基于ＩＨＡ－ＲＶＡ 法的黄河水文情势演变分析

王保良 王鸿翔 张海涛 郝春沣 仇亚琴 牛存稳

摘 要：水文情势的自然波动是维系河流生态系统功能性及水文健康的关键。针对气候变化和人类活动造成黄河流域水文情势变化等问题，选取黄河干流代表性水文站（兰州站、龙门站、花园口站）１９５６—２０２０ 年逐日径流实测资料，采用Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ 和Ｐｅｔｔｉｔｔ检验方法，综合检验径流突变年份，利用生态水文指标变化范围法（ＩＨＡ－ＲＶＡ），定量评价黄河流域水文情势改变程度。结果表明：１）兰州站、龙门站、花园口站径流突变年份分别为１９８４ 年、１９８７ 年、１９８６ 年，且龙门站、花园口站控制流域内年均流量呈显著性减小趋势。２）兰州站年均９０ ｄ 最小流量改变度最高，达８３％；龙门站４ 月平均流量改变度最高，达－１００％；花园口站流量平均增大（减小）率改变度最高，达－９２％。３）兰州站、龙门站、花园口站整体水文改变度分别为３４％、３７％、５１％，均属于中度改变。

关键词：Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ 检验；水文情势；ＩＨＡ－ＲＶＡ；水文改变度；黄河

中图分类号：Ｐ３３３；ＴＶ８８２．１ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０５．００５

引用格式：王保良，王鸿翔，张海涛，等．基于ＩＨＡ－ＲＶＡ 法的黄河水文情势演变分析［Ｊ］．人民黄河，２０２４，４６（５）：３３－３９．

０ 引言

河流水文情势演变是决定河流物质和能量交换的重要动态特征，而水文情势改变会直接影响流域生态系统的稳定和区域水资源的开发与利用。近年来，随着气候变化和人类活动干扰的加剧，亚马孙河［１］ 、尼罗河［２］ 、黄河［３］ 和长江［４］ 等全球重要河流的水文情势都在一定程度上发生了变化。２０ 世纪６０ 年代以来，黄河流域大规模建设水库以及开展水土保持工作，这些大规模的人类活动严重扰乱了黄河水文情势变化［５］ 。因此，定量评价黄河流域径流演变特征及水文改变程度，对于黄河流域生态恢复和可持续发展具有重要意义。

目前，国内外学者针对河流水文情势的定量分析进行了诸多探讨，应用最为广泛的研究方法是由Ｒｉｃｈｔｅｒ 等［６］ 提出的水文改变指标法（ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｏｆＨｙｄｒｏｌｏｇｉｃ Ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ，ＩＨＡ）。该方法从流量、事件、频率、历时、变化率等方面归纳出３３ 个水文改变指标，简化了常见的１７０ 多个水文指标。在此基础上，Ｒｉｃｈｔｅｒ还提出变化范围法（ Ｒａｎｇｅ ｏｆ Ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ Ａｐｐｒｏａｃｈ，ＲＶＡ），它利用河流流量变化与外界生态改变度，得到流域整体的改变度。常俊超［７］ 运用ＩＨＡ－ＲＶＡ 法定量评估了黄河中游水文情势变化，得到流域内水文情势改变主导因素是大型水利工程建设这一结论。张怡雯［８］ 利用ＩＨＡ－ＲＶＡ 法对黄河兰州以上水文情势变化进行分析，量化出单个水文指标受影响后的变异程度。鞠琴等［９］ 基于水文改变指标的变化范围法对渭河流域的水文情势改变度进行了综合评估，评价了渭河流域水文突变前后水体的整体变化情况。康泽璇等［１０］基于ＩＨＡ－ＲＶＡ 法对大通河上中游水文规律变化进行研究，发现水文情势改变与大通河源头区的含水层分布有关。虽然诸多学者利用ＩＨＡ－ＲＶＡ 法对不同流域进行水文情势评估都得到较好的效果，但是对于黄河流域而言，大多数研究仅局限于趋势点和突变点分析或某一流域，缺乏对整个黄河流域水文指标变异性及变异程度的分析。

针对目前黄河水文情势变化研究的不足，笔者基于黄河代表性水文站兰州站、龙门站、花园口站１９５６—２０２０ 年逐日径流水文数据，对以下几方面深入研究：１） 分析黄河流域径流的长期序列变化特征；２）分析突变前后黄河流量、事件、频率、历时、变化率５个方面的水情变化；３）定量分析黄河流域整体水文情势的改变度。