杜軍凱　賈仰文

摘要：以太行山區(qū)（華北平原水源地，分屬黃河流域和海河流域）為研究對(duì)象，建立了分布式水文模型WEPL（Water and Energy transfer Processes in Large river basins），模擬了1980-2000年間山區(qū)的水循環(huán)過(guò)程，總結(jié)了藍(lán)水（徑流性水資源）和綠水的年際及隨高程的變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，定量區(qū)分了研究區(qū)氣候波動(dòng)和土地利用/覆蓋變化對(duì)藍(lán)水與綠水變化的貢獻(xiàn)。研究結(jié)果表明：（1）太行山兩側(cè)的藍(lán)綠水變化具有明顯的差異；海河片區(qū)藍(lán)水呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，綠水呈下降趨勢(shì)；黃河片區(qū)藍(lán)水呈減少趨勢(shì)，綠水呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。（2）太行山區(qū)藍(lán)水資源量變化的主導(dǎo)因素是氣候波動(dòng)。（3）土地利用/覆蓋的改變是太行山區(qū)綠水變化的決定性因素。植被增多可增加綠水資源的利用，但同時(shí)將明顯減少對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展非常重要的藍(lán)水資源量。因此，山區(qū)國(guó)土資源開(kāi)發(fā)與空間優(yōu)化須重點(diǎn)考慮藍(lán)水和綠水的合理調(diào)控。

關(guān)鍵詞：藍(lán)水；綠水；太行山；高程；歸因分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TV213文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：

16721683（2018）02006410

Abstract：

With Taihang mountain region （TMR，water source district of the North China Plain） as the object of research，we established the WEPL （Water and Energy transfer Processes in Large river basins） model to simulate the water cycle process in the TMR，and analyzed the impacts of climatic fluctuation and landcover change on the variation of blue water and green water from 1980 to 2000.The results showed that there was a clear distinction between the distribution of blue water and green water in the Hai River basin part （HRBP） and that in the Yellow River basin part （YRBP）.In HRBP，the blue water tended to increase and the green water tended to decrease；whereas in YRBP，they showed the opposite trend.Climatic fluctuation was the leading cause of the blue water decrease in the Taihang mountain region.The land use/cover change was the determining factor of green water variation.The expansion of vegetation would increase green water resources but it would significantly reduce the blue water which is crucial for economic and social development.The resource development and space optimization of the mountain region should give main consideration to the reasonable regulation of blue water and green water.

Key words：

blue water；green water；Taihang mountain；elevation；attribution analysis

瑞典Malin Falkenmark教授在1993提出了“綠水（green water）”的概念，藍(lán)水和綠水概念的提出為流域水資源的評(píng)價(jià)、管理和規(guī)劃提供了一種新的思路。在國(guó)際上，藍(lán)綠水的概念體系和評(píng)價(jià)方法仍處于初期發(fā)展階段，但藍(lán)綠水評(píng)價(jià)已在水與糧食安全和水文水資源領(lǐng)域逐漸得到高度重視[15]。斯德哥爾摩國(guó)際水資源研究中心（SIWI）、聯(lián)合國(guó)糧食農(nóng)業(yè)組織（FAO）、國(guó)際水資源管理研究所（IWMI）、國(guó)際農(nóng)業(yè)發(fā)展基金（IFAD）、全球水系統(tǒng)項(xiàng)目組（GWSP）等國(guó)際機(jī)構(gòu)和組織已經(jīng)開(kāi)始致力于綠水研究。對(duì)藍(lán)水的評(píng)價(jià)方法包括統(tǒng)計(jì)分析法和水文模型法，對(duì)綠水的評(píng)價(jià)方法分為生物學(xué)法、水文模型法和生物水文耦合法[67]。在各種研究方法中，水文模型法具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可評(píng)估藍(lán)水綠水資源的變化趨勢(shì)和時(shí)空分布特征。對(duì)藍(lán)水綠水的研究的前提是準(zhǔn)確界定藍(lán)綠水的概念和邊界，借鑒賈仰文等[8]提出的概念，本文將“藍(lán)水”定義為徑流性水資源，將綠水定義為植物系統(tǒng)以蒸散發(fā)的形式輸送到大氣的蒸汽流，即植被系統(tǒng)（包括林地、草地和耕地）利用的雨水。

