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user: 4. 结果和讨论 4.1. 径流量、降水量变化的基本特征 以5a时间为一组进行时间分段，在1961~1965年洛河流域平均径流量和平均降水量为最大值，分别为18.99 × 10 8 m 3 和689.82 mm，最小值都在1991~1995年，分别为3.87 × 10 8 m 3 和536.36 mm，洛河流域降水变化在1996~2000、2001~2005年2个时段的相对显著，其中，1996~2000年的极值比最大，为2.70，变差系数为0.33，其次是2001~2005年的极值比为2.23，变差系数0.28。在2001~2005年洛河流域的径流量变差系数和极值比是最大的，分别为0.8和8.37。整体上降水量的变差系数和极值比均小于径流量的变差系数和极值比，可知降水量和径流量的变化趋势并不完全一致(表1)。 降水是径流的基本来源，径流量和降水量演变规律的差异性可表征为人类活动对径流的影响 [ 21 ]，所以人类活动对径流的影响是引起洛河流域径流变化的影响因素之一。 Table 1 Variation characteristics of annual precipitation and runoff of Luohe River basin in different period 年限 降水量 径流量 平均值/mm 极值比 变差系数 平均值/(10 8 m 3 ) 极值比 变差系数 1961~1965 689.82 1.75 0.21 18.99 3.56 0.51 1966~1970 541.52 1.56 0.15 11.36 1.79 0.10 1971~1975 623.26 1.61 0.19 10.18 2.92 0.41 1976~1980 568.48 1.72 0.16 7.32 1.47 0.14 1981~1985 676.36 1.69 0.22 14.11 2.88 0.36 1986~1990 547.4 1.53 0.15 5.75 6.23 0.49 1991~1995 536.36 1.62 0.18 3.87 4.08 0.47 1996~2000 548.60 2.70 0.33 4.39 3.08 0.37 2001~2005 568.40 2.23 0.28 5.58 8.37 0.80 2006~2010 538.46 1.55 0.16 4.67 4.66 0.43 2011~2016 548.45 1.76 0.21 4.39 4.74 0.53 表1. 洛河流域不同时段年均降水量、年均径流量变化特征 4.2. 径流量、降水量变化的阶段性 采用距平累积法绘制出年径流量、年降水量时间序列的距平累积曲线(如图2)，通过曲线分析洛河流域径流、降水的阶段性特征变化。结果表明：洛河流域在1961~2016年降水量可分为两个阶段，多水期1961~1982年的平均降水量为599.75 mm，少水期1983~2016年的平均降水量为566.61 mm。采用同样的方法可分析洛河流域1961~2016年径流量变化过程以1985年为界限分为丰–枯两个阶段。丰水期在1961~1984年的多年平均径流量为12.45 × 10 8 m 3 ，枯水期在1985~2016年的多年平均径流量为4.96 × 10 8 m 3 (见表2)。从图中可知径流量的波动性弱于降水量的波动性，故径流量和降水量的阶段性变化有一定的差异性。 4.3. 径流量、降水量的趋势性检验及突变性分析 4.3.1. Mann-Kendall趋势检验 趋势性可以总体反映降水、径流演变的总体变化规律，通过采用Mann-Kendall法可以进一步检验洛河流域降水量、径流量趋势变化及其突变点。径流量时序变化的Mann-Kendall趋势检验值Z为−5.11，而降雨量时序变化的Mann-Kendall趋势检验值Z为−1.37 (表3)，均为负值，说明洛河流域1961~2016年径流量和降水量整体呈下降趋势；且由于径流量|Z| > 1.96，通过了显著水平α = 0.05的检验，认为下降趋势显著，而降水量没有通过该检测，说明降水量下降趋势没有径流量下降趋势明显，可知Mann-Kendall趋势检验与线性趋势检验结果是一致的(图3)。 图2. 洛河流域年径流量、年降水量距平累积曲线 Table 2 Staged characteristics of runoff in Luohe River basi 年限 径流特性 径流量平均值/(10 8 m 3 ) 年限 降水特性 降水量平均值/mm 1961~1984 丰水 12.45 1961~1982 多水 599.75 1985~2016 枯水 4.96 1983~2016 少水 566.61 表2. 