大清河流域年径流系数变化趋势及影响因素分析

水利水电技术第43卷2012年第6期

大清河流域年径流系数变化趋势

及影响因素分析

宫爱玺，张冬冬，冯

平

（天津大学建筑工程学院，天津300072）

K 检验分析了1956 摘要：选取大清河水系的4个典型子流域为研究对象，运用滑动平均和M-2005年的年径流系数变化趋势和突变特点。分别运用降雨径流相关法和多元线性回归法分析了气候和下垫面要素对年径流系数的影响程度。结果表明，降雨因素是径流系数变化的主导因素，同时下垫

面要素中的草地、耕地和建设用地对径流系数的变化具有一定的影响。这使大清河流域的水资源和水生态环境将承受更大的压力，也是其下游的白洋淀的入淀水量减少的主要原因。关键词：径流系数；影响因素；变化趋势；大清河流域

中图分类号：P343. 9

文献标识码：A

文章编号：1000-0860（2012）06-0001-04

Variation trend of annual runoff coefficient of Daqinghe River Basin and study on its impact

GONG Aixi ，ZHANG Dongdong ，FENG Ping

（School of Civil Engineering ，Tianjin University ，Tianjin 300072，China ）

Abstract ：Taking four typical sub-basins of Daqinghe River System as study cases ，the variation trend of the annual runoff coeffi-cient and its sudden change features of the basin within a period from 1965 2005are analyzed with the method of moving-aver-age and M-K test. Furthermore ，the impacts from the climate and the underlying surface key elements are also analyzed with the rainfall-runoff correlation method and multivariate linear regression method. The results show that the rainfall is just the dominant factor of variation of the annual runoff coefficient ，while the elements of grass land ，cultivated land ，land for construction ，etc. within the key elements of the underlying surface have certain impacts on the variation of the runoff coefficient. This not only exerts more pressure on water resources and water eco-environment of the Daqinghe River Basin ，but also is the main causation of the decrease of the inflow to Lake Baiyangdian.

Key words ：runoff coefficient ；impact factor ；variation trend ；Daqinghe River Basin

大清河流域地处海河流域中部，位于东经113ʎ 39' 117ʎ34' ，北纬38ʎ10' 40ʎ102' 之间，流域垮山

2

西、河北、北京、天津四省市，总面积43060km 。

好地监测水循环变化趋势特征，在一定程度上也可以

［1－2］

。产流过程是一个比较反映人类活动影响的情况

复杂的问题，径流系数的大小与降雨量、植被、前期

土壤湿度、土壤理化性质、地形地貌等因素密切相关。近年来不少学者对径流系数的影响因素的进行了

［3］

研究，Julien 和Moglen 通过地表径流无量纲化的方

近年来，气候变化与人类活动等因素对大清河流域内的水循环过程产生了较大影响，引起了较多关注，但有关径流系数变化及影响因素的研究尚少。

径流系数是同一流域面积、同一时段内径流量与降水量的比值。与径流量相比，径流系数是一个包含众多要素的综合指标，它对降雨变化的响应更为直接，同时可以反映流域内自然地理因素对降雨形成径流过程的影响，故可以说明流域内水循环的程度，较Water Resources and Hydropower Engineering Vol. 43No. 6

收稿日期：2011-11-21

基金项目：国家自然科学基金（50879051）；水利部公益性行业科研专

项（200901028）。

作者简介：宫爱玺（1984—），男，河北衡水人，硕士。

1

宫爱玺，等∥大清河流域年径流系数变化趋势及影响因素分析

法研究了土壤物理性质空间改变对径流量的影响，Giesen 在西非研究了农地上1. 25m 和12m 两种坡长条件下径流系等

数的尺度效应，王兆礼等用Mann-Kendall 检验、小波分析及R /S分析等统计方法，分析了径流系数年际变化特征及其对气候变化与植被覆盖变化的响应。以上研究大多从单方面研究气候因素或者下垫面因素对径流系数的影响，本文基于大清河流域具有代表性的四个子流域的降雨、径流以及下垫面要素的资料，运用Mann-Kendall 检验、降雨径流还原、多元回归统计分析等方法，从气候和下垫面两个方面研究对年径流系数的影响程度，为开发

