孟祥琴，郭紅霞，喬光建

（1.河北省石家莊水文水資源勘測(cè)局，石家莊050051；2.邢臺(tái)縣水務(wù)局，河北邢臺(tái)054001；3.河北省邢臺(tái)水文水資源勘測(cè)局，河北邢臺(tái)054000）

1 降水量變化特征及影響因素分析

1.1 降水量變化特征

利用朱莊水庫(kù)流域內(nèi)1956～2005年降水系列資料，計(jì)算不同時(shí)段降水量，分析其變化趨勢(shì)［2］。以10年為一時(shí)段進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可以看出，隨著時(shí)間的推移，不同年代的月平均降水量呈遞減趨勢(shì)。為分析降水量年內(nèi)變化情況，對(duì)流域內(nèi)降水資料以1980年為分界線，用1980年以前和以后的兩個(gè)時(shí)段進(jìn)行分析，如圖1。

由圖1可以看出，降水量的減少主要發(fā)生在汛期7、8月份。根據(jù)兩個(gè)時(shí)段資料分析，出現(xiàn)3月份和12月份的1980年以后的月平均值大于1980年以前的月平均值，其他月份均是1980年以后時(shí)段大于1980年以前的時(shí)段。而非汛期的降水量雖有影響，但對(duì)年總量的影響所占比例不大。

表1 不同年代月平均降水量統(tǒng)計(jì) 單位：mm

圖1 朱莊水庫(kù)流域內(nèi)降水量1980年前后時(shí)段對(duì)比

1.2 降水量變化影響因素

利用朱莊水庫(kù)流域內(nèi)1956～2005年降雨量系列資料，分析其變化趨勢(shì)見(jiàn)圖2。

圖2 朱莊水庫(kù)流域年降水量變化過(guò)程線

由圖2可以看出，1956～2007年降水量平均每年減少2.7mm。年際變化幅度較大，極值比5.49。最大值1724.3mm，出現(xiàn)在1963年；最小值314.2mm，出現(xiàn)在1972年。

2 徑流量變化特征及影響因素

2.1 徑流量變化特征

2.1.1 年內(nèi)變化特征

該流域以雨水補(bǔ)給為主的河流，其河流的徑流量變化是隨降水量的季節(jié)變化而變化的，其季節(jié)變化取決于河流的水源補(bǔ)給［3］。采用朱莊站1953～2000年天然年徑流量系列，計(jì)算不同年代及多年月平均徑流量，并點(diǎn)繪曲線見(jiàn)圖3。

由圖3可知，朱莊站不同年代及多年平均的年內(nèi)徑流變化過(guò)程相似均為單峰型且峰值均出現(xiàn)在8月份。徑流量年內(nèi)分配不均，1～6月份徑流量小且變化緩慢，7月份開(kāi)始逐漸增加，8月份增加迅速達(dá)到最大值，9月份開(kāi)始逐漸減小，10～12月份徑流變化緩慢但量較1～6月份稍大。總體來(lái)看，年徑流量主要集中在汛期的6～9月，尤其集中在7～8月，汛期6～9月的徑流量占年徑流量的70%～80%。

圖3 不同時(shí)段多年月平均徑流量年內(nèi)分配示意

2.1.2 年際變化特征分析

對(duì)朱莊水庫(kù)水文站1953～2010年天然年徑流量系列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，年最大徑流量出現(xiàn)在1963年，其值16.4億m3，年最小徑流量出現(xiàn)在1999年，其值0.0823億m3，其極值比198.5，年徑流變差系數(shù)1.02，說(shuō)明該區(qū)域徑流量年際變化很大，朱莊區(qū)域徑流量年際變化曲線見(jiàn)圖4。

圖4 年際變化過(guò)程線

由圖4可知，根據(jù)1953～2010年資料系列分析，朱莊水利流域天然徑流系列呈遞減的趨勢(shì)，平均每年減少0.0557億m3。

2.2 徑流變化成因分析

2.2.1 下墊面變化對(duì)徑流量影響

根據(jù)長(zhǎng)系列資料建立朱莊水庫(kù)流域20世紀(jì)70年代以前和80年代以后兩個(gè)時(shí)段的降水～徑流相關(guān)曲線。朱莊水文站不同時(shí)段降水～徑流相關(guān)圖，見(jiàn)圖5。

圖5 降雨徑流相關(guān)線

利用朱莊水庫(kù)水文站實(shí)測(cè)資料，分析20世紀(jì)70年代以前和80年代以后降雨徑流關(guān)系。當(dāng)年降水量400mm時(shí)，則前后時(shí)段的徑流進(jìn)行比較，減少67.0%；當(dāng)年降水量為600mm時(shí)，前后時(shí)段徑流比較，減少37.5%；當(dāng)年降水量800mm時(shí)，徑流減少23.0%；當(dāng)降水量1000mm時(shí)，徑流減少15.0%。由于人類活動(dòng)的影響，使流域的下墊面條件發(fā)生改變，使該流域的地下水補(bǔ)給條件、徑流、排泄的規(guī)律發(fā)生了相應(yīng)變化。

