李 芳，曾 彪，李勛貴，沈艷琦

(1.蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；2.廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，廣西 南寧 530004)

人類活動(dòng)通過(guò)改變下墊面土地利用、覆被狀況以及取用水量，對(duì)流域產(chǎn)匯流及水文循環(huán)過(guò)程產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響徑流變化[1]。水利工程對(duì)徑流的調(diào)蓄和重新調(diào)配，改變了河川徑流的時(shí)空分布。同時(shí)全球變暖等氣候變化問(wèn)題可對(duì)水資源產(chǎn)生重大影響，氣象要素如溫度、降雨的時(shí)空分布及強(qiáng)度變化導(dǎo)致洪旱災(zāi)害發(fā)生的頻率和強(qiáng)度增加，亦可引起河川徑流的變化[2-3]。定量區(qū)分氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流變化的差異性影響，揭示引起的徑流變化的不同機(jī)理具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義[3-5]。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)黃河上游徑流特性的分析逐漸增加，對(duì)徑流趨勢(shì)的研究表明，黃河上游流域徑流在長(zhǎng)時(shí)間序列上呈遞減趨勢(shì)[6-8]。不同學(xué)者用不同的方法對(duì)徑流變化影響因素進(jìn)行了研究，如蘇賢保[9]運(yùn)用徑流復(fù)雜度研究了黃河源區(qū)至蘭州段徑流變化的影響因素，表明氣候變化是影響變異期黃河上游源區(qū)水文系統(tǒng)復(fù)雜度變化的主要因素，人類活動(dòng)是影響變異期貴德站至蘭州站水文系統(tǒng)復(fù)雜度變化的主要因素。黨星海等[10]運(yùn)用累積斜率變化率方法對(duì)黃河源區(qū)徑流變化影響因素進(jìn)行了研究，表明人類活動(dòng)已經(jīng)成為引起黃河源區(qū)徑流量下降的主要影響因素。李萬(wàn)志等[11]運(yùn)用累積斜率變化率的方法對(duì)黃河源區(qū)徑流變化影響因素進(jìn)行了研究，結(jié)果表明人類活動(dòng)為1990—2008年徑流變化的主導(dǎo)因素，而氣候變化是2009—2015年徑流變化的主導(dǎo)因素。周群[12]運(yùn)用累積斜率變化率方法對(duì)黃河源區(qū)徑流變化的影響因素進(jìn)行了研究，表明1990年前徑流主要受氣候因素的影響，1990年后主要受人類活動(dòng)的影響。周帥[13]采用5種衍生的具有代表性的Budyko公式對(duì)黃河源區(qū)徑流變化影響因素進(jìn)行了研究，表明人類活動(dòng)是導(dǎo)致徑流量改變的主要因素。王亞迪[7]結(jié)合SCRAQ和Budyko公式2種方法對(duì)黃河源區(qū)徑流變化影響因素進(jìn)行了研究，表明人類活動(dòng)是導(dǎo)致徑流減少的主導(dǎo)因素，氣候變化是改變徑流的重要因素。陳磊[14]運(yùn)用Variable Infiltration Capacity(VIC)模型對(duì)黃河上游徑流變化的影響因素進(jìn)行了研究，表明氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流的影響存在地域差別，黃河源區(qū)人類活動(dòng)因素對(duì)徑流改變貢獻(xiàn)較低，其余各區(qū)域人類活動(dòng)是徑流量變化主要因素。一些學(xué)者利用SWAT( Soil and Water Assessment Tool)模型來(lái)研究黃河流域徑流變化的歸因，李二輝[15]對(duì)黃河中游皇甫川流域進(jìn)行研究，研究表明人類活動(dòng)依然是黃河中游皇甫川流域水沙減少的主要因素。姬廣興[16]對(duì)黃河流域進(jìn)行研究，研究表明人類活動(dòng)是導(dǎo)致黃河流域徑流減少最主要的影響因素。