目前對(duì)藍(lán)水綠水的研究偏宏觀，多數(shù)集中在大尺度的區(qū)域、流域乃至全球系統(tǒng)[915]，尚缺少針對(duì)典型山地區(qū)域的藍(lán)綠水研究。中國(guó)是一個(gè)多山地的國(guó)家，廣義的山區(qū)（山地、丘陵和高原）占全國(guó)土地總面積的69%。與平原區(qū)相比，山地區(qū)域的水循環(huán)過(guò)程具有明顯的垂直地帶性，因此，在垂直帶上揭示藍(lán)綠水分布特點(diǎn)和變化規(guī)律，將推動(dòng)對(duì)山地水文過(guò)程研究。

太行山是中國(guó)東部地區(qū)的重要山脈和地理分界線(xiàn)，西側(cè)為黃土高原，東側(cè)華北平原。華北在全國(guó)政治、經(jīng)濟(jì)和文化領(lǐng)域占有非常重要的地位，但又是水資源和環(huán)境形勢(shì)十分嚴(yán)峻的地區(qū)[1617]，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，這一問(wèn)題愈加嚴(yán)重。太行山區(qū)是華北平原的主要水源地，研究氣候變化、土地利用/覆蓋變化影響下，山區(qū)藍(lán)綠水的時(shí)空變化規(guī)律，厘清氣候變化和下墊面變化對(duì)藍(lán)綠水的影響，將有限的水資源在人類(lèi)社會(huì)和生態(tài)系統(tǒng)之間合理分配，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)的良性運(yùn)轉(zhuǎn)有著十分重要的意義。

本文擬借助WEPL（Water and Energy transfer Processes in Large river basins）模型模擬太行山區(qū)水循環(huán)與能量循環(huán)過(guò)程，目的有：（1）揭示山地區(qū)域藍(lán)綠水在垂直地帶上的分布規(guī)律與變化特性；（2）對(duì)山地區(qū)域藍(lán)綠水變化進(jìn)行歸因分析，以定量區(qū)分氣候變化和下墊面變化對(duì)藍(lán)綠水的影響。[HJ1.95mm]

1研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)

1.1研究區(qū)概況

太行山脈北起北京市西山，向南延伸至河南與山西交界地區(qū)的王屋山，西接山西高原，東臨華北平原，呈東北-西南走向，綿延400余km。它是中國(guó)地形第二階梯的東緣，也是黃土高原的東部界線(xiàn)。太行山區(qū)面積約1278萬(wàn)km2，地處北緯34°36′-40°47′，東經(jīng)110°10′-116°35′之間，行政范圍縱跨北京、河北、山西、河南4?。ㄊ校?，流域范圍跨海河流域與黃河流域兩個(gè)水資源一級(jí)區(qū)，其中太行海河片區(qū)面積約865萬(wàn)km2，太行黃河片區(qū)面積約413萬(wàn)km2；研究區(qū)位于中國(guó)半濕潤(rùn)區(qū)與西部半干旱區(qū)過(guò)渡帶，主要分布有落葉闊葉林、常綠針葉灌木林、針闊混交林、人工林、落葉灌叢和草坡等植被類(lèi)型。山區(qū)屬大陸性季風(fēng)氣候，夏季炎熱多雨，冬季寒冷少雨，多年平均降水量在 600 mm 左右，年內(nèi)分配不均。主要水系包括位于山區(qū)西部的黃河干流以及沁河、丹河等支流，以及位于山區(qū)東部的潮白河、永定河、大清河、滹沱河、滏陽(yáng)河、漳河等，研究區(qū)地理范圍和水系分布見(jiàn)圖1和圖2。

1.2數(shù)據(jù)來(lái)源

本文建立WEPL模型需要的DEM數(shù)據(jù)來(lái)自于美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）的EMOS數(shù)據(jù)中心建立的分辨率為30″的全球陸地DEM（GTOPO30）。氣象數(shù)據(jù)（降水、氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速、日照時(shí)間等）來(lái)源于氣象部門(mén)和水利部門(mén)的逐日實(shí)測(cè)資料（1980-2000），其中海河片區(qū)選用536個(gè)站點(diǎn)，黃河片區(qū)共選用904個(gè)站點(diǎn)。土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)際科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，包括1980年、1995年2個(gè)時(shí)相（見(jiàn)圖1），以及1980-2000逐旬的NOAA/AVHRR影響提取結(jié)果。土壤及其特征信息采用全國(guó)第二次土壤普查資料，分辨率為1∶10萬(wàn)。流量數(shù)據(jù)來(lái)源于水利部門(mén)的水文站實(shí)測(cè)資料，海河片區(qū)共選用356個(gè)站點(diǎn)，黃河片區(qū)共選用132個(gè)站點(diǎn)。

