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提要：在我国北方地区，随着社会经济发展和生态环境的改善，流域下垫面条件变化对河川径流的影响日益显著。本文通过前后期降水、径流关系的对比分析，定量估算了流域下垫面条件变化对黄、淮、海河流域部分地区水资源的影响，这是关系到流域和地区水资源评价、利用和配置规划的一个重要问题。
关键词：水资源评价 水资源规划 天然年径流 人类活动 下垫面影响
中图分类号：TV21 文献标识码: A 文章编号：1674-098X(2011)12(c)-0000-00
人类活动对河川径流的影响，一是控制断面以上从河道引耗水量对河川径流量的直接影响；另一是流域面上人类活动消耗水量对河川径流量的间接影响。对前者研究较多，也比较成熟；对后者研究较少。随着社会经济发展和生态环境（包括“山川秀美”愿景）的改善，流域下垫面条件变化对河川径流影响的研究，特别在我国北方水资源比较紧缺的地区，显得更为重要。为此本文对黄、淮、海河流域水供需压力较大的部分水资源二级区，在1956~2000年年降水量和天然年径流量（从河道引耗的径流量与实测径流量之和）等资料系列的基础上，通过前期（1956~1979年）和后期（1980~2000年）降水、天然径流关系的对比分析，估算了下垫面条件变化对河川径流的影响。分析表明，这一结果对我国，特别对北方一些流域和地区现行的水资源的评价方法和规划思路，具有一定的学术意义和较好的应用价值。
1 一个实例的启示
官厅以上永定河流域面积43200km2，是下垫面条件变化对天然径流量影响比较显著
的一个流域。图1给出了1956~2000年期间年降水量与天然年径流量之间相关点据的分布情况。在图中，点据一旁的数字为年份，凸形圈为1956~1970年、1971~1980年、1981~1990年和1991~2000年等不同年代点据的分布范围。由图可以看出，在同样年降水条件下，随流域下垫面消耗水量的增加而导致进入河川的天然径流量，呈明显的减少趋势。
2 研究区年降水~天然年径流关系的建立
2.1 基础资料
所研究的地区为辽、海、黄、淮河流域共9个水资源二级区（表1）。分析中所使用的1956~1979年水资源二级区逐年平均降水量、年平均天然径流量，取自全国第1次水资源评价成果[1]；1980~2000年水资源二级区逐年平均降水量、年平均天然径流量，以及控制站以上流域年降水、天然径流量等，取自全国第2次水资源评价成果（待出版）；部分控制站以上流域降水资料取自气象信息网数据。
2.2 水资源二级区降雨径流关系分析
根据上述全国第一、二次水资源评价所提供的数据，分别建立各二级区在1956~1979年和1980~2000年下垫面条件下的年降水量~天然年径流量关系。为节省篇幅，以下仅列出海河流域南系二级区所建立的年降水量~天然年径流量关系曲线图（图1）。
3 下垫面条件改变对天然年径流量影响的估算
为了推求不同下垫面条件下的1956~2000年天然年径流量的系列资料，可由1956~2000年年降水量系列资料，通过不同下垫面条件下的年降水量~天然年径流量关系，转而求得各二级区不同下垫面条件下的天然年径流量系列，由此求得不同下垫面条件下的多年平均年径流量和P=75%、P=90%、P=95%分位值的年径流量。以此为基础，对下垫面条件改变对天然年径流量的影响进行定量评价。
对辽、海、黄、淮流域9个水资源二级区，前、后期下垫面条件变化对多年平均天然年径流量的影响见表1。
由表1可以看出，在上述9个水资源二级区，随着流域面上植被覆盖度增加、山丘区水土保持措施的实施、丘陵河谷盆地雨养农业产量的提高等生态条件的改善，后期与前期下垫面条件相比，多年平均天然年径流量减少了116.7亿m3。在减少的水资源量中，海河流域北系和南系两个二级区，减少了37.5亿m3；黄河中下游地区，减少46.0亿m3；山东半岛沿海诸河二级区，减少21.3亿m3。流域内增加的这部分消耗水量，一般不仅是不可逆转的，而且随着今后流域面上生态条件的进一步改善，这部分消耗水量还可能会有所增加。
4 对极端干旱年分位年径流量的影响
水资源二级区下垫面条件变化对极端干旱年分位年径流量也有着不同的影响。为此，求得前后期不同下垫面条件下P=75%、P=90%、P=95%极端干旱年相应的分位年径流量及其相对变化（表略）。
计算结果表明，除辽河干流二级区影响相对较小外，其他二级区由于下垫面条件变化，后期极端干旱年相应的分位年径流量较前期明显减少，其减少的相对离差比多年平均天然年径流量更为显著，且相对离差随频率的增加而加大。
5 初步认识
5.1 重视下垫面条件变化对天然年径流量影响的研究
在一个流域一定的降水资源条件下，下垫面条件变化造成流域面上消耗水量的增加，势必会引起进入河川的天然径流量的相应减少，这种对天然水资源的“截源”结果，给流域可配置的天然水资源量增加新的变数和不利影响。在未来，随着区域经济社会的发展和生态环境的改善，流域面上消耗的水量会趋于增加，在流域未来水资源中长期水资源规划中，这也是一个不容忽视而需认真研究的问题。