基于物理机制的水文模型和区域水资源管理提供科学的理论支持。

图1

大清河子流域径流系数序列滑动趋势分析

［5］

［4］

四个子流域的年平均径流系数均表现出下降的趋势，

紫荆关、城头会和阜平的变化趋势较为相似，在1956 1970年间年径流系数序列出于明显下降的阶段，在1970 1980年间，年径流系数出现短暂的上升趋势，并在20世纪80年代左右出现峰值，90年代后继续下降，而张坊流域的变化趋势表现为在1970年前下降趋势较为剧烈，1970年后下降趋势相对平缓。2. 2

突变分析

K 突变检测法对流域年径流系数序列进采用M-

1

1. 1

数据来源及研究方法

数据来源

根据大清河四个子流域（紫荆关、城头会、阜平

和张坊）1956 2005年的降雨径流资料，统计出流域的年平均年径流系数。并结合土地利用遥感数据和DEM 图，在GIS 技术的支持下，提取各典型流域1970年、1980年和2000年的土地利用情况［6］，按照《土地利用现状分类》标准将土地利用分为草地、建设用地、林地、耕地和水域。1. 2研究方法

分析1956 2005年的年平均径流系数的变化趋势，找出突变点，利用降雨径流关系曲线还原突变后的径流值，通过还原分析可以初步得出降雨和下垫面要素对年径流系数的影响比例，然后对年径流系数与其影响因数做多元线性回归分析，得出年径流系数的回归模型，通过模型计算出影响因素对年径流系数的影响比例，最后将两种方法进行对比分析。

行了突变分析（见图2）。由图2可知：（1）紫荆关、城头会和阜平3个流域在1980年后UF 小于－1. 96，表明3个流域径流系数在1980年后出现较为明显的下降趋势；（2）张坊流域的UF 绝对值并没有超过1. 96，表明该流域的年径流系数变化趋势不是很明显，UF 与UB 值在1965年、1975年、1980年分别出现交点，可以认为张坊流域年径流系数在这3年出现突变，1980年后UF 值小于0，表明1980年后径流系数呈不明显下降的趋势。

3

3. 1

径流系数影响因素分析

降雨径流还原

2

2. 1

径流系数的变化趋势及突变

趋势分析

图1为大清河四个子流域年平均径流系数序列的

根据对年径流系数的趋势和突变分析发现径流系数变化在20世纪80年代左右较为剧烈，这里近似认为20世纪80年前下垫面变化较小，降雨径流关系接

［7］

近天然状况，故可以采用降雨径流关系法，通过点绘降雨径流关系曲线，运用80年代前的变化趋势

水利水电技术第43卷2012年第6

期

滑动平均图，从图中可以看出，在1956 2005年间，

2

宫爱玺，等∥大清河流域年径流系数变化趋势及影响因素分析

系数均超过0. 9，拟合效果达

到要求。代表下垫面要素的变量草地、建设用地以及耕地进入了回归模型当中，说明它们的变化对年径流系数的影响较为明显；而阜平流域的回归模型中仅仅出现代表降雨的变量，说明下垫面变化对此流域径流系数影响较小，而对径流系数影响的主导因素为气候因素。通过模型进一步计算气候因素与下垫面因素对径流系数的影响比例如表4所列。从表4可以看出，对于紫荆关流域，降

图2

Kendall 检验大清河子流域径流系数序列Mann-

雨因素对径流系数的影响占主

导地位，影响比例为90. 13%，

修正80年代后的径流值。

运用降雨径流还原法还原4个子流域20世纪80年代后得径流序列，表1对还原前后径流系数的变化进行了对比，可以看出除阜平流域外，3个流域均受到下垫面因素的不同影响，其中紫荆关和张坊流域降雨因素对径流系数变化起到主导作用，影响比例分别为81. 48%和78. 79%，而下垫面的影响比例分别为18. 52%和21. 21%；城头会流域受到下垫面变化的影响较为明显，下垫面的影响比例达到61. 9%，降雨的影响比例仅为38. 1%。

表1

大清河流域降雨径流还原结果及影响因素影响比例

年平均径流系数

流域

1980年前0. 1290. 0410. 1560. 073

1980年后0. 0480. 0200. 0750. 040

1980年后还原0. 0630. 0330. 0750. 047

变化值还原前还原后

影响因素比重/%降雨

下垫面18. 5261. 900. 0021. 21

而对于城头会流域，下垫面因

素中的草地和耕地对径流系数的影响占主导地位，影响比例达到66. 67%；对于阜平流域，由于模型中并未出现下垫面变量，因此这里近视认为下垫面对这个流域的径流系数影响为0；对于张坊流域，降雨对径流系数的影响较为显著，影响比例达到72. 73%。