2研究方法

2.1WEPL分布式水文模型介紹

WEPL模型[18]是從WEP（Water and Energy transfer Process）模型[18]發(fā)展而來(lái)的，可用于大尺度水文模擬，已在多個(gè)流域得以成功應(yīng)用[1823]。該模型主要有以下幾方面特點(diǎn)：（1） 綜合了分布式流域水文模型和陸面地表過(guò)程模型（SVATS 模型）

的各自?xún)?yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了水循環(huán)與能量交換過(guò)程的耦合[CM（22]模擬，對(duì)每個(gè)計(jì)算單元各類(lèi)土地利用的植被冠層及

地表截留蒸發(fā)、裸地及棵間土壤蒸發(fā)、水面蒸發(fā)和植被蒸騰等進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算； （2） 以“子流域內(nèi)等高帶”為計(jì)算單元，并用“馬賽克”法考慮計(jì)算單元內(nèi)土地覆被的多樣性，既避免了“大流域粗網(wǎng)格”帶來(lái)的水量平衡失真與匯流路徑失真問(wèn)題，又能夠合理表述水文變量空間變異特征；（3） 針對(duì)各水循環(huán)要素過(guò)程的特點(diǎn)，采用“變時(shí)間步長(zhǎng)”（ 如強(qiáng)降雨入滲產(chǎn)流過(guò)程采用 1 h，坡地與河道匯流過(guò)程采用 6 h，而地下水運(yùn)移過(guò)程采用 1 d 等） 進(jìn)行模擬計(jì)算 ，既保證了水循環(huán)動(dòng)力學(xué)機(jī)制的合理表述又提高了計(jì)算效率；（4） 在產(chǎn)匯流計(jì)算中體現(xiàn)了變水源區(qū)（ VSA） 理論，能夠模擬超滲、蓄滿(mǎn)和泉水溢出等各種產(chǎn)流機(jī)制的產(chǎn)匯流過(guò)程，并做到了“地表水、地下水以及土壤水的聯(lián)合動(dòng)態(tài)計(jì)算”； （5） 與集總式水資源調(diào)控模型進(jìn)行交互反饋，實(shí)現(xiàn)天然主循環(huán)系統(tǒng)與人工側(cè)支系統(tǒng)的緊密耦合；（6） 計(jì)算速度快（ 全黃河流域一年模擬時(shí)間 11 min），可用于長(zhǎng)系列連續(xù)模擬計(jì)算。

由于 WEPL 模型基于水循環(huán)物理機(jī)制和生態(tài)水文機(jī)理，其參數(shù)可根據(jù)下墊面物性值推算，并對(duì)水循環(huán)要素過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)模擬，具有進(jìn)行各種下墊面和氣象條件下的水資源評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)的潛力。

2.2模型的構(gòu)建與驗(yàn)證

因兩個(gè)片區(qū)分屬不同的集水區(qū)，相互之間無(wú)水力聯(lián)系，故在兩個(gè)集水區(qū)分別構(gòu)建分布式水文模型，二模型可獨(dú)立運(yùn)算并匯總統(tǒng)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)研究區(qū)水循環(huán)過(guò)程的模擬?；赪EPL模型，本研究將太行山區(qū)劃分為1 634個(gè)子流域，7 351個(gè)基本計(jì)算單元（等高帶）。其中海河片1 127個(gè)子流域，5 096個(gè)等高帶，黃河片區(qū)507個(gè)子流域，2 435個(gè)等高帶，子流域劃分結(jié)果詳見(jiàn)圖2。

采用觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型模擬的逐月徑流過(guò)程進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明，模型水量相對(duì)誤差控制在10%以?xún)?nèi)，Nash效率系數(shù)為07以上，相關(guān)系數(shù)在08以上，模型的模擬結(jié)果較好。圖3給出了黃河片區(qū)武陟站（位于沁河干流）逐月實(shí)測(cè)徑流過(guò)程的驗(yàn)證結(jié)果，該站點(diǎn)的Nash效率系數(shù)083，相對(duì)誤差-20%；圖4給出了海河片區(qū)觀臺(tái)站（位于漳河干流）逐月實(shí)測(cè)徑流過(guò)程的驗(yàn)證結(jié)果，該站點(diǎn)Nash效率系數(shù)080，相對(duì)誤差-29%。