南水北调工程是缓解黄、海、淮河流域水危机的战略性措施[2]，2008年王浩院士在回答记者问题中称，在安排的一期南水北调东线和中线工程到位后，东线平均每年北调给海河流域的水量为15亿m3，中线北调水量为95亿m3，其中调给海河流域的水量为62亿m3，两者合计共调给海河流域的水量为78亿m3，尚不能满足该流域水资源亏缺108亿m3的要求。由此亦可看出，流域因下垫面条件变化而减少的河川径流量达37.5亿m3（表1），这在不小的程度上“削减”了南水北调对海河流域的补水效果，也加剧了流域的缺水情势。
同样，对水资源供需配置已处于十分紧张的黄河流域，在未来规划期内，如参照黄河流域5个二级区因下垫面条件变化而减少的多年平均天然年径流量46.0亿m3（表1）来估计，未来水资源紧缺情况将更为加剧。这从一个侧面反映加快南水北调西线调水工程规划进程的迫切性。
5.2 重视北方流域面上天然和人工生态环境用水的研究
以往开展的地表水资源的评价和规划，主要面向和研究的是从流域坡面进入河流的天然水资源量，而对流域广大面上的自然和人工生态所消耗的水资源量，则很少进行比较深入细致的研究。因而在一些地区，特别在人类活动和下垫面条件变化较大的地区，仅在狭义水资源基础上进行水资源评价和水资源配置规划，基础就会显得不够坚实。
瑞典水文学者Falkenmark1995年在向南非首都举办的南部非洲发展协调的部长级委员会所提交的一份报告中，将流域面上下垫面条件所造成的垂向蒸散发消耗的水资源量，称为“绿水”，将緑水消耗后以水平方向流入河川的天然水资源量，称为“蓝水”。
随着北方地区经济社会的发展、人民生活的提高和“山川秀美”等生态环境目标的提出，对流域面上农林业、水保措施和环境改善所可能增加的耗用水量，须进一步开展实验研究，积累科学数据。同时，对流域的所谓“绿水”和“蓝水”资源的利用、制约、协调和配置应作为一个整体在规划中统筹考虑，逐步拓展和革新流域水资源评价、水资源规划和管理的研究内容。
参考文献
[1] 水利电力部水文局，中国水资源评价，水利电力出版社出版，北京，1987.
[2] 徐乾清著，徐乾清文集，中国水利水电出版社，北京，2011.
[3] FALKENMARK M, ROCKSTRAM J. The new blue and green water paradigm: Breaking new ground for water resources planning and management [J]. Journal of Water Resources Planning and Management, 2006, 132 (3): 129-132.
关键词：水资源评价 水资源规划 天然年径流 人类活动 下垫面影响
中图分类号：TV21 文献标识码: A 文章编号：1674-098X(2011)12(c)-0000-00
人类活动对河川径流的影响，一是控制断面以上从河道引耗水量对河川径流量的直接影响；另一是流域面上人类活动消耗水量对河川径流量的间接影响。对前者研究较多，也比较成熟；对后者研究较少。随着社会经济发展和生态环境（包括“山川秀美”愿景）的改善，流域下垫面条件变化对河川径流影响的研究，特别在我国北方水资源比较紧缺的地区，显得更为重要。为此本文对黄、淮、海河流域水供需压力较大的部分水资源二级区，在1956~2000年年降水量和天然年径流量（从河道引耗的径流量与实测径流量之和）等资料系列的基础上，通过前期（1956~1979年）和后期（1980~2000年）降水、天然径流关系的对比分析，估算了下垫面条件变化对河川径流的影响。分析表明，这一结果对我国，特别对北方一些流域和地区现行的水资源的评价方法和规划思路，具有一定的学术意义和较好的应用价值。
1 一个实例的启示
官厅以上永定河流域面积43200km2，是下垫面条件变化对天然径流量影响比较显著
的一个流域。图1给出了1956~2000年期间年降水量与天然年径流量之间相关点据的分布情况。在图中，点据一旁的数字为年份，凸形圈为1956~1970年、1971~1980年、1981~1990年和1991~2000年等不同年代点据的分布范围。由图可以看出，在同样年降水条件下，随流域下垫面消耗水量的增加而导致进入河川的天然径流量，呈明显的减少趋势。
2 研究区年降水~天然年径流关系的建立
2.1 基础资料
所研究的地区为辽、海、黄、淮河流域共9个水资源二级区（表1）。分析中所使用的1956~1979年水资源二级区逐年平均降水量、年平均天然径流量，取自全国第1次水资源评价成果[1]；1980~2000年水资源二级区逐年平均降水量、年平均天然径流量，以及控制站以上流域年降水、天然径流量等，取自全国第2次水资源评价成果（待出版）；部分控制站以上流域降水资料取自气象信息网数据。
2.2 水资源二级区降雨径流关系分析