表2

统计变量降雨

多元统计各项数据指标

指标变量

变量代号

x 1

－1

年降雨量/mm年径流量/m·s

3

x 2x 3x 4x 5x 6x 7

草地ː 流域面积/%水域ː 流域面积/%

下垫面

建设用地ː 流域面积/%林地ː 流域面积/%耕地ː 流域面积/%

紫荆关城头会阜平张坊

－0. 081－0. 06681. 48－0. 021－0. 00838. 10－0. 081－0. 081100. 00－0. 033－0. 02678. 79

表3

流域

多元线性回归模型

样本N

相关系数

F 检

DW 值验量

多元线性回归模型公式y =－1+3. 18E －6x 2+1. 3E －4x 1+0. 34x 3+4. 7x 7

y =0. 037－8. 1E －5x 1+1. 2x 3－2. 65x 5+6. 9E －6x 2

y =0. 061+2. 47E －6x 2－9. 3E －5x 1

y =－0. 24+1. 7E －6x 2－1. 5E －4x 1－0. 037x 5+2. 68x 7

3. 2多元线性回归统计

为了研究气候因素以及下垫面中各具体的土地

［8－12］

紫荆关城头会阜平张坊

49324734

0. 978353. 81. 8840. 980162. 42. 6240. 970347. 21. 7080. 982198. 32. 487

利用类型对径流系数的影响，提取1956

2005年4个子流域年平均径流系数以及代表下垫面变化的各个变量（见表2），利用SPSS 统计软件建立径流系数与这些变量的多元线性回归方程（见表3）。通过模型可以看出，张坊模型的相关系数较高，达到0. 982，拟合效果很好，而其他流域相关

水利水电技术第43卷2012年第6

期

注：y 表示年径流系数，x 1，x 2，…，x 7表示下垫面变化的各指标变量。

3

宫爱玺，等∥大清河流域年径流系数变化趋势及影响因素分析

表4多元线性回归法计算影响因素影响比例

年平均径流系数

变化值降雨

引起

下垫面引起

影响因素比重/%降雨

下垫面9. 8766. 670. 0027. 27

参考文献：

［1］

郭华，姜彤，王艳君，等. 1955 2002年气候因子对鄱阳湖流域径流系数的影响［J ］. 气候变化研究进展，2006，2（5）：217-222.

［2］

郭华，苏布达，王艳君，等. 鄱阳湖流域1955 2002年径流系数变化趋势及其与气候因子的关系［J ］. 湖泊科学，2007，19（2）：163-169.

［3］［4］

Julien Y P ，Moglen G E. Similarity and length scale for spatially varied overland flow ［J ］. Water Resources ，1990，26：1819-1832. Vande Giesen N C ，et al. Scale effects of Hortonian overland flow and rainfall runoff dynamics in a West African catena landscape ［J ］. Hydro Process ，2000，14：165-175.

［5］［6］［7］［8］

王兆礼，陈晓宏，杨涛. 东江流域径流系数变化特征及影响因J ］. 水电能源科学，2010，28（8）：10-13. 素分析［

王建群，卢志华. 土地利用变化对水文系统的影响研究［J ］. 地球科学进展，2003，参考文献4（2）：292-298.

. 水利规划与设计，沈宏. 天然径流还原计算方法初步探讨［J ］2003（3）：25-28.

孟宝，张勃，张华，等. 黑河中游张掖市土地利用/覆被变化J ］. 干旱区资源与环境，2006. 20（3）：的水文水资源效应分析［94-99.

［9］

卜红梅，刘文治，

张全发. 多元统计方法在金水河水质时空变J ］. 资源科学，2009（3）：429-434. 化分析中的应用［

［10］万荣荣，杨桂山. 流域LUCC 水文效应研究中的若干问题探讨

［J ］. 地球科学进展，2005，24（3）：25-33.

［11］Nathalie Pottier ，Edmund Penning-Rowsell ，Sylvia Tunstall ，et

al. Land use and flood protection ：contrasting approaches and out-comes in France and in England and Wales ［J ］. Applied Geography ，2005，25（1）：1-27.

［12］Onstad C A ，Jamieson D G. Modeling the effects of land use modifi-cations on runoff ［J ］. Water Resource Research ，1970，6（5）：1287-1295.

