张洪波, 支童, 卫星辰, 党池恒, 夏岩, 高文冰

(1.长安大学 水利与环境学院,陕西 西安 710054; 2.长安大学 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室,陕西 西安 710054;3.中国石油长庆油田公司勘探开发研究院,陕西 西安 710021; 4.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西 西安 710021)

近年来,降水、气温等气候要素的趋势性变化以及极端事件(干旱、暴雨)发生频率与强度的变化,对流域水文循环过程造成了一定的影响,同时大规模水利工程建设、水土保持和植树造林工程、直接取用水等人类活动也在加剧流域下垫面的改变,影响流域截留、入渗、蒸散发、径流等产汇流过程[1],从而显著减少了流域地表径流量及其动能和势能[2]。如在我国黄河中游的黄土高原区,退耕还林还草政策的实施,使得1999—2010年间黄土高原累计造林面积达到1 890.6×104hm2 [3]。有研究表明,2000—2014年黄土高原植被覆盖指数持续显著增大,增速达6.93%/(10 a)(P<0.01)[4]。可见,“黄土高原变绿”已成为不争的事实。然而数据显示,在近50年来，黄土高原区生态效应显著提高的同时,黄河流域的径流量却呈现锐减趋势[5]。对比1956—2000年与2001—2017年两个不同时期,可发现黄河中游后一时期的平均降水量比前一时期增加了仅3.1%,但地表水资源量却减少了21%[6]。由此可见,降水因素并不是造成黄河水资源大幅减少的直接原因,黄土高原林草植被改善和大规模梯田淤地坝的运用应该是造成径流量显著减少且不容忽视的影响因素。

有关土地利用/覆被变化水文效应的研究自20世纪90年代兴起,重点对焦变化环境下的水循环问题。由于该问题的复杂性与交叉性,目前乃至未来几十年仍将是全球研究的热点和前沿问题[7]。对于黄河径流演变及其与变化环境的关系,国内外学者已开展了大量的研究,其方法可主要归纳为3类,即趋势分析法、水文模型法和概念性方法[8]。趋势分析法常基于径流和影响因素的回归关系,例如累积量斜率变化率比较法和双累积曲线法[9-10];水文模型法主要依托集总式水文模型和分布式水文模型[11-12];而概念性方法多基于Budyko假设和Tomer-Schilling框架展开,如弹性系数法和水文敏感性分析法等[13-14]。……