人类活动对黑河流域水循环的影响，可分为直接影响和间接影响。直接影响的活动是大规模地拦蓄引用地表水和开采地下水。这些活动直接改变了地表和地下径流，对水循环产生巨大而深刻的影响。土地利用活动则是通过改变下垫面条件间接、缓慢地影响水循环过程。

一、大规模拦蓄引用地表水

（一）兴修水库

水库具有拦洪蓄水和调节水流的功能，同时修建水库还导致黑河流域平原区水循环过程发生重大改变。例如库坝下游河流径流完全受人为控制，水库愈多，截留的水量调控能力愈强，下泻径流量愈小（图7-24），进而改变了河流自然径流过程和对地下水系统的补给能力。

图7-24 黑河流域双树寺水库修建前后坝下河流年径流量动态变化

在黑河流域102座水库中，许多水库修建在各支流出山口河道上，直接拦截河水，造成坝下游河流出现季节性断流，甚至完全断流。例如民乐县上湾村洪水河上的双树寺水库，1975年建库以后，坝下河道一般只在每年的7～9月的雨季才有水流通过，而其他季节均断流（图7-24）。在中游黑河干流两岸，平原水库共有18座，其中大部分水库建于20世纪50～60年代，山区水库大部分建于70年代。若以60年代末和70年代末作为大规模建库的两个分界点，则50～60年代正义峡河水径流量为11.35×10⁸ m³/a，70年代为10.55×10⁸ m³/a，80～90年代为9.48×10⁸ m³/a，可见建库数量对黑河流域下游径流量的影响是显著的（图7-25）。

（二）改建引水渠

黑河流域现有干、支渠910条，总长4500 km。这些引水渠大部分是在明、清时期修建的。为增强输水能力，近50年来的渠系建设主要是改造和完善原有渠道。在张掖地区，渠系大部分渠道改建于20世纪70年代，其次是60年代和80年代，但是改建长度以80年代以来最长，每年的引水量也以80年代以来最大，尤其是90年代显著增加（表7-11）。若以50年代、60～70年代、80年代末为分界点，则50年代、60～70年代、90年代正义峡年径流量分别为12.06×10⁸ m³/a、10.6×10⁸ m³/a和7.80×10⁸ m³/a。由此可见，大引水量对于90年代正义峡年径流量大减产生了一定影响。例如张掖地区渠首引水量与正义峡径流量之间呈负相关关系，相关系数达0.87（图7-26）。

图7-25 历年5月份黑河干流正义峡站径流量与张掖地区水库总数之间关系

表7-11 黑河流域张掖地区引水渠与渠首引水量变化过程

图7-26 黑河干流正义峡年径流量与渠首引水量之关系

二、开采地下水

在黑河流域，地下水开采井绝大部分为农灌井，主要分布在中游区平原。在中游冲洪积扇前缘带和细土平原，形成了3个纯井灌区和20多个河（泉）、井混灌区。经过50年代和70年代两个打井高峰，到1976年张掖地区开采井达到6232眼。1963年张掖、山丹、高台有效井只有13眼，以土井为主。到1989年共有机井3067眼，1992年4572眼。黑河流域地下水开采量由1955年的0.77×10⁸ m³增加到1999年的5.38×10⁸ m³（丁宏伟等，2002）。随着开采量的增加，区域地下水水位下降。下降速率在山前地带为1.0 m/a，中部砾石平原为0.3～0.7 m/a，北部细土平原为0.1～0.4 m/a。黑河流域中游区6号泉处溢出带已经下移200～1000 m，图7-27是其年均流量变化过程。

图7-27 黑河流域泉6的年均流量动态变化

在黑河流域，地下水开采量与泉流量之间呈显著负相关，相关系数为0.99（图7-28）。由于中游区河水接受相当数量的泉水补给，所以开采量大增引起泉水量减少，是下游区正义峡站河水径流量大减的又一个原因。

图7-28 黑河流域地下水开采量与泉水径流量之间关系

三、土地利用变化

土地利用变化通过改变下垫面条件影响水循环。耕地面积增加，不但使灌溉用水量增加，影响地表和地下径流，作物蒸发量加大，影响降水和蒸发（张强等，2002；张林源等，1994），而且由于农田改造措施，坡地改梯田，改变了坡降和粗糙度，拦蓄和延缓了地表径流，增加地表水的下渗，从而使水循环发生改变。

