王道席 田世民 蔣思奇
摘 要:黃河源區(qū)是黃河流域重要的產(chǎn)流區(qū)和水源涵養(yǎng)區(qū),年徑流量占黃河流域徑流量的三分之一左右,對流域水資源安全具有重要意義。總結(jié)了近20 a發(fā)表的有關(guān)黃河源區(qū)徑流演變特征及其影響因素的相關(guān)文獻(xiàn),對研究成果進(jìn)行了系統(tǒng)梳理、總結(jié)和對比。各研究成果在黃河源區(qū)徑流整體變化趨勢上具有一致性,近幾十年黃河源區(qū)徑流總體呈下降趨勢,且存在豐枯交替的演變特征,徑流年內(nèi)分配不均,存在不同時間尺度的周期性變化,未來一定時期黃河源區(qū)徑流仍將有所下降。但在徑流演變驅(qū)動機(jī)制方面存在一定的分歧,氣溫和蒸發(fā)對徑流變化的影響機(jī)制仍不明確,未來徑流變化的定量預(yù)測仍存在差異。基于此,未來應(yīng)注重開展黃河源區(qū)徑流演變驅(qū)動機(jī)制、空間特征及未來趨勢等方面的研究,為黃河源區(qū)水源涵養(yǎng)能力提升提供支撐。
關(guān)鍵詞:黃河源區(qū);徑流演變;降水;氣溫;下墊面;未來趨勢
中圖分類號:TV121;TV882.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
doi:10.3969/j.issn.1000-1379.2020.09.017
Abstract:The source area of the Yellow River is an important runoff-producing and water conservation area in the Yellow River Basin. The annual runoff of the source area accounts for about one-third of the total runoff of the basin, which is very important for the water resources security of the Yellow River basin. This article summarized the literatured published in the past two decades about the evolution characteristics of runoff and its influencing factors in the source area of the Yellow River. Most research results indicate that the runoff in the source region of the Yellow River has shown a downward trend and alternation of abundant and dry seasons in recent decades. The annual distribution of runoff is extremely uneven, and there are periodic changes in different time scales. The runoff in the source area of the Yellow River will still decrease in a certain period in the future. However, there are some differences in the driving mechanism of runoff evolution according to the research results. The influence mechanism of temperature and evaporation on runoff is still unclear, and there are still differences in quantitative prediction of runoff in the future. Then more attention should be paid to the driving mechanism, spatial characteristics and evolution trend of the runoff in the Yellow River source area in the future, so as to provide support for the improvement of water conservation capacity.
