黃河干流蘭州段生態(tài)水文評估指標體系構(gòu)建及應(yīng)用

黃河干流蘭州段生態(tài)水文評估指標體系構(gòu)建及應(yīng)用

1生態(tài)水文指標體系水是人類與自然生態(tài)系統(tǒng)之間的聯(lián)系。在某種程度上，許多與人類活動有關(guān)的河流生態(tài)問題與河流之間的聯(lián)系沒有直接關(guān)系。作為國際河流生態(tài)系統(tǒng)研究領(lǐng)域的重要分支,河流生態(tài)水文聯(lián)系的研究一直被學術(shù)界積極關(guān)注。許多大型國際研究計劃如IGBP/BAHC項目(1990—2002)、IHP-V(1996—2001)、IHP-VI(2002—2007)、GWSP都將生態(tài)水文聯(lián)系納入研究范疇。通過研究,人們發(fā)現(xiàn)水文過程相當復雜,涉及大量信息和規(guī)律,與生態(tài)系統(tǒng)在不同尺度、不同層次上存在多維結(jié)構(gòu)關(guān)系,因此要完全弄清其間的物理化學過程與生態(tài)作用機理是相當困難的。但有研究成果表明水文指標與河流系統(tǒng)的生態(tài)變化之間存在較強的響應(yīng)關(guān)系,通過建立生態(tài)水文指標體系來研究人類活動影響下復雜的河流生態(tài)水文過程是一種有效的分析生態(tài)水文聯(lián)系的手段?？v觀國內(nèi)外關(guān)于河流生態(tài)水文聯(lián)系的研究成果,不難發(fā)現(xiàn)其多與人類活動相關(guān)聯(lián),且主要集中于水電開發(fā)對生態(tài)水文聯(lián)系的響應(yīng)關(guān)系方面。而在應(yīng)用生態(tài)水文指標體系評估河流生態(tài)水文態(tài)勢,識別生態(tài)水文系統(tǒng)演變趨勢等方面則不夠完善。目前該方向上有代表性的研究成果包括:Poff等率先建立的一套評估生態(tài)水文變化過程的水文變化指標方法(IndicatorsofHydrologicAlteration,IHA),該指標體系從水流的流量、頻率、歷時、發(fā)生時間和變化率等5個方面表征生態(tài)結(jié)構(gòu)信息,并應(yīng)用于美國卡羅萊納州北部羅阿諾克河的生態(tài)水文特征分析中,發(fā)現(xiàn)建壩前后該河發(fā)生了較大的生態(tài)水文特征變化;Growns等對IHA進行了擴展,提出了一套7類指標構(gòu)成的指標體系,相比IHA增加了流量的年內(nèi)、年際變化和洪水指數(shù)等指標,并對澳大利亞東南部107條河流進行分析與驗證,取得了較好的效果;Olden等總結(jié)了當時171個可用的水文指標,并依次對美洲大陸的420個河流站點的水文資料進行統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)了影響研究區(qū)域的具有統(tǒng)計意義和生態(tài)表征能力的水文指標,提出了一個服務(wù)于未來的生態(tài)水文評價指標選擇的統(tǒng)計框架;Suen等應(yīng)用魚類個體生態(tài)學矩陣法,結(jié)合研究區(qū)特殊氣候環(huán)境,提出了臺灣北部河流生態(tài)水文指標體系(TEIS),包含一般流量變化、高低流量、流量變化率、出現(xiàn)時間等60個特征指標。其特點是考慮了臺灣地區(qū)的季節(jié)變化、臺風和生態(tài)需求,使物種特征與水文變化關(guān)聯(lián)更緊密。國內(nèi)在該領(lǐng)域也進行了嘗試性的研究,徐天寶借鑒國外已有的研究成果,在長江流域建立了一套水文指標體系,并應(yīng)用于葛洲壩水利工程對長江中游生態(tài)水文特征的影響評價中。