Page 43 - 2022年第53卷第10期

Ｃｏｐｕｌａ函数的极大似然比（Ｃｏｐｕｌａ － ｂａｓｅｄＬｉｋｅｌｉｈｏｏｄ － ｒａｔｉｏ，ＣＬＲ）检验法可以表征多变量相依结构
的变化情况，并检验出相依结构强度的变异点 ［１２ － １３］ ，在水文学领域得到了广泛应用。Ｘｉｏｎｇ等 ［１４］ 以长
江上游为例，应用 ＣＬＲ法检验出该流域三变量洪水序列在 １９８７年发生显著变异。赵静 ［１５］ 以 ＣＬＲ法研
究了黄土高原泾河流域季节归一化植被指数（ ＮＤＶＩ）与降水?气温之间的突变关系，９５％置信水平下，
未发现显著变异点。Ｄｏｎｇ等 ［１６］ 以青藏高原大通河流域为例，探究降水－ 温度相依结构的非平稳性，并
以双累积曲线法作对比，说明了 ＣＬＲ法的优越性。基于此，本文采用 ＣＬＲ法开展水文干旱历时－ 烈度
相依结构的变异诊断。
变化环境下，学者们采用不同因子，多角度分析区域干旱动态变化的原因。例如，Ｎｉｅ等 ［１７］ 建立
了一个二元干旱指数表征气象与水文干旱，并以交叉小波研究了降雨（ Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，Ｐ）、径流、潜在
蒸散发（ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ，ＰＥＴ）、ＮＤＶＩ等与渭河流域干旱风险的关系。陈晨 ［１８］ 以黄河和珠
江流域为例，选取降水、平均气温、潜在蒸发、平均水汽压、干燥度 ５种气象因子和基流、土壤湿
度、ＮＤＶＩ、海拔、坡度 ５种下垫面因子，以地理探测器定量分析各驱动因子对干旱的影响程度。李运
刚等 ［１９］ 在研究云南红河流域气象水文干旱演变分析时发现，典型气象、水文干旱事件的历时、严重程
度和强度之间具有紧密的相关性，流域气象干旱是水文干旱的主要驱动力，人类活动对水文干旱的影
响相对较小。可以看 出，气 候 变 化 与 人 类 活 动 是 干 旱 演 变 的 重 要 原 因。因 此，基 于 气 象 因 子 （Ｐ、
ＰＥＴ）、气象干旱特征（历时、烈度、历时－ 烈度相依结构动态变化统计量 Ｚ值）、人类活动（人类取用
水）三大类影响因子，分析水文干旱历时－ 烈度相依结构动态变化的驱动力，获得因子的重要性排序，
是本文的另一个目标。
综上所述，以渭河流域为研究对象，采用 ＣＬＲ法，对渭河流域水文干旱历时 － 烈度相依结构进行
变异诊断，研究其相依结构动态演变特征；从气候变化和人类活动的角度，探究该流域水文干旱历
时－ 烈度相依结构动态变化的驱动力。本文在干旱两变量相依结构动态演变及驱动力分析研究中提供
了一种新的视角，将有助于完善干旱形成演变机理，为干旱预报、预警提供支撑，从 “被动抗旱” 过
渡到 “主动防旱” 阶段，所提框架可推广应用于其他流域。

２ 研究区域与数据

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渭河是黄河的第一大支流，全长 ８１８ｋｍ，流域面积 １３．５万ｋｍ ，多年平均径流量 ７５．７亿ｍ ３［１］ 。
整个流域地势西高东低，起伏较大，地貌以黄土高原和关中盆地为主，属大陆性气候。据 １９６１—２０１３
年资料，渭河流域多年平均降水量为 ５３９．７ｍｍ，主要集中在 ６—１０月，多年平均蒸发量为 ４８８．３ｍｍ ［２０］ 。
渭河流域人口密集，工农业发达，矿藏丰富，经济开发潜力很大。有证据表明，该流域干旱频发，对
经济、社会和生态的影响也越发严重 ［１０，２１］ 。渭河流域地理位置见图 １。
本文收集了渭河流域主要水文站（华县、张家山、状头站）实测月径流资料（黄河流域水文年鉴），
以及流域内 ２１个气象站点的实测月降雨、月潜在蒸散发资料（中国气象科学数据共享服务网），所选
水文站、气象站分布见图 １。将渭河流域分为渭河干流区域、泾河流域、北洛河流域 ３个子流域，分
别以华县、张家山、状头站作为代表站。潜在蒸散发量采用世界粮农组织（ ＦＡＯ）推荐的 ＦＡＯＰｅｎｍａｎ －
Ｍｅｎｔｅｉｔｈ 公式计算得到 ［１５］ ，面降雨量与面潜在蒸散发量使用基于 ＡｒｃＧＩＳ平台的泰森多边形法计算而
来。如图 １所示，张家山站径流量在华县站以上汇入渭河干流，故华县站径流量对应渭河干流区域加
泾河流域的面降雨量、面潜在蒸散发量，张家山、状头站径流量分别对应泾河流域、北洛河流域的面
降雨量、面潜在蒸散发量。月尺度还原径流数据来自黄河水利委员会，在还原时主要考虑了河道的净
取水量，包括农业净耗水量、工业净耗水量、生活净耗水量、水库蒸发渗漏损失等 ［２２］ 。文献［２３］详
细撰写了还原径流的计算方法及准确性验证。为保证资料系列的同步性，以上所有数据均采用 １９６０—
２０１０年共 ５１年的月尺度序列。

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