Key words: source area of Yellow River; evolution of runoff; precipitation; temperature; underlying surface; trend in future
1 概 述
黃河源區(qū)指唐乃亥水文站以上的黃河流域,面積約12.2萬km2,約占黃河流域總面積的17%,年均徑流量198.2億m3(1956—2017年),占黃河流域年徑流量的34.1%。黃河源區(qū)是黃河流域的重要產(chǎn)水區(qū)和水源涵養(yǎng)區(qū),對黃河流域水資源演變具有重要影響。黃河源區(qū)干支流共有水文(位)測站13個(其分布見圖1),其中:干流有扎陵湖、鄂陵湖、黃河沿、吉邁、門堂、瑪曲、軍功、唐乃亥8個站,支流有久治、黃河、唐克、若爾蓋、大水5個站。近幾十年來,在氣候變化和人類活動的共同影響下,黃河源區(qū)徑流發(fā)生了顯著變化。一方面,在全球氣候變暖的大背景下,黃河源區(qū)的冰川、凍土等水源涵養(yǎng)單元發(fā)生了顯著變化;另一方面,隨著黃河源區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人類活動不斷增強(qiáng),影響了源區(qū)草原、濕地等生態(tài)格局,進(jìn)而對源區(qū)徑流產(chǎn)生了較大影響。
國內(nèi)外許多研究者對黃河源區(qū)的徑流變化及其影響因素進(jìn)行了研究,然而,由于不同的研究者在開展研究過程中,選取的水文站點(diǎn)及個數(shù)不同、依據(jù)的水文數(shù)據(jù)系列長度不同及采用的分析方法不同,因此有關(guān)黃河源區(qū)徑流在不同區(qū)域(空間尺度)和不同時期(時間尺度)的變化特征的研究成果存在一定的差異,在某些方面未形成統(tǒng)一的認(rèn)識。習(xí)總書記于2019年9月提出了黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展這一重大國家戰(zhàn)略,并提出黃河上游要以三江源、祁連山、甘南黃河上游水源涵養(yǎng)區(qū)等為重點(diǎn),推進(jìn)實(shí)施一批重大生態(tài)保護(hù)修復(fù)和建設(shè)工程,提升水源涵養(yǎng)能力。水源涵養(yǎng)能力涉及下墊面、河流、湖庫、植被、冰川凍土等各種因素,其中徑流變化是反映水源涵養(yǎng)能力的一個重要指標(biāo),對于認(rèn)識和評估黃河源區(qū)水源涵養(yǎng)能力具有重要的參考價值。因此,有必要對當(dāng)前有關(guān)黃河源區(qū)徑流變化的研究成果進(jìn)行系統(tǒng)梳理,全面認(rèn)知黃河源區(qū)徑流變化特征及仍存在爭議的研究領(lǐng)域,為下一步深入開展黃河源區(qū)徑流變化研究、提升黃河源區(qū)水源涵養(yǎng)能力、推進(jìn)重大國家戰(zhàn)略實(shí)施等提供支撐。
2 國內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)概況
