摘要：本文以巴江流域为研究对象，通过统计分析黄家庄水文站2000-2008年水文时间序列资料，得出巴江流域径流系数的变化特征，从而进一步对影响巴江流域径流变化的影响因素进行分析，结果表明巴江流域径流演变规律表现为明显的阶段性，随着人类活动的日益加剧，其对径流的影响也呈日益增大的趋势。
关键词：巴江流域,径流系数,影响因素
巴江流域位于滇东高原路南县境内,面积(以路南县城处为流域控制断面)约357.8 km2,介于24°42′~57′N、103°14′~30′E之间,举世闻名的路南石林即分布于此。
流域位于扬子准地台西南缘,滇东台褶带西南侧,夹持于九乡—石垭口断裂与师宗—弥勒断裂之间。区内构造以脆性变形为主,地层倾角和缓(在石林发育区一般小于10°),高角度的节理发育,为石林的发育和稳定保存提供了有利的条件。区内出露的地层主要有前震旦系的牛首山组、震旦系、寒武系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、第三系和第四系,奥陶系和中生界缺失。其中泥盆系、石炭系和二叠系碳酸盐岩分布广,尤其是二叠系的茅口组和栖霞组灰岩,因为质纯、层厚,为石林的发育奠定了良好的物质基础。流域内可溶岩面积大,约占整个流域面积的75%,因此,巴江流域实际上为一典型的喀斯特流域。
巴江流域内湖泊众多，地下水埋深较浅。由于受构造和地形的影响，流域地势东缓西陡，地表水系主要集中在西侧。在岩性发生变化的地方，往往有地下河出口或伏流。伏流主要分布在流域西北部的大紫卜所和月湖西北侧等地。在中部和东部的溶丘洼地发育区，没有地表河，这主要是受喀斯特发育的影响，地表水转人地下，以地下径流的形式注人巴江。
整个流域内缺乏原始森林,现代植物区系属北极植物区、中国—喜马拉雅森林植物亚区、滇中高原亚热带北部常绿阔叶林地带,地带性植被为滇中、滇东高原半湿润常绿阔叶林、云南松林区,常绿优势种为滇青冈林和元江栲类,但分布面积最大的是云南松林[1]。在特定母岩和气候条件下,流域内发育的土壤主要有红壤、黄棕壤、紫色土、冲积土和水稻土等五大类,其中红壤广泛分布在第三纪的夷平面上。
巴江大致呈北东-南西向贯穿石林县，流经乃古石林、北大村、天生桥、路美邑、鹿阜镇、板桥，在宜良县禄丰村南汇入南盘江，并形成著名的瀑布——大叠水。巴江的源头海拔近2000m。巴江水系形态不规则，上游不时转入地下成为地下河。中下游河谷形态为不规则箱状，发育二级阶地，阶地面上除有碎屑沉积物和钙华层外，部分地段还有旧石器时代遗物。
2 数据来源
分析资料为巴江流域黄家庄水文站2000-2008年逐日天然径流序列及逐日降雨序列。此外,还利用了流域内逐日蒸发量等数据。
3 径流系数变化特征
基于水量平衡原理,在一个闭合区域,若不考虑相邻区域的水量调入与调出,其年水量平衡公式为:
S=P-RN-E (1)
式中, S为年土壤含水量的变化量,mm; P为年降雨量,mm; RN为年天然径流深,mm; E为年实际蒸散发量,mm。本文假定一周年土壤含水量变化量S=0,且径流系数为[1]:
C=RN/P (2)
由此可见,径流系数能客观反映闭合流域降雨、径流及蒸发量间的关系。
基于巴江流域2000-2008年降雨量和天然径流系列资料, 计算出了2000年-2008年各年的径流系数C分别为0.571、0545、0.57、0.27、0.465、0.478、0.421、0.584、0.612，采用自相关分析法计算了黄家庄站径流系数序列的自相依性,结果表明具有微弱的线性相依性,即年径流系数前后关系不紧密。
3.1趋势分析
表1为黄家庄站径流系数变化趋势分析结果。由式(2)计算出黄家庄控制站径流系数系列,如图1所示。由表、图(累积距平曲线)可看出:用累积距平曲线方法分析表明,黄家庄控制站径流系数序列呈不显著的增加趋势。
表1巴江流域径流系数趋势变化分析结果
站名 集雨面积 径流系数序列长度/a 变化趋势
黄家庄站 1.39*107 9 不显著增加
图1 巴江流域径流系数序列与累积距平曲线
3.2持续性特征
R/S法从定性的角度认识序列过去与未来是否存在相同或相反的变化特征，着重揭示未来的变化特征。[2，3]，针对径流系数序列的持续性特征,利用R/S分析法计算了径流系数序列的Hurst指数(图2)。由图可知:黄家庄站径流系数的Hurst指数为0.0032,小于0.5，表明径流系数序列的过去和未来具有不同的变化趋势，图中径流系数序列有微弱的增加趋势，表明径流系数未来可能呈微弱减少趋势变化（由于2003年的径流系数较之其它年份表现出太大的差异，所以对总的增加趋势有一定的影响）。
图2 巴江流域径流系数R/S分析结果
4 径流影响因素
4.1 降水因素
研究数据表明我国降水与径流量在1976-2005年这30年相关系数高达0.77，远远超过a=0.001的置信度。另外，春季降水量的多少也与汛期径流量的丰枯存在较为明显的关系，30年的相关系数为0.56。[4]