驗(yàn)證結(jié)果表明所建WEPL模型是有效的，但其過(guò)高估計(jì)了洪峰流量和枯水期流量，此現(xiàn)象與分布式水文模型的參數(shù)設(shè)置有關(guān)。分布式水文模型的參數(shù)多、不確定性大，如較小的滲透系數(shù)可造成地表下滲量的減少和坡面流的增加，導(dǎo)致對(duì)洪峰過(guò)程的過(guò)高估計(jì)；較大的土壤厚度則會(huì)增加從不飽和土壤層流入河道的壤中徑流，導(dǎo)致對(duì)枯水期徑流模擬的過(guò)高估計(jì)；較大的給水度、河床材質(zhì)導(dǎo)水系數(shù)，地下水導(dǎo)水系數(shù)等參數(shù)取值同樣會(huì)起到高估徑流的作用。因此模型在參數(shù)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)方面尚有一定的改善空間。

2.3情景方案設(shè)計(jì)

根據(jù)前文提出的藍(lán)綠水概念，分析兩大片區(qū)藍(lán)綠水的時(shí)空演變規(guī)律并對(duì)其進(jìn)行歸因分析。本文將時(shí)間序列分為2期，基準(zhǔn)期為1980-1990年，變化期為1991-2000年，設(shè)計(jì)了2種情景方案。

情景1：基于歷史下墊面數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型，模擬區(qū)域水循環(huán)過(guò)程。用線(xiàn)性插值法將2個(gè)時(shí)相（1980年和1995年）每一類(lèi)土地利用的變化量均勻分到每一年，得到1980-1995年逐年的土地利用數(shù)據(jù)。此情景下，基準(zhǔn)期和變化期藍(lán)綠水的變化量可視為氣候波動(dòng)和下墊面變化共同作用而導(dǎo)致的。

情景2：其他輸入要素保持不變，全時(shí)間序列均采用基準(zhǔn)期的下墊面數(shù)據(jù)模擬水循環(huán)過(guò)程。該情景下，兩時(shí)期藍(lán)綠水變化的原因僅為氣候因素。

3太行山區(qū)藍(lán)綠水的分布規(guī)律與歸因分析

3.1兩大片區(qū)的年際變化規(guī)律

如前文所述，太行山系中國(guó)一個(gè)重要的氣候、植被和地理分界線(xiàn)，山脈兩側(cè)的降水、藍(lán)水、綠水資源及其演變過(guò)程存在明顯差異。太行山海河片區(qū)1980-2000年間降水、藍(lán)水和綠水變化過(guò)程。海河片區(qū)的降水和藍(lán)水呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，綠水呈下降趨勢(shì)（圖5）；黃河片區(qū)的降水和藍(lán)水均呈減少趨勢(shì)，而綠水則略有增長(zhǎng)（圖6）。

3.2沿垂直帶的變化規(guī)律

在情景1（歷史下墊面條件）下，兩大片區(qū)基準(zhǔn)期和變化期藍(lán)綠水沿垂直帶的分布見(jiàn)圖7、圖8。海河片區(qū)的藍(lán)綠水在垂直帶上的變化有如下特點(diǎn)：基準(zhǔn)期的綠水普遍高于變[HJ2.4mm]化期，而藍(lán)水明顯小于變化期。隨海拔升高，黃河片區(qū)藍(lán)水呈遞減趨勢(shì)；綠水變化以海拔800 m為界，在其以下基準(zhǔn)期的綠水較高，在其以上變化期的綠水較高。

在情景2（固定下墊面條件）下，海河、黃河片區(qū)藍(lán)綠水沿垂直帶的變化結(jié)果見(jiàn)圖9、圖10。在海河片區(qū)，由于變化期的降水更多，其導(dǎo)致了整個(gè)垂直帶上藍(lán)水的增加，而0～2 000 m區(qū)間的綠水有所下降。在黃河片區(qū)，由于變化期的降水較基準(zhǔn)期為少，沿垂直帶的藍(lán)水和綠水均有不同程度的下降。

