馬 彪，劉為鋒，張 陽，張 宇

（1. 長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430010； 2. 水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院，北京 100120；3. 南京市江寧區(qū)湯山街道水務(wù)管理服務(wù)站，江蘇 南京 211135； 4. 南京水利水電科學(xué)研究院，江蘇 南京 210029）

受氣候變化和人類活動的雙重影響，水資源的不確定性程度不斷加深［1］，揭示變化環(huán)境下水資源變化規(guī)律及其歸因定量識別已成為水科學(xué)界研究的熱點，對流域水資源規(guī)劃與管理也具有重要意義。近幾十年，在全球氣候變化背景下，長江上游地區(qū)氣候也發(fā)生了明顯的變化［2-5］，加之區(qū)域日趨增強的人類活動，三峽水庫入庫徑流發(fā)生了明顯變化［6，7］。

氣候變化對水資源影響的氣候變化主要包括降水和氣溫變化兩方面。人類活動對徑流的影響分為直接影響和間接影響。直接人類活動影響主要體現(xiàn)在水庫等調(diào)蓄水庫建設(shè)、河道外用水等，截止目前，長江上游（宜昌以上）已建控制性水庫117 座，總調(diào)節(jié)庫容842 億m3、預(yù)留防洪庫容501億m3，河道外引水量約460 億m3/a、耗水量247 億m3/a，調(diào)蓄水庫的建成運行、河道外用（耗）水的增長造成三峽入庫徑流的明顯減少和時間分布特性的顯著變化。間接人類活動影響主要體現(xiàn)在水土保持、人類開發(fā)建設(shè)帶來下墊面的變化，間接影響流域產(chǎn)匯流和徑流量。

科學(xué)認(rèn)識三峽入庫徑流變化的原因，對三峽水庫高效運行和長江上游水資源合理開發(fā)利用具有重要意義。河川徑流變化歸因定量識別的方法主要分為統(tǒng)計回歸分析方法和水文模型模擬方法兩類，水文模型模擬方法又經(jīng)歷了從集總式模型向分布式模型的發(fā)展。雖然已有很多學(xué)者用不同的方法探討了中國各大流域徑流演變的原因［8-12］，然而關(guān)于不同的方法在長江上游是否適用，結(jié)果是否一致的研究，目前尚未見發(fā)表。因此本文以三峽入庫徑流為研究對象，分別采用統(tǒng)計回歸分析方法和水文模型模擬兩類方法中比較有代表性的方法，對徑流變化歸因定量識別，并對比分析不同方法的結(jié)果。另外，過去利用分布式模型進行歸因識別，多采用天然期、變化期“兩段論”的方法［13，14］，考慮到長江上游土地利用的時空演變特征，研究將傳統(tǒng)“兩段論”方法衍生為“多段論”方法。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)

三峽水庫位于湖北宜昌境內(nèi)長江干流上，總庫容393 億m3，總裝機容量2 250 萬kW，是一座以防洪為主，兼有發(fā)電、供水、航運、旅游、保護生態(tài)等功能的綜合性水利樞紐。本文以三峽入庫徑流為研究對象，三峽水庫壩址以上的長江上游地區(qū)為研究區(qū)域，對比分析不同定量識別方法對徑流變化的歸因結(jié)果。如圖1 所示，研究區(qū)介于97.37～110.18°E，21.13～34.33°N，流域面積約100 萬km2。

圖1 研究區(qū)域概況圖Fig.1 Overview map of the study area

水文資料來源于水文年鑒整編資料和三峽工程運行管理單位，包括三峽2003-2013年逐日入庫徑流資料（考慮入庫控制站徑流、庫區(qū)區(qū)間徑流，演算至宜昌斷面）、宜昌站1951-2002年逐日徑流資料（用于代替三峽建成前入庫徑流資料），并采用研究區(qū)域內(nèi)屏山、高場、富順、北碚、武隆5 個控制水文站1951-2013年逐月徑流資料進行入庫徑流成果的復(fù)核分析。

氣象資料采用研究區(qū)域內(nèi)80 個國家氣象站（NMO）1951-2013 年逐日氣象資料，包括日降水量、日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日照時數(shù)、日平均風(fēng)速和相對濕度等要素，資料來源于中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)（http：//data.cma.cn）。所選站點所在流域位置分布如圖1所示。建立SWAT 模型所需的研究區(qū)域土地利用遙感監(jiān)測資料、土壤數(shù)據(jù)均來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http：//www.resdc.cn）。土地利用資料包含1990、1995、2000、2005、2010 年共五期。數(shù)字高程資料采用美國太空總署（NASA）和國防部國家測繪局（NIMA）聯(lián)合測量的90 m 空間分辨率STRM 數(shù)據(jù)（http：//srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp）。