流域

1980

年前0. 1290. 0410. 1560. 073

1980年后0. 0480. 0200. 0750. 040

变化值－0. 081－0. 021－0. 081－0. 033

紫荆关城头会阜平张坊

－0. 073－0. 00890. 13－0. 007－0. 01433. 33－0. 0810. 000100. 00－0. 024－0. 00972. 73

通过和降雨径流还原法比较，可以看出运用多元线性回归模型计算得出的降雨和下垫面因素对径流系数的影响的结果和降雨径流还原法的结果大致相同，但也存在一定的区别，这有可能是由于计算方法以及统计误差造成的。多元线性回归与降雨径流还原法比较的优势在于可以直观地看出下垫面具体的某种土地利用类型对径流系数的影响比例情况，并且模型计算的数值精确度更高，而缺点在于过分依赖数据，要求有足够的降雨径流资料以达到统计的要求，数据的多少会直接影响多元回归统计的拟合效果。

4结论

选择大清河的四个子流域为研究对象，着重研究了气候因素和下垫面因素变化对年径流系数变化的影响，得出以下主要结论：

（1）分析大清河4个子流域年径流系数趋势和突变，表明4个子流域的年径流系数均处于下降的趋势，年径流系数突变主要发生在1980年。运用降雨径流相关法还原1980年后的径流值，通过还原计算初略得出降雨和下垫面对年平均径流系数的影响比例。运用多元线性回归法得出4个子流域年径流系数与其影响因素的回归模型，通过回归模型计算出降雨和下垫面要素对年径流系数的影响比例，结果与降雨还原方法得出的结果大体一致。

（2）在大清河流域，气候因素（降雨）是年径流系数的变化的主要因素，同时下垫面变化也对年径流系数产生一定的影响，尤其是草地、耕地和建设用地的变化对年径流系数影响较为明显。大清河流域年径流系数的这一变化，使该流域的水资源和水生态环境将承受更大的压力，这也是其下游的白洋淀的入淀水量减少的主要原因。

影响径流系数变化的因素是非常复杂的，由于资料条件的限制，本文只是在现有条件下对这一问题进行了探讨，其更深层次的问题还有待于进一步研究。

（责任编辑于尧尧）

水利水电技术第43卷2012年第6期

水利水电技术第43卷2012年第6期

大清河流域年径流系数变化趋势

及影响因素分析

宫爱玺，张冬冬，冯

平

（天津大学建筑工程学院，天津300072）

K 检验分析了1956 摘要：选取大清河水系的4个典型子流域为研究对象，运用滑动平均和M-2005年的年径流系数变化趋势和突变特点。分别运用降雨径流相关法和多元线性回归法分析了气候和下垫面要素对年径流系数的影响程度。结果表明，降雨因素是径流系数变化的主导因素，同时下垫

面要素中的草地、耕地和建设用地对径流系数的变化具有一定的影响。这使大清河流域的水资源和水生态环境将承受更大的压力，也是其下游的白洋淀的入淀水量减少的主要原因。关键词：径流系数；影响因素；变化趋势；大清河流域

中图分类号：P343. 9

文献标识码：A

文章编号：1000-0860（2012）06-0001-04

Variation trend of annual runoff coefficient of Daqinghe River Basin and study on its impact

GONG Aixi ，ZHANG Dongdong ，FENG Ping

（School of Civil Engineering ，Tianjin University ，Tianjin 300072，China ）

Abstract ：Taking four typical sub-basins of Daqinghe River System as study cases ，the variation trend of the annual runoff coeffi-cient and its sudden change features of the basin within a period from 1965 2005are analyzed with the method of moving-aver-age and M-K test. Furthermore ，the impacts from the climate and the underlying surface key elements are also analyzed with the rainfall-runoff correlation method and multivariate linear regression method. The results show that the rainfall is just the dominant factor of variation of the annual runoff coefficient ，while the elements of grass land ，cultivated land ，land for construction ，etc. within the key elements of the underlying surface have certain impacts on the variation of the runoff coefficient. This not only exerts more pressure on water resources and water eco-environment of the Daqinghe River Basin ，but also is the main causation of the decrease of the inflow to Lake Baiyangdian.

