薛聯(lián)青,張 卉,張洛晨,遲藝俠,3,孫 超

(1.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇 南京 210098； 2.石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院，新疆 石河子 832003；3.河海大學(xué)文天學(xué)院，安徽 馬鞍山 243031； 4.新疆塔里木河流域管理局，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

基于改進(jìn)RVA法的水利工程對(duì)塔里木河生態(tài)水文情勢(shì)影響評(píng)估

薛聯(lián)青1,2,3,張 卉1,張洛晨4,遲藝俠1,3,孫 超4

(1.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇 南京 210098； 2.石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院，新疆 石河子 832003；3.河海大學(xué)文天學(xué)院，安徽 馬鞍山 243031； 4.新疆塔里木河流域管理局，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

采用水文變異指標(biāo)及變化范圍法(IHA/RVA)定量評(píng)估塔里木河上游水庫(kù)運(yùn)行后，干流代表站的水文指標(biāo)改變程度及其生態(tài)影響。研究結(jié)果表明：水庫(kù)運(yùn)行導(dǎo)致塔里木河干流水文情勢(shì)發(fā)生高度改變，改變度高達(dá)60%以上；指標(biāo)體系中3月和6月平均流量，最小1 d和3 d流量、最大30 d和90 d流量，年發(fā)生低流量次數(shù)及逆轉(zhuǎn)次數(shù)等指標(biāo)發(fā)生嚴(yán)重變異。水庫(kù)運(yùn)行對(duì)塔里木河周邊生態(tài)系統(tǒng)影響較大，迫切需要對(duì)河流的流量進(jìn)行適時(shí)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

塔里木河流域；IHA/RVA方法；水文指標(biāo)改變程度；生態(tài)水文情勢(shì)；水利工程影響；定量評(píng)估

隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人類對(duì)水資源的開發(fā)利用程度不斷提高，改變了河流天然的水文情勢(shì)，其中水利工程對(duì)受控河流水文情勢(shì)的改變最為顯著，且改變程度隨著河流開發(fā)利用程度的增加而逐漸累積，并由此產(chǎn)生一系列生態(tài)水文效應(yīng)[1]。塔里木河干流上游修建平原水庫(kù)，大量攔蓄河水用于灌溉，使河川徑流量減少，改變了河流原有的水文條件，打破了流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的平衡。研究塔里木河干流代表站32個(gè)水文指標(biāo)的變化，探討平原水庫(kù)運(yùn)行對(duì)下游水文情勢(shì)的影響，逐步建立河道水量和生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)機(jī)制，為政府決策提供科學(xué)依據(jù)。有關(guān)河流水文情勢(shì)的評(píng)價(jià)工作，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已進(jìn)行了大量的研究。黎云云等[2]將層次分析法和熵權(quán)法結(jié)合賦予各水文指標(biāo)生態(tài)權(quán)重，用以評(píng)價(jià)渭河關(guān)中段林家村、咸陽(yáng)和華縣3個(gè)重要控制斷面的水文情勢(shì)綜合改變度，所得研究成果更加貼近渭河河道實(shí)際情況。段唯鑫等[3]利用M-K秩次相關(guān)檢驗(yàn)法對(duì)長(zhǎng)江宜昌站的徑流序列進(jìn)行顯著性分析，根據(jù)長(zhǎng)江上游已建成的14座大型水庫(kù)群的調(diào)度實(shí)況劃分徑流序列，采用IHA/RVA方法分析得出宜昌站的水文情勢(shì)在2000年后發(fā)生了中等程度的改變，隨著三峽水庫(kù)等上游大型水庫(kù)群的相繼建成運(yùn)行，長(zhǎng)江下游河道的水文情勢(shì)將會(huì)進(jìn)一步改變。張洪波等[4]在總結(jié)國(guó)內(nèi)外水文情勢(shì)指標(biāo)研究成果的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了適宜表征黃河河流生態(tài)水文情勢(shì)的50個(gè)指標(biāo)，并將該指標(biāo)體系應(yīng)用于蘭州斷面的生態(tài)水文評(píng)估。Mwedzi等[5]利用津巴布韋境內(nèi)Manyame流域9個(gè)水文站的實(shí)測(cè)徑流資料，分析其建壩后不同斷面的水文指標(biāo)改變程度，發(fā)現(xiàn)徑流特性在距離大壩10 km范圍內(nèi)變化顯著，11～20 km范圍內(nèi)發(fā)生低度改變，超過(guò)20 km后大壩對(duì)河流的影響完全消失。Suen[6]利用臺(tái)灣23個(gè)水位站的日流量數(shù)據(jù)計(jì)算水文改變度及其對(duì)淡水系統(tǒng)的潛在影響，發(fā)現(xiàn)與1961—1990年相比，1991年以后的旱澇災(zāi)害更為嚴(yán)重。本文以受人類活動(dòng)影響較大的塔里木河流域?yàn)檠芯繉?duì)象，在時(shí)間上考慮平原水庫(kù)建庫(kù)運(yùn)行和擴(kuò)庫(kù)運(yùn)行2個(gè)階段，在空間上考慮阿拉爾站和新渠滿站2個(gè)斷面的水文情勢(shì)較自然狀態(tài)的改變程度，采用改進(jìn)的RVA方法，定量分析水庫(kù)興建對(duì)下游河流水文情勢(shì)的影響，為流域構(gòu)建適宜的生態(tài)水文條件及水資源綜合利用提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