根据上述全国第一、二次水资源评价所提供的数据，分别建立各二级区在1956~1979年和1980~2000年下垫面条件下的年降水量~天然年径流量关系。为节省篇幅，以下仅列出海河流域南系二级区所建立的年降水量~天然年径流量关系曲线图（图1）。
3 下垫面条件改变对天然年径流量影响的估算
为了推求不同下垫面条件下的1956~2000年天然年径流量的系列资料，可由1956~2000年年降水量系列资料，通过不同下垫面条件下的年降水量~天然年径流量关系，转而求得各二级区不同下垫面条件下的天然年径流量系列，由此求得不同下垫面条件下的多年平均年径流量和P=75%、P=90%、P=95%分位值的年径流量。以此为基础，对下垫面条件改变对天然年径流量的影响进行定量评价。
对辽、海、黄、淮流域9个水资源二级区，前、后期下垫面条件变化对多年平均天然年径流量的影响见表1。
由表1可以看出，在上述9个水资源二级区，随着流域面上植被覆盖度增加、山丘区水土保持措施的实施、丘陵河谷盆地雨养农业产量的提高等生态条件的改善，后期与前期下垫面条件相比，多年平均天然年径流量减少了116.7亿m3。在减少的水资源量中，海河流域北系和南系两个二级区，减少了37.5亿m3；黄河中下游地区，减少46.0亿m3；山东半岛沿海诸河二级区，减少21.3亿m3。流域内增加的这部分消耗水量，一般不仅是不可逆转的，而且随着今后流域面上生态条件的进一步改善，这部分消耗水量还可能会有所增加。
4 对极端干旱年分位年径流量的影响
水资源二级区下垫面条件变化对极端干旱年分位年径流量也有着不同的影响。为此，求得前后期不同下垫面条件下P=75%、P=90%、P=95%极端干旱年相应的分位年径流量及其相对变化（表略）。
计算结果表明，除辽河干流二级区影响相对较小外，其他二级区由于下垫面条件变化，后期极端干旱年相应的分位年径流量较前期明显减少，其减少的相对离差比多年平均天然年径流量更为显著，且相对离差随频率的增加而加大。
5 初步认识
5.1 重视下垫面条件变化对天然年径流量影响的研究
在一个流域一定的降水资源条件下，下垫面条件变化造成流域面上消耗水量的增加，势必会引起进入河川的天然径流量的相应减少，这种对天然水资源的“截源”结果，给流域可配置的天然水资源量增加新的变数和不利影响。在未来，随着区域经济社会的发展和生态环境的改善，流域面上消耗的水量会趋于增加，在流域未来水资源中长期水资源规划中，这也是一个不容忽视而需认真研究的问题。
南水北调工程是缓解黄、海、淮河流域水危机的战略性措施[2]，2008年王浩院士在回答记者问题中称，在安排的一期南水北调东线和中线工程到位后，东线平均每年北调给海河流域的水量为15亿m3，中线北调水量为95亿m3，其中调给海河流域的水量为62亿m3，两者合计共调给海河流域的水量为78亿m3，尚不能满足该流域水资源亏缺108亿m3的要求。由此亦可看出，流域因下垫面条件变化而减少的河川径流量达37.5亿m3（表1），这在不小的程度上“削减”了南水北调对海河流域的补水效果，也加剧了流域的缺水情势。
同样，对水资源供需配置已处于十分紧张的黄河流域，在未来规划期内，如参照黄河流域5个二级区因下垫面条件变化而减少的多年平均天然年径流量46.0亿m3（表1）来估计，未来水资源紧缺情况将更为加剧。这从一个侧面反映加快南水北调西线调水工程规划进程的迫切性。
5.2 重视北方流域面上天然和人工生态环境用水的研究
以往开展的地表水资源的评价和规划，主要面向和研究的是从流域坡面进入河流的天然水资源量，而对流域广大面上的自然和人工生态所消耗的水资源量，则很少进行比较深入细致的研究。因而在一些地区，特别在人类活动和下垫面条件变化较大的地区，仅在狭义水资源基础上进行水资源评价和水资源配置规划，基础就会显得不够坚实。
瑞典水文学者Falkenmark1995年在向南非首都举办的南部非洲发展协调的部长级委员会所提交的一份报告中，将流域面上下垫面条件所造成的垂向蒸散发消耗的水资源量，称为“绿水”，将緑水消耗后以水平方向流入河川的天然水资源量，称为“蓝水”。
随着北方地区经济社会的发展、人民生活的提高和“山川秀美”等生态环境目标的提出，对流域面上农林业、水保措施和环境改善所可能增加的耗用水量，须进一步开展实验研究，积累科学数据。同时，对流域的所谓“绿水”和“蓝水”资源的利用、制约、协调和配置应作为一个整体在规划中统筹考虑，逐步拓展和革新流域水资源评价、水资源规划和管理的研究内容。
参考文献
[1] 水利电力部水文局，中国水资源评价，水利电力出版社出版，北京，1987.
[2] 徐乾清著，徐乾清文集，中国水利水电出版社，北京，2011.
[3] FALKENMARK M, ROCKSTRAM J. The new blue and green water paradigm: Breaking new ground for water resources planning and management [J]. Journal of Water Resources Planning and Management, 2006, 132 (3): 129-132.