通過中國知網(wǎng)文獻(xiàn)搜索,以“黃河源區(qū)、徑流”為關(guān)鍵詞共查找到有關(guān)黃河源區(qū)徑流變化的研究文獻(xiàn)194篇,其中2000—2010年109篇,2010年以后85篇。在Springer Link外文期刊數(shù)據(jù)庫、EI Village美國工程索引庫、SCI、SSCI引文索引庫等外文資源索引庫中以“Yellow River source,runoff”為關(guān)鍵詞搜索查找到關(guān)于黃河源區(qū)徑流變化的文獻(xiàn)62篇,其中外文文獻(xiàn)的發(fā)表者多為國內(nèi)研究者。筆者對這些研究文獻(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)閱讀,并總結(jié)了以上研究文獻(xiàn)的主要特點(diǎn)。
在空間分布上,國內(nèi)外已開展的研究采用的主要是黃河沿、吉邁、瑪曲、唐乃亥這4個干流站的徑流系列,部分文獻(xiàn)對干流門堂、軍功及支流大水、唐克站的徑流系列進(jìn)行了研究。唐乃亥站是黃河源區(qū)的把口站,使用唐乃亥站水文資料進(jìn)行徑流分析的文獻(xiàn)有140篇,占72%;同時使用黃河沿、吉邁、瑪曲、唐乃亥4站徑流系列的文獻(xiàn)有33篇,占17%。在時間尺度上,大部分文獻(xiàn)中依據(jù)的徑流系列在1956—2012年之間。
研究主要集中在徑流變化特征、影響因素以及徑流模擬和預(yù)報等方面。在徑流變化特征方面采用的研究方法主要有趨勢分析、突變檢驗、周期性和基流分割。趨勢分析有線性趨勢、滑動平均法、累積距平法、MK趨勢分析法、多項式分析、有序聚類法等,突變檢驗有Spearman秩次相關(guān)法、MK突變檢驗、R/S法、滑動t檢驗法、聚類分析等,周期性分析主要使用小波方法,基流分割用到加里寧法、數(shù)字濾波法、經(jīng)驗斜割法、基流指數(shù)(BFI)法、時間步長(HYSEP)法、PART法等。徑流模擬和預(yù)報研究的主要方法有多元回歸分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、ARMA模型、SWAT模型、VIC模型、ELMAN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、WEP-L模型、小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基于Schreiber公式的徑流驅(qū)動模型、SDSM降尺度模型、新安江(XAJ)模型、TOP模型、HBV模型、多變量擬合預(yù)測模型、周期均值疊加法預(yù)測模型、數(shù)字流域模型、周期外延疊加法、自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)(ANFIS)模型等。徑流變化和影響因子之間的關(guān)系研究主要采用相關(guān)分析、互譜分析、雙累積曲線、貢獻(xiàn)率分析、累積量斜率變化率分析法等。在上述方法中,使用頻率最多的是MK檢驗和小波分析,反映出這兩種方法在徑流系列分析中的應(yīng)用具有廣泛性。
3 黃河源區(qū)徑流演變研究成果
3.1 年際變化
(1)整體演變趨勢。徑流年際變化包括趨勢、突變年份和周期3個方面,通過查閱上述文獻(xiàn),所有研究結(jié)果一致認(rèn)為,在過去幾十年內(nèi),黃河源區(qū)徑流量整體呈下降趨勢[1-2],源區(qū)上游黃河沿站年徑流系列年際波動劇烈,變差系數(shù)CV值較大,而下游瑪曲、唐乃亥站徑流年際波動小,年徑流系列的CV值較小[3-4]。
(2)突變年份。研究者通過MK突變檢驗、Spearman秩次相關(guān)檢驗法、累積距平法、滑動t檢驗法等不同的檢驗方法,均得到黃河源區(qū)徑流的突變年份在1990年左右[5-8],并以1990年為界限,將1990年以前的時段作為基準(zhǔn)期,把黃河源區(qū)徑流系列劃分為基準(zhǔn)期的上升階段和變異期的下降階段[9],并對兩個階段的降水和氣溫的年際變化進(jìn)行了分析[4]。