綜合以上分析發(fā)現(xiàn),生態(tài)水文指標用于探索河流生態(tài)系統(tǒng)與水文過程的耦合關(guān)系是一種有效的方式,但鑒于研究區(qū)域較為分散,且地理條件與生態(tài)特征差異較大,目前尚無法形成國際統(tǒng)一的研究體系,在理論和方法上仍處于探索、發(fā)展階段,在實踐上也存在很大的嘗試性。黃河流域地處我國北方地區(qū),獨特的地形地貌、地質(zhì)條件、土壤成分、氣候特征以及社會經(jīng)濟的水需求規(guī)律使黃河形成了區(qū)別于其他河流的多沙、善淤、洪泛、多變的特性和水流情勢,也構(gòu)建了其多樣、復雜的流域生態(tài)類型與特點。近年來由于人類過度取用黃河水,使黃河深受河道斷流、主槽淤積萎縮、部分地區(qū)地下水位下降等問題困擾,產(chǎn)生了水體自凈作用削弱、生物多樣性遭到破壞等負面生態(tài)影響,致使黃河生態(tài)水文系統(tǒng)的健康狀況不斷惡化,流域生態(tài)環(huán)境正在經(jīng)受前所未有的考驗。而限于科學技術(shù)發(fā)展和生態(tài)檢測手段,人們尚無法直接觀測或準確了解河流生態(tài)系統(tǒng)的變化與演變過程。因此,現(xiàn)階段黃河生態(tài)水文指標體系(YellowRiverEco-hydrologicalIndexSystem,YEHIS)的建立就顯得尤為重要。通過這套指標體系,人類可了解河流生態(tài)系統(tǒng)的需求和生態(tài)修復活動的效果,及時評價人類活動對河流的影響程度,進而構(gòu)建一個良性的人類活動與河流的交互、循環(huán)過程。2河流生態(tài)水文系統(tǒng)的性能2.1河流生態(tài)水文系統(tǒng)的概念在河流生態(tài)系統(tǒng)中生命要素和環(huán)境要素眾多,而水是這些要素賴以存在的關(guān)鍵。要探索和保護這些生環(huán)要素,就必須分析水與這些相關(guān)要素間的相互作用和依存關(guān)系,即生態(tài)水文聯(lián)系。為更好地研究河流生態(tài)系統(tǒng)中水的循環(huán)轉(zhuǎn)化過程及其對生態(tài)系統(tǒng)的驅(qū)動作用,筆者定義了河流生態(tài)水文系統(tǒng)的概念,認為河流生態(tài)水文系統(tǒng)是河流水文系統(tǒng)與河流生態(tài)系統(tǒng)的復合體,側(cè)重于將河流的水文循環(huán)、徑流機制與河流生態(tài)過程相結(jié)合,通過蘊含了大量重要生命和環(huán)境要素信息的河流水文過程驅(qū)動生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動、生命循環(huán)及棲息地變化等進程。因此,從研究方法上講,本文河流生態(tài)水文系統(tǒng)的研究更側(cè)重于水文學途徑,旨在研究流域或區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)中水文循環(huán)與生態(tài)過程間的聯(lián)系和響應(yīng)機理,以通過改變水文過程來實現(xiàn)改善生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)的目標。2.2建立生態(tài)水文體系在有關(guān)生態(tài)水文聯(lián)系的研究中,人們通常用指標體系來表征和評估一個流域或區(qū)域的生態(tài)水文系統(tǒng)健康狀態(tài)。指標體系一般由一系列具有生態(tài)意義的水文要素或特征所組成,并作為生態(tài)水文系統(tǒng)對水需求的外在表現(xiàn)形式。