2 研究方法

在定量分析三峽入庫徑流變化原因前，先采用線性趨勢分析、Mann-Kendall 法和Spearman 法分析徑流系列的趨勢變化，采用Pettitt 檢驗和有序聚類法診斷徑流系列的變異點，從而劃分天然時期和變化時期，統(tǒng)稱為“兩時段”，并認(rèn)為天然期受氣候變化和人類活動影響較小。其中，在氣候變化影響方面，由于氣候變化是過去發(fā)生的長期事件，本文所指天然時期是相對的，即天然時期、變化時期的差異主要體現(xiàn)在有限觀測資料系列的不同時段內(nèi)氣候變化對徑流影響的顯著性程度不同。在此基礎(chǔ)上，選取以下3種常用的歸因識別方法，分析入庫徑流變化的原因，并對結(jié)果進行對比分析。

2.1 氣候彈性模型

氣候彈性模型是統(tǒng)計回歸分析方法中的經(jīng)典方法，最初方法只考慮單個氣候要素對徑流的影響，如降水：

后來的研究中又把多氣象要素變化的影響引入到了氣候彈性模型中［15，16］。長江上游地處濕潤區(qū)，氣溫的變化對蒸發(fā)有著很大的影響，本文選用降水、氣溫兩參數(shù)氣候彈性模型：

式中：ΔRi、ΔPi、ΔTi分別為年徑流、降水、氣溫對多年平均值-R、-P、-T的偏差；εp和εT即降水彈性系數(shù)和氣溫彈性系數(shù)。εp和εT可由天然期徑流、降水、氣溫系列率定得到，保持εp和εT不變，兩時段模擬的徑流之差即為氣候變化引起的徑流變化，其余歸結(jié)為人類活動對徑流的影響。

2.2 水熱耦合平衡模型

基于數(shù)學(xué)推導(dǎo)的水熱耦合平衡方程能夠用來表示一定氣候和下墊面條件下流域長期的水熱平衡關(guān)系［17］，表達式如下：

式中：P為多年平均年降水量；E0為多年平均年潛在蒸發(fā)量；E為多年平均年實際蒸散發(fā)量；n為下墊面參數(shù)。

在多年平均的尺度上，流域水量平衡方程表達為R=P-E，則徑流可以表示為R=f(P，E0，n)，進而徑流變化可以以全微分形式表示為：

式中：εp、εE0、εn分別為P、E0、n的彈性系數(shù)，則可利用水熱耦合平衡方程計算這3個彈性系數(shù)：

根據(jù)這3 個參數(shù)即可分別求取P、E0、n變化引起的徑流變化ΔRp、ΔRE0、ΔRn：

式中：ΔP、ΔE0、Δn分別為非天然期平均降水量、潛在蒸散發(fā)量、參數(shù)n相對天然期的變化量。

2.3 SWAT模型

SWAT模型是一個可以推求地面徑流量、土壤含水量、地下水出流量和蒸散發(fā)量的分布式水文模型。研究表明，SWAT 模型是估算大尺度水資源和土地覆蓋變化的有效工具［18，19］。利用SWAT 可以分別定量求取氣候變化、下墊面變化以及修建調(diào)蓄水庫、河道外引水等直接人類活動對徑流變化的貢獻。立足過往研究的不足，本文考慮了變化期下墊面在時間尺度的變異性，將研究時期分為如圖2 所示的N+ 1 個階段逐級分析徑流變化的原因。每階段求解方法與傳統(tǒng)“兩段論”方法相似，以階段i為例，研究步驟如下：

圖2 研究時期劃分Fig.2 Division of study period

（1）保持階段i- 1的下墊面條件不變，將階段i的氣象資料輸入SWAT模型，則階段i氣候變化對徑流的影響可以表示為：

式中：ΔRC，i為階段i氣候變化引起的徑流變化；R(Li-1，Ci)和R(Li-1，Ci-1)分別表示固定階段i- 1 的土地利用資料輸入不變，分別采用階段i和階段i- 1的氣象資料，經(jīng)SWAT 模擬得到的徑流。