3.3藍(lán)綠水變化的歸因分析

[JP3]海河片區(qū)沿垂直帶藍(lán)綠水變化歸因結(jié)果見(jiàn)表1和圖11。海河片區(qū)的綠水呈減少趨勢(shì)，變化期較基準(zhǔn)期減少了1940 mm，其中氣候波動(dòng)的貢獻(xiàn)為-329 mm，土地利用變化的貢獻(xiàn)[HJ2.4mm]為-1611 mm，主導(dǎo)因素為土地利用的改變。海河片區(qū)變化期的藍(lán)水較基準(zhǔn)期增加了1900 mm，其中氣候波動(dòng)的貢獻(xiàn)為1474 mm，土地利用變化的貢獻(xiàn)為426 mm，主導(dǎo)因素為氣候波動(dòng)。

海河片區(qū)的綠水在垂直方向上均以減少為主，中低海拔區(qū)域變幅高于高海拔區(qū)域；藍(lán)水在低海拔區(qū)域的變幅最強(qiáng)、高海拔區(qū)域的變幅次之，中海拔區(qū)域的變幅最小。

黃河片區(qū)沿垂直帶藍(lán)綠水變化的歸因結(jié)果見(jiàn)表2和圖12。黃河片區(qū)變化期的綠水較基準(zhǔn)期增加2005 mm，氣候波動(dòng)和下墊面變化起的作用相反，前者的貢獻(xiàn)量為-2782 mm，后者的貢獻(xiàn)為4787 mm。黃河片變化期的藍(lán)水較基準(zhǔn)期減少819 mm，氣候波動(dòng)的貢獻(xiàn)為-627 mm，土地利用變化的貢獻(xiàn)為-192 mm。

由圖12可知：黃河片區(qū)土地利用變化在低海拔區(qū)域以減少綠水為主，在高海拔區(qū)域以增加綠水為主；氣候波動(dòng)導(dǎo)致了所有的高度帶上綠水的衰減。氣候波動(dòng)和土地利用變化對(duì)藍(lán)水均以負(fù)貢獻(xiàn)為主，在低海拔區(qū)域和高海拔區(qū)域，氣候波動(dòng)占主導(dǎo)，在中海拔區(qū)域土地利用變化的貢獻(xiàn)占有相當(dāng)比例。

總的來(lái)說(shuō)，氣候波動(dòng)和下墊面變化對(duì)太行山區(qū)藍(lán)水變化的貢獻(xiàn)率分別為778%和222%；二者對(duì)綠水變化的貢獻(xiàn)率分別為-1686%和686%。兩大片區(qū)具體數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表3和表4。

4討論

4.1研究結(jié)果的合理性分析

降水為水循環(huán)過(guò)程的總輸入，降水的變化無(wú)論與藍(lán)水或綠水均存在正相關(guān)的關(guān)系，其增加/減少可導(dǎo)致相應(yīng)區(qū)域藍(lán)水、綠水的增加/減少。與降水相比，土地利用的變化對(duì)水循環(huán)過(guò)程的影響機(jī)制相對(duì)復(fù)雜。在相同的氣候條件下，更高的植被覆蓋率首先可增加對(duì)降水的截留，導(dǎo)致截留蒸發(fā)的增加；其次可提高土壤的入滲和蓄水能力，使得土壤含水率增大；第三可提高區(qū)域的蒸發(fā)能力，加大蒸散發(fā)量。從水循環(huán)的橫向過(guò)程看，更高的植被覆蓋率可提高區(qū)域/流域的糙率系數(shù)，對(duì)坡面匯流過(guò)程產(chǎn)生直接的影響，在洪水期起到削減洪峰、坦化徑流過(guò)程的作用，同時(shí)更高的土壤含水率則具有增大基流的效果。因此，植被覆蓋率的增加普遍會(huì)造成綠水資源量的增加、汛期藍(lán)水資源量的減少以及枯水期藍(lán)水資源量的增加。

圖13給出了海河片區(qū)在基準(zhǔn)期和變化期植被覆蓋面積沿垂直帶的變化情況，后者的林地、草地和農(nóng)田總面積比前者減少了2 69633 km2，其中林地減少1 29752 km2，草地增加了99154 km2，農(nóng)田減少了2 39095 km2。林地的變化幅度較大的區(qū)域集中在海拔800～1 600 m之間，草地在海拔0～600 m區(qū)間變化變化較大，農(nóng)田的變化區(qū)間主要為0～400 m。海河片區(qū)植被沿垂直帶以減少為主，導(dǎo)致幾乎所有垂直帶上綠水的減少。