由于生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)與演變進程極其復雜,很難量化,人類無法與自然生態(tài)系統(tǒng)間形成有效的信息溝通,因此只能近似地借助系統(tǒng)的一些外在表現(xiàn)來了解生態(tài)系統(tǒng)的演變過程。而水及水文循環(huán)在河流生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)與進化過程中具有重要的生態(tài)意義,其水文指標蘊涵了大量的生態(tài)指示信息,因此可通過生態(tài)水文指標體系來反映一些生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)在需求和預警信息。人類可透過該指標體系的評估結(jié)果分析和了解河流生態(tài)系統(tǒng)的存在狀態(tài)和演化方向,并通過改變生態(tài)水文指標,即生態(tài)系統(tǒng)的水供給形態(tài),影響河流生態(tài)系統(tǒng)的整體運行狀態(tài)和趨勢,實現(xiàn)人與自然的良性互動即人水和諧的構(gòu)想。要評估水文情勢改變所引發(fā)的生態(tài)問題,就必須了解水文指標與生態(tài)變化之間的內(nèi)在聯(lián)系。水對河流生態(tài)水文系統(tǒng)具有支配作用,水文要素的改變與河流生態(tài)系統(tǒng)的生物組成結(jié)構(gòu)和功能有著緊密的聯(lián)系,且一般通過以下幾個方面形成對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響:(1)改變棲息地的環(huán)境因子;(2)形成自然擾動機制,影響河流物種種群結(jié)構(gòu);(3)河流物質(zhì)能量流動。Poff等、Richter等、Arthington等國際著名學者在生態(tài)水文聯(lián)系領(lǐng)域開展了大量卓有成效的研究工作,對流量過程中大小洪水、高低流量、基流等水文指標與生態(tài)因子之間的內(nèi)在聯(lián)系進行了長期的觀測與研究,發(fā)現(xiàn)通常情況下水文要素在月流量狀況、極端水文現(xiàn)象大小與歷時、極端水文現(xiàn)象的出現(xiàn)時間、脈動流量頻率與歷時、流量變化出現(xiàn)頻率與變化率等方面的變化將產(chǎn)生生態(tài)響應(yīng)。如月流量均值可以定義棲息地環(huán)境特征:濕周、流速、棲息地面積等;極端水文事件的出現(xiàn)時間可作為水生生物特定的生命周期或者生命活動的信號,而其發(fā)生頻率又與生物的繁殖或死亡有關(guān),進而影響生物種群的動態(tài)變化;水文變量的變化率則與生物承受變化的能力強烈有關(guān)等(表1)。3建立黃河生態(tài)水文特征和指標體系的原則3.1黃河生態(tài)系統(tǒng)破壞情況黃河全長3472km,流經(jīng)青藏高原區(qū)、寧夏灌溉區(qū)、鄂爾多斯沙漠草原區(qū)、陜甘寧黃土丘陵區(qū)、山陜峽谷區(qū)、涇洛高原區(qū)、涇渭地塹區(qū)、晉豫山區(qū)、下游沖積平原區(qū)、魯東地疊山區(qū)等10個自然區(qū)域,差異性的地形、地貌及氣候條件,使黃河流域生態(tài)影響因子眾多,環(huán)境復雜,不同的驅(qū)動力在不同河段形成了差異性的生態(tài)格局。根據(jù)黃河流域地勢、地貌、氣候、水文和植被等特點,黃河流域可劃分為三大生態(tài)區(qū)和10個生態(tài)亞區(qū)。由于特殊的地理位置和地形地貌特征,黃河流域基本上屬于生態(tài)脆弱、敏感性較高的地區(qū),生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較差,容易受到外界干擾而遭到破壞。