朱莊水庫(kù)水文站監(jiān)測(cè)的結(jié)果分析可以看出，隨著年降水量的增大，前后不同時(shí)段徑流量的變化率逐漸減小，其變化范圍由67.7%逐漸過(guò)渡到15.0%，說(shuō)明年降水量越小，流域下墊面對(duì)徑流的影響程度就越大。

根據(jù)《邢臺(tái)縣水資源調(diào)查及水利區(qū)劃報(bào)告》［4］、《邢臺(tái)縣水資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀分析報(bào)告》［5］和《邢臺(tái)縣水資源評(píng)價(jià)》［6］計(jì)算成果，分別對(duì)朱莊水庫(kù)流域1980年、1990年、2000年土地利用情況進(jìn)行分析。

通過(guò)不同年代該流域土地利用變化情況對(duì)比分析，1990年和2000年耕地面積比1980年分別增加了17.1%和34.5%；林地面積分別增加了1.46%和2.45%。土地變化情況為草地面積減小，草地改造為耕地、梯田和林地。其他用地增加幅度較大，但該項(xiàng)用地僅占全流域面積的6%，相對(duì)影響較小。

荒坡地改為林地后，土壤在結(jié)構(gòu)及地質(zhì)方面均會(huì)得到改善，土壤的下滲能力及蓄水能力會(huì)有所增強(qiáng)［7］。林地對(duì)徑流的影響為枝葉在降雨過(guò)程中可以截留一部分水分，這部分水分大部分要蒸發(fā)掉；有枯枝落葉和發(fā)達(dá)根系的林地，具有涵蓄一定水量的能力，其入滲能力比草地大，從而增加了降雨過(guò)程的入滲損失量。

林地面積變化不大，1990年比1980年增加了1.46%，2000年比1980年增加了2.45%。有調(diào)查資料顯示，林地結(jié)構(gòu)卻發(fā)生了變化，果林面積增加幅度較大，2000年比1980年增加了20.8倍。人工林增加了將近3倍。而林地面積占流域總面積的80.4%，因而林地變化對(duì)該流域產(chǎn)流匯流影響較大。

隨著山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)山地的開(kāi)發(fā)力度不斷增大，該流域草地變化呈遞減趨勢(shì)，有3個(gè)不同典型年的資料分析，1990年比1980年減少了29.6%，2000年比1980年減少了50.6%。草地面積占全流域總面積的11.9%，該流域大力發(fā)展林果經(jīng)濟(jì)，利用荒山發(fā)展林果種植，使得草地減少的面積大部分用于果林和農(nóng)田。這樣，開(kāi)發(fā)林地的結(jié)果導(dǎo)致增加了降水的入滲量，也將對(duì)產(chǎn)流、匯流過(guò)程產(chǎn)生影響，導(dǎo)致徑流系數(shù)趨于減小。

山區(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，居民建房用地、道路、村鎮(zhèn)建設(shè)、河川、農(nóng)村工礦企業(yè)也將逐漸增加，這些用地面積逐漸增大。1990年其他用地比1980年增加了36.4%，2000年其他用地比1980年增加了55.3%。城鎮(zhèn)化建設(shè)過(guò)程對(duì)水文要素的影響主要表現(xiàn)為：在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的情況下，流域內(nèi)不透水面積大量增加，改變了產(chǎn)流匯流的過(guò)程和條件，造成地面入滲量減少，匯流速度加快，洪峰流量增大。

3 蒸發(fā)量變化特征及影響因素分析

3.1 水面蒸發(fā)量計(jì)算

本次分析計(jì)算采用E-601型蒸發(fā)器的系列觀測(cè)資料。

E-601型蒸發(fā)器主要有蒸發(fā)桶、水圈、測(cè)針和溢流桶四部分組成［8］。蒸發(fā)量觀測(cè)以8時(shí)為分界日，前1日8時(shí)至當(dāng)日8時(shí)觀測(cè)量為前1日的蒸發(fā)量。

根據(jù)E-601 1次總量的起止時(shí)間，計(jì)算出20cm口徑蒸發(fā)皿同期的蒸發(fā)總量，用兩者的總量，計(jì)算出20cm口徑蒸發(fā)皿的折算系數(shù)?？捎?jì)算出E-601型蒸發(fā)器的日蒸發(fā)量。

朱莊水庫(kù)20cm 蒸發(fā)皿與E-601蒸發(fā)器蒸發(fā)折算系數(shù)見(jiàn)表2。

表2 20cm蒸發(fā)皿與E-601蒸發(fā)器蒸發(fā)折算系數(shù)

3.2 水面蒸發(fā)量變化趨勢(shì)與年內(nèi)分配特征

根據(jù)朱莊水庫(kù)1981～2011年觀測(cè)資料分析，多年平均值為1085.4mm。變化趨勢(shì)呈下降趨勢(shì)，平均每年下降10.2mm。在30年資料系列中，水面蒸發(fā)量的最大值為1597.5mm，出現(xiàn)在1982年；最小值為756.9mm，出現(xiàn)在2003年，其極值比為2∶1。