傳統(tǒng)對(duì)黃河徑流變化的影響研究多是基于唐乃亥水文站控制的源區(qū)區(qū)域，且即使是同一方法，同一研究區(qū)的研究結(jié)果也有較大差異。黃河上游源區(qū)至蘭州段作為黃河流域主要產(chǎn)水區(qū)，徑流的變化對(duì)全流域徑流貢獻(xiàn)起到舉足輕重的作用。唐乃亥水文站以上的區(qū)域，處于青藏高原半濕潤(rùn)地區(qū)，而唐乃亥至蘭州段處于青藏高原區(qū)向黃土高原區(qū)過(guò)渡帶，屬于半干旱地區(qū)。氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流的影響會(huì)因地理位置、氣候、年代、時(shí)間尺度不同，貢獻(xiàn)率發(fā)生很大變化[17-18]，從源區(qū)向下逐漸增加。故氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)不同區(qū)域的徑流變化影響不相同，存在差異性，但其驅(qū)動(dòng)機(jī)制仍不清楚。開(kāi)展此項(xiàng)研究，可為黃河上游水資源管理、生態(tài)環(huán)境保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展提供決策依據(jù)與科學(xué)指導(dǎo)。

1 研究區(qū)、數(shù)據(jù)和方法

1.1 研究區(qū)概況

黃河發(fā)源于青海省境內(nèi)巴顏喀拉山脈北麓的約古宗列盆地，是中國(guó)第二長(zhǎng)河，流經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南、山東9個(gè)省級(jí)行政區(qū)，最終注入渤海，全長(zhǎng)5 465 km，流域面積75.2萬(wàn)km2。黃河上游指內(nèi)蒙古自治區(qū)托克托縣河口鎮(zhèn)以上區(qū)域，分為上段和下段，上段由河源至甘肅省蘭州市，下段由蘭州市至內(nèi)蒙古托克托縣河口鎮(zhèn)。本研究以黃河上游上段為研究區(qū)，介于95°52′27.23″E～103°50′08.60″E和32°09′14.36″N～38°20′52.10″N，干流全長(zhǎng)2 119 km，流域面積222 551 km2[19]，占黃河上游和黃河流域總面積的60.6%和29.7%，蘭州水文站多年平均徑流量為327.4億m3，占黃河入海水量的71%以上[20]。該區(qū)域多年平均氣溫2.68 ℃，自西北向東南呈遞增趨勢(shì)。區(qū)域多年平均降水量446 mm，降水自東南向西北呈遞減趨勢(shì)[21]。區(qū)域河流階地眾多，河流比降大，水力資源豐富，自上而下分布有龍羊峽、李家峽、劉家峽等水庫(kù)水電站。位置見(jiàn)圖1。

圖1 黃河蘭州段地理位置

1.2 數(shù)據(jù)

本研究選取了5個(gè)水文站(圖1中瑪曲、唐乃亥、貴德、循化和蘭州站)，水文站徑流數(shù)據(jù)為1966—1985年的天然月平均實(shí)測(cè)徑流數(shù)據(jù)和1966—2015年實(shí)測(cè)月平均徑流數(shù)據(jù)。1967—1987、2009—2015年徑流數(shù)據(jù)摘自中華人民共和國(guó)水文年鑒《黃河流域水文資料》第一冊(cè)黃河上游區(qū)上段(黑山峽以上)，其他數(shù)據(jù)來(lái)源于黃河水利委員會(huì)。氣象數(shù)據(jù)包括研究區(qū)1960—2017年38個(gè)站點(diǎn)的降水、氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速、日照等逐日觀測(cè)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來(lái)自國(guó)家氣象信息中心。數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云( http: //www.gscloud.cn/)的STMDEMUTM 500 m數(shù)字高程數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

