气温变化与径流的相关性分析论文

气温变化与径流的相关性分析论文

　　受地形影响，渭河是宝鸡市主要纳污排泄通道。渭河宝鸡段河流水系示意图见图1。所用基础资料中，1954－2009年逐月平均降雨量和逐月平均气温为陕西省统计年鉴刊印宝鸡实测气象数据，1954－2009年林家村水文站以及1972－2009年宝鸡峡渠首站逐年及逐月径流量和引水量为中华人民共和国水文年鉴刊印数据。数据数字化后整理为数据库模式管理。

　　降水、气温变化与径流的相关性分析

　　分析降水变化对渭河径流量的影响，对1954－2009年降水和径流量作相关分析见图2。由图2可见，渭河林家村水文站年径流量有明显减少的趋势，特别是1980年后的近30年时间，渭河林家村河段年径流量持续偏低，连续多年为枯水年份。年降雨量略有减少，但近期变化不明显。通过对宝鸡段降水和径流的水文要素的趋势分析，渭河宝鸡段径流存在显著的减少趋势，这与宝鸡市近年来的人类活动和经济发展有关，如城市引水量的增加、水利工程的修建等。特别是宝鸡峡加坝加闸后，渠首年引水量将增加到8亿m3，对市区生态环境影响较大，市区拦河闸工程运行方式也将受到极大影响。同理对1954－2009年气温和径流量作相关分析见图3。由图3可见，宝鸡气温自1980年后的近30年时间升温明显，与径流量存在明显的负相关性。气温升高导致河道蒸散发加剧以及空气湿度降低等都是重要原因。对1954－2009年逐月降水和径流量以及逐年气温和径流量采用相关系数法计算分析，得到降水与径流的相关系数为0.69，正相关性较好，即降雨与径流之间存在同增同减的趋势。得到气温与径流的相关系数为－0.73，呈明显负相关，即气温与径流之间存在彼增此减的趋势。将不同年代的降雨量、气温和径流量加权平均整理做表，见表1。统计分析多年径流量减少约56%，多年降雨量减少约14%，多年平均气温升高1.4℃。

　　降雨、气温变化对径流的影响分析

　　天然状态下，气温-降水量双累积曲线以及降雨-径流双累积曲线应该是一条直线。但近些年，人类对河流的影响剧烈，建坝拦水，由于人类活动对水文系列的干扰，大量的河道引水减小了河道的径流，许多流域不再是天然状态［6］。由于水源地气候、下垫面条件及人为因素的影响，改变了径流产生模式、水文事件发生的时间、频率和流量，气温和降水的微小变化能够引起径流的显著变化。渭河宝鸡市区段修建有林家村水文站，本文利用渭河林家村水文站的气温、降水、径流量等长系列资料，通过该站的降雨径流双累积曲线［7］以及气温径流量双累积曲线，分析年径流序列随时间变化特征及趋势持续性，探讨影响渭河径流量变化的主要因素。近55年来宝鸡峡气温-降水量做累积曲线如图4所示，可见气温和降水量的累积量呈明显正相关，且相关系数高达99.97%，可以很好的说明气温和降水量是正向相关。林家村站降雨-径流双累积曲线见图5。降雨变化对渭河宝鸡段年径流量的影响存在两个突变点，分别是1971年和1993年。第一个突变点的原因比较明显，主要因素是宝鸡峡引渭工程引渭所致。宝鸡峡引渭工程于1971年7月15日通水，水源以渭河径流为主，引水流量95m3/s［8］。宝鸡峡灌区是陕西省“第一大粮仓”，是全国十大灌区之一。宝鸡峡引渭工程是解决宝鸡峡灌区乃至关中西部水源不足的一项跨世纪重点水利工程，但此项工程在林家村上游的引水直接导致了渭河宝鸡段年径流量的减少。第二个突变点为1993年，目前没有很好的证据证明径流突变的原因。同样采用气温-径流双累积曲线法作图见图6。气温变化对渭河宝鸡段年径流量的影响存在三个突变点，分别是1971年、1993年和2003年。前两个突变点原因如前。第三个突变点2003年原因分析为宝鸡峡渠首加坝加闸工程对渭河水量的引水和调蓄。该工程于2003年完工，在宝鸡峡引渭灌溉渠首低坝的基础上加坝加闸，以增加库容进行蓄水，主要解决宝鸡峡塬上179.3万亩的灌溉缺水，并结合灌溉进行发电。宝鸡峡渠首加坝加闸工程水库正常蓄水位636m，总库容5000万m3，有效库容3800万m3。工程设计最大引水流量65m3/s。

　　宝鸡峡引水对渭河宝鸡段径流量的影响分析

　　虽然降雨、气温等气候变化与径流量存在很好的相关性，但是突变点分析说明宝鸡峡引渭工程以及加坝加闸也是造成渭河宝鸡段径流量变化的主要原因，因此有必要分析宝鸡峡引水对渭河径流量的影响。按照突变点1971年、2003年将径流系列一分为三，并进行统计分析并计算引水对径流量的影响程度，见表2。宝鸡峡引水对渭河径流量的影响程度为27.2%，而加坝加闸工程对渭河径流量的影响程度为23%(扣除时段内宝鸡峡引水对渭河径流量的影响程度)。参照引水对径流量的影响程度计算方法，气候变化对渭河径流量的影响程度为10.2%(扣除时段内宝鸡峡引水对渭河径流量的影响程度)。由此可见宝鸡峡引水对渭河宝鸡段年径流量的影响最大，气候变化则是人为因素外对渭河宝鸡段年径流量影响最大的因素。

　　结果与讨论

　　近二十年以来，渭河宝鸡段河道生态基流得不到有效保障。分析降水变化及气温变化对渭河径流量的影响，采用相关系数法计算分析，得到降水与径流的正相关性较好，即降雨与径流之间存在同增同减的趋势;得到气温与径流的负相关，即气温与径流之间存在彼增此减的趋势。使用Mann-kendall趋势分析及突变点分析，认为1971年是重要突变点，主要原因是林家村渠首引水所致。2003年突变点的原因分析为宝鸡峡渠首加坝加闸工程对渭河水量的引水和调蓄。人为影响导致渭河宝鸡段年径流量减少最为明显，气候变化则是人为影响之外对渭河宝鸡段年径流量影响最大的因素。

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