(3)周期變化。對周期變化的分析多采用小波分析方法,以徑流年份的“一豐一枯”作為一個周期,不同的研究中基于不同系列長度的徑流數(shù)據(jù),研究得出源區(qū)徑流存在4~8 a的小尺度周期、15~23 a的中尺度周期和36~42 a的大尺度周期變化。1959—1979年、1965—2000年、1970—1997年、1993—2010年分別存在4 a、8 a、6~7 a、5 a的小尺度周期[10];1956—2012年存在23 a的中尺度周期,經(jīng)歷了“豐—枯—豐—枯—豐”的交替變化[11];1920—2007年存在36 a的大尺度周期,經(jīng)歷了“枯—豐—枯—豐—枯”的變化過程[12]。1956—1963年、1977—1990年和2005—2012年為豐水時段,1964—1976年和1991—2004年為枯水時段[8]。黃河源區(qū)徑流過程存在不同尺度的豐枯變化,研究者對黃河源區(qū)豐水期和枯水期的判斷較為一致。
在黃河源區(qū)徑流年際變化方面,不同研究者的研究成果基本一致,均認(rèn)為黃河源區(qū)徑流在過去幾十年內(nèi)總體呈下降趨勢,徑流的突變年份在1990年左右,1990年前呈增大趨勢,之后呈減小趨勢,源區(qū)徑流存在3個不同尺度的周期變化。與流域其他區(qū)域相比,黃河源區(qū)受人類干擾相對較小,徑流變化基本反映了自然演變過程。Tian等[13]對黃河上游干流主要水文站的徑流系列進(jìn)行還原并分析后,得出天然情況下其突變年份在1995年左右,表明黃河流域天然徑流量突變年份應(yīng)在20世紀(jì)90年代。
3.2 年內(nèi)變化
徑流年內(nèi)變化分為年內(nèi)分配和年內(nèi)各時段多年變化兩部分。黃河源區(qū)徑流年內(nèi)分配極為不均,主要集中在汛期(6—10月),唐乃亥站汛期徑流量占全年的71%[14]。源區(qū)年內(nèi)徑流存在單峰和雙峰兩種峰型[15],雙峰分別出現(xiàn)在7月和9月,其中20世紀(jì)90年代前,源區(qū)徑流年內(nèi)分布為雙峰型,之后演變?yōu)閱畏逍蚚4],如唐乃亥站20世紀(jì)60—80年代年內(nèi)均存在兩個洪峰,至20世紀(jì)90年代峰型轉(zhuǎn)為單峰型,僅剩下7月的洪峰,2000年后9月洪峰高度稍有恢復(fù),但仍未恢復(fù)至90年代之前的洪峰高度[16]。該研究成果與源區(qū)徑流年際變化趨勢研究成果一致,均表明20世紀(jì)90年代為黃河源區(qū)的枯水期。
張建云等[17]對黃河源區(qū)1956—2018年各月徑流進(jìn)行趨勢檢驗,結(jié)果表明6月和12月徑流量呈上升趨勢,其余10個月的徑流量呈現(xiàn)下降趨勢,其中5月、8月和9月的徑流下降幅度較大。在徑流年內(nèi)分布上,汛期徑流量減少較為顯著,并導(dǎo)致源區(qū)10—12月多年平均月徑流減少[18-20]。
在黃河源區(qū)徑流年內(nèi)分布方面,當(dāng)前研究成果普遍認(rèn)為,黃河源區(qū)徑流主要集中在汛期,存在單峰和雙峰兩種峰型,20世紀(jì)90年代之前為雙峰型分布,之后為單峰型分布,2000年之后9月份的峰值有所恢復(fù),但仍低于90年代之前的峰值。汛期徑流量呈下降趨勢,其中8月和9月下降幅度大于其他月份。
4 黃河源區(qū)徑流變化原因研究成果
4.1 徑流演變對氣候變化的響應(yīng)
氣候變化是黃河源區(qū)徑流變化的重要影響因素,研究認(rèn)為黃河源區(qū)蒸發(fā)和降水對徑流變化的貢獻(xiàn)率為87.9%[21]。徑流對氣候變化的敏感度自上游至下游逐漸增大[22],降水控制短期內(nèi)的徑流變化,溫度則決定了徑流的長期變化趨勢[23]。
4.1.1 降水對徑流演變的影響
降水是影響徑流的重要因素,近幾十年來,黃河源區(qū)降水表現(xiàn)出冬季顯著增多、秋季略有減少的特征,源區(qū)東南部是降水最多的區(qū)域[24-25]。與降水總量相比,降水類型及空間變化對徑流變化影響更大[26],與20世紀(jì)70年代相比,90年代降水量變化不大,但徑流量顯著減少,主要原因是90年代強(qiáng)降水時數(shù)減少,弱降水時數(shù)增多,降水強(qiáng)度顯著減弱[27]。關(guān)于降水對黃河源區(qū)徑流變化的影響,主要有兩種觀點(diǎn):
