(guān)系用箭頭表示，從左到右表示降水與徑流之間同相位，代表兩者之間存在著正相關(guān)關(guān)系；從右到左表示降水和徑流之間反相位，代表兩者之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，垂直向下的箭頭代表氣象因子比徑流的變化過程超前90°；而垂直向上的箭頭代表氣象因子比徑流的變化過程之后90°。從桐梓河流域二郎壩水文站降水和徑流的關(guān)系XWT中可以看出，降水和徑流之間的交叉小波功率譜主要集中在0.8～2.8 a以及3.8～6.5 a的時(shí)間尺度，即降水與徑流之間的交互作用這兩個(gè)時(shí)間尺度上達(dá)到了顯著性水平為0.05的檢驗(yàn)，其中最強(qiáng)的相關(guān)性出現(xiàn)在3.8～6.5年，主要集中在1990—1998年，而0.8～2.8年尺度上降水和徑流的相關(guān)性比較弱。從降水和徑流的WTC小波凝聚譜上可以看出，降水和徑流之間的關(guān)系在1978—2005年變化比較復(fù)雜，主要以正相位為主，但是降水量P和徑流量R之間的相位大體在30°～60°進(jìn)行波動(dòng)，表明降水對(duì)徑流的變化具有超前作用，超前作用的時(shí)間尺度大體在1～2 a。

注：黑色細(xì)實(shí)線為小波邊界效應(yīng)影響錐，粗黑實(shí)線表示通過置信水平為95%的紅噪聲檢驗(yàn)。

圖4 桐梓河流域降水與徑流交叉小波變換(XWT)以及小波相干(CWT)

3.4 氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)桐梓河流域二郎壩徑流的作用辨析

以桐梓河流域徑流的突變點(diǎn)2003年為界限將桐梓河流域產(chǎn)流量過程、降水量過程以及蒸散量變化過程分別劃分為兩個(gè)時(shí)期：1975—2003年(TA)和2004—2015年(TB)，突變年份前TA時(shí)期桐梓河流域徑流量基本受制于氣候因素的控制，該時(shí)期為基準(zhǔn)期，而TB時(shí)期的徑流量變化則屬于變化期，該時(shí)期徑流量變化受到氣候變化和人類活動(dòng)的共同制約。由表1可知，變化期TB與基準(zhǔn)期TA時(shí)段相比，流域年份—累積徑流量關(guān)系式斜率減少了3.34，減少率為22.33%；流域年份—累積降水量關(guān)系式斜率減少了115.84，減少率為13.55%；而流域年份—累積降水量關(guān)系式斜率減少了67.54，減少率為9.69%。如果不考慮蒸發(fā)量，降水量和人類活動(dòng)對(duì)桐梓河流域徑流量的貢獻(xiàn)在TB時(shí)期分別達(dá)到43.42%和56.58%；如果考慮蒸發(fā)量對(duì)桐梓河流域徑流量的影響，則人類活動(dòng)對(duì)桐梓河流域徑流量變化的貢獻(xiàn)率在TB時(shí)期會(huì)增加到86.83%。由此可知桐梓河流域徑流量減少的主要原因與人類活動(dòng)有關(guān)。

表1 氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)桐梓河流域徑流量變化的貢獻(xiàn)率

4 討 論

喀斯特地區(qū)占地球陸地面積的7%～12%，為世界近25%的人口提供飲用水源[24]。由于特殊的地質(zhì)條件，喀斯特地區(qū)表層土壤淺薄，入滲能力強(qiáng)，地形復(fù)雜，其水文過程與非喀斯特地區(qū)有很大差異，因此，喀斯特和非喀斯特地區(qū)的氣候和人類活動(dòng)對(duì)水文過程中的徑流量影響也可能不同。黃河流域作為中國(guó)第二大河流，該流域?qū)儆诘湫偷姆强λ固亓饔?，徑流量?0世紀(jì)70年代以來(lái)出現(xiàn)大幅度的衰減，有觀點(diǎn)認(rèn)為該流域的徑流量在90年代早期或者中期發(fā)生突變，其中降水量的減少是該流域徑流量減少的主要原因[25]。但是根據(jù)王隨繼等在黃河流域的研究結(jié)果顯示，在忽略蒸散量的影響后，變異期降雨量和人類活動(dòng)對(duì)皇甫川流域徑流量減小的貢獻(xiàn)率分別為36.43%和63.57%，在措施期分別為16.81%和83.19%[4]。在對(duì)黃河流域中游區(qū)間的相關(guān)研究中，王隨繼認(rèn)為如果不考慮蒸散量的影響，降雨量、蒸發(fā)和人類活動(dòng)對(duì)黃河中游區(qū)間產(chǎn)流量變化的貢獻(xiàn)率在變異期分別為25.94%，-17.68%和74.06%，在措施期分別為25.13%，-18.54%和74.87%；如果考慮蒸散量的影響，則人類活動(dòng)對(duì)黃河中游區(qū)間產(chǎn)流量變化的貢獻(xiàn)率在變異期和措施期分別增大到91.74%和93.41%[23]。導(dǎo)致這種原因一方面與攔蓄滯留改變流域的蒸散量從而使流域的徑流量發(fā)生改變有關(guān)，另一方面則與該時(shí)期大規(guī)模的生態(tài)修復(fù)工程有關(guān)。