塔里木河位于新疆維吾爾自治區(qū)南部，是我國(guó)最長(zhǎng)的內(nèi)流河，也是環(huán)塔里木盆地9大水系144條源流的總稱，流域面積102萬(wàn)km2。塔里木河干流西始于葉爾羌河、和田河、阿克蘇河三河交匯處的肖夾克，東至尾閭臺(tái)特馬湖，全長(zhǎng)1 321 km。2000年以來(lái)，為拯救下游綠色走廊，每年從博斯騰湖經(jīng)孔雀河向干流下游進(jìn)行生態(tài)輸水，從而形成了塔里木河“四源一干”水系格局[7]。多浪水庫(kù)是塔北灌區(qū)唯一的灌溉調(diào)節(jié)水庫(kù)，由阿克蘇河塔里木攔河閘北岸分水閘引水入庫(kù)，距阿拉爾市約40 km。1965年建庫(kù)時(shí)庫(kù)容為0.11億m3，1971年擴(kuò)庫(kù)后達(dá)0.43億m3，1995年在老庫(kù)邊建一新庫(kù)，庫(kù)容0.77億m3，新老水庫(kù)相通后庫(kù)容達(dá)1.2億m3[8]。勝利水庫(kù)位于阿克蘇河、和田河、葉爾羌河三河交匯口東側(cè)，距阿拉爾市約30 km。1969年8月建庫(kù)，1970年8月蓄水，設(shè)計(jì)庫(kù)容1.08億m3，為大型灌注式平原水庫(kù)[9]。

2 研 究 方 法

2.1 水文改變指標(biāo)法

目前在水文情勢(shì)變化分析中最常用的指標(biāo)是Richter 等[10]1998年提出的水文改變指標(biāo)(IHA)，包含33個(gè)參數(shù)，以水文情勢(shì)的5種基本特征為依托來(lái)劃分水文指標(biāo)，從流量、時(shí)間、頻率、延時(shí)和改變率等方面評(píng)價(jià)河流水文狀態(tài)改變?？紤]到阿拉爾和新渠滿站在研究期內(nèi)未出現(xiàn)日流量為零的情況，本文不考慮零流量天數(shù)，調(diào)整后的IHA參數(shù)見表1。

表1 IHA流量參數(shù)

2.2 水文變化范圍法

Richter等[11]1997年提出水文變化范圍法(RVA)，其核心是通過(guò)分析人類活動(dòng)影響前后河道的日徑流數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估水文指標(biāo)變化的程度。通常以各指標(biāo)的平均值加減標(biāo)準(zhǔn)差或以頻率為75%和25%作為IHA指標(biāo)的上下限，稱為RVA目標(biāo)邊界。

2.3 改進(jìn)的河流水文變化程度分析方法

2.3.1 水文變量偏離度

Richter等[11]通過(guò)水文變量偏離度的概念定量分析水文變異程度。偏離度P主要用于衡量水利工程等人類活動(dòng)引起水文指標(biāo)變化相對(duì)于自然狀態(tài)的偏離程度，計(jì)算公式如下：

(1)

式中：Vpre——人類活動(dòng)影響前的IHA指標(biāo)值；Vpost——人類活動(dòng)影響后的IHA指標(biāo)值。

2.3.2 單個(gè)指標(biāo)改變度

為量化IHA受影響后的改變程度，第i個(gè)IHA指標(biāo)改變度計(jì)算方法如下：

(2)