1980-2000年期間，黃河片區(qū)的植被面積有較大幅度的增長(zhǎng)，變化期的林地、草地和農(nóng)田總面積比前者增加了2 33037 km2，其中林地共增加了1 69978 km2，主要集中在海拔0～400 m與800～1 400 m之間；草地增加了1 31960 km2，主要分布在海拔600～1 400 m之間；農(nóng)田減少共減少68901 km2，在低海拔區(qū)域（0～600 m）減幅最大。表2指出土地利用變化對(duì)黃河片區(qū)0～400 m區(qū)間綠水是負(fù)貢獻(xiàn)，在高海拔地區(qū)是正貢獻(xiàn)，針對(duì)土地利用變化的分析結(jié)果恰好驗(yàn)證了這一點(diǎn)。黃河片區(qū)基準(zhǔn)期和變化期植被覆蓋面積沿垂直帶的變化情況見(jiàn)圖14。

4.2存在的不足

本文系統(tǒng)地對(duì)太行山兩大片區(qū)藍(lán)綠水變化進(jìn)行了歸因分析，歸因結(jié)果表明土地利用改變是綠水變化的主導(dǎo)因素，氣候改變是藍(lán)水變化的主導(dǎo)因素。通過(guò)對(duì)兩大片區(qū)的植被覆蓋率變化的分析，研究成果較好地解釋了太行山區(qū)綠水資源的演變規(guī)律，針對(duì)黃河片區(qū)、海河片區(qū)土地利用變化的分析成果有力支撐了上述論點(diǎn)。

本文對(duì)藍(lán)水演變的歸因結(jié)果顯示，氣候波動(dòng)對(duì)太行山區(qū)、海河片區(qū)和黃河片區(qū)的貢獻(xiàn)率分別為773%、776%、773%。經(jīng)文獻(xiàn)調(diào)研，已有一些針對(duì)黃河流域徑流（即本文所指的藍(lán)水）變化的研究成果：劉昌明等[24]對(duì)黃河流域徑流變化的歸因結(jié)果表明，氣候波動(dòng)對(duì)黃河中游流域徑流量減少的貢獻(xiàn)率為43%；Zhang等[25]針對(duì)黃土高原 11 個(gè)典型流域徑流減少的現(xiàn)象開(kāi)展了研究，指出土地利用/覆蓋的變化對(duì)徑流減少的貢獻(xiàn)率不低于50%；楊大文等[26]以黃河38個(gè)流域?yàn)檠芯繉?duì)象，指出降水量減少對(duì)徑流量減少的平均貢獻(xiàn)率為 493%。

對(duì)比已有的研究成果，由于本研究針對(duì)的是太行山區(qū)，山區(qū)的人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較弱，下墊面變化幅度相對(duì)較小，因而與其他研究相比，本文得出的氣候因素對(duì)藍(lán)水變化的貢獻(xiàn)率更大的歸因結(jié)果具有一定的合理性，但研究仍可能低估了土地利用變化對(duì)藍(lán)水的影響。

從分布式水文模型的輸入數(shù)據(jù)分析，本研究所用的土地利用數(shù)據(jù)系按照《土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)體系GB/T 21010-2007》制作而得。該標(biāo)準(zhǔn)體系對(duì)土地利用類(lèi)型的分類(lèi)較粗，如一級(jí)分類(lèi)“林地”之下僅有“有林地”、“灌木林地”、“其他林地”3個(gè)子類(lèi)，一級(jí)分類(lèi)“草地”僅被劃分為“天然牧草地”、“人工牧草地”和“其他草地”3個(gè)子類(lèi)。該分類(lèi)體系無(wú)法全面地反映土地利用/覆蓋的變化特征，如在某區(qū)域開(kāi)展植樹(shù)造林，群落結(jié)構(gòu)隨時(shí)間推移將不斷完善，盡管該地區(qū)的土地利用/覆蓋均為“有林地”，但不同時(shí)期植被的質(zhì)量（LAI）會(huì)發(fā)生劇烈的變化，其對(duì)產(chǎn)、匯流過(guò)程均會(huì)產(chǎn)生較大的影響，增大了藍(lán)水資源評(píng)價(jià)的不確定性。另一方面，山區(qū)各類(lèi)地面監(jiān)測(cè)站點(diǎn)數(shù)量稀少，尤其缺少高海拔區(qū)域降水、日照、溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度等氣象觀測(cè)資料，這同樣會(huì)對(duì)模型的模擬結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。