土地利用數(shù)據(jù)為1990、1995、2005、2015年的中國(guó)土地利用遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分辨率為90 m，來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn/)。土壤數(shù)據(jù)采用世界土壤數(shù)據(jù)庫(kù)(HWSD V1.1)數(shù)據(jù)，分辨率為500 m，來(lái)源于寒區(qū)旱區(qū)科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://estdc.Westgis.ac.cn /)。SWAT模型會(huì)根據(jù)DEM數(shù)據(jù)將土地利用數(shù)據(jù)和土壤數(shù)據(jù)重分類為統(tǒng)一的分辨率。

1.3 研究方法

1.3.1SWAT模型的建立、校準(zhǔn)與驗(yàn)證

基于SWAT分布式水文模型，對(duì)研究區(qū)1964—2015年不同水文站月水文過(guò)程進(jìn)行定量分析，量化氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)黃河上游蘭州段徑流變化的影響。

根據(jù)收集的土壤數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)分別建立土壤數(shù)據(jù)庫(kù)、氣象數(shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)研究區(qū)DEM生成流域河網(wǎng)水系、劃分符合模型要求的子流域，再利用土地利用數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)劃分水文響應(yīng)單元(hydrologic research units，HRUs)，進(jìn)而構(gòu)建研究區(qū)的SWAT模型參數(shù)。SWAT模型參數(shù)基于序列不確定性擬合算法(sequential uncertainty fitting algorithm，SUFI-2)在SWAT-CUP中進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證。選取研究區(qū)5個(gè)主要水文站點(diǎn)的天然月徑流數(shù)據(jù)用于模型的校準(zhǔn)與驗(yàn)證，并選用Nash-Suttcliffe效率系數(shù)(NSE)和決定系數(shù)R2來(lái)評(píng)價(jià)模擬值與實(shí)測(cè)值的擬合度[22-23]。NSE取值范圍為(-∞,1)，其值越接近1，反映模擬結(jié)果越接近實(shí)際觀測(cè)值。R2表示模擬值與實(shí)測(cè)值的吻合程度，取值范圍為(0，1)，R2越接近1，表明模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果越吻合。誤差值反映了模擬徑流與水文站實(shí)測(cè)徑流值在數(shù)值上的偏離程度，相對(duì)誤差越接近0，則數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確。

地形和積雪/融雪是黃河源區(qū)高山地區(qū)水文模擬中2個(gè)重要的因素。為了緩解地形對(duì)氣溫和降水引起的波動(dòng)變化，對(duì)SWAT模型的流域設(shè)置取為10個(gè)高程帶，各個(gè)高程帶的降水和氣溫通過(guò)降水梯度和氣溫梯度計(jì)算得到。SWAT模型基于不同的日平均氣溫自動(dòng)將降水劃分為降雨、凍雨和凍雪3種不同的形式。臨界溫度作為劃分依據(jù)，其值的大小參考研究區(qū)的實(shí)際狀況來(lái)設(shè)定。當(dāng)日平均氣溫低于臨界溫度時(shí)，降水會(huì)變成降雪，雪水量應(yīng)增加到積雪上。針對(duì)積雪和融雪的過(guò)程，SWAT模型通過(guò)各自對(duì)應(yīng)的能量平衡函數(shù)模擬估算。

1.3.2基于水文模型的分離環(huán)境變量法

根據(jù)黃河上游蘭州段流域各水文站年徑流時(shí)間序列，進(jìn)行突變點(diǎn)檢驗(yàn)，根據(jù)研究區(qū)內(nèi)人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響程度，一般將徑流序列依據(jù)突變點(diǎn)劃分為“基準(zhǔn)期”和“影響期”。造成影響期與基準(zhǔn)期實(shí)測(cè)徑流差值的主要因素包括人類活動(dòng)和氣候變化[4,24]；基準(zhǔn)期實(shí)測(cè)徑流序列認(rèn)為不受人類活動(dòng)和氣候變化影響，影響期實(shí)測(cè)徑流序列則是兩者共同作用的結(jié)果，而利用基準(zhǔn)期徑流數(shù)據(jù)率定的SWAT模型模擬的影響期水文序列所得徑流可認(rèn)為不受人類活動(dòng)影響；參照環(huán)境變量分離方法，氣候變化影響的計(jì)算采用影響期模擬徑流和基準(zhǔn)期實(shí)測(cè)徑流計(jì)算差值所得，人類活動(dòng)影響取為影響期模擬徑流與同期實(shí)測(cè)徑流的差值，見(jiàn)式(1)—(5)：

