江善虎,周 樂(lè),任立良,王孟浩,衛(wèi)林勇,袁 飛

(1. 河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210098；2. 河海大學(xué)水文水資源學(xué)院,江蘇 南京 210098)

河流不僅是水文循環(huán)的重要路徑,還為人類和其他生物提供諸多生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[1]。健康的河流既可以維持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能,還具有經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值[2]。變化環(huán)境下,河流健康發(fā)生了顯著改變:人類活動(dòng)通過(guò)對(duì)徑流的干預(yù),例如水庫(kù)徑流調(diào)節(jié)、取水等活動(dòng),直接對(duì)河流健康造成了影響[3- 4]；氣候變化通過(guò)降水以及極端事件的頻率和強(qiáng)度影響徑流,從而間接對(duì)河流健康形成威脅。

鑒于天然水文情勢(shì)在維持和保護(hù)本土物種和生態(tài)完整性中的關(guān)鍵作用[5],河流健康研究中,常采用流量和生態(tài)流量滿足率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)的一部分[6]。Richter等[7]率先提出可以描述流量變化特征的水文變化指標(biāo)方法(Indicators of Hydrological Alteration,IHA),建立了不同水文變量與水生生境、棲息地環(huán)境等生態(tài)特征的聯(lián)系;為了定量評(píng)估生態(tài)水文改變程度,Richter等[8]進(jìn)一步發(fā)展了基于IHA的變化范圍法。生態(tài)流量是維系河湖生態(tài)系統(tǒng)健康的重要指標(biāo),Zhao等[9]通過(guò)評(píng)估城市河流的健康程度表明生態(tài)流量滿足率決定著生態(tài)修復(fù)措施的有效性;Ma等[10]提出了一種基于生態(tài)流量閾值的河流水文健康評(píng)價(jià)方法,較好表征了河流生態(tài)系統(tǒng)對(duì)流量的實(shí)際需求?；谏鷳B(tài)流量閾值研究河流水文健康[11],可深入剖析河流水文健康情勢(shì)演變特征,對(duì)當(dāng)前及未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)與應(yīng)對(duì)至關(guān)重要。

受氣候變化和人類活動(dòng)的影響,河流水文序列往往發(fā)生一定程度的變異,從而影響傳統(tǒng)方法對(duì)生態(tài)流量的計(jì)算結(jié)果[12]。通過(guò)分析水文變異前后的生態(tài)流量,可對(duì)水文變異前后河流水文健康情勢(shì)進(jìn)行評(píng)價(jià)[13- 14]。以往關(guān)于氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)河流健康影響的研究,多從定性的角度進(jìn)行分析[12,15]?！坝^測(cè)- 模擬”對(duì)比分析法被廣泛應(yīng)用于定量分析環(huán)境變化對(duì)徑流的影響,通過(guò)選擇合適的水文模型還原天然徑流,能夠定量刻畫氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流變化的影響[16]。因此,綜合生態(tài)流量閾值和“觀測(cè)- 模擬”對(duì)比分析方法,對(duì)定量表征環(huán)境變化對(duì)河流水文健康情勢(shì)的影響具有重要意義。

本文以老哈河流域?yàn)檠芯繀^(qū),利用可變下滲容量模型(Variable Infiltration Capacity,VIC)重建天然流量序列,基于生態(tài)流量閾值計(jì)算河流水文健康等級(jí)(H),基于“觀測(cè)- 模擬”對(duì)比分析法,定量分離氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)河流水文健康演變的影響,以期為適應(yīng)環(huán)境變化的河流健康管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