其中

Ne=rNT

式中：No——人類活動(dòng)影響后IHA指標(biāo)值落入RVA目標(biāo)范圍內(nèi)的實(shí)際年數(shù)；Ne——人類活動(dòng)影響后IHA指標(biāo)值落入RVA目標(biāo)范圍內(nèi)的預(yù)測(cè)年數(shù)；r——人類活動(dòng)影響前IHA落于RVA范圍內(nèi)年數(shù)的比例，本文r=50%；NT——人類活動(dòng)影響后水文系列的總年數(shù)[12]。

為了客觀地評(píng)價(jià)IHA的水文改變程度的嚴(yán)重性，Richter等[10-11]建議0≤D<33%為未改變或低度改變；33%≤D<67%為中度改變；67%≤D≤100%為高度改變。

2.3.3 改進(jìn)的整體水文改變度計(jì)算方法

整體改變度可以從宏觀上考慮各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)河流水文情勢(shì)的綜合改變程度，能有效融合32個(gè)水文指標(biāo)在評(píng)價(jià)河流改變度時(shí)的內(nèi)涵[2]，用一個(gè)值直觀地評(píng)價(jià)河流受人類活動(dòng)影響前后的水文改變度。目前采用的整體水文改變度D計(jì)算方法是Shiau等[13]提出的三等級(jí)法：

(3)

式中0≤D<33%為低度改變；33%≤D<67%為中度改變；67%≤D≤100%為高度改變。

整體水文改變度D直接取均值容易忽略高度改變值對(duì)水文情勢(shì)的影響，若單一指標(biāo)改變度中有一項(xiàng)指標(biāo)改變度Di極高，而其他指標(biāo)改變度Di較低，會(huì)使整體水文改變度D偏低，高度改變指標(biāo)帶來(lái)的生態(tài)影響被縮小化。單個(gè)指標(biāo)改變度的累加忽略了高度改變指標(biāo)帶來(lái)的重大生態(tài)影響。針對(duì)整體水文改變度計(jì)算方法的缺陷，結(jié)合內(nèi)梅羅指數(shù)法考慮最大值影響且物理概念清晰的優(yōu)點(diǎn)[14]，本文做出相應(yīng)修正，以有效避免評(píng)價(jià)河川徑流整體水文情勢(shì)時(shí)易縮小其影響的不足。改進(jìn)的整體水文改變度D′計(jì)算公式如下：

(4)

其中

式中：Djmax——單個(gè)指標(biāo)改變度Di的最大值；Dw——單個(gè)指標(biāo)改變度Di的平均值。

根據(jù)D值劃分河流水文情勢(shì)改變程度的等級(jí)，考慮到原有的三等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)不夠細(xì)致，本文在計(jì)算得出改進(jìn)的整體水文改變度D′的基礎(chǔ)上，對(duì)其分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了細(xì)化，劃分為5個(gè)等級(jí)。具體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為： 0≤D<20%為輕微改變(S)，20%≤D<40%為低度改變(L)，40%≤D≤60%為中度改變(M)，60%≤D<80%為高度改變(H)，80%≤D≤100%為嚴(yán)重改變(G)。

3 結(jié) 果 分 析

3.1 日徑流突變點(diǎn)診斷

20世紀(jì)70年代左右，上游水庫(kù)和多浪水庫(kù)相繼建成并引水入庫(kù)運(yùn)行，1995年多浪水庫(kù)擴(kuò)大庫(kù)容至1.2億m3。結(jié)合阿拉爾、新渠滿站年徑流量發(fā)生突變的年份分別為1970年和1972年[15]，本文以1973年作為塔里木河干流水文情勢(shì)發(fā)生顯著改變的起始年，1995年作為水文情勢(shì)變化加劇之年，對(duì)研究時(shí)段進(jìn)行劃分：第1階段是自然狀態(tài)段為1960—1972年，第2階段是建庫(kù)運(yùn)行影響段為1973—1994年，第3階段是多浪水庫(kù)擴(kuò)庫(kù)運(yùn)行影響段為1995—2014年。受徑流資料收集限制，自然狀態(tài)數(shù)據(jù)不足20 a，雖不能完全反映河流水文情勢(shì)的改變程度，但可以為水利工程對(duì)河流生態(tài)水文情勢(shì)的影響評(píng)估提供一定的參考。