經(jīng)調(diào)查,目前黃河生態(tài)系統(tǒng)破壞最為嚴重的生態(tài)區(qū)為:黃河河源生態(tài)亞區(qū)、黃土高原生態(tài)亞區(qū)以及黃河下游生態(tài)區(qū)等。存在的主要問題為:草場退化、湖泊干涸、濕地退化、水質(zhì)污染、水土流失、本土魚類頻臨滅絕以及下游的頻繁斷流、河槽淤積、河口三角洲濕地萎縮等問題。導致這些問題的因素中,除了一定程度上受氣候變化的影響之外,主要是由不合理的人類活動所致,尤其是湖泊干涸、河流斷流、水環(huán)境惡化、河槽淤積以及三角洲濕地萎縮等都與近些年來水文情勢的改變息息相關(guān)。為了全面評估黃河水文情勢改變所產(chǎn)生的生態(tài)影響,本文重點選取了唐乃亥(黃河河源生態(tài)亞區(qū))、蘭州、潼關(guān)(黃土高原生態(tài)亞區(qū))和花園口(黃河下游生態(tài)區(qū))4個水文站作為論證站點,旨在體現(xiàn)不同生態(tài)區(qū)的生態(tài)水文特點和問題。3.2黃河流量變化影響的主要有黃河生態(tài)水文指標體系涉及因素與相關(guān)關(guān)系復雜,要充分發(fā)揮其表征和評價功能必須遵循如下原則:(1)立足黃河河情和生態(tài)水文特點。要充分考慮黃河的水流特性,不能盲目搬抄其他地區(qū)或河流的經(jīng)驗和成果,要通過分析來篩選能夠反映黃河生態(tài)水文特征的指標體系。(2)肯定黃河目前開發(fā)的既定事實。在指標的設(shè)定和閾值選取上要兼顧黃河防洪、供水、發(fā)電要求,遵循在滿足人類基本需求的前提下,追求生態(tài)水文系統(tǒng)最佳的基本原則。(3)指標的代表性。針對不同斷面生態(tài)水文特征存在差異性,在黃河生態(tài)水文指標體系的建立中要盡可能兼顧多數(shù)斷面的需要,使指標體系在流域上更具代表性,同時又不顯臃腫。(4)指標的可操控性。黃河生態(tài)水文指標體系的構(gòu)建要充分考慮水庫的調(diào)節(jié)特點,為后續(xù)的生態(tài)調(diào)控體系的構(gòu)建奠定基礎(chǔ),使黃河生態(tài)水文指標體系可直接引導人類的生態(tài)修復行為。(5)指標的可獲取性。在選擇生態(tài)水文指標時,要著重考慮指標的獲取難度和時間尺度,保證在一定時間內(nèi),能獲取全部的指標用于評價或表征。綜合以上幾點,筆者認為應(yīng)從如下方面重點考慮生態(tài)水文指標的選取:第一部分:一般流量變化。河流流量水平和規(guī)律的季節(jié)流量變化對河流生態(tài)系統(tǒng)尤為重要,不僅影響著生物的生命周期,也是一個流域生態(tài)種群與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的保障。流量過程的紊亂與極值加大會導致敏感物種喪失,藻類增加,棲息地有機物質(zhì)被沖走,部分生物的生命周期被打亂等,而流量過于均一,則會降低生物生境的多樣性,影響生物種群結(jié)構(gòu),以致生物部落發(fā)生變化。因此,在YEHIS體系中必須考慮中長期水文變化指標的影響。除此之外,由于黃河河流長,跨越區(qū)域多,且其上修建有大量水庫,為了反映黃河水流的總體態(tài)勢和水庫群運行的影響,擬選取平均流量水平、月流量變化等指標。其中,平均流量水平反映河流的整體水流狀況,而月流量則反映不同生命周期水流的流量水平。第二部分:高低流量變化。黃河流域灘地、濕地較多,很多地區(qū)已經(jīng)成為黃河干流水生生物和鳥類的重要棲息地和產(chǎn)卵地。而這些地區(qū)的補給與聯(lián)通則主要依靠高流量事件。它可以在河道與灘地、濕地間形成連接通道,為棲息地的魚類及其他生物提供保育場地和營養(yǎng)物質(zhì)。