老哈河流域地處河北、遼寧和和內(nèi)蒙古自治區(qū)交界,發(fā)源于河北省平泉縣西北山區(qū)柳西川,是西遼河的主要源頭之一。流域形狀呈不對(duì)稱扇形,位于118°15′E—120°00′E、41°00′N—42°15′N。其中,太平莊水文站位于42°12′N、119°15′E,站點(diǎn)以上集水區(qū)面積為7 720 km2(圖1)。流域高程為427～1 887 m,呈現(xiàn)西南高、東北低的地勢(shì)。流域?qū)僦袦貛О敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候,年平均降水量約為460 mm,降水時(shí)空分布不均勻,約88%的年降水發(fā)生在5—9月份,且暴雨中心多出現(xiàn)在中上游。流域多年平均氣溫為7.0℃,且表現(xiàn)出緩慢升高的趨勢(shì)。該區(qū)域以農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)為主,主要土地覆被類型為耕地和草地,其中耕地面積自20世紀(jì)90年代后期大幅增加。此外,流域內(nèi)還興建了超過(guò)30座中小型水庫(kù),總蓄水量超過(guò)5億m3,以滿足農(nóng)業(yè)灌溉需要[17]。

圖1 研究區(qū)氣象站、雨量站和水文站示意Fig.1 Sketch map of meteorological and hydrological stations over the study area

2 數(shù)據(jù)及方法

2.1 研究數(shù)據(jù)

本文選取甸子、西泉和太平莊水文站作為流量控制站,其控制面積、經(jīng)緯度、水文氣象等特征信息見(jiàn)表1。本研究收集的數(shù)據(jù)包括:從美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)網(wǎng)站獲得的30″分辨率的全球數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)；聯(lián)合國(guó)糧食與農(nóng)業(yè)組織提供的土地類型數(shù)據(jù)；美國(guó)馬里蘭大學(xué)提供的1 km精度的全球土地覆被類型數(shù)據(jù)；國(guó)家氣象局提供的老哈河流域內(nèi)及周邊6個(gè)氣象臺(tái)站1964—2016年數(shù)據(jù),包括日最高和最低氣溫、10 m平均風(fēng)速；內(nèi)蒙古水文局提供的1964—2016年17個(gè)雨量站日降雨數(shù)據(jù)和3個(gè)水文站的日流量數(shù)據(jù)。采用反距離平方加權(quán)法對(duì)站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值,按照面積權(quán)重計(jì)算所選子流域平均氣象要素。VIC模型驅(qū)動(dòng)所需氣象、地理信息均插值為0.062 5°×0.062 5°的網(wǎng)格數(shù)據(jù)。

表1 研究區(qū)各水文站點(diǎn)基本信息

2.2 研究方法

2.2.1 水文變異條件下最適宜生態(tài)流量的計(jì)算

采用Penman- Monteith公式計(jì)算潛在蒸散發(fā)量,使用Mann- Kendall(M- K)趨勢(shì)檢驗(yàn)對(duì)所選子流域的降水、潛在蒸散發(fā)和徑流序列進(jìn)行趨勢(shì)分析,并用Pettitt突變點(diǎn)檢測(cè)和降水徑流雙累計(jì)曲線法來(lái)確定上述水文序列的變異點(diǎn)。根據(jù)水文序列的變異情況,將研究期劃分為受人類影響較弱的基準(zhǔn)期和人類活動(dòng)影響較強(qiáng)的變化期;利用基準(zhǔn)期率定VIC模型參數(shù),采用變化期水文氣象資料驅(qū)動(dòng)模型還原變化期河流天然流量序列。

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的生物適應(yīng)性和可塑性理論,將長(zhǎng)序列概率密度曲線最大值所對(duì)應(yīng)流量作為最適宜生態(tài)流量[10],本文選用月平均流量序列。首先,需要先確定最符合計(jì)算序列的概率分布函數(shù)。中國(guó)水文領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的是P-Ⅲ分布,李劍鋒等[18]在計(jì)算黃河生態(tài)需水流量時(shí)選擇了更適合站點(diǎn)徑流序列的GEV分布。本文結(jié)合研究需要,選擇廣義極值分布(GEV)、伽馬分布和P-Ⅲ分布對(duì)流量序列進(jìn)行擬合,并使用顯著性水平α=0.05的Kolmogorov- Smirnov(K- S)方法進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗(yàn),選擇統(tǒng)計(jì)量D最小的概率分布函數(shù)?？紤]到如果水文序列存在變異點(diǎn),則變異后的水文情勢(shì)已經(jīng)影響當(dāng)?shù)氐乃鷳B(tài)環(huán)境。因此,計(jì)算生態(tài)流量時(shí),只考慮基準(zhǔn)期的流量序列。

