丘宁 王静
黄河水利委员会山东水文水资源局 山东 济南 250100
摘要
径流是水循环的重要环节和组成部分，反映流域面上水资源量的多寡，是水资源的重要组成部分，受众多的水文气象、地形地貌、人类活动等因素的影响，流域水文要素呈现出一定的空间分布变化规律。径流分布特征及影响因素研究是水资源时空演化规律分析的基础，描述其空间变化及其成因，能更好地为水资源规划、管理提供技术支持和科学依据,也是水资源合理开发利用、科学管理和优化调度的前提。
关键词：径流；水资源；空间分布；影响因素；
1.引言
区域尺度上，不同地区自然地理和水热条件的差异直接影响了水资源的空间分布，同时，人类活动对下垫面的改变如农业灌溉、水利工程建设以及覆被变化等间接影响了区域水资源分布，使得径流呈现出显著的空间差异性。由此，深入分析径流区域变化规律对水资源开发利用具有十分重要的意义，是认识水文要素和水资源量空间分布规律重要途径。
2 径流空间变化及其影响因子
中国多年平均年径流深284mm，占多年平均年降水量的43.8%。河川径流量直接取决于降水总量和蒸散发耗散的水量，径流空间分布格局与降水相似，总趋势由东南向西北减小，新疆、甘肃以西由东向西递增，地带性分布规律明显。100mm年径流深等值线大体上与400mm年降水等值线重合，该线是中国湿润半湿润地区与干旱半干旱地区的分界线。按径流深的高低分为五个区：丰水带、多水带、过渡带、少水带、干涸带。
年径流是气候因子、下垫面条件和人类活动综合作用的结果，气候因子在大尺度上决定径流的形成，下垫面因子则在较小尺度（如子流域尺度上）影响径流的形成与分布[1]。与径流关系最为密切的气候因子包括降水、蒸发、气温。下垫面影响因素（包括地形、地貌、植被类型/土地利用方式、水利工程建设等）也会引起径流的变化。各影响因子对径流的具体作用阐述如下。
（1）降水因子
降水的时空分配直接影响径流分布。径流和降水呈明显正相关。研究表明流域径流变化主要取决于降水的变化、气温的影响次之[2]。
降水是地表、地下水资源量时空变异性的主要控制变量,中国多年平均年降水深为648mm，空间上由东南向西北递减，分为5个干湿地区：十分湿润带、湿润带、半湿润带、半干旱带、干旱带。东南诸河和珠江流域多年平均降水最大，达1600mm以上，西北诸河流域如青藏高原西北部、新疆南部、甘肃西北部年降水量在100mm以下，为全国降水最少地区。
水汽是形成降水的基础，水汽含量与降水呈正相关，水汽含量空间分布与降水相似，从上世纪50年代中后期，国内外学者开始关于全球和区域尺度水汽含量及输送对水循环变量的研究。
其它影响因素通过影响水汽含量及其输送从而影响降水的形成与分配，包括：①纬度。纬度越低气温越高，水汽含量随着纬度的降低而显著增加，从而使降水增多。②海陆位置。低纬度地区海洋表面水分充足是水汽主要来源，距离海洋越近，大气中的水汽含量越多，反之则越少。③地形。地形通过海拔高度和屏障作用影响水汽含量：由于水汽主要集中在大气低层，随着海拔高度的增加水汽含量递减，其次高大地形的屏障作用会阻挡水汽输送，如青藏高原对水汽的屏蔽作用非常明显。④大气环流。作为水汽输送的通道，大气环流包括季风和天气系统的活动会引起风速场的改变，会影响大气中水汽含量的分布和变化进而影响降水。如太平洋副热带高压决定了中国东部夏季雨带的位置，一些大气波动现象如厄尔尼诺、南方涛动指数ENSO对降水的影响表现在全球陆地年降水量大范围显著减少[3]。⑤其它人类活动的影响如温室气体、气溶胶等也会对降水分布具有一定影响，根据现有观测结果温室气体排放导致全球变暖，造成一些地区的降水增多；空气污染人为排放气溶胶增加，气溶胶的辐射特性影响大气环流进而影响水汽输送，既可能增强也可能减弱降水[4]。
（2）气温和蒸散发因子
径流和蒸发呈负相关，但关系并不显著，径流对蒸发的响应明显弱于降水和气温[5]。降水和蒸散发与气温的关系十分密切，故径流对气温响应也相对明显，不同区域气温对径流的作用既可能是正向也可能是反向，或者并不显著，气温对径流的间接作用表现在气温升高会导致高山区或河源区冰川消融和冻土退化，特别对以冰雪融水作为重要补给来源的河流，气温增加会使径流量增加。