（2）保持階段i氣候條件不變，模擬土地利用變化前后徑流的變化，以表示階段i土地利用對徑流的影響：

式中：ΔRL，i為階段i土地利用變化引起的徑流變化，即間接人類活動對徑流的影響，R(Li，Ci)和R(Li-1，Ci)分別表示固定階段i的氣象資料輸入不變，分別采用階段i和階段i- 1 的土地利用資料，經(jīng)SWAT模擬得到的徑流。

（3）定量解析出氣候變化和下墊面變化這種間接的人類活動對徑流的影響后，剩下的徑流變化可以近似歸納到直接的人類活動：

式中：ΔRD，i為階段i直接人類活動引起的徑流變化；ΔRT，i為階段i徑流總變化；RO，i為階段i實測徑流；其他項含義同上。

3 徑流變化及其歸因

3.1 徑流及氣候變化特征

圖3（a）為1951-2013 年三峽年平均入庫徑流變化過程。由圖3 可見，過去的63 年，三峽入庫徑流呈交錯減少的趨勢，減少的斜率為-8.8 mm/10 a。Mann-Kendall 法和Spearman 法的結(jié)果均表明，三峽年平均入庫徑流減少趨勢顯著，且兩法結(jié)果均通過置信度95%的檢驗。在過去的63年間，長江上游年平均降水量以-15.4 mm/10 a的速率呈穩(wěn)步減少趨勢［圖3（b）］，而年平均氣溫以0.1 ℃/10 a 的速率呈上升趨勢［圖3（c）］，這與前人的研究成果相符［10］，也與過去的100年里全球氣溫上升了0.7 ℃這一事實一致［11］，氣候變暖在長江上游的表現(xiàn)與全球一致。

圖3 1951-2013年長江上游年徑流深、降水量、氣溫過程線Fig.3 Annual runoff depth， precipitation， and temperature process in the upper Yangtze River from 1951 to 2013

同時采用Pettitt檢驗和有序聚類法診斷三峽入庫徑流系列的變異點，采用Pettitt 法時，統(tǒng)計量P在1993 年時最大，且采用序聚類法時，以1993 年分界兩段內(nèi)離差平方和最小，因此認(rèn)為1993 年為變異點，與王渺林等［20］、夏軍等［21］的研究結(jié)果較為一致。本文以1993 年為界，認(rèn)為1951-1993 年為天然期，1994-2013 年為變化期，統(tǒng)計變異前后均值及標(biāo)準(zhǔn)差如表1 所示。突變前后三峽年平均入庫徑流減少了8.4%，通過t檢驗可知，三峽入庫徑流變異前后均值在99%的置信度下存在明顯差異，而F檢驗表明兩個時期三峽入庫徑流的標(biāo)準(zhǔn)差沒有明顯差異。變異系數(shù)Cv 在變異后有所增大，意味著徑流更多變，這與20 世紀(jì)90年代后土地利用大規(guī)模改變，人類活動更加頻繁的實際情況相一致。兩個時期的降水均值和氣溫均值在置信度為95%下也存在明顯差異，降雨減少了4.5%，氣溫上升了3.7%，標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)變化不大，表明氣候變化是一個長期緩慢的過程。

表1 變異前后年平均入庫徑流深、年平均降水量、年平均氣溫特征值統(tǒng)計Tab.1 Statistics of the characteristic values of average annual reservoir runoff depth， precipitation and temperature before and after the variation

3.2 徑流變化歸因定量識別

3.2.1 氣候彈性模型方法

采用氣候彈性模型定量識別氣候變化對徑流的影響時，采用天然期1951-1993 年的實測氣象數(shù)據(jù)進行回歸分析，建立模型并率定參數(shù)。Moriasi 等提出，當(dāng)確定性系數(shù)（R2）大于0.5 時可以認(rèn)為模型建立符合要求［22］，本文建立起的降水、氣溫兩參數(shù)彈性模型的確定性系數(shù)（R2）為0.61，模型建立合理。經(jīng)率定，降水彈性系數(shù)為1.0，氣溫彈性系數(shù)為-0.1，意味著降水、氣溫增加1%會分別導(dǎo)致徑流增加1.0%和減少0.1%。按2.1 節(jié)計算氣候變化對徑流的影響，結(jié)果如表2 所示。變化期較天然期年平均徑流深的變化量為-36.8 mm，其中由于氣候變化引起的徑流變化為-15.8 mm，占43%，剩下的57%則歸結(jié)于人類活動的作用。