2.2.2 基于生態(tài)流量閾值的河流水文健康評(píng)價(jià)方法

本文采用1種基于生態(tài)流量閾值的河流水文健康評(píng)價(jià)方法[10],該方法認(rèn)為在一定范圍內(nèi)高流量相比于低流量具有更好的河流生態(tài)效應(yīng),并通過(guò)定義不同的生態(tài)流量閾值,將流量劃分為不同的區(qū)間,采用不同的計(jì)算公式計(jì)算河流水文健康等級(jí)(0≤H≤100),其計(jì)算公式如表2。

表2 河流水文健康等級(jí)計(jì)算公式

表2中,Q0為最適宜生態(tài)流量,m3/s；Q1為最適宜生態(tài)流量的下閾值,m3/s,其值為最小生態(tài)流量與最適宜生態(tài)流量的平均值；Q2為最適宜生態(tài)流量的上閾值,m3/s,其值為最大生態(tài)流量與最適宜生態(tài)流量的平均值,這樣就避免了傳統(tǒng)水文頻率法中極端流量的影響；Q3為最小生態(tài)流量,m3/s,其值為選定月平均流量序列中各月的最小值；Q4為最大生態(tài)流量,m3/s,其值為選定月平均流量序列中各月的最大值,如果在天然情況下水生生物已經(jīng)安全經(jīng)歷過(guò)這樣的最小(大)流量,且生態(tài)系統(tǒng)沒(méi)有遭到嚴(yán)重的不可恢復(fù)的破壞,則水生生物的最低生存條件在這樣的流量條件下能夠得到保證；Q5為極小生態(tài)流量,m3/s,其值為選定日流量序列中各月單日流量的最小值；Q6為極大生態(tài)流量,m3/s,其值為選定日流量序列中各月單日流量的最大值,由于這種極端事件發(fā)生的概率較小且對(duì)河流生態(tài)的影響較大,因此賦予其較小的值域區(qū)間。此外,為準(zhǔn)確計(jì)算河流的真實(shí)生態(tài)流量,上述閾值計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)均來(lái)自基準(zhǔn)期的實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)。

根據(jù)以上計(jì)算方法,可將河流水文健康分為[0,100]的分級(jí)。根據(jù)各生態(tài)流量閾值的定義,當(dāng)河流水文健康等級(jí)處于80～100時(shí),河流生態(tài)系統(tǒng)為適宜的穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)河流水文健康等級(jí)處于40～80時(shí),河流生態(tài)系統(tǒng)受到一定的干擾,生物發(fā)展受到限制,但仍能保證最低的生存條件；當(dāng)河流水文健康等級(jí)低于40時(shí),河流生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞,且所遭受損害很可能是不可恢復(fù)的[19]。此外,通過(guò)各月的生態(tài)流量閾值可構(gòu)建年平均生態(tài)流量閾值。因此,該方法還可以計(jì)算年尺度的河流水文健康等級(jí)。本文分別計(jì)算了老哈河流域?qū)崪y(cè)流量序列與天然(模擬)流量序列年尺度和月尺度的河流水文健康等級(jí)。

2.2.3 環(huán)境變化對(duì)河流水文健康影響的定量計(jì)算

利用基準(zhǔn)期的實(shí)測(cè)流量序列,計(jì)算了生態(tài)流量的不同閾值,并構(gòu)建環(huán)境變化對(duì)河流水文健康評(píng)價(jià)影響的定量計(jì)算方法。通過(guò)該方法,可以分別計(jì)算出基準(zhǔn)期和變化期的實(shí)測(cè)H序列和模擬H序列。本文假定氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)河流水文健康的影響是相互獨(dú)立的,因此,河流水文健康的變化可表示為

(1)

其中ΔHc和ΔHh還可表示為

(2)

(3)

因此,將氣候變化和人類活動(dòng)的影響定量分離為

(4)