蒸散发是水资源的主要消耗形式，全球约有60%的降水通过蒸散发消耗，约99%的农田水被蒸发和蒸腾。
中国潜在蒸发量的分布由西北内陆向东南沿海呈递减趋势，整体与降水的分布相反，西北干旱地区潜在蒸散发最大，降水量最小，南方地区潜在蒸散发较小，而降水量较大。
中国多年平均年实际蒸散发量为364mm，也呈现出明显的空间分异特征。与潜在蒸散发的空间分布不同，实际蒸散发的空间分布与降水接近，由东南向西北递减，西北干旱地区的实际蒸散发最小，东南沿海地区、台湾、滇南是全国实际蒸散发最大的区域。
实际蒸散发量主要受降水和潜在蒸散发的控制，降水的空间分布很大程度上决定了蒸散发的分布，而实际蒸散发与潜在蒸散发的关系学界仍存在争论，现阶段主要有三种理论：Penman正比假设、Bouchet蒸发互补假设和Budyko水热耦合平衡理论。根据Budyko水热平衡理论，实际蒸散发受能量条件和水分条件的控制，下垫面水分充足时，净辐射/潜在蒸散发成为实际蒸散发限制因子，下垫面比较干旱时，水分条件是蒸散发的主要限制因子[6]。
其它下垫面因素如地形、植被、人类活动等也会对实际蒸散发产生影响。多年平均降水相近的区域蒸发量不同，如山区气温较低，净雨迅速形成径流流走，不利于蒸发，平原区与之相反。蒸发量一般随高程的增高而减小，达到一定高度后，蒸散发趋于稳定。植被类型对蒸散发的影响较大，一般高大植物的蒸散发量明显高于矮小植物[7]，植被覆盖增加一般会使实际蒸散发呈增加趋势，但根据研究区位置、研究尺度和方法的不同有不同结论，农田植被的蒸散发量高于自然植被。人类活动改变土地利用方式会影响蒸散发，旱地变水田会导致区域的蒸散发增加，破坏草地植被会降低区域蒸散发。空气污染物增加会导致降水受到抑制而实际蒸散发减小[8]。
（3）地形地貌因子
流域尺度上地形地貌对径流空间分布具有一定的控制作用，包括高程、坡度、面积、土壤等，地形通过影响降水和蒸散发进而影响径流，不同区域多年平均年径流与地形地貌因子的相关性不同，一般地随海拔升高径流系数呈由高到低再到高的变化，土壤理化性质对多年平均年径流的影响较弱。
（4）植被因子
森林植被影响水循环的蒸发、截流、下渗过程进而影响径流，森林一方面通过涵养水源，降低地表蒸发，从而增加径流，另一方面森林植被耗散更多水量，使流域径流减小，目前研究来看，研究区及研究尺度不同，森林对径流量的影响存在着很大不确定性，多数研究认为森林可以减少年径流量，这在不同国家/地区、不同流域得到了验证[9]，但也有研究证明尺度较大流域，森林植被会增加径流，现阶段研究没有一致结论。
（5）人类活动
人类活动对径流的影响主要通过改变土地利用方式实现，包括：①覆被变化如林地变农田/退耕还林，对径流的影响随不同流域自然地理特征的不同而存在差异。Marcos[10]分析得出农业用地的增加会增加年径流量，这由农田植被降低入渗和蒸发导致。Lahmer[11]等研究表明耕地转化为草地对于大中尺度流域的水文循环影响不明显。②城市化造成了下垫面不透水面积增加，通常使蒸散发和地下水出流减少，从而导致年径流增加。③水利工程建设：人类通过建造水利工程开发利用水资源，水库蓄水和灌溉面积的增加会导致天然径流减小。
径流的不同影响因素既单独作用于径流，也相互作用、互为因果，在不同的时空尺度上，一个因素的变化可能减缓/放大其他因素对径流的影响，如气温对径流的影响随降水发生变化，降水增加，径流对气温的响应更明显。径流各影响因素之间相互交织最终对径流产生耦合作用，造成径流空间差异。
4.小结
径流是衡量区域水资源量的重要指标。径流量是时段内通过河流某断面的总水量，从区域面的角度表征某地区的水资源状况，研究其空间分布特征时应考虑其数据特点，这是水文学研究的重要课题。论文分析了径流等水文要素的空间变化规律和影响因子，直观反映水文要素的空间变化特征及其变化成因，能更好地为水资源规划、管理提供技术支持和科学依据。
参考文献
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