3.2 基于IHA/RVA的塔里木河干流水文情勢(shì)計(jì)算結(jié)果與分析

選取阿拉爾站和新渠滿站55 a的實(shí)測(cè)逐日徑流資料，該段時(shí)間內(nèi)人類活動(dòng)主要包括水庫(kù)運(yùn)行和灌溉取水，由于上游水庫(kù)和多浪水庫(kù)均屬于灌溉型平原水庫(kù)，本文將灌溉取水對(duì)徑流的影響包含在水庫(kù)調(diào)節(jié)對(duì)徑流的影響之中，主要探討水庫(kù)運(yùn)行對(duì)徑流的影響。采用IHA/RVA法評(píng)價(jià)塔里木河上游多浪、勝利兩大平原水庫(kù)蓄水運(yùn)行和多浪水庫(kù)擴(kuò)庫(kù)2種人類活動(dòng)影響情形下，流量的32個(gè)水文指標(biāo)改變情況。

圖1 塔里木河干流代表站流量不同等級(jí)變化度所占比例Fig.1 Proportions of discharge alteration degrees in different levels at representative stations in mainstream of Tarim River

3.2.1 水庫(kù)運(yùn)行前后水文指標(biāo)改變度比較

計(jì)算阿拉爾、新渠滿站在建庫(kù)和擴(kuò)庫(kù)前后32個(gè)水文指標(biāo)的改變度值，并繪制3個(gè)等級(jí)的水文指標(biāo)改變度在2個(gè)水文站2種水庫(kù)運(yùn)行條件下所占比例圖。如圖1所示，受水庫(kù)運(yùn)行影響，2個(gè)代表水文站監(jiān)測(cè)的流量在改變度等級(jí)統(tǒng)計(jì)中發(fā)生低度改變的水文指標(biāo)所占比例最高，在4種情況中的比例范圍為34%～47%；發(fā)生中度改變指標(biāo)所占比例次之，相應(yīng)比例范圍為31%～38%；發(fā)生高度改變指標(biāo)所占比例最低，相應(yīng)比例范圍為16%～34%。在塔里木河干流2個(gè)水文站2種水庫(kù)運(yùn)行條件下，流量高度改變占有比例具有特定的變化規(guī)律，即距離平原水庫(kù)越遠(yuǎn)，其發(fā)生高度改變的水文指標(biāo)占有比例越小，阿拉爾、新渠滿站依次為31%、16%；多浪水庫(kù)擴(kuò)庫(kù)運(yùn)行后發(fā)生高度改變的水文指標(biāo)增多，阿拉爾站高度改變指標(biāo)比例由31%增至34%，新渠滿站發(fā)生高度改變的指標(biāo)比例增加尤為顯著，由16%增至31%。

3.2.2 水庫(kù)運(yùn)行前后水文變量偏離度比較

水庫(kù)修建運(yùn)行后，下游水文站多數(shù)月份的月均流量呈負(fù)偏離狀態(tài)，因?yàn)樾藿ㄆ皆畮?kù)后河流引水率高達(dá)75%以上，大量地表水引入灌區(qū)，使得干流月均流量減少[15]；年最小1 d、3 d、7 d、30 d流量均值顯著增大；年最小1 d流量發(fā)生時(shí)間略微推后，年最大1 d流量發(fā)生時(shí)間有所提前；年發(fā)生高、低流量次數(shù)均增加，說(shuō)明極端流量出現(xiàn)頻率變高。32個(gè)水文變量偏離度分5組，具體分析如下。

3.2.2.1 月平均流量變化

由圖2可知多浪、勝利水庫(kù)的運(yùn)行顯著影響了下游河川的月徑流特性：(a)在非汛期，新渠滿站的月均流量發(fā)生大幅度下降，其中3月份減少量最大，減少22.5 m3/s，多浪水庫(kù)承擔(dān)農(nóng)一師塔北灌區(qū)枯水期調(diào)節(jié)灌溉供水任務(wù)[16]，可能3月水量多用于上游灌區(qū)灌溉，對(duì)下游的補(bǔ)給相對(duì)減少。(b)在汛期，建庫(kù)后的月均流量發(fā)生不同程度的減少，其中6—8月河流徑流量受影響最大，最高月均流量由8月份的657 m3/s減少到522 m3/s，說(shuō)明水庫(kù)的削峰攔洪措施對(duì)汛期徑流的削減作用影響很大。每年6—8月天山上冰雪融化，塔里木河形成洪水期，為家魚自然產(chǎn)卵提供洄游通道，但建庫(kù)后汛期流量的減少對(duì)水生生物繁殖具有不利影響。