在歸因分析方面，本文使用了比較簡(jiǎn)易的情景分析法對(duì)土地利用變化和氣候波動(dòng)對(duì)山區(qū)藍(lán)水綠水資源量變化的影響進(jìn)行歸因，因不同要素對(duì)藍(lán)水、綠水資源的變化存在或正或負(fù)的效應(yīng)，故造成部分貢獻(xiàn)率計(jì)算結(jié)果的絕對(duì)值大于100%，未來(lái)的研究中需要建立涵蓋更多因素、計(jì)算方法更科學(xué)的計(jì)算模型以提高歸因分析的效率。

5結(jié)論

本文以太行山區(qū)為研究對(duì)象，分別建立了太行山-海河片區(qū)和太行山-黃河片區(qū)的分布式水文模型，模擬了1980-2000年間太行山區(qū)的水循環(huán)過(guò)程，總結(jié)了不同分區(qū)藍(lán)水、綠水的時(shí)空演變規(guī)律，分析了氣候波動(dòng)和土地利用/覆蓋變化對(duì)兩大片區(qū)藍(lán)水、綠水的貢獻(xiàn)，得出以下研究結(jié)論。

（1）盡管地域相接，太行山區(qū)東西兩側(cè)藍(lán)水、綠水的時(shí)空演變規(guī)律存在明顯的不同。從時(shí)間序列看，海河片區(qū)20世紀(jì)90年代綠水資源年平均值低于20世紀(jì)80年代，藍(lán)水資源高于20世紀(jì)80年代；與之相反，黃河片區(qū)20世紀(jì)90年代的綠水年平均值高于20世紀(jì)80年代，而藍(lán)水資源低于20世紀(jì)80年代。

（2）氣候波動(dòng)是太行山區(qū)藍(lán)水變化的主導(dǎo)因素，土地利用/覆蓋的改變是太行山區(qū)綠水變化的決定性因素。

（3）太行山區(qū)的水循環(huán)過(guò)程呈現(xiàn)出明顯的垂直地帶性，且不同要素在山脈兩側(cè)的變化規(guī)律各不相同。隨海拔升高，藍(lán)水沿垂直帶的分布呈減小趨勢(shì)，綠水沿垂直帶稍有降低；藍(lán)水資源變幅較大的區(qū)間為海拔0～1 000 m；海河片區(qū)的綠水資源在海拔800～1 800 m之間變化最為強(qiáng)烈，黃片河區(qū)綠水資源在低海拔區(qū)域呈減小態(tài)勢(shì)，在高海拔區(qū)域呈增加態(tài)勢(shì)。

（4）在水資源緊缺的太行山區(qū)，海河片區(qū)和黃河片區(qū)應(yīng)采取不同的策略以應(yīng)對(duì)水問(wèn)題。海河片區(qū)20世紀(jì)90年代降水偏多，綠水資源反而減少，表明該區(qū)域人類(lèi)活動(dòng)與生態(tài)系統(tǒng)爭(zhēng)水的問(wèn)題比較突出，應(yīng)加大節(jié)水力度，合理地壓縮人類(lèi)活動(dòng)用水，為生態(tài)系統(tǒng)的良性發(fā)展留出一定的空間。黃河片區(qū)20世紀(jì)90年代降水偏少，綠水資源反而增多，這與該區(qū)域水土保持和植樹(shù)造林等政策的實(shí)施有著密切的聯(lián)系，但植被數(shù)量增多將導(dǎo)致藍(lán)水資源的減少，在未來(lái)水資源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中該問(wèn)題需要慎重對(duì)待。

隨著信息技術(shù)的快速進(jìn)步和遙感觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)的不斷拓展，獲取更加豐富的高時(shí)間、空間、光譜分辨率的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)成為可能，加強(qiáng)天、空、地、網(wǎng)等多源數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用，探索大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、數(shù)據(jù)同化技術(shù)在山地水文模擬中的應(yīng)用，將是下一步重點(diǎn)研究的內(nèi)容。

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