据中国科学院寒区旱区环境与工程研究所的1∶10万Landsat TM图像解译数据，1987～2000年的13年间，黑河流域土地利用发生了显著变化（表7-12）。草地、森林、河流、湖泊和永久积雪、冰川等面积减少，尤其是草地面积减少最多，而耕地、沙丘、戈壁、盐碱地、裸岩、裸土地和建筑用地等面积显著增加。从土地利用来看，草地面积在中、上游不但没有减少，而且还增加了，全流域草地的减少是由下游草地减少所致。森林面积在上、中、下游均减少，尤其以上游减少最多。耕地面积和建筑面积在中游增加最多。

表7-12 1987～2000年黑河流域土地利用变化（hm²）

祁连山森林是黑河流域水源涵养林，1959～1973年间曾发生过几次大规模的砍伐，使森林蓄积量消耗达54.99×10⁴ m³，林业用地面积缩小7620 hm²。现有森林蓄积量162.68×10⁴ m³，林业面积15.43×10⁴ hm²。若以1959年、1973年为界，划分3个时段，即1944～1958年，1959～1973年和1974～2000年，则在这3个时段黑河莺落峡出山口年均径流量分别为14.25×10⁸ m³，15.25×10⁸ m³和15.63×10⁸ m³，可见大规模砍伐前、砍伐期间和砍伐后年均径流量愈来愈大，且砍伐后的年均径流量比砍伐前增加1.38×10⁸ m³/a。

在黑河流域，近50年来耕地灌溉面积显著增加，灌溉面积分别与渠首引水量和开采量有一定的正相关关系，相关系数分别为0.68和0.72，而引水量和开采量又分别与正义峡径流量负相关明显，相关系数分别为0.84和0.95。因此，灌溉面积不断增加是正义峡径流量不断减少的原因之一。

四、人类活动对水循环影响定量特征

利用莺落峡与正义峡径流量双累积过程曲线图，能够剥离自然因素变化的影响，识别人类活动对黑河流域水循环影响的程度。这种方法以人类活动强度较小的50年代径流量作为天然径流量，通过实测径流量与天然径流量对比，分析实测径流量曲线的拐点。拐点对应的时间，可能是人类活动对水循环显著影响的发生时间，偏离量反映自拐点对应的时间以来人类活动影响径流量的衰减强度，偏离量与自拐点以来时间段之比为径流量年均衰减率，偏离量与拐点对应的实测径流累积量之比是人类活动对水循环影响的程度。

从图7-29可看出，1950～1998年期间正义峡—莺落峡之间年径流量双累积曲线图上出现拐点的时间为20世纪80年代初，表明人类活动对正义峡年径流量的影响于80年代初开始发生质的变化，到1998年累计减少水量74×10⁸ m³。计算结果表明，在20世纪50年代和60～70年代，当人类活动影响强度分别为18%和28%时，尚未对正义峡年径流过程产生质变影响。进入80～90年代，当人类活动影响强度超过33%时，正义峡年径流过程开始发生根本性变化，急剧劣变。

图7-29 黑河干流莺落峡和正义峡站年径流双累积曲线图

由于人类活动强度具有季节性变化特点，所以它对水循环过程的影响也具有季节性特征。每年的5月份春灌、8月份秋灌和10～11月份秋冬灌的径流量双累积曲线（图7-30（a）、（b）、（c）），明显不同于年径流量。5月份的正义峡实测径流量从60年代开始偏离，而且偏离程度很大，说明春灌对水循环影响权重较大（图7-30（a））。8月份的实测径流量也在1960年开始偏离，但是偏离量相对5月份小（图7-30（b））。10～11月份的双累积曲线完全不同于上述两种，60年代初期实测径流量与天然径流量拟合很好，从60年代中期至70年代中期，实测径流量比天然径流量还大（图7-30（c））。这是因为冬季中游用水少，夏季存留在水库中的水被弃排到黑河之故，但是从1976年开始，不但没有弃水，而且还用水过度，导致实测径流量明显偏离。

在非农灌期，例如7月份，其实测累积径流量曲线从60年代中、后期开始偏离，至70年代初偏离较大，此后偏离缓慢加大（图7-30（d））。非农灌期主要是工业和生活用水，该曲线反映了这部分用水对水循环的显著影响开始于60年代中、后期，此后呈缓慢增长趋势。

为了便于对比全年和各月人类活动对水循环的影响程度，取一个相同的时间段，例如1980～1988年，计算这段时间内径流的衰减量、年均衰减量和影响程度，结果如表7-13所示。从表7-13可见，年影响程度为4%，5月、8月、10～11月和7月份的影响程度，分别为74%、28%、12%和7%，进一步表明春灌时期人类活动对水循环的影响程度最大，其次是秋灌，再次是冬灌，工业和生活用水影响最小。

图7-30 黑河干流莺落峡-正义峡站月径流量双累积曲线图

表7-13 1980～1988年黑河干流正义峡站径流量变化对比

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文章来源：天狐定制

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