(1)徑流演變和降水變化具有同步性。研究者對黃河源區(qū)降水和徑流進(jìn)行相關(guān)分析,通過對比降水和徑流的年際變化曲線,認(rèn)為降水和徑流有一致的波動特征[28-29],1961—2005年降水和徑流的豐枯變化統(tǒng)計表明,豐、平、枯同步的年份占60%[18],徑流的豐枯變化很大程度上取決于降水的豐枯變化。另外,通過分析降水和徑流的變異系數(shù)發(fā)現(xiàn),徑流的變異系數(shù)大于降水的變異系數(shù),認(rèn)為降水變化會使徑流變化得到放大[11]。
(2)徑流演變對降水變化的響應(yīng)具有滯后性。有的研究者對源區(qū)徑流和降水的年內(nèi)分布特征進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)秋季徑流對降水的敏感度最大,且具有一定的滯后性[30]。8月降水對9月徑流的影響大于對當(dāng)月徑流的影響,20世紀(jì)90年代9月洪峰消減是8月降水減少導(dǎo)致的[16]。此外,互譜分析的結(jié)果也表明,徑流的變化滯后于降水的變化[31]。
通過對相關(guān)研究文獻(xiàn)的分析發(fā)現(xiàn),研究者均認(rèn)為徑流對降水的影響具有極強(qiáng)的依賴性,尤其是降雨強(qiáng)度和空間分布對徑流影響更大。上述兩種研究成果其實(shí)并不矛盾,從年際變化上看,降雨對徑流的影響是同步的,但從年內(nèi)分布來看,徑流變化對降水的影響具有一定的滯后性。降水是影響徑流量變化的重要因素[32]。
4.1.2 氣溫對徑流演變的影響
除降水外,影響徑流變化的因素還有氣溫、蒸發(fā)、下墊面等[15],黃河源區(qū)氣溫在過去幾十年里總體表現(xiàn)為上升趨勢[33],1961—2014年氣溫以0.36 ℃/(10 a)的速率上升[34]。空間上從西部向東部,從中部向北部、東南部地區(qū)上升幅度逐漸升高,其中黃河源區(qū)北部地區(qū)升溫幅度最大[35-36]。溫度升高是黃河源區(qū)蒸發(fā)量上升的主導(dǎo)因素[37],氣溫每升高1 ℃,黃河源區(qū)的蒸散發(fā)量將提高5%~10%[38],1979—2014年黃河源區(qū)除西南部外其他地區(qū)蒸散發(fā)量呈上升趨勢,20世紀(jì)90年代東南部蒸散發(fā)量顯著增大,其中年內(nèi)響應(yīng)最為強(qiáng)烈的是秋季[39],同時東南部降水減少[32],共同導(dǎo)致了20世紀(jì)90年代黃河源區(qū)徑流量的減少。
關(guān)于氣溫、蒸發(fā)、徑流三者之間的相互作用機(jī)制,現(xiàn)有的研究成果之間存在一定的差異。從現(xiàn)有的研究成果來看,氣溫升高對源區(qū)徑流變化的影響主要體現(xiàn)在3個方面:①氣溫升高導(dǎo)致蒸發(fā)量增大,從而引起徑流量減少;②氣溫升高促進(jìn)凍土和冰雪消融,并補(bǔ)充徑流量;③氣溫升高引起凍土消融后使得土壤下滲能力增強(qiáng),導(dǎo)致徑流量減少。
有的研究者認(rèn)為氣溫升高導(dǎo)致了黃河源區(qū)徑流減少的長期變化趨勢[19,30,40],也有研究者認(rèn)為氣溫對徑流的影響并不像降水量那么直接,氣溫通過其他方式間接對徑流產(chǎn)生影響[41],氣溫升高與徑流量減少之間的關(guān)系不可片面推測,需要從多個角度全面分析[42]。還有的研究者認(rèn)為氣溫與徑流變化之間并無關(guān)系,20世紀(jì)90年代黃河源區(qū)徑流量偏少與氣溫的關(guān)系不大[2]。因此,在氣溫、蒸發(fā)和徑流三者之間的關(guān)系方面亟待開展深入的研究。
4.2 徑流演變對下墊面變化的響應(yīng)
20世紀(jì)60年代以來,黃河源區(qū)下墊面不斷發(fā)生變化,冰川凍土退化、植被覆蓋度變化、湖泊濕地萎縮等,均對黃河源區(qū)的徑流變化產(chǎn)生了一定影響。資料顯示阿尼瑪卿山冰川在LIA(小冰期最盛期)、1966年、2000年的面積分別為147.8、125.5、103.8 km2,1966—2000年冰川面積萎縮了17.3%,冰川儲量虧損2.66 km3,冰川水資源損失23.9×108 m3[43-44]。