3.2.2 水熱耦合平衡模型方法

同樣以1951-1993 年為天然期，1994-2013 年為變化期，采用氣象數(shù)據(jù)和徑流數(shù)據(jù)，由式（5）可以分別計算出降水量、潛在蒸散發(fā)量、下墊面變化的彈性系數(shù)，其中潛在蒸散發(fā)量采用聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織推薦的Penman-Monteith 公式計算［23］。εp、εE0、εn分別為1.68、-0.68 和-0.69，因子彈性系數(shù)的絕對值越大，則徑流對其敏感程度越高，因此徑流對降水的敏感程度最高。再根據(jù)式（6）可求得，由降水量、潛在蒸散發(fā)量、下墊面變化引起的徑流量的變化分別為-32.9、-12.7、7.0 mm，占模擬徑流總變化量的85%、33%、-18%，其中下墊面的變化引起了徑流的增加。

表2 氣候彈性模型法歸因分析結(jié)果Tab.2 Results of attribution analysis of climate elasticity modeling method

表3 水熱耦合平衡模型法歸因分析結(jié)果Tab.3 Results of attribution analysis of water-heat coupled equilibrium model method

3.2.3 SWAT模型方法

分別選擇1951-1980年、1981-1993年為SWAT模型的率定期和校驗期。采用確定性系數(shù)（R2）和納什效率系數(shù)（NSE）來評估SWAT 模型的模擬效果，R2評價模擬徑流和實測徑流的線性相關(guān)程度，NSE評價擬合程度。Moriasi 等提出納什效率系數(shù)（NSE）大于0.75 時認(rèn)為水文模型模擬優(yōu)，大于0.65 時認(rèn)為模型模擬較優(yōu)，大于0.5 認(rèn)為建模符合要求，他們進一步研究認(rèn)為相關(guān)系數(shù)R2大于0.5 時認(rèn)為建模符合要求［22］。率定期，R2和NSE分別為0.89 和0.89；校驗期R2和NSE分別為0.94 和0.94，因此建立起的SWAT模型模擬效果優(yōu)，且校驗期更優(yōu)于率定期。

由圖3（a）可見，在變異點1993 年之后，徑流分別經(jīng)歷了一個偏枯期（1994-1997 年）、一個偏豐期（1998-2005 年）、一個偏枯期（2006-2013年）。將研究時期分為天然期（1951-1993年）、變化期1（1994-1997 年）、變化期2（1998-2005 年）、變化期3（2006-2013 年），各期分別以1990、1995、2000、2010 年土地利用數(shù)據(jù)，來考慮變化期下墊面在時間尺度的變異性對徑流的影響。按2.3 節(jié)介紹的步驟，計算各變化期氣候變化、土地利用變化、直接人類活動對徑流的影響量，計算匯總結(jié)果如表4所示。

表4 SWAT模型方法計算結(jié)果匯總mmTab.4 Summary of calculation results of SWAT model method

4 討 論

4.1 3種方法結(jié)果對比分析

3種模型模擬效果的優(yōu)劣不盡相同，模擬誤差不等，因此采用貢獻率為比較指標(biāo)分析3 種方法歸因識別結(jié)果，3 種方法的結(jié)果匯總于表5。僅從氣候變化和人類活動對徑流的影響看，氣候彈性模型法歸因結(jié)果與SWAT 模型法累積結(jié)果一致，而水熱耦合平衡模型法無論從氣候變化和人類活動還是各單項看，結(jié)果均與這兩種方法相去甚遠(yuǎn)。

表5 3種方法三峽入庫徑流變化歸因定量識別結(jié)果匯總%Tab.5 Summary of quantitative identification results of the attribution of runoff changes in Three Gorges into the reservoir by three methods

氣候彈性模型法是基于徑流數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)的統(tǒng)計回歸分析方法，方法原理簡單、計算方便，數(shù)據(jù)的完備程度直接決定了模型擬合的好壞和計算結(jié)果是否可靠。由于日照時數(shù)、日平均風(fēng)速和相對濕度等氣象要素資料較降水、氣溫缺測情況嚴(yán)重，且長江上游地處濕潤區(qū)，溫度的變化對蒸發(fā)有著很大的影響，因此采用降雨和氣溫對徑流的影響近似代替氣候變化對徑流的影響，計算結(jié)果為43%，與SWAT 模型法求得的47%基本一致。SWAT 模型中對日降水量、日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日平均風(fēng)速和相對濕度等氣象要素均有考慮，對缺測部分，模型中的天氣發(fā)生器也能夠模擬生成相應(yīng)數(shù)據(jù)。兩方法對氣候變化作用估計值相差4%，除去氣候彈性法中未考慮的氣象因素的作用，兩方法本身的歸因結(jié)果差異很小。