ΔR=R1-R0=ΔRc+ΔRh

(1)

ΔRc=R-R0

(2)

ΔRh=R1-R

(3)

(4)

(5)

式中 ΔR——徑流總變化，m3/s;R1——影響期實(shí)測(cè)徑流，m3/s;R0——基準(zhǔn)期實(shí)測(cè)徑流，m3/s；R——影響期模擬徑流，m3/s；ΔRc——?dú)夂蜃兓瘜?duì)徑流的影響值，m3/s；ΔRh——人類活動(dòng)對(duì)徑流的影響值，m3/s;ηc、ηh——?dú)夂蜃兓?、人類活?dòng)對(duì)徑流變化的貢獻(xiàn)率。

2 結(jié)果與討論

2.1 年徑流突變點(diǎn)檢測(cè)

河流水文過(guò)程是降水在自然條件和人類活動(dòng)綜合作用下的流域響應(yīng)。當(dāng)流域發(fā)生明顯人類活動(dòng)后，河流水文的自然過(guò)程受到破壞，相應(yīng)發(fā)生趨勢(shì)性變化或跳躍性突變。采用Mann-Kendall(M-K)突變檢測(cè)方法[6,12]對(duì)區(qū)域5個(gè)水文站1960—2015年的實(shí)測(cè)年徑流進(jìn)行突變檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖2?；趫D中UF、UB位于0.05顯著性水平臨界線±1.96內(nèi)的交點(diǎn)，可得到各站突變年份。

a)瑪曲站

e)蘭州站

從圖2中可以看出，黃河上游蘭州段各站的突變年份有細(xì)微差異，瑪曲站突變年份為1990年，唐乃亥和貴德站徑流序列發(fā)生了2次突變，突變年份為1987、1989年，循化和蘭州站的突變年份為1985年。綜合檢驗(yàn)結(jié)果和黃河上游流域?qū)嶋H情況，確定1985年為黃河上游蘭州段流域徑流變異的時(shí)間點(diǎn)，檢測(cè)1985年為突變點(diǎn)與其他學(xué)者的研究結(jié)果一致[25]。

2.2 水文序列演變規(guī)律

2.2.1降水演變規(guī)律分析

表1為研究區(qū)4個(gè)水文站1960—2015年降水線性趨勢(shì)和M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果。除了唐乃亥站降水顯著增加外，其他3個(gè)站降水變化趨勢(shì)不顯著。

表1 研究區(qū)各站點(diǎn)降水變化趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果

2.2.2氣溫演化規(guī)律

根據(jù)M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)和線性趨勢(shì)(表2)可知，黃河上游在研究年限范圍內(nèi)氣溫呈顯著上升趨勢(shì)，這種增加趨勢(shì)通過(guò)了0.05顯著性水平檢驗(yàn)(U0.05=±1.96),甚至通過(guò)了0.001顯著性水平檢驗(yàn)(U0.001=±2.56)。研究結(jié)果與王亞迪[7]一致，與全球氣候變暖趨勢(shì)相符合[4-5]。