Key words ：runoff coefficient ；impact factor ；variation trend ；Daqinghe River Basin

大清河流域地处海河流域中部，位于东经113ʎ 39' 117ʎ34' ，北纬38ʎ10' 40ʎ102' 之间，流域垮山

2

西、河北、北京、天津四省市，总面积43060km 。

好地监测水循环变化趋势特征，在一定程度上也可以

［1－2］

。产流过程是一个比较反映人类活动影响的情况

复杂的问题，径流系数的大小与降雨量、植被、前期

土壤湿度、土壤理化性质、地形地貌等因素密切相关。近年来不少学者对径流系数的影响因素的进行了

［3］

研究，Julien 和Moglen 通过地表径流无量纲化的方

近年来，气候变化与人类活动等因素对大清河流域内的水循环过程产生了较大影响，引起了较多关注，但有关径流系数变化及影响因素的研究尚少。

径流系数是同一流域面积、同一时段内径流量与降水量的比值。与径流量相比，径流系数是一个包含众多要素的综合指标，它对降雨变化的响应更为直接，同时可以反映流域内自然地理因素对降雨形成径流过程的影响，故可以说明流域内水循环的程度，较Water Resources and Hydropower Engineering Vol. 43No. 6

收稿日期：2011-11-21

基金项目：国家自然科学基金（50879051）；水利部公益性行业科研专

项（200901028）。

作者简介：宫爱玺（1984—），男，河北衡水人，硕士。

1

宫爱玺，等∥大清河流域年径流系数变化趋势及影响因素分析

法研究了土壤物理性质空间改变对径流量的影响，Giesen 在西非研究了农地上1. 25m 和12m 两种坡长条件下径流系等

数的尺度效应，王兆礼等用Mann-Kendall 检验、小波分析及R /S分析等统计方法，分析了径流系数年际变化特征及其对气候变化与植被覆盖变化的响应。以上研究大多从单方面研究气候因素或者下垫面因素对径流系数的影响，本文基于大清河流域具有代表性的四个子流域的降雨、径流以及下垫面要素的资料，运用Mann-Kendall 检验、降雨径流还原、多元回归统计分析等方法，从气候和下垫面两个方面研究对年径流系数的影响程度，为开发

基于物理机制的水文模型和区域水资源管理提供科学的理论支持。

图1

大清河子流域径流系数序列滑动趋势分析

［5］

［4］

四个子流域的年平均径流系数均表现出下降的趋势，

紫荆关、城头会和阜平的变化趋势较为相似，在1956 1970年间年径流系数序列出于明显下降的阶段，在1970 1980年间，年径流系数出现短暂的上升趋势，并在20世纪80年代左右出现峰值，90年代后继续下降，而张坊流域的变化趋势表现为在1970年前下降趋势较为剧烈，1970年后下降趋势相对平缓。2. 2

突变分析

K 突变检测法对流域年径流系数序列进采用M-

1

1. 1

数据来源及研究方法

数据来源

根据大清河四个子流域（紫荆关、城头会、阜平

和张坊）1956 2005年的降雨径流资料，统计出流域的年平均年径流系数。并结合土地利用遥感数据和DEM 图，在GIS 技术的支持下，提取各典型流域1970年、1980年和2000年的土地利用情况［6］，按照《土地利用现状分类》标准将土地利用分为草地、建设用地、林地、耕地和水域。1. 2研究方法

分析1956 2005年的年平均径流系数的变化趋势，找出突变点，利用降雨径流关系曲线还原突变后的径流值，通过还原分析可以初步得出降雨和下垫面要素对年径流系数的影响比例，然后对年径流系数与其影响因数做多元线性回归分析，得出年径流系数的回归模型，通过模型计算出影响因素对年径流系数的影响比例，最后将两种方法进行对比分析。

行了突变分析（见图2）。由图2可知：（1）紫荆关、城头会和阜平3个流域在1980年后UF 小于－1. 96，表明3个流域径流系数在1980年后出现较为明显的下降趋势；（2）张坊流域的UF 绝对值并没有超过1. 96，表明该流域的年径流系数变化趋势不是很明显，UF 与UB 值在1965年、1975年、1980年分别出现交点，可以认为张坊流域年径流系数在这3年出现突变，1980年后UF 值小于0，表明1980年后径流系数呈不明显下降的趋势。