圖2 建庫(kù)前后不同水文站月均徑流量Fig.2 Monthly average runoff values at different hydrological stations before and after construction of reservoir

3.2.2.2 年極端流量變化

年極端流量統(tǒng)計(jì)結(jié)果：(a)水庫(kù)建庫(kù)前后，阿拉爾站年最小流量變化顯著，除年最小90 d流量略減小外，其余最小流量均增加，尤以最小1 d流量增加顯著，由建庫(kù)前的5.3 m3/s增至建庫(kù)后的7.3 m3/s，又增至擴(kuò)庫(kù)后的12.5 m3/s(圖3(a))；(b)建庫(kù)后，新渠滿站年最大流量均顯著減小，以最大3 d流量減少最為顯著，由建庫(kù)前的1 008 m3/s減至建庫(kù)后的828 m3/s；(c)多浪水庫(kù)擴(kuò)庫(kù)后，阿拉爾站涉及年最小流量的指標(biāo)均顯著增加且產(chǎn)生了中高度改變，而年最大流量相關(guān)的4個(gè)指標(biāo)有所減少且為低度改變，說(shuō)明1995年多浪水庫(kù)建立新庫(kù)后，水庫(kù)的豐蓄枯補(bǔ)作用加強(qiáng)，使阿拉爾站流量極小值增大、極大值減小?？梢娝畮?kù)的建設(shè)運(yùn)行嚴(yán)重改變了河流原有的極值變化過(guò)程，特別是枯水流量增大，而對(duì)于年最大1、3、7日流量的影響則相對(duì)較小。

3.2.2.3 年極端流量發(fā)生時(shí)間

年極端流量發(fā)生時(shí)間用以衡量外界環(huán)境影響導(dǎo)致的天然徑流季節(jié)性波動(dòng)。年極端流量發(fā)生時(shí)間：(a)阿拉爾站年最小1 d流量出現(xiàn)日期從每年4月下旬推遲到5月上旬(圖3(b))，年最大1 d流量出現(xiàn)日期變化較小，僅提前3～6 d。(b)雖然極端流量發(fā)生時(shí)間的范圍變寬，最小1 d流量允許發(fā)生范圍增至178 d，但2000年以后，仍有不少年份極端流量發(fā)生時(shí)間波動(dòng)強(qiáng)烈，超過(guò)RVA邊界，呈跳躍式改變。塔里木河干流河段徑流極小值出現(xiàn)時(shí)間的推后，會(huì)嚴(yán)重威脅到河道內(nèi)生物的棲息環(huán)境，影響河流生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；而魚類一般在汛期漲水時(shí)段產(chǎn)卵，并且需要相應(yīng)的溫度條件[17]，徑流極大值發(fā)生時(shí)間的提前，在一定程度上會(huì)改變塔里木河干流魚類的產(chǎn)卵時(shí)間和繁殖期內(nèi)的行為過(guò)程。

圖3 阿拉爾站最小1日平均流量變化及發(fā)生時(shí)間Fig.3 Changes of annual minimum 1-day average discharge and occurrence time at Alar Station

3.2.2.4 高低流量的頻率及延時(shí)

高低流量頻率及延時(shí)是構(gòu)造河流生境必不可少的要素，是維持河流生態(tài)系統(tǒng)健康至關(guān)重要的參數(shù)。從以上分析可知，平原水庫(kù)運(yùn)行后，新渠滿站年發(fā)生低流量次數(shù)較蓄水前增加了50%，同時(shí)持續(xù)時(shí)間增加了172% ( 蓄水前為9 d，蓄水后為24.5 d) ；年發(fā)生高流量次數(shù)減少17%，但持續(xù)時(shí)間增加57%。阿拉爾、新渠滿水文站低流量脈沖次數(shù)的增加，會(huì)使塔里木河干流部分河灘呈現(xiàn)干濕反復(fù)交替的現(xiàn)象，影響河漫灘生態(tài)的自然發(fā)展[18]。高流量平均延時(shí)的適度增加又給河岸生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展帶來(lái)了福音，因?yàn)楦吡髁垦訒r(shí)的增加給生活在河岸邊的動(dòng)植物，尤其是胡楊林帶來(lái)了足夠的養(yǎng)分，也許會(huì)對(duì)沿岸的生物發(fā)展起到積極推動(dòng)作用。