表2 研究區(qū)各站點(diǎn)氣溫變化趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果

2.2.3徑流演化規(guī)律

根據(jù)M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)和線性趨勢(shì)(表3、4)，5個(gè)水文站實(shí)測(cè)徑流呈下降趨勢(shì)，其中源區(qū)徑流變化不顯著，貴德站、循化站和蘭州站的徑流顯著下降。同時(shí)，各水文站站的下降速率各不相同，蘭州站徑流減少速率最大，每年約減少4.67 m3/s，瑪曲站徑流量減少率最小(1.56 m3/s)。根據(jù)表4可知，突變點(diǎn)前的多年平均徑流較突變點(diǎn)后高，其中瑪曲和唐乃亥突變點(diǎn)前后徑流變化量較下段的貴德、循化和蘭州小，徑流變化最大的是蘭州站，突變后的徑流較突變前減少204.53 m3/s。研究區(qū)下段在突變點(diǎn)后徑流顯著減少，突變時(shí)間與1986年修建的龍羊峽水電站時(shí)間一致。

表3 研究區(qū)各站點(diǎn)徑流變化趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果

表4 突變前后各站點(diǎn)徑流變化趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果 單位：m3/s

根據(jù)圖3可以看到5個(gè)水文站的徑流變化過(guò)程線，瑪曲和唐乃亥變化趨勢(shì)較一致，在1990年后徑流有減少的趨勢(shì)，這也與突變檢驗(yàn)結(jié)果吻合。貴德、循化和唐乃亥在1985年有徑流明顯下降的趨勢(shì)，結(jié)果也與突變檢驗(yàn)吻合。

a)瑪曲站

2.3 模型參數(shù)率定及天然徑流過(guò)程模擬

2.3.1參數(shù)敏感性分析

由流域DEM生成河網(wǎng)，并根據(jù)實(shí)地調(diào)研結(jié)果對(duì)生成的河網(wǎng)進(jìn)行校正，將流域劃分27個(gè)子流域，在此基礎(chǔ)上，設(shè)置土地利用類型閾值、土壤類型閾值、坡度閾值均為15%，將27個(gè)子流域進(jìn)一步劃分為137個(gè)水文響應(yīng)單元(HRUs)。基于SWAT-CUP軟件Sensibility analysis模塊在該研究區(qū)域進(jìn)行參數(shù)敏感性分析，利用拉丁超立方抽樣法對(duì)參數(shù)進(jìn)行多元回歸系統(tǒng)計(jì)算，選擇19個(gè)參數(shù)參與模型率定，其中t-stat值代表了敏感性的程度，絕對(duì)值越大越敏感；p值決定了敏感性的顯著性，p值越接近0越顯著。設(shè)置2年預(yù)熱期，為1964—1965年，率定期為1966—1975年，驗(yàn)證期為1976—1985年。選擇瑪曲、唐乃亥、貴德、循化、蘭州站5個(gè)子流域出口站點(diǎn)進(jìn)行水量平衡和徑流校準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)多次調(diào)試，得到參數(shù)校準(zhǔn)值和敏感性見(jiàn)表5。

表5 黃河上游流域參數(shù)敏感性分析結(jié)果及初始值

2.3.2天然徑流過(guò)程模擬

利用徑流突變年份之前的資料系列進(jìn)行模型參數(shù)率定(1966—1975年)和模型驗(yàn)證(1976—1985年)，結(jié)果見(jiàn)圖4。表6給出了瑪曲、唐乃亥、貴德、循化和蘭州站年天然徑流模擬結(jié)果。

表6 黃河上游流域年徑流量模擬效果

a)瑪曲站

若R2和NSE的值大于0.50，則表示是模型可接受的程度，若值大于0.70則表示該模型是一個(gè)很好的徑流預(yù)測(cè)模型[26-28]。表6給出了研究區(qū)5個(gè)水文站的3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)(納什效率系數(shù)NSE、決定性系數(shù)R2、相對(duì)偏差RBIAS)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果?？梢钥闯?，模擬精度較高，且對(duì)于唐乃亥站的模擬精度高于其他學(xué)者的研究[7,10]。校準(zhǔn)后的SWAT模型達(dá)到了精度要求，認(rèn)為模型在黃河上游流域有很好的適用性，可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行下一步研究。