當然對生態(tài)系統(tǒng)而言,高流量也有弊處,如持續(xù)時間過長可能誘發(fā)耐淹植被大量繁育,進而改變河岸植被的覆蓋類型,對水生生物而言,則可能使瀕危魚類的魚卵進入到不宜生存的棲息地,或直接造成河道內(nèi)流速增加、摻氣,導致魚類死亡;持續(xù)時間過短會導致原先水流沖刷區(qū)域被植被覆蓋,水體鹽度增加,陸地植被入侵,進而破壞水鳥等動物的棲息地。同樣,低流量事件也是影響河流生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵指標,將引起河道內(nèi)棲息地減少和水質(zhì)化學參數(shù)增加。如長時間處于低流量會對水生生物的生存產(chǎn)生威脅,導致干旱忍耐力差的水生生物的種群密度下降。因此不難發(fā)現(xiàn)高低流量的持續(xù)時間是影響生物棲息和產(chǎn)卵過程的關(guān)鍵因素,持續(xù)時間的差異使流量對生物生存與繁衍所產(chǎn)生的作用是完全不同的。除此之外,高低流量的頻率變化對生態(tài)系統(tǒng)也是至關(guān)重要的,其承載著很多水生生物生存與繁衍的周期信號,不穩(wěn)定的高低流量的變化極有可能導致涉水生物生命周期混亂,物種多樣性下降。可見,控制好黃河高低流量變化對黃河生態(tài)系統(tǒng)安全是尤為重要的,故在黃河生態(tài)水文指標中應(yīng)反映高低流量變化,包括頻率和延時。由于大多數(shù)黃河土著物種的生存期多為3年,故本文將連續(xù)3年高低流量事件的數(shù)量納入指標體系。第三部分:漲落指標。水流變化對河流生物物種的影響是非常顯著的。尤其是水庫群投入運行以后,水庫群因電力負荷變化而產(chǎn)生的泄流陡漲陡落常導致水生生物被沖刷或擱淺。而洪水期蓄洪引發(fā)的水流暴落則極易導致生物幼苗種群不能建立。除了這些極端變化現(xiàn)象外,水流平均變率的改變也影響水中浮游生物的生長和發(fā)展,如當河流中水流速度變化較慢,生長在岸邊和河槽底部的生物群落結(jié)構(gòu)和河流外形就會越接近靜水模式,將直接影響某些與動水(或洪水)變化息息相關(guān)的植物。故漲落指標、水流變化率等應(yīng)考慮在YEHIS中。第四部分:洪枯水和極值指標。洪水是一種流量增大、水位顯著上漲的自然現(xiàn)象,是河流水文過程的必要組成部分。在一般情況下,河流決定著洪水的行進方向,而洪水又可能導致河床的沖淤變化,甚至讓河流改道,在創(chuàng)造新的棲息地和生境的同時,也為沿河的湖泊、水塘、洪泛區(qū)等提供了營養(yǎng)補給,因此自然洪水的存在對生態(tài)系統(tǒng)有其積極的意義。如果季節(jié)性洪水喪失將會使魚類繁衍受到干擾,如產(chǎn)卵、孵卵、遷徙等生命周期過程將無法完成,魚類不能接近濕地或逆水區(qū)域;同時水生植物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也會改變,植物生長速度減慢,再生率降低。同樣枯水對水生生物也有著重要的影響,長時間的小流量將會導致水生生物聚集,植被減少或消失,植被的多樣性降低,影響生物物種構(gòu)成。河岸植被覆蓋率也將隨之減少、物種布局發(fā)生變化。除水量上的擾動,洪枯水出現(xiàn)的時間也至關(guān)重要。在產(chǎn)卵季節(jié),極端流量事件會影響魚類的數(shù)量,特別是對一些魚類的產(chǎn)卵、孵卵、遷徙都非常關(guān)鍵。因此,在YEHIS中,極端事件的大小、出現(xiàn)時間以及小(生態(tài))洪水都應(yīng)被選擇,并根據(jù)黃河的流程特點,可分豐枯季分別統(tǒng)計不同時程的極值。另外,黃河是一條典型的多沙河流,其重要的生態(tài)水文特征之一就是泥沙輸移。且其主要依靠汛期洪水進行輸送。