摘要
渭河作为黄河的第一大支流，在较强烈气候和土地利用变化背景下，近年来水文情势发生了深刻的变化。科学揭示渭河流域气象水文演变规律及其对气候和土地利用变化响应机理，可为该流域水资源持续利用和生态健康维护提供理论依据与技术支撑。本文在基于1961-2015年水文气象要素的变化特征分析基础上，利用Budyko水热耦合模型与SWAT分布式水文模型，定量识别气候和土地利用变化对渭河流域径流减少的影响效应及作用机理。主要研究结论如下: (1)解析了渭河流域气象水文要素变化特征。在1961-2015年间，渭河干流、泾河、北洛河三条河流所在流域范围内，降水量均呈下降趋势，线性倾向率分别为9.6mm/10a、9.3mm/10a、10.4mm/10a;平均温度均呈显著上升趋势，线性倾向率分别为0.2℃/10a、0.3℃/10a、0.3℃/10a，平均温度突变时间均为1993年;潜在蒸散发在渭河干流显著下降，而在泾河和北洛河流域呈上升趋势，线性倾向率为分别下降13.3mm/10a、上升5.2mm/10a，上升7.3mm/10a。利用Pettitt检测表明，渭河干流潜在蒸散发突变点出现在1979年，北洛河流域出现在1993年，泾河流域未检测出突变年份;通过对渭河干流林家村、咸阳、华县三个水文站，泾河张家山水文站，北洛河状头水文站的水文数据分析，表明5个水文站在1961-2015年间平均径流量均显著减少，线性倾向率分别为4.73×108m3/10a、7.71×108m3/10a、9.88×108m3/10a、2.34×108m3/10a、0.95×108m3/10a，最小平均流量张家山水文站发生在2009年，其余各水文站均发生在20世纪90年代。 (2)通过对渭河干流、泾河、北洛河流域径流量进行逐步回归拟合，改进了Budyko理论框架下的Choudhury-yang公式，其中气象变化主要体现为降水和平均温度的影响，控制性参数对径流的拟合也有较大影响，而归一化植被指数(NDVI)在径流的定量拟合中没有显现出来。 (3)基于Budyko水热耦合模型，并以径流突变年份为分界点，定量研究了气候和土地利用变化对径流减少的贡献率，结果表明，华县、咸阳、林家村、张家山、状头水文站气候变化对径流量减少的贡献率分别为39.89％、26.70％、25.00％、30.59％、69.44％，土地利用对径流量减少的贡献率分别为60.11％、73.30％、75.00％、69.41、30.56％。同时，基于气候弹性系数的径流敏感性分析结果表明，当该流域降水、潜在蒸散发、控制性参数分别减少1％时，径流深分别减少1.978～4.515％、增多0.978～3.515％、增多1.422～3.198％。 (4)运用SWAT分布式水文模型，进一步模拟分析了径流演变对气候和土地利用变化的响应，结果表明，林家村、咸阳、华县、张家山、状头水文站，气候变化对径流量减少的贡献率分别为25.81％、26.59％、33.21％、34.40％、62.17％，土地利用变化对径流量减少的贡献率分别为74.19％、73.41％、66.79％、65.60％、37.83％。对于定量分析而言，两种研究方法得出的结果相差并不大，结果表明，在林家村、咸阳、华县、张家山水文站土地利用变化是径流减少的主要驱动力，而在状头水文站，气候变化对径流的减少影响更为显著;对于定性分析而言，它们之间的结果是相一致的。
NETL