水熱耦合平衡模型法將徑流的變化歸因到降水、潛在蒸散發(fā)、下墊面變化3 個方面，其中降水、潛在蒸散發(fā)的變化歸結(jié)為氣候變化，水熱耦合平衡模型法對氣候變化影響的歸因結(jié)果與這兩種方法相差很大。水熱耦合平衡模型法中涉及到潛在蒸散發(fā)量的計算，計算過程中不可避免要對缺測較嚴(yán)重的日最高氣溫、日最低氣溫、日平均風(fēng)速和相對濕度等氣象要素進行插補，同時長江上游流域面積100 萬km2，空間尺度大，潛在蒸散發(fā)具有明顯的區(qū)域分異特征，本方法對不同地區(qū)蒸散發(fā)參數(shù)的差異性考慮不足，因此計算出的潛在蒸散發(fā)對徑流的影響存在一定的不確定性。而造成水熱耦合平衡模型法與其他兩法結(jié)果不一致，更大的原因在于它對人類活動影響的估計。

關(guān)于人類活動的影響，氣候彈性法將除氣候變化的部分統(tǒng)一歸結(jié)為人類活動的影響，這種方法雖然簡單籠統(tǒng)，但包含了人類活動的方方面面，計算結(jié)果表明，它與SWAT模型法中人類活動各分項之和也相近。水熱耦合平衡模型法中用下墊面參數(shù)n對徑流的影響來考量下墊面變化的影響，含義接近SWAT模型法中土地利用對徑流的影響，然而兩者的結(jié)果卻是截然相反的。水熱耦合平衡模型法的計算結(jié)果表明，下墊面的變化導(dǎo)致過去63 年三峽入庫徑流有所增加，而SWAT 方法表明，雖然部分時段土地利用變化有增加徑流的作用，但總體上土地利用的變化促使三峽入庫徑流減少。實際上，20 世紀(jì)50 年代后期開始，長江上游開始興建水庫［24］，截止目前，三峽以上已建成控制性水庫117 座，總調(diào)節(jié)庫容842 億m3、預(yù)留防洪庫容501 億m3。水面的蒸散發(fā)量遠(yuǎn)大于陸面，因此水庫的修建導(dǎo)致水面面積擴大而增大實際蒸散發(fā)量。目前長江上游實際蒸散發(fā)量、水庫水面實際蒸散發(fā)量的研究很少，整個長江流域多年平均實際蒸散發(fā)量520 mm/a，多年平均蒸發(fā)皿蒸發(fā)量1 400 mm/a［25］，而開闊的水面蒸發(fā)量更大，因此估計興建水庫引起實際蒸發(fā)增加可達1 m/a，按所有水庫平均水深10 m 計，則長江上游水庫水面總面積超8 000 km2，基于上述條件粗略估計由于水庫建成每年增加的蒸發(fā)量大約為80 億m3，相當(dāng)于三峽多年平均入庫徑流的2%。另外，從20 世紀(jì)50 年代開始，長江流域水土保持工作經(jīng)歷了起步（1950-1965 年）、恢復(fù)（1979-1987 年）、發(fā)展（1988-今）3個階段［26］，長江上游尤其是水土流失嚴(yán)重的嘉陵江流域是水土保持工作的重中之重［27］，這也是三峽入庫徑流減少的又一重要原因。以上分析均表明下墊面或土地利用的變化導(dǎo)致了三峽入庫徑流減少，SWAT模型法的結(jié)果更為合理。