針對(duì)于中國(guó)南方流域而言，該區(qū)域既有喀斯特地區(qū)又有非喀斯特地區(qū)，不同區(qū)域徑流量對(duì)氣候變化和人類活動(dòng)的響應(yīng)和貢獻(xiàn)率存在著顯著的不均一性。有研究表明中國(guó)南方的珠江流域以氣候變化影響為主，氣候變化的影響值為92.0%，而長(zhǎng)江流域和東南諸河則以人類活動(dòng)影響為主，人類活動(dòng)影響量分別為60.9%和84.8%[26]。這與本研究的研究結(jié)果保持一致，本文中的桐梓河流域?qū)儆诔嗨恿饔?長(zhǎng)江流域支流)最大的支流，同時(shí)也屬于典型的喀斯特流域，本研究認(rèn)為如果考慮蒸發(fā)量對(duì)桐梓河流域徑流量的影響，則人類活動(dòng)對(duì)桐梓河流域徑流量變化的貢獻(xiàn)率在TB時(shí)期會(huì)增加到86.83%。這與該流域位于亞熱帶喀斯特地區(qū)，表層土壤稀薄，且表層巖溶帶發(fā)到，滲透率極高的特性有關(guān)[27]，這種特征與非喀斯特地區(qū)顯著不同，在喀斯特地區(qū)只有當(dāng)土壤和碳酸鹽巖裂縫和裂縫完全被水飽和時(shí)，才會(huì)發(fā)生地表徑流。大多數(shù)降雨通過碳酸鹽巖裂縫和裂縫輸送到地下水系統(tǒng)，而少量則以地表徑流形式輸送。由于巖溶碳酸鹽巖裂縫和裂縫具有較大的儲(chǔ)存能力和較高的入滲率，土—表層巖溶系統(tǒng)在徑流產(chǎn)生中起著重要作用，這與本研究中降水在1975—2015年下降不顯著也可能有一定的關(guān)系，因此，這種特殊的土壤—表層巖溶構(gòu)造是造成喀斯特和非喀斯特地區(qū)氣候和人類活動(dòng)對(duì)流域徑流量影響的主要原因。

20世紀(jì)80 年代中國(guó)逐漸實(shí)施了西南喀斯特地區(qū)石漠化工程，包括“長(zhǎng)防”和“長(zhǎng)治”工程、“珠治”試點(diǎn)工程在內(nèi)的一系列生態(tài)工程[28]。由于此類生態(tài)工程項(xiàng)目的大量實(shí)施，加強(qiáng)了地表坡面水土保護(hù)措施，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)恢復(fù)，地表植被覆蓋呈現(xiàn)出顯著增加的趨勢(shì)，根據(jù)MODIS13Q1植被NDVI的監(jiān)測(cè)結(jié)果(圖5和圖6)可知，流域植被NDVI呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)，增加的速率為0.107/10 a，且在空間上增加的區(qū)域所占的面積達(dá)到78.20%。石漠化工程的實(shí)施減緩了區(qū)域的水土流失速率，使得流域徑流量呈現(xiàn)出減少趨勢(shì)，另外該流域近年來(lái)通過坡改梯、堤壩建設(shè)、植林種草、引水灌溉等各種形式攔蓄滯留了地表大量徑流量，而且隨著人口不斷增加和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市生活、工礦企業(yè)等對(duì)用水量的需求量也日益漸增，徑流耗水量大大增加。另外，由于桐梓河流域的天門河水庫(kù)、九盆水水庫(kù)、火石水庫(kù)以及高坎水庫(kù)等中小型水庫(kù)的修建致使流域徑流量呈現(xiàn)出減少趨勢(shì)。即人類活動(dòng)對(duì)喀斯特流域徑流量變化的影響主要是通過在喀斯特坡面的攔—蓄—引—用等形式攔截減小了坡面產(chǎn)流量，導(dǎo)致徑流集流面積大大減小，河道匯流效率降低。相對(duì)于非喀斯特流域，喀斯特流域人類活動(dòng)對(duì)徑流量變化的影響作用相對(duì)較弱，因而貢獻(xiàn)率稍有偏低，但卻與非喀斯特流域呈現(xiàn)共同的增強(qiáng)趨勢(shì)。

圖5 桐梓河流域NDVI年際變化趨勢(shì)及其階段性特征

圖6 桐梓河流域NDVI空間變化趨勢(shì)

5 結(jié) 論

(1) 1975—2015年流域徑流量和降水量均呈先出減少趨勢(shì)，減少的速率分為0.05億m3/a和-3.10 mm /a。

(2) 由徑流量累積距平和滑動(dòng)T檢驗(yàn)方法可知，兩種方法所診斷出的徑流量突變年份均為2003年，其中1975—2003年為豐水年階段(多年平均徑流量為15.26億m3)和2003—2015年為枯水年階段(多年平均徑流量為12.44億m3)，突變年份后徑流量較突變年份前減少了18.48%。

(3) 降水和徑流之間的交叉小波功率譜主要集中在0.8～2.8年以及3.8～6.5年的時(shí)間尺度，其中最強(qiáng)的相關(guān)性出現(xiàn)在3.8～6.5年，主要集中在1990—1998年，而0.8～2.8年尺度上降水和徑流的相關(guān)性比較弱。降水對(duì)徑流的變化具有超前作用，超前作用的時(shí)間尺度大體在1～2 a。

(4) 以1975—2003年為基準(zhǔn)期，降水量和人類活動(dòng)對(duì)桐梓河流域徑流量的貢獻(xiàn)在2003—2015年時(shí)期分別達(dá)到43.42%和56.58%；如果考慮蒸發(fā)量對(duì)桐梓河流域徑流量的影響，則人類活動(dòng)對(duì)桐梓河流域徑流量變化的貢獻(xiàn)率在2003—2015年時(shí)期會(huì)增加到86.83%。