2.3.2.1不同空間尺度的差異性

對(duì)于瑪曲水文站控制的源區(qū)，與基準(zhǔn)期(1966—1985年)相比，1986—2015年氣候變化是徑流變化的主導(dǎo)因素，氣候變化對(duì)徑流減少的貢獻(xiàn)率為85.30%(表7)。對(duì)于研究區(qū)中下段地區(qū)(唐乃亥、貴德、循化和蘭州站)，與基準(zhǔn)期相比，1986—2015年氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流的影響在各時(shí)段均呈負(fù)向影響，唐乃亥、貴德、循化和蘭州站人類活動(dòng)對(duì)徑流減少的貢獻(xiàn)率分別為56.41%、59.45%、67.01%和58.28%，氣候變化對(duì)徑流減少的貢獻(xiàn)率分別為43.59%、40.55%、32.99%和41.72%，人類活動(dòng)對(duì)徑流減少的貢獻(xiàn)較大,貢獻(xiàn)率大于56%，研究結(jié)果與其他學(xué)者一致[7]。從源區(qū)沿干流到蘭州站所在區(qū)域，人類活動(dòng)對(duì)徑流的影響呈現(xiàn)逐漸增加趨勢(shì)，由源區(qū)12.87 m3/s的徑流減少量增加到蘭州站的153.48 m3/s。人類活動(dòng)對(duì)流域中下游地區(qū)徑流的影響大于源區(qū)，是徑流變化的主導(dǎo)因素。

表7 氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)黃河上游各水文站徑流變化的貢獻(xiàn)

貴德站至蘭州站之間峽谷眾多，分布有大型梯級(jí)水庫(kù)群，水庫(kù)群每年的補(bǔ)水量在20億～80億m3[21]，而蘭州以上區(qū)域2015年人類活動(dòng)總用水量?jī)H27.95億m3[9]。

2.3.2.2不同時(shí)間尺度的差異性

對(duì)于瑪曲站控制的源區(qū)，1986—2015年徑流呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，氣候變化是徑流減少的主導(dǎo)因素，呈現(xiàn)出先減少后增加的趨勢(shì)，其對(duì)徑流變化的貢獻(xiàn)率分別為98.67%(1986—1995年)、77.99%(1996—2005年)和82.12%(2006—2015年)。對(duì)于源區(qū)唐乃亥站，在1986—1995年和1996—2005年2個(gè)時(shí)期，氣候變化是徑流減少的主導(dǎo)因素，其貢獻(xiàn)率分別為52.01%和50.47%。而人類活動(dòng)是2006—2015年徑流減少的主導(dǎo)因素，其貢獻(xiàn)率達(dá)到81.83%。此結(jié)果與周群[12]的結(jié)果相似，周群[12]運(yùn)用累積斜率變化率方法對(duì)黃河源區(qū)徑流變化的影響因素進(jìn)行了研究，表明1990年前徑流主要受氣候因素的影響，1990年后主要受人類活動(dòng)的影響。

對(duì)于下段地區(qū)貴德和蘭州站,在1986—1995年，氣候變化是徑流減少的主導(dǎo)因素，其貢獻(xiàn)率分別為56.53%和50.21%。在1996—2005、2006—2015年2個(gè)時(shí)期，人類活動(dòng)均為徑流減少的主導(dǎo)因素，貴德站的人類活動(dòng)對(duì)徑流變化的貢獻(xiàn)率分別為59.99%和73.38%，蘭州站的為60.10%和66.67%。而對(duì)于循化站，人類活動(dòng)為各時(shí)期(1986—1995、1996—2005、2006—2015年)徑流減少的主要影響因素，其貢獻(xiàn)率呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，分別為60.74%(1986—1995年)、63.06%(1996—2005年)和90.06%(2006—2015年)。