因此,筆者認為在黃河生態(tài)水文指標體系中還應(yīng)重點考慮區(qū)別于一般生態(tài)洪水的大洪水和一些輸沙指標。4河流生態(tài)水文指標選取方法基于上述分析,結(jié)合筆者對黃河生態(tài)水文特征和水庫影響的研究,參閱其他相關(guān)研究成果,認為黃河生態(tài)水文特征應(yīng)重點反映在如下幾個方面:(1)年際豐枯變化;(2)年內(nèi)變化;(3)漲落變化;(4)高低流量變化;(5)極值變化;(6)水沙關(guān)系;(7)洪水等,其中每一方面可能還涉及大小、頻率、延時、變化率等層面的細微變化。但這樣一個覆蓋全面兼顧易用性的黃河生態(tài)水文特征指標體系是相當復雜和龐大的,構(gòu)建和使用起來會非常困難。為了使指標體系精簡,避免重復設(shè)置,本文采用Pearson相關(guān)分析法分別對唐乃亥、蘭州、潼關(guān)、花園口4個斷面的相關(guān)河流生態(tài)水文指標進行分析與統(tǒng)計,整理后得到相關(guān)度較高的因素群,如表2所示。由于指標選取過程中,重在挖掘指標內(nèi)在的生態(tài)學意義,故一般從水文序列統(tǒng)計方法出發(fā)的主成分分析、灰色聚類、粗糙集約簡等方法并不能在指標篩選中發(fā)揮很好的效果,因此本文采取了依據(jù)原則主觀篩選+相關(guān)分析客觀縮減相結(jié)合的方式進行指標篩選。結(jié)合黃河實際和Pearson相關(guān)分析結(jié)果,將高度相關(guān)因子進行刪減,顯著相關(guān)因子適當組合,部分因子鑒于結(jié)構(gòu)完整性要求予以保留。最終,提出黃河生態(tài)水文指標體系(如表3)包含7個大的分類,共50個生態(tài)水文指標,直接或間接涵蓋了近90%黃河生態(tài)水文要素。與其他指標體系相比,黃河生態(tài)水文指標體系有如下特點:(1)指標體系構(gòu)建基于對分布在黃河重點生態(tài)區(qū)上不同斷面的綜合分析,具有較強的實際背景;(2)基本涵蓋了現(xiàn)有指標的涉及范圍,更完善,更有表征意義;(3)考慮了洪水因素,把具有典型生態(tài)意義的小洪水和沖沙作用的大洪水作為評價指標列于體系中;(4)極值變化的尺度,改變了以往以旬、月、季等時間尺度為基準的做法,改以黃河特征水流的實際發(fā)生時間為標準。(5)對指標豐枯季節(jié)的區(qū)分,不同季節(jié)所采用的指標有所差異,更趨合理;(6)保持了指標資料的易獲取性,只要掌握日徑流過程和汛期輸沙率就可利用該指標體系進行表征和評價,適用性更強。5案例研究為了分析黃河生態(tài)水文指標體系的應(yīng)用效果,本文將該指標體系應(yīng)用于黃河干流蘭州控制斷面的生態(tài)水文情勢評價中。5.1基于定量評估的文學法鑒于黃河生態(tài)水文指標體系中,很多指標如高低流量、流量延時等均存在雙刃性,即只在適當?shù)膮^(qū)間內(nèi)對生態(tài)系統(tǒng)是有利的,而超出閾值(過大或過小)都會損害河流生態(tài)系統(tǒng)健康。因此,評價方法選擇變化范圍法(RangeofVariabilityApproach,RVA)。該方法是一種判別落入規(guī)定數(shù)域程度的方法,主要用于分析河流受人類干擾后的改變程度。以水利設(shè)施為例,一般建立在已有水文評估指標體系的基礎(chǔ)上,以未受人類活動影響的水文指標自然變化狀態(tài)為基準(數(shù)域),通過統(tǒng)計評估影響前后的指標變化,得到判定結(jié)論。