圖4 新渠滿站1973—2014年流量平均減少率Fig.4 Average reduction rate of discharge at Xinquman Station during 1973 to 2014

3.2.2.5 流量變化改變率及頻率

河道流量的增加率和減少率的大小對(duì)河道水生生物種群具有一定影響，就區(qū)域自然生態(tài)系統(tǒng)而言，二者數(shù)值大小保持一個(gè)合理范圍比較有利。分析流量改變率及頻率可知：(a)平原水庫(kù)蓄水運(yùn)行后，阿拉爾站年內(nèi)流量上漲幅度減少35%，下降幅度減少29%，流量逆轉(zhuǎn)次數(shù)由年均74次增加到86次；(b)多浪水庫(kù)擴(kuò)庫(kù)以后，由新渠滿站流量的平均減少率(圖4)可知，流量減少率在2009—2012年間呈顯著增加趨勢(shì)，且超出RVA下邊界。生物承受外界變化的能力有限，流量允許變動(dòng)范圍的減小會(huì)對(duì)原本脆弱的河岸帶植物和有機(jī)物生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響，而頻繁的流量波動(dòng)會(huì)破壞動(dòng)植物生境的穩(wěn)定性，阻礙水生生物生長(zhǎng)[19]。尤其是2005年以后，流量平均減少率超出RVA目標(biāo)范圍的年份增多，需要引起水資源管理單位的重視，防止出現(xiàn)進(jìn)一步的惡化。

3.2.3 整體水文改變度分析

基于IHA/RVA法分析得到水文站點(diǎn)整體改變度，如表2所示。建庫(kù)前后，阿拉爾站第1組水文指標(biāo)改變度最大(為67.1%)，第5組指標(biāo)次之(為64.6%)，均屬于高度改變；多浪水庫(kù)擴(kuò)庫(kù)前后阿拉爾站和新渠滿站受影響最大的水文指標(biāo)均為第1組，說(shuō)明水庫(kù)運(yùn)行對(duì)月均流量的改變度最高，屬于高度改變。

表2 塔里木河干流代表站改進(jìn)的整體水文改變度

比較改進(jìn)前后整體水文改變度的評(píng)價(jià)結(jié)果得出：不同水庫(kù)運(yùn)行方式下不同水文站點(diǎn)的水文改變度評(píng)價(jià)結(jié)果均為中度改變。而改進(jìn)的整體水文改變度計(jì)算值增大，塔里木河干流評(píng)價(jià)結(jié)果由大到小分別為：阿拉爾(擴(kuò)庫(kù)后66%)、新渠滿(擴(kuò)庫(kù)后65.3%)、阿拉爾(建庫(kù)后62.7%)和新渠滿(建庫(kù)后58.3%)，除建庫(kù)前后新渠滿站發(fā)生中度改變外，其余均發(fā)生高度改變。多浪擴(kuò)庫(kù)后對(duì)塔里木河流域生態(tài)系統(tǒng)的影響加劇，新渠滿由于距離兩大平原水庫(kù)較遠(yuǎn)，受區(qū)間來(lái)水的影響，其水文變異較阿拉爾水文站偏小。說(shuō)明應(yīng)用改進(jìn)的整體水文改變度評(píng)價(jià)方法，得到水庫(kù)運(yùn)行對(duì)河流水文情勢(shì)的影響加劇，更不利于周邊生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

有研究表明，為了保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的適時(shí)灌溉，沿塔里木河修建了大量平原水庫(kù)，造成塔里木河中下游來(lái)水量逐年減少，從而導(dǎo)致河道內(nèi)生物多樣性銳減，河流斷流、湖泊干涸、地下水位持續(xù)下降，大面積胡楊林和天然植被衰敗和死亡[20]。王智超等[21]對(duì)塔里木河上游優(yōu)勢(shì)土著魚類之一葉爾羌高原鰍研究表明，近些年葉爾羌高原鰍的繁殖受到了一定程度的影響，種群數(shù)量有降低趨勢(shì)，這與阿拉爾河段水域環(huán)境的惡化密切相關(guān)。水利工程修建引起水文指標(biāo)參數(shù)的趨弊變化，使水生生物繁殖受阻，陸生動(dòng)植物棲息地范圍減小和破碎化，塔里木河干流水文情勢(shì)發(fā)生高度改變，打破了其原本就脆弱的生態(tài)系統(tǒng)平衡，驗(yàn)證了本研究結(jié)論。綜上分析，基于改進(jìn)的整體水文改變度公式得到的塔里木河干流水文情勢(shì)改變度的評(píng)價(jià)結(jié)果符合客觀事實(shí)，更有助于人們定性地了解平原水庫(kù)的修建運(yùn)行對(duì)河川徑流的影響。