巴江流域夏秋半年为雨季（每年5-10月份）、冬春半年为旱季（11月-次年4月）。降水不均，雨季降水量占全年的降水量的80%-88%；旱季降水量仅为12%-20%。[5]
根据2001-2008年的巴江流域黄家庄水文站降水量资料统计（表2），流域多年平均降水量为964.4mm,最枯年份2006年为881.7mm，最丰年份2004年为1053.1mm，比最枯年份多大约200mm。
表2 巴江降水量年际分配统计 （mm）
年份
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
平均
降水量
882.9
1079.3
1002.6
1018
1053.1
898.1
881.7
933.2
930.8
964.4
流域年均降水量比较平稳,但各阶段都有不同的变化趋势；而同期流量变化呈明显的下降趋势,二者的变化趋势明显不一致,说明年均流量相对于年均降水量的波动而言,其响应逐渐趋于不敏感,即降雨量的主导因素影响作用逐渐减弱。根据径流数据和降雨数据对比,年径流在年代间的变化幅度大于年降雨量的年代变化幅度。而2008年的巴江流域黄家庄水文站的降水量统计数据表明，流域年内降水量最枯月份为3月,降水量为12.5mm；最丰月份为7月，降水量为213.9mm，大约为最枯月份的17倍。
4.2 蒸发因素
巴江流域气候属滇东高原亚热带季风气候，具有“冬无严寒、夏无酷暑、四季如春、干湿分明”的特点。这样的气候条件也决定了降水量和蒸发量的变化，从而影响径流的变化。对降水量的影响上面已经做了说明，在这主要说说蒸发量对径流变化的影响。
图3
从图3可以看出，巴江流域的水面平均蒸发量呈增加趋势，从而对径流的年际变化有着一定的影响，水面蒸发量增加，会使径流量减少。
4.3 人类活动
影响流域年径流的人类活动主要包括2个方面:一是以水土保持为目的的退耕还林、荒山造林等土地利用活动,从而改变流域的土地覆被状况;二是水库沟渠等水利工程设施的修复和使用。二者均通过改变下垫面特征影响流域的水量平衡,从而影响径流在时间和空间上的分配和变化[6]。
近20年来，我国主要河流区间径流量的变化存在减少趋势，其变化的主要原因为气候变化影响和包括人类活动在内的其他因素(简称人类活动影响)的影响，但不同时段两大影响因素所造成的影响程度存在较大差异；尽管气候变化影响和人类活动影响的绝对量存在一定差异（如气候变化影响量在80年代中后期为3.39亿m3，而近5年则是8.05亿m3，而人类活动影响量在80年代中后期为10.60亿m3，近5年达到23亿m3，但两者所占的比例在80年代中后期与近5年的两个时段内基本接近(近5年主要是由于2002年以来降水量增多，径流量增大等原因所致)，即人类活动影响量所占的比例较气候变化影响量所占的比例要大，两者影响幅度的比例基本上是3：1；[7]相对于其他两个时段而言，90年代气候变化对径流的影响则较为显著，其与人类活动对于径流量的影响幅度分别为45%和55%。[8]
由此可知，人类活动对径流演变影响呈现出不确定性和复杂性及逐渐增大的趋势。
5 结语
对巴江流域1980-2008年的水文时间序列采用R/S的方法进行径流演变分析表明,该时段径流量总体呈下降趋势,且在以后的若干年内具有继续下降的趋势。在进行径流演变动因的分析中,本文重点分析了影响径流变化的自然因素，径流的变化是自然和人为因素共同作用的结果，人类活动对径流演变影响呈现出不确定性和复杂性及逐渐增大的趋势。黄家庄站是巴江具有代表性的水文站,通过对其水文时间序列数据的整理可知，径流年内分配不均,集中度较高;年际变化剧烈,丰水历时和枯水历时较平均，基本上是跟每年的旱季雨季分配同时期，年径流量呈现显著的下降趋势。本文对黄家庄水文站的径流系数变化及径流规律研究,对巴江流域水土保持工程建设和水资源开发利用具有一定的参考意义，为变化环境下的流域水资源规划与评价提供参考依据。
参考文献：
[1]石林研究组.中国路南石林喀斯特研究[M].昆明:云南科技出版社,1997:1-13.
[2]Kahya E，Kalayci S.Trend analysis of streamflow in Turkey[J].JHydrol，2004，289:128-144；
[3]徐宗学，李占玲，史晓崑.石羊河流域主要气象要素及径流变化趋势分析[J].资源科学，2007，29(5):121-128；
[4]郭志梅,缪启龙,李雄.中国北方地区近50年来气温变化特征的研究[J].地理科学,2005,25(4):448-454；
[5]云南石林申报世界自然遗产研究组.2002, 云南石林申报世界自然遗产研究,北京：科学出版社，112页；
[6]万荣荣,杨桂山.流域LUCC水文效应研究中的若干问题探讨[J].地理科学进展,2005,24(3):23-33；
[7]宋正山,杨辉,张庆云.华北地区水资源各分量的时空变化特征.高原气象,2003,18(4):552-566；
[8]安刚,孙力,廉毅.东北地区可利用降水资源的初步分析.气候与环境研究,2005,10(1):132-139.