源區(qū)因人類活動(dòng)較少，徑流變化的主導(dǎo)因素為氣候變化。對(duì)于中下段地區(qū)的貴德、循化和蘭州站，在1986年后徑流發(fā)生了較大變化，貴德站1986年實(shí)測(cè)徑流出現(xiàn)的突變與龍羊峽水庫(kù)的建設(shè)有關(guān)。龍羊峽水庫(kù)自1986年10月開(kāi)始蓄水后開(kāi)始對(duì)貴德站實(shí)測(cè)徑流產(chǎn)生很大影響。循化站位于貴德站下游，其徑流在1986年也發(fā)生了突變，雖受到了李家峽、拉西瓦和公伯峽水電站陸續(xù)建設(shè)的影響，但主要與多年調(diào)節(jié)水庫(kù)——龍羊峽水庫(kù)的運(yùn)行調(diào)度有關(guān)[29]。蘭州站作為區(qū)域把口站，除受到該站以上7個(gè)大型水庫(kù)群和支流的影響[30]之外，也與龍羊峽水庫(kù)的運(yùn)行調(diào)度密不可分(在1986年實(shí)測(cè)徑流也發(fā)生了突變)，且蘭州站以上區(qū)域城市化加劇，人口日趨增多，工農(nóng)業(yè)生活用水量增加，導(dǎo)致徑流變化在整個(gè)研究區(qū)最大。

總體來(lái)說(shuō)，源區(qū)的氣候變化是影響徑流變化的主導(dǎo)因素，但人類活動(dòng)對(duì)徑流變化的影響呈現(xiàn)逐漸增加趨勢(shì)。人類活動(dòng)對(duì)流域中下段徑流的影響大于源區(qū)，成為影響徑流變化的主導(dǎo)因素，且隨著時(shí)間的推移，人類活動(dòng)對(duì)徑流變化的影響強(qiáng)度在增大。研究結(jié)果與其他學(xué)者一致，如陳磊[14]用VIC模型對(duì)黃河上游徑流變化的影響因素進(jìn)行了研究，表明氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流的影響存在地域差別，黃河源區(qū)人類活動(dòng)因素對(duì)徑流改變貢獻(xiàn)較低，其余各區(qū)域人類活動(dòng)是徑流量變化的主要因素。

3 結(jié)論

本研究采用統(tǒng)計(jì)方法分析了降水、溫度和徑流的變化規(guī)律，利用SWAT模型定量分析了氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)不同水文站徑流變化的空間和時(shí)間差異性，主要結(jié)論如下。

1960—2015年源區(qū)徑流變化不顯著，唐蘭段徑流下降趨勢(shì)顯著，研究區(qū)下游的徑流下降趨勢(shì)明顯于上游。氣候變化是源區(qū)1986—2015年徑流減少的主導(dǎo)因素，氣候變化對(duì)徑流變化的貢獻(xiàn)率達(dá)到85.30%。研究區(qū)中段地區(qū)的氣候變化為1986—2005年徑流變化的主導(dǎo)因素，而人類活動(dòng)為2006—2015年徑流變化的主導(dǎo)因素。研究區(qū)下段地區(qū)的氣候變化是1986—1995年徑流減少的主導(dǎo)因素。在1996—2015年，人類活動(dòng)是徑流減少的主導(dǎo)因素。但是對(duì)于下段循化站，人類活動(dòng)是使1986—2015年徑流減少的主要影響因素。區(qū)域的徑流變化具有明顯的空間和時(shí)間差異性。

1986年后區(qū)域逐漸增強(qiáng)的人類活動(dòng)是導(dǎo)致區(qū)域徑流變化呈現(xiàn)時(shí)空特征差異性的主要原因。工農(nóng)業(yè)和城市群快速發(fā)展以及水電站陸續(xù)修建，導(dǎo)致了由基準(zhǔn)期的“氣候控制”向“氣候變化和人類活動(dòng)共同控制”再向“人類活動(dòng)主導(dǎo)”的驅(qū)動(dòng)特征轉(zhuǎn)變。