3

3. 1

径流系数影响因素分析

降雨径流还原

2

2. 1

径流系数的变化趋势及突变

趋势分析

图1为大清河四个子流域年平均径流系数序列的

根据对年径流系数的趋势和突变分析发现径流系数变化在20世纪80年代左右较为剧烈，这里近似认为20世纪80年前下垫面变化较小，降雨径流关系接

［7］

近天然状况，故可以采用降雨径流关系法，通过点绘降雨径流关系曲线，运用80年代前的变化趋势

水利水电技术第43卷2012年第6

期

滑动平均图，从图中可以看出，在1956 2005年间，

2

宫爱玺，等∥大清河流域年径流系数变化趋势及影响因素分析

系数均超过0. 9，拟合效果达

到要求。代表下垫面要素的变量草地、建设用地以及耕地进入了回归模型当中，说明它们的变化对年径流系数的影响较为明显；而阜平流域的回归模型中仅仅出现代表降雨的变量，说明下垫面变化对此流域径流系数影响较小，而对径流系数影响的主导因素为气候因素。通过模型进一步计算气候因素与下垫面因素对径流系数的影响比例如表4所列。从表4可以看出，对于紫荆关流域，降

图2

Kendall 检验大清河子流域径流系数序列Mann-

雨因素对径流系数的影响占主

导地位，影响比例为90. 13%，

修正80年代后的径流值。

运用降雨径流还原法还原4个子流域20世纪80年代后得径流序列，表1对还原前后径流系数的变化进行了对比，可以看出除阜平流域外，3个流域均受到下垫面因素的不同影响，其中紫荆关和张坊流域降雨因素对径流系数变化起到主导作用，影响比例分别为81. 48%和78. 79%，而下垫面的影响比例分别为18. 52%和21. 21%；城头会流域受到下垫面变化的影响较为明显，下垫面的影响比例达到61. 9%，降雨的影响比例仅为38. 1%。

表1

大清河流域降雨径流还原结果及影响因素影响比例

年平均径流系数

流域

1980年前0. 1290. 0410. 1560. 073

1980年后0. 0480. 0200. 0750. 040

1980年后还原0. 0630. 0330. 0750. 047

变化值还原前还原后

影响因素比重/%降雨

下垫面18. 5261. 900. 0021. 21

而对于城头会流域，下垫面因

素中的草地和耕地对径流系数的影响占主导地位，影响比例达到66. 67%；对于阜平流域，由于模型中并未出现下垫面变量，因此这里近视认为下垫面对这个流域的径流系数影响为0；对于张坊流域，降雨对径流系数的影响较为显著，影响比例达到72. 73%。

表2

统计变量降雨

多元统计各项数据指标

指标变量

变量代号

x 1

－1

年降雨量/mm年径流量/m·s

3

x 2x 3x 4x 5x 6x 7

草地ː 流域面积/%水域ː 流域面积/%

下垫面

建设用地ː 流域面积/%林地ː 流域面积/%耕地ː 流域面积/%

紫荆关城头会阜平张坊

－0. 081－0. 06681. 48－0. 021－0. 00838. 10－0. 081－0. 081100. 00－0. 033－0. 02678. 79

表3

流域

多元线性回归模型

样本N

相关系数

F 检

DW 值验量

多元线性回归模型公式y =－1+3. 18E －6x 2+1. 3E －4x 1+0. 34x 3+4. 7x 7

y =0. 037－8. 1E －5x 1+1. 2x 3－2. 65x 5+6. 9E －6x 2

y =0. 061+2. 47E －6x 2－9. 3E －5x 1

y =－0. 24+1. 7E －6x 2－1. 5E －4x 1－0. 037x 5+2. 68x 7

3. 2多元线性回归统计

为了研究气候因素以及下垫面中各具体的土地

［8－12］

紫荆关城头会阜平张坊

49324734

0. 978353. 81. 8840. 980162. 42. 6240. 970347. 21. 7080. 982198. 32. 487

利用类型对径流系数的影响，提取1956

2005年4个子流域年平均径流系数以及代表下垫面变化的各个变量（见表2），利用SPSS 统计软件建立径流系数与这些变量的多元线性回归方程（见表3）。通过模型可以看出，张坊模型的相关系数较高，达到0. 982，拟合效果很好，而其他流域相关

水利水电技术第43卷2012年第6

期

注：y 表示年径流系数，x 1，x 2，…，x 7表示下垫面变化的各指标变量。

3

宫爱玺，等∥大清河流域年径流系数变化趋势及影响因素分析

表4多元线性回归法计算影响因素影响比例

年平均径流系数

变化值降雨

引起

下垫面引起

影响因素比重/%降雨

下垫面9. 8766. 670. 0027. 27

参考文献：

［1］

郭华，姜彤，王艳君，等. 1955 2002年气候因子对鄱阳湖流域径流系数的影响［J ］. 气候变化研究进展，2006，2（5）：217-222.