洛河流域径流量阶段性特征 图3. 洛河流域年径流量、年降水量变化趋势线 Table 3 Mann-Kendall test result of runoff and precipitation in Luohe River basi 显著性水平α Z 1-α/2 径流量 降水量 检验统计量Z 显著性 检验统计量Z 显著性 0.05 1.96 −5.11 显著 −1.37 不显著 表3. 洛河流域降水量、径流量变化趋势Mann-Kendall检验 4.3.2. Mann-Kendall突变性检验分析 采用Mann-Kendall突变检验法对洛河流域年径流量、年降雨量进行突变性分析，根据Mann-Kendall突变分析方法计算UF K 和UB K 值，并画出Mann-Kendall突变分析统计量UF K 和UB K 曲线(图4)。从(图a)中可以看出，1968年开始，UF K 曲线开始小于0，表明从这一时期开始，年径流量是呈下降趋势的，并且从1977年开始UF K 曲线开始超出0.05显著水平下限，这说明在这一时期年径流量下降速度加快，而且下降的趋势显著。同时进一步发现，UF K 和UB K 曲线在1977年存在一个交点。从(图b)中可以看出UF K 和UB K 曲线有多个交点，第一个交点出现在1966年，从1965年开始，UF K 曲线处于0刻度线以下，表明从这一时期开始，年降水量呈下降趋势，UF K 曲线在0.05显著性水平线之内，所以下降趋势不显著。年径流量和年降水量发生突变的时间点不一致，可知除了降水对径流下降的影响外，人类的活动也与之有关。 图4. 洛河流域年径流量、年降水量Mann-Kendall突变检验分析 4.4. 人类活动及降水对径流量的影响 为了定量分析人类活动及降水分别对径流量的影响，建立1961~1976年降水–径流双累积曲线图，其基准关系式为∑R = 0.0216∑P + 10.365 (R 2 = 0.9758)，其中∑R是累计径流量；∑P是累计降水量；R 2 是降水量和径流量双累积曲线拟合相关程度。该阶段实测多年平均径流量为13.23 × 10 8 m 3 ，而理论年平均径流量为13.96 × 10 8 m 3 ，绝对误差为0.73 × 10 8 m 3 ，相对误差为5.52%，表明该方法的拟合精度较高(表4和图5)。将突变年份后1977~2016年降水量代入基准关系式中得到突变年份后每年的累计径流量理论值。绘制1977~2016年降水–实测径流双累积曲线和降水–理论径流双累积曲线。可知除降水对径流有影响外，人类活动的影响使径流变小，而且影响较为显著。 Table 4 Calibration result of simulated runoff in Luohe River basi 年限 实测年均径流量/(10 8 m 3 ) 理论年均径流量/(10 8 m 3 ) 绝对误差/(10 8 m 3 ) 相对误差/% 1961~1976 13.23 13.96 0.73 5.52 表4. 洛河流域径流量模拟率定结果 将1961~2016年的累计降水量代入上述基准关系式中，得到累计径流量，经过反推计算出每年径流量的理论值。计算1961~1976年和1977~2016年2个阶段的理论平均径流、实测平均径流，进一步计算人类活动和降水的变化各产生的径流量。1977年后，径流量的实测值和理论值相差较大，1977~2016年的实测平均径流为6.14 × 10 8 m 3 ，而平均理论值为12.46 × 10 8 m 3 。最后引用贡献率的概念来定量分析1977年后人类活动及降水对径流量的影响程度，人类活动对径流降低的贡献率较大为89.14%，而降水对径流降低的贡献率为10.86% (见表5)。说明人类活动对洛河流域径流量降低有很大的影响。 图5. 洛河流域年降水和年径流双累积曲线 Table 5 Statistical values of the impacts of human activities and precipitation on runoff in Luohe River basi 年限 平均降水量/mm 实测年均径流量/(10 8 m 3 ) 计算年均径流量/(10 8 m 3 ) 降水对径流影响量/(10 8 m 3 ) 人类活动对径流影响量/(10 8 m 3 ) 1961~1976 616.2 13.23 13.96 −0.77 −6.32 1977~2016 565.0 6.14 12.46 贡献率/% −10.86 −89.14 表5. 人类活动和降水对洛河流域径流影响的统计值