按照1981～2000年和2001～2011年資料系列，分成2個(gè)時(shí)段，計(jì)算不同時(shí)段的月平均蒸發(fā)量，并計(jì)算其不同時(shí)段的變化量和變化率。年內(nèi)變化過(guò)程線見(jiàn)圖6。

圖6 不停時(shí)段水面蒸發(fā)量年內(nèi)變化過(guò)程線

朱莊水庫(kù)不同時(shí)段月平均蒸發(fā)量，并計(jì)算器兩個(gè)時(shí)段的變化量和變化率。對(duì)比分析見(jiàn)表3。

表3 不同時(shí)段月平均蒸發(fā)量對(duì)比分析

由表3看出，兩個(gè)時(shí)段的蒸發(fā)量絕對(duì)減少量，較大值出現(xiàn)在5～9月份；而變化率的較大值出現(xiàn)在1月和12月。5～9月份的水面蒸發(fā)量占全年蒸發(fā)量的59.2，由于非汛期7個(gè)月的蒸發(fā)量只占全年蒸發(fā)量的40.8%，所以，蒸發(fā)量減小影響其作用的在汛期。

3.3 蒸發(fā)量變化影響因素

反映影響蒸發(fā)量的主要?dú)夂蛞蜃硬粌H受局部地區(qū)氣象要素，如風(fēng)速、相對(duì)濕度等影響，還會(huì)受到大尺度氣候要素，如日照、氣溫等影響，而日照時(shí)數(shù)、云量與當(dāng)?shù)亟邮艿奶?yáng)輻射大小有密切關(guān)系［9］。但是，在華北地區(qū)，觀測(cè)到的水面蒸發(fā)量下降可能是日照和太陽(yáng)輻射減少及風(fēng)速減弱造成的，而日照和太陽(yáng)輻射減少又可能和人為引起的氣溶膠含量增加有關(guān)。

氣溶膠按其來(lái)源可分為1次氣溶膠（以微粒形式直接從發(fā)生源進(jìn)入大氣）和2次氣溶膠（在大氣中由1次污染物轉(zhuǎn)化而生成）兩種。它們可以來(lái)自被風(fēng)揚(yáng)起的細(xì)灰和微塵、海水濺沫蒸發(fā)而成的鹽粒、火山爆發(fā)的散落物及森林燃燒的煙塵等天然源，也可以來(lái)自化石和非化石燃料的燃燒、交通運(yùn)輸及各種工業(yè)排放的煙塵等人為源。

氣溶膠粒子能夠從兩方面影響天氣和氣候：一方面可以將太陽(yáng)光反射到太空中，從而冷卻大氣，并會(huì)使大氣的能見(jiàn)度變壞；另一方面卻能通過(guò)微粒散射、漫射和吸收一部分太陽(yáng)輻射，減少地面長(zhǎng)波輻射的外逸。氣溶膠對(duì)蒸發(fā)量的影響，主要通過(guò)對(duì)太陽(yáng)輻射量的影響，從而影響水面蒸發(fā)量［12］。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)朱莊水庫(kù)流域的水文資料系列進(jìn)行分析，流域內(nèi)的降水量、徑流量和水面蒸發(fā)量3個(gè)水文要素的變化情況為：朱莊水利流域的降水量呈遞減趨勢(shì)，平均每年減少2.7mm，減少數(shù)量最大的在7～8月。徑流量變化也呈遞減趨勢(shì)，平均每年減少0.0557億m3，減少幅度最大出現(xiàn)在8月份。水面蒸發(fā)量也呈遞減趨勢(shì)，平均每年下降10.2mm，汛期的水面蒸發(fā)量的減少量大于非汛期。

［1］河海大學(xué).水文學(xué)原理［M］.南京：河海大學(xué)出版社，1998.

［2］邢臺(tái)市水務(wù)局，邢臺(tái)水文水資源勘測(cè)局.邢臺(tái)市水資源評(píng)價(jià)［R］.2003.

［3］王子璐.朱莊水庫(kù)流域徑流量變化特征及影響因素［J］.南水北調(diào)與水利科技，2011（4）：70-72.

［4］邢臺(tái)縣農(nóng)業(yè)區(qū)劃辦公室.邢臺(tái)縣水資源調(diào)查及水利區(qū)劃報(bào)告［R］.1984.

［5］邢臺(tái)縣水政水資源管理辦公室.邢臺(tái)縣水資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀分析報(bào)告［R］.1992.

［6］邢臺(tái)縣水務(wù)局.邢臺(tái)縣水資源評(píng)價(jià)［R］.2005.

［7］林凱榮，郭生練，張文華.基于霍頓下滲能力曲線的流量過(guò)程線連續(xù)分割方法研究［J］.水文，2008（1）.

［8］水利部國(guó)際合作與科技司.水利技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2002.

［9］張彥增，秦建文，喬光建.河北省平原區(qū)水面蒸發(fā)量變化趨勢(shì)及影響因素［J］.南水北調(diào)與水利科技，2011（4）：63-65.

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［12］王紅磊，朱彬，沈利娟，等.南京市夏季大氣氣溶膠新粒子生成事件分析［J］.環(huán)境科學(xué)，2012（3）.