［2］

郭华，苏布达，王艳君，等. 鄱阳湖流域1955 2002年径流系数变化趋势及其与气候因子的关系［J ］. 湖泊科学，2007，19（2）：163-169.

［3］［4］

Julien Y P ，Moglen G E. Similarity and length scale for spatially varied overland flow ［J ］. Water Resources ，1990，26：1819-1832. Vande Giesen N C ，et al. Scale effects of Hortonian overland flow and rainfall runoff dynamics in a West African catena landscape ［J ］. Hydro Process ，2000，14：165-175.

［5］［6］［7］［8］

王兆礼，陈晓宏，杨涛. 东江流域径流系数变化特征及影响因J ］. 水电能源科学，2010，28（8）：10-13. 素分析［

王建群，卢志华. 土地利用变化对水文系统的影响研究［J ］. 地球科学进展，2003，参考文献4（2）：292-298.

. 水利规划与设计，沈宏. 天然径流还原计算方法初步探讨［J ］2003（3）：25-28.

孟宝，张勃，张华，等. 黑河中游张掖市土地利用/覆被变化J ］. 干旱区资源与环境，2006. 20（3）：的水文水资源效应分析［94-99.

［9］

卜红梅，刘文治，

张全发. 多元统计方法在金水河水质时空变J ］. 资源科学，2009（3）：429-434. 化分析中的应用［

［10］万荣荣，杨桂山. 流域LUCC 水文效应研究中的若干问题探讨

［J ］. 地球科学进展，2005，24（3）：25-33.

［11］Nathalie Pottier ，Edmund Penning-Rowsell ，Sylvia Tunstall ，et

al. Land use and flood protection ：contrasting approaches and out-comes in France and in England and Wales ［J ］. Applied Geography ，2005，25（1）：1-27.

［12］Onstad C A ，Jamieson D G. Modeling the effects of land use modifi-cations on runoff ［J ］. Water Resource Research ，1970，6（5）：1287-1295.

流域

1980

年前0. 1290. 0410. 1560. 073

1980年后0. 0480. 0200. 0750. 040

变化值－0. 081－0. 021－0. 081－0. 033

紫荆关城头会阜平张坊

－0. 073－0. 00890. 13－0. 007－0. 01433. 33－0. 0810. 000100. 00－0. 024－0. 00972. 73

通过和降雨径流还原法比较，可以看出运用多元线性回归模型计算得出的降雨和下垫面因素对径流系数的影响的结果和降雨径流还原法的结果大致相同，但也存在一定的区别，这有可能是由于计算方法以及统计误差造成的。多元线性回归与降雨径流还原法比较的优势在于可以直观地看出下垫面具体的某种土地利用类型对径流系数的影响比例情况，并且模型计算的数值精确度更高，而缺点在于过分依赖数据，要求有足够的降雨径流资料以达到统计的要求，数据的多少会直接影响多元回归统计的拟合效果。

4结论

选择大清河的四个子流域为研究对象，着重研究了气候因素和下垫面因素变化对年径流系数变化的影响，得出以下主要结论：

（1）分析大清河4个子流域年径流系数趋势和突变，表明4个子流域的年径流系数均处于下降的趋势，年径流系数突变主要发生在1980年。运用降雨径流相关法还原1980年后的径流值，通过还原计算初略得出降雨和下垫面对年平均径流系数的影响比例。运用多元线性回归法得出4个子流域年径流系数与其影响因素的回归模型，通过回归模型计算出降雨和下垫面要素对年径流系数的影响比例，结果与降雨还原方法得出的结果大体一致。

（2）在大清河流域，气候因素（降雨）是年径流系数的变化的主要因素，同时下垫面变化也对年径流系数产生一定的影响，尤其是草地、耕地和建设用地的变化对年径流系数影响较为明显。大清河流域年径流系数的这一变化，使该流域的水资源和水生态环境将承受更大的压力，这也是其下游的白洋淀的入淀水量减少的主要原因。

影响径流系数变化的因素是非常复杂的，由于资料条件的限制，本文只是在现有条件下对这一问题进行了探讨，其更深层次的问题还有待于进一步研究。

（责任编辑于尧尧）

水利水电技术第43卷2012年第6期