如:若水利設(shè)施建成后受影響的水文指標值落在設(shè)定的閾值內(nèi)的比率與水利設(shè)施建設(shè)前的落定比率相當,則表示水利設(shè)施建設(shè)與運行對河流的影響輕微,仍然保有自然的流量變化特征;但若受影響的水文指標值落于設(shè)定閾值內(nèi)的比率遠大于或小于水利設(shè)施建設(shè)前的比率,則表示水利設(shè)施運行已經(jīng)改變了原有河流的流量變化特性,此改變將可能進一步對河流生態(tài)水文系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重的負面影響。方法中,評估閾值的設(shè)定是決定評估有效性的關(guān)鍵,本應(yīng)以生態(tài)資料為依據(jù),但限于資料和研究的不足,根據(jù)Connell等提出的中度干擾假說,通常以干擾前各指標75%和25%保證率對應(yīng)的值作為各個指標的上下限來設(shè)定閾值。5.2黃河生態(tài)水文系統(tǒng)面臨的人類活動的影響選用蘭州斷面日徑流資料(1950—2004年)為基礎(chǔ)資料。1950—1974年間由于蘭州斷面以上無大型水電工程,且人類活動較少,可近似認定為天然狀態(tài)。之后的1975—2004年可認定為人類干擾期。應(yīng)用YEHIS指標體系對人類干擾前后斷面的水流情況進行RVA評估。評價結(jié)果如表4。計算結(jié)果顯示,人類干擾后蘭州斷面的整體改變度為0.722,50個生態(tài)水文指標中,13個發(fā)生高度改變,27個發(fā)生中度改變,中度改變以上的指標占總指標數(shù)的80%,可見1975年以后,人類活動特別是水電開發(fā)對黃河蘭州斷面生態(tài)水文系統(tǒng)的影響是較大的。從指標的分布來看,1、2、8、9月流量、逆轉(zhuǎn)次數(shù)、高流量延時、枯季最大流量、豐季最大流量發(fā)生時間、大小洪水次數(shù)以及漲水次數(shù)與延時等指標發(fā)生了劇烈改變。根據(jù)這些指標所反應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)機理,可分析得出黃河生態(tài)水文系統(tǒng)會受到如下影響:(1)人類活動干擾后,豐、枯季中部分月份的月均流量特征強烈改變,將對下游河道生物的棲息環(huán)境及遷徙、洄游等產(chǎn)生顯著影響。(2)流量的逆轉(zhuǎn)次數(shù)與河流生態(tài)環(huán)境的變化周期有著緊密的聯(lián)系,頻繁的流量逆轉(zhuǎn)將會對部分植物和有機物的生長產(chǎn)生較大的影響。(3)高流量延時過短,使水流對灘區(qū)、濕地水生生物的支持、泥沙運輸、河道結(jié)構(gòu)、底層擾動等功能的滿足程度下降,無法在魚類產(chǎn)卵或者育苗期提供更寬的區(qū)域來供其產(chǎn)卵,同時也會對育苗區(qū)域養(yǎng)分的補給產(chǎn)生較大影響。(4)極端流量的發(fā)生一般都伴隨著生物特別是魚類的洄游產(chǎn)卵和繁殖等行為,極值發(fā)生時間不穩(wěn)定,會嚴重影響生物繁殖期內(nèi)的行為及其棲息環(huán)境的選擇。(5)生態(tài)洪水與大洪水缺失對河流地貌、自然棲息地的構(gòu)建影響較大,且由于最大極值(洪峰)變小,河道和滯洪區(qū)之間的養(yǎng)分輸運不暢,將嚴重影響滯洪區(qū)水生生物與周邊植被的生長。大洪水減少,挾沙能力下降,沖沙期內(nèi)魚類的死亡率將有所降低,但河道內(nèi)水沙關(guān)系的變異,將極不利于水生生物的生存。綜合來看,這些改變將對黃河蘭州段的水沙關(guān)系、生物種群數(shù)量、幼苗比例、棲息地環(huán)境以及灘區(qū)、濕地、洪泛區(qū)的植被與動物種類產(chǎn)生較大的影響。查閱相關(guān)生態(tài)文獻,發(fā)現(xiàn)該結(jié)果與黃河漁業(yè)資源調(diào)查報告中魚類資源的整體變化趨勢是基本一致的。5.3yhsis評估結(jié)果為了評估YEHIS指標體