Page 51 - 2022年第53卷第10期

图 ７ 各影响因子与水文干旱 Ｚ指数相关系数

相依结构的变异点是质变，变异点之前或之后的累积效应是量变，本文通过计算各因子与水文干
旱 ＣＬＲ法所得统计值（Ｚ指数）的 Ｐｅａｒｓｏｎ相关系数，分析气候变化（气象因子 Ｐ与 ＰＥＴ、气象干旱特
征）、人类活动（人类取用水）对渭河流域水文干旱历时 － 烈度相依结构动态变化的影响，便是分析这
一量变到质变的干旱演变过程，结果如图 ７所示。
由图 ７可知，各水文站虽然表现出明显的差异性，但仍存在一定的规律性。人类活动和气象干旱
是影响水文干旱 Ｚ序列变化的主要因素，张家山站水文干旱 Ｚ指数与气象干旱烈度的相关性超过了
９５％的置信度检验，张家山站水文干旱 Ｚ指数与人类取用水、状头站水文干旱 Ｚ指数与气象干旱 Ｚ指
数、人类取用水的相关性均超过了 ９９％的置信度检验。
降水对水文干旱历时、烈度单变量有着直接的影响，不可忽视，但在渭河流域，降水对水文干旱
历时、烈度的影响程度大致相同，不对等现象不明显，故降水与水文干旱 Ｚ指数相关性不足。
水分缺失信号由气象干旱向水文干旱传递需要一定的时间，受到气象、下垫面、水利工程等多种
因素作用，十分复杂 ［４２］ ，虽然华县、张家山、状头 ３站相距不远，都在渭河流域，其海气耦合关系差
不多，但下垫面情况不尽相同，陆气耦合关系有所差异，因此其水文干旱历时 － 烈度相依结构动态变
化对气象干旱的响应也有所差异。
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华县站位于渭河下游，集水面积 １０６４９８ｋｍ ，占渭河全流域面积的 ７８．９％，为干流站点，控制面
积大，人类取用水所造成的水量短缺在流经该站之前已经被较好地调节，对水文干旱历时 － 烈度相依
结构动态变化影响较弱。而张家山、状头站分别为泾河、北洛河两个支流的控制站，泾河在华县站以
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上汇入渭河，集水面积 ４３２１６ｋｍ ，占华县站的 ４０．６％，北洛河在华县站以下汇入渭河，集水面积
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２５１５４ｋｍ ，占渭河全流域的 １８．６％，人类取用水对小流域径流量的冲击较大，因而与水文干旱历时－
烈度相依结构相关关系显著。
因气象干旱历时、烈度、Ｚ值 ３个因子中，Ｚ值的相关系数 ３个水文站中总体较高，故采用该因
子代表气象干旱特征进行后续分析。以气象干旱 Ｚ值、降水、潜在蒸散发、人类取用水 ４个影响因素
为输入，采用随机森林回归模型拟合水文干旱 ＣＬＲ法所得 Ｚ统计量，训练样本由前 ２８个数据组成，
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验证样本由后 １０个数据组成，并使用决定性系数（Ｒ）、纳什效率系数（ＮＳＥ） ［４４］ 两个指标对模型精度
进行评价，结果如表 ５所示。
表 ５ 随机森林模型评价指标

水文站 样本 ＮＳＥ Ｒ ２
训练期 ０．８３ ０．９２
华县
验证期 ０．７０ ０．９１
训练期 ０．８５ ０．９４
张家山
验证期 ０．７０ ０．９２
训练期 ０．９１ ０．９３
状头
验证期 ０．７６ ０．９２

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由表 ５可知，模型模拟效果良好，训练期 ＮＳＥ最低为 ０．８３，Ｒ最低为 ０．９２，验证期 ＮＳＥ最低为
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