20世紀(jì)60—90年代氣溫不斷升高,加速了黃河源區(qū)凍土退化,約有3.1萬km2的多年凍土轉(zhuǎn)化為季節(jié)凍土[45]。冰川凍土演變對黃河源區(qū)徑流年內(nèi)分配也有較大影響。在多年凍土覆蓋率大于40%的區(qū)域,多年凍土退化對徑流的影響比較顯著,凍土退化導(dǎo)致流域退水過程減緩,冬季徑流增大[46],與前述張建云院士的研究成果一致。1978—2016年氣溫不斷升高,導(dǎo)致融雪提前,與之前相比,源區(qū)3月份徑流呈增大趨勢,4—5月徑流有減小趨勢[47]。同時,部分多年凍土轉(zhuǎn)變?yōu)榧竟?jié)凍土,當(dāng)春季氣溫回升后,凍土層和上層積雪開始消融補(bǔ)充徑流,到5月份活動層完全消融后土壤孔隙增大,下滲增強(qiáng),一部分徑流需要補(bǔ)充地下水,其余部分產(chǎn)流,導(dǎo)致6月份徑流系數(shù)為全年最低[48]。
人類活動是導(dǎo)致黃河源區(qū)植被退化的重要因素[49],20世紀(jì)70年代到80年代,源區(qū)牲畜數(shù)量達(dá)到近幾十年的最高峰,過度放牧導(dǎo)致草地承載力下降,再加上氣溫升高導(dǎo)致的鼠類大量繁殖,使得草地加速退化[50-51]。植被覆蓋度降低加劇了土壤蒸散發(fā),從而影響了源區(qū)的產(chǎn)流特性。而從20世紀(jì)80年代后期開始,受植被退化、土地沙化、土壤蒸散發(fā)量增大等影響[52],冰川凍土消融對徑流的補(bǔ)給作用逐漸變?nèi)鮗53]。2005年我國開始實(shí)施三江源生態(tài)保護(hù)和建設(shè)一期工程,植被情況明顯好轉(zhuǎn),天然草地植被覆蓋度為69%~83%,與工程修復(fù)前相比,唐乃亥站年徑流量增加了36.9億m3,吉邁站增加了17.1億m3[54]。
從目前研究成果來看,氣候變化對黃河源區(qū)徑流有著顯著影響,其中降水對徑流變化的影響最顯著,在年際變化上,降水變化和徑流演變具有一致性,在年內(nèi)分配上,徑流演變對降水變化的響應(yīng)具有滯后性。當(dāng)前有關(guān)氣溫、蒸發(fā)和徑流三者之間的關(guān)系還存在一定分歧,是下一步開展黃河源區(qū)徑流變化原因分析的重點(diǎn)內(nèi)容。下墊面變化對徑流的影響主要包括冰雪凍土的消融對徑流的補(bǔ)給,以及植被破壞引起下滲和土壤蒸散發(fā)增強(qiáng),從而導(dǎo)致徑流補(bǔ)給作用減弱。進(jìn)入21世紀(jì)以來,國家三江源生態(tài)修復(fù)計劃使得源區(qū)水源涵養(yǎng)量增大,徑流有所恢復(fù)。
5 黃河源區(qū)徑流演變趨勢研究成果
基于對以上200多篇研究文獻(xiàn)的系統(tǒng)整理,目前關(guān)于黃河源區(qū)徑流預(yù)測的方法主要分兩種:一種是基于歷史徑流數(shù)據(jù)波動特征及變化趨勢對已有資料進(jìn)行延伸的時間序列預(yù)測方法;另一種是將未來可能發(fā)生的氣候情景代入調(diào)整好的水文模型中實(shí)現(xiàn)徑流預(yù)測。預(yù)測的未來時期主要集中在21世紀(jì)內(nèi)。雖然不同的研究者采用的預(yù)測方法不同,但從各方法預(yù)測的結(jié)果來看,與20世紀(jì)90年代前(徑流突變前)相比,未來一定時期黃河源區(qū)徑流量均呈減少趨勢[55-56],但在減少幅度上,不同的研究者得出的結(jié)論有差異。部分研究者將預(yù)測的徑流量與1920—2012年、1981—2000年徑流系列相比,得出了徑流略有增大的結(jié)論[57-58],其原因可能是該系列包含了20世紀(jì)90年代的枯水系列。
6 討 論
