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1、巴江流域径流系数变化及影响因素分析摘要：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。论文关键词：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°4257N、103°1430E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
2、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
3、。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
4、，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
5、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
6、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
7、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
8、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200020012002200320042005200620072008平均降水量882.91079.31002.610181053.1898.1881.7933.2930.8964.4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。