在水熱耦合平衡模型法中，下墊面參數(shù)的變化也是唯一一項關(guān)于人類活動的指標(biāo)，實際上，水庫蓄水、生產(chǎn)生活生態(tài)取用水、區(qū)域外調(diào)水等人類活動均會對徑流產(chǎn)生較大影響［28］。以水庫蓄水為例，上文提到1950-2005年，三峽以上累計建成水庫總庫容約414.5 億m3，即1950-2005 年被攔蓄在水庫的總水量相當(dāng)于三峽多年平均入庫徑流量的10%，或水庫蓄水導(dǎo)致三峽入庫徑流平均每年損失約0.2%。另外，水庫蓄水還會導(dǎo)致人類用水量增多，盡管其中部分會成為回歸水回到徑流，但河道外耗水和以蒸發(fā)形式損失掉的部分也相當(dāng)可觀，水庫滲漏的水往往也不會完全轉(zhuǎn)化成徑流。雖然氣候彈性模型法和SWAT模型法對這些活動沒有單獨考慮，但分別包含在了“人類活動”項和“直接的人類活動”項中，因此水熱耦合平衡模型法很大程度地低估了人類活動對徑流減少的作用。根據(jù)規(guī)劃長江上游未來將建成由逾百余座大型水庫群構(gòu)成的復(fù)雜水利水電系統(tǒng)，加之南水北調(diào)西線工程的實施，社會經(jīng)濟的發(fā)展，未來三峽入庫徑流可能繼續(xù)減少。

4.2 “多段論”與“兩段論”的SWAT 模型方法結(jié)果比較

土地利用影像資料往往是通過遙感衛(wèi)星分區(qū)域分時段拍攝獲得，限于技術(shù)，過去每期資料相隔時間較長，因此過去的研究中，利用SWAT模型對徑流演變歸因定量分析時，學(xué)者們認(rèn)為土地利用的變化是一個長期的過程，短期不會發(fā)生很大的變化，多采用“兩段論”的方法，即將整段時期分為天然期和變化兩段，用一期的土地利用資料代替一整段時期。遙感技術(shù)的發(fā)展使獲得更多時段的土地利用影像資料成為可能，圖4 是本文使用到的1990、1995、2000、2010 年土地利用情況，由圖4 可見這4 期土地利用影像雖然時間間隔不長但存在差異，統(tǒng)計土地利用類型面積和轉(zhuǎn)移情況如表6、表7所示。

表6 歷史不同土地利用類型面積 萬km2Tab.6 Historical area of different land use types

表7 1990-2010年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 萬km2Tab.7 Land use transfer matrix， 1990-2010

圖4 長江上游歷史土地利用情況Fig.4 Historical land use in the upper Yangtze River

由統(tǒng)計結(jié)果（表6）可知，長江上游的土地利用類型主要是耕地、林地和草地，占比超過90%，1990-2010 年不同的土地利用類型在面積上沒有發(fā)生明顯的變化，改變量僅有-0.4～0.2 萬km2，這也是以往多數(shù)研究認(rèn)為土地利用變化緩慢而采用“兩段論”的依據(jù)［11］。然而轉(zhuǎn)移矩陣（表7）說明，雖然不同的土地利用類型在面積上變化不明顯，但各類型間發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致土地利用類型的空間分布發(fā)生了變化，這種變化參與了產(chǎn)流到匯流的整個過程，勢必導(dǎo)致徑流的變化［29］。

以2000年的土地利用資料代表變化期的土地利用為例，采用傳統(tǒng)“兩段論”的方法（計算步驟同“多段論”方法中對一個時段的估計）可以計算出，氣候變化、下墊面變化、直接人類活動對三峽入庫徑流變化的貢獻率分別為42%、37%、18%，與“多段論”方法1990-2010 年的累計結(jié)果相近。而“多段論”方法的結(jié)果表明，1999-2005 年土地利用的變化曾導(dǎo)致徑流增加，而“兩段論”方法對不同時段的土地利用情況一概而論，對此無法描述。土地利用的變化不是一蹴而就的，但也不同于緩慢的氣候變化，往往受當(dāng)時的政策影響較大，因此“多段論”的方法能更細(xì)致地刻畫土地利用變化對徑流的影響。

5 結(jié) 論

（1）過去的63年，三峽入庫徑流發(fā)生了顯著的減少，突變點在1993 年。長江上游大規(guī)模的人類活動是三峽入庫徑流減少的主要原因，而從氣候變化角度看，氣候變暖在長江上游的表現(xiàn)與全球一致，降水量減少和氣溫上升是徑流減少的重要原因。

（2）對三峽入庫徑流減少歸因定量識別時，氣候彈性模型方法歸因結(jié)果與SWAT 模型方法結(jié)果一致，而水熱耦合平衡模型方法低估了人類活動影響，且其對下墊面變化對徑流影響的估計與長江上游實際情況不符。

（3）1990 年以來長江上游不同土地利用類型相互轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致土地利用空間分布發(fā)生了變化，“多段論”的SWAT 模型方法考慮了土地利用的時空演變特征，較“兩段論”的方法能夠更細(xì)致地刻畫土地利用變化對徑流的影響。