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浅谈黄河中游水文变化趋势及其对气候变化的响应 　　【摘要】本文采用线性回归分析法和趋势分析中Mann-Kendall非参数检验法对黄河中游的水文变化趋势进行分析检验，并根据设定的情景，采用基于网格的黄河水量平衡模型对黄河中游未来50年水资源的变化情况进行模拟，评估不同区间河川径流量对气候变化的响应。结果表明，黄河中游径流量总体呈现递减趋势；气候变化是黄河中游径流量变化的重要影响因素，随着降水的增加，气温对径流的影响更为明显。 　　【关键词】黄河中游；水文变化趋势；气候变化 　　目前，气候变化已成为国际社会公认的最主要的全球性环境问题之一，开展气候变化趋势及其影响方面的研究对于寻找环境变化的适应对策、实现水资源的可持续开发利用具有重要现实意义。黄河是我国的第二大河，其中，黄河中游是生态环境最为脆弱、水资源严重匮乏的地区，特别是在气候变化背景下，黄河中游水问题更加突出。本文将以黄河中游为对象，对其水文变化趋势及其对气候变化的相应进行系统分析，以期为进一步完善气候变化影响的评价体系和方法、科学编制黄河流域水资源开发利用方案、促进流域内生态环境与社会经济的和谐发展提供参考。 　　一、研究方法 　　黄河中游是指黄河河口镇至花园口区间，由于流域内土层深厚，土质疏松，植被稀少，暴雨比较集中，水土流失现象非常严重。根据黄河中游地理位置、水文特性、气候特点及水文测站控制情况，将其划分为河口镇-龙门区间、龙门-三门峡区间、三门峡-花园口区间。综合考虑测站布设年份及地理位置，在黄河中游及邻近周边选取水文站4个和雨量站86个，对各站1955-2010年间气象资料、流量资料等进行收集整理。 　　采用线性回归分析法和Mann-Kendall非参数检验法分析区域水文变化趋势及其显著性。对于水文序列，先将对偶值中xixj（ij）出现的个数p确定出来，无趋势序列p的数学期望值为： 　　（1） 　　构建Mann-Kendall相关检验的统计量，分析径流变化的显著性，相关公式为： 　　（2） 　　式中，n为序列样本数（当n增加，U很快收敛于标准化正态分布）， =4p/n（n-1）-1， =2（2n+5）/9n（n-1）。 　　基于网格的水量平衡模型是根据物质守恒原理，在综合考虑超渗与蓄满产流和融雪产流特征的基础上建立的大尺度水文模型，见图1，该模型结构简单，参数较少，尤其是在北方干旱半干旱地区有着相当的模拟精度。在模型中，只有4个参数需要率定，即土壤蓄水容量（主要用来控制水量平衡，取值范围一般为100-500mm）、地面径流系数、地下径流系数、融雪径流系数，后三个参数取值范围为0-1。经检验，该模型在黄河流域具有良好的地区适应性，本文选用该模型作为黄河中游水文对气候变化响应的分析工具。根据黄河中游产流特点，选用Nash-Sutcliffe模型效率系数R2和模拟总量相对误差Re为目标函数，对于模型参数的率定，主要采用季节模拟的方法。 　　图1 月水量平衡模型框图 　　二、黄河中游水文变化趋势 　　作为黄河中游控制性水文站，花园口站多年平均实测径流量为390.1亿m3，从该站年径流量及其5年滑动平均过程可以看出，在上个世纪八十年代中期以前，年径流量有着较大的变化幅度，而且多在多年均值以上，之后变化幅度逐渐减小，进入九十年代，实测径流量呈现出持续性递减的趋势，年径流量过程总体呈现递减趋势。黄河中游多年平均实测径流量约为170.8亿m3，受到降水等因素的影响，中游南部水量相较于中北部来说比较充沛。 　　我们对黄河中游重点控制站各个年代实测径流量进行了统计，统计结果表明，黄河中游水量主要来源于龙门-三门峡区间，而三门峡-花园口区间则是黄河中游的高产水区；龙门-三门峡区间径流量呈现递减趋势，且趋势明显，相对而言，三门峡-花园口区间递减趋势较弱。为了进一步分析黄河中游径流量变化规律，采用线性回归分析法和趋势分析中Mann-Kendall非参数检验法对黄河中游的水文变化趋势及显著性进行分析检验，由检验结果可以看出，黄河中游河口镇-龙门、龙门-三门峡、三门峡-花园口三个区间M-K值分别为5.13、5.22、2.15，检验统计量分别为-0.90、-2.16、-0.72，均达到了0.05信度的显著水平，其中以龙门-三门峡区间径流变化率最大。 　　三、黄河中游水文变化对气候变化的响应 　　气候变化是导致黄河中游径流量减少主要因素之一，鉴于气候模型输出结果具有某些不确定性，我们采用假定气候情景方案研究径流对气候变化响应的趋势和敏感性。综合考虑我国未来气候变化可能趋势，假定降水量变化为±10%、±20%、±30%和不变，气温变化±1℃、±2℃、±3℃和不变，共有49种组合情景，根据径流敏感性定义，利用建立的水文模型对各种气候情境下的气候变化对径流的影