黃河源區(qū)作為黃河流域的重要產(chǎn)水區(qū)和水源涵養(yǎng)區(qū),得到了國內(nèi)外研究者的普遍關(guān)注,學(xué)者們?nèi)〉昧艘幌盗醒芯砍晒?。從目前的研究成果來看,研究者在黃河源區(qū)徑流演變特征包括徑流演變趨勢、豐枯時期、突變年份以及周期特征等方面有著普遍共識;在源區(qū)徑流未來演變趨勢方面,相關(guān)研究成果也較為一致,均認(rèn)為未來黃河源區(qū)徑流與20世紀(jì)90年代前相比呈減少趨勢;但在徑流變化的原因上還存在一定的分歧,尤其是有關(guān)氣溫、蒸發(fā)和徑流關(guān)系的研究。
目前開展的黃河源區(qū)徑流演變特征研究,研究區(qū)域主要集中在干流區(qū)域,對徑流演變特征的分析主要以時間序列的演變特征為主,但在徑流演變空間分布特征以及干支流演變特征對比等方面的研究涉及得較少。習(xí)總書記在黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會上指出,黃河上游要以三江源、祁連山、甘南黃河上游水源涵養(yǎng)區(qū)等為重點(diǎn),推進(jìn)實(shí)施一批重大生態(tài)保護(hù)修復(fù)和建設(shè)工程。理清黃河源區(qū)徑流演變的空間特征及驅(qū)動機(jī)制,對于有針對性地開展水源涵養(yǎng)能力提升工程、生態(tài)保護(hù)修復(fù)和建設(shè)工程等具有重要意義。針對當(dāng)前有關(guān)氣溫、蒸發(fā)和徑流演變關(guān)系研究存在的差異,還需要在當(dāng)前研究的基礎(chǔ)上開展更為深入的研究,揭示黃河源區(qū)徑流演變的驅(qū)動機(jī)制,為源區(qū)水源涵養(yǎng)能力提升提供支撐。同時,黃河源區(qū)未來徑流演變趨勢關(guān)系到黃河流域的水資源優(yōu)化配置,雖然當(dāng)前研究均認(rèn)為未來徑流量會有所減少,但在減少幅度上還存在差異,仍需基于黃河源區(qū)徑流演變的機(jī)制,通過開展綜合研究和分析,給出科學(xué)合理的黃河源區(qū)未來徑流變化情勢和定量變幅,為黃河流域水資源優(yōu)化配置和節(jié)約集約利用提供支撐。
7 結(jié) 論
通過梳理黃河源區(qū)徑流演變的國內(nèi)外研究文獻(xiàn),對黃河源區(qū)徑流演變研究成果進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié),對當(dāng)前研究成果的一致性和差異性進(jìn)行分析和評述,并對未來黃河源區(qū)徑流演變的研究方向提出初步建議。
(1)自20世紀(jì)60年代以來,黃河源區(qū)徑流量整體呈減少趨勢,徑流演變過程經(jīng)歷了“豐—枯—豐—枯—豐”的變化,其中20世紀(jì)90年代徑流量減少幅度最大。2012年以來,黃河源區(qū)徑流量呈現(xiàn)增多的特點(diǎn)。黃河源區(qū)徑流突變年份在1990年左右,20世紀(jì)90年代之前,徑流年內(nèi)分布呈現(xiàn)雙峰型,之后呈單峰型,9月份洪峰消失。
(2)氣候變化和人類活動引起的下墊面變化共同影響著黃河源區(qū)的徑流演變,年際尺度上徑流變化與降水變化過程一致,年內(nèi)尺度徑流變化滯后于降水變化。下墊面變化影響了黃河源區(qū)水源涵養(yǎng)能力,并引起徑流量年際和年內(nèi)的變化。研究者對溫度、蒸發(fā)和徑流之間關(guān)系的研究成果仍存在一定的分歧,表明黃河源區(qū)徑流演變機(jī)制仍未形成共識。
(3)需繼續(xù)開展黃河源區(qū)徑流演變驅(qū)動機(jī)制、徑流空間演變特征及未來演變趨勢等方面的研究,為黃河源區(qū)生態(tài)保護(hù)修復(fù)和建設(shè)工程謀劃布局,為水源涵養(yǎng)能力提升、流域水資源優(yōu)化配置和節(jié)約集約利用等提供支撐,保障黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重大國家戰(zhàn)略的實(shí)施。
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【責(zé)任編輯 張華巖】