4 結(jié) 語(yǔ)

以IHA指標(biāo)體系為基礎(chǔ)，采用改進(jìn)的RVA法評(píng)估水利工程對(duì)塔里木河干流生態(tài)水文情勢(shì)的影響，發(fā)現(xiàn)兩大平原水庫(kù)建設(shè)運(yùn)行后對(duì)塔里木河干流徑流產(chǎn)生較大影響：多數(shù)月份的月均流量減少，尤以3、6、8月份減少顯著；阿拉爾站最小1 d流量發(fā)生時(shí)間從4月下旬推遲到5月上旬；年發(fā)生低流量的次數(shù)均較之前增加；新渠滿站流量逆轉(zhuǎn)次數(shù)增加。這些水文節(jié)律的變化將減少陸生動(dòng)植物水資源的可得性，影響洪泛區(qū)內(nèi)胡楊林的生長(zhǎng)，并且對(duì)下游河道水生生物的棲息環(huán)境、洄游及產(chǎn)卵等產(chǎn)生不利影響。建庫(kù)后，阿拉爾和新渠滿站水文指標(biāo)的整體改變度依次為62.7%和58.3%，且隨著多浪水庫(kù)的擴(kuò)建，發(fā)生高度改變的水文指標(biāo)增多，其對(duì)河流的控制程度增大，阿拉爾和新渠滿站的水文情勢(shì)整體改變度也逐漸增大。

雖然以上研究可以為塔里木河干流水資源優(yōu)化配置和河流生態(tài)調(diào)度提供一定的參考，但是由于生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)資料匱乏，水文指標(biāo)和生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)關(guān)系的定量實(shí)證分析略有不足，應(yīng)進(jìn)一步搜集水文情勢(shì)變化前后的生態(tài)資料，深入分析其響應(yīng)機(jī)制。

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Impact of water conservancy projects on eco-hydrological regime of Tarim River based on improved RVA method

XUE Lianqing1,2,3, ZHANG Hui1, ZHANG Luochen4, CHI Yixia1,3, SUN Chao4

(1.CollegeofHydrologyandWaterResources,HohaiUniversity,Nanjing210098,China;2.CollegeofWaterConservancyandArchitecturalEngineering,ShiheziUniversity,Shihezi832003,China;3.WentianCollege,HohaiUniversityMa’anshan243031,China;4.XinjiangTarimRiverBasinManagementBureau,Korla841000,China)

The method of indicators of hydrologic alteration and range of variability approach (IHA/RVA) was used to quantitatively evaluate the change degree of hydrological parameters at representative stations in the mainstream of the Tarim River and ecological effects caused by the operation of reservoirs in the upper reaches of the Tarim River. The results show that the operation of the reservoirs caused a significant change of the eco-hydrological regime of the Tarim River, and the change degrees were all higher than 60%. Significant changes occurred on the average flows in March and June, the annual 1-day and 3-day minimum discharges, the annual 30-day and 90-day maximum discharges, the number of low pulses, and the number of reversals. Reservoir operation significantly affected the ecosystem around the Tarim River. It is urgent to regulate the discharge of the river, in order to achieve the harmonious development of regional economy and ecological environmental protection.

Tarim River Basin; IHA/RVA method; change degree of hydrological parameters; eco-hydrological regime; impact of water conservancy projects; quantitative evaluation

10.3876/j.issn.1000-1980.2017.03.001

2016-06-21

國(guó)家自然科學(xué)基金(41371052，U1203282) ；水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201501059)；江蘇省“青藍(lán)”工程項(xiàng)目([2014]4)；江蘇省高校優(yōu)秀中青年教師和校長(zhǎng)境外研修項(xiàng)目(蘇教師[2015]35)；江蘇省博士后科研資助計(jì)劃(1401095C)

薛聯(lián)青(1973—)，女，新疆石河子人，教授，博士，主要從事環(huán)境水文及生態(tài)水文研究。E-mail: lqxue@hhu.edu.cn

TV6；P33

A

1000-1980(2017)03-0189-08