3 結(jié)果分析

3.1 水文變異分析及天然徑流重建

老哈河流域1964—2016年水文氣象要素M- K趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示。西泉站年降水、潛在蒸散發(fā)和徑流序列均無(wú)顯著趨勢(shì)變化；甸子和太平莊站年降水和潛在蒸散發(fā)均無(wú)明顯趨勢(shì)變化,但是兩站年徑流量呈顯著下降趨勢(shì),其M- K檢驗(yàn)量Z值分別為-2.48和-5.07。Pettitt突變點(diǎn)檢測(cè)和降水徑流雙累積曲線(圖2)結(jié)果表明:研究區(qū)年降水量未發(fā)生突變,西泉站年徑流量未發(fā)生突變,甸子和太平莊站年徑流量均在1979年發(fā)生突變,并分別通過(guò)了顯著性水平α=0.05和α=0.01的假設(shè)檢驗(yàn)。因此,選取西泉站作為參照站來(lái)評(píng)估水文模型和河流水文健康等級(jí)計(jì)算的準(zhǔn)確性。同時(shí),將整個(gè)研究期分為2個(gè)階段:1964—1979年(基準(zhǔn)期),1980—2016年(變化期)。

圖2 老哈河年降水徑流雙累積曲線Fig.2 Double mass curve of the cumulative precipitation and runoff of Laohahe River

表3 所選子流域1964—2016年降水量、潛在蒸散發(fā)量和徑流量M- K趨勢(shì)分析和Pettitt突變檢驗(yàn)結(jié)果

將基準(zhǔn)期(1964—1979年)分為模型率定期(1964—1974年)和驗(yàn)證期(1975—1979年),其模擬精度評(píng)價(jià)指標(biāo)(表4)表明,VIC模型的精度是可以接受的。其中,甸子子流域率定期相關(guān)系數(shù)(ECC)、Nash- Sutcliffe效率系數(shù)(ENS)和相對(duì)偏差(EBIAS)分別為0.91、0.83和1.81%,驗(yàn)證期ECC、ENS和EBIAS分別為0.93、0.85和7.27%。太平莊子流域率定期和驗(yàn)證期ECC分別為0.95和0.91,ENS分別為0.90和0.82,EBIAS分別為1.59%和5.47%。西泉子流域率定期ECC、ENS和EBIAS分別為0.91、0.78和9.19%,驗(yàn)證期ECC、ENS和EBIAS分別為0.92、0.79和-5.8%,以及模擬期ECC、ENS和EBIAS分別為0.88、0.77和-0.14%。綜上所述,通過(guò)VIC模型重建的天然流量序列是合理和可靠的,可以用來(lái)計(jì)算天然河流的水文健康等級(jí)。

表4 VIC模型模擬精度評(píng)價(jià)

3.2 河流生態(tài)流量的計(jì)算

基于水文變異分析結(jié)果,選擇1964—1979年的月平均徑流序列進(jìn)行概率分布函數(shù)擬合?；?種分布函數(shù)描述各月平均徑流量的K- S法的概率(p)和統(tǒng)計(jì)量檢驗(yàn)值(D)計(jì)算結(jié)果表明,所選3個(gè)水文站,多數(shù)月份的GEV分布擬合統(tǒng)計(jì)量檢驗(yàn)D值均最小。因此,選擇GEV分布作為最優(yōu)概率分布擬合月徑流序列,并分別計(jì)算其概率密度最大處所對(duì)應(yīng)流量作為各月最適宜生態(tài)流量。同時(shí),將計(jì)算結(jié)果與Tennant法[20]和逐月頻率法[21]計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。其中,Tennant法中的多年平均流量應(yīng)為天然情況下的年平均流量,因此采用VIC模型模擬的流量序列；逐月頻率法采用本文介紹的方法確定最適宜概率分布函數(shù),但其保證率的選擇仍有不同建議,本文采用各月保證率均為50%進(jìn)行計(jì)算[19]。3種方法對(duì)比結(jié)果如表5和圖3所示,本文計(jì)算結(jié)果與Tennant法相比,西泉站生態(tài)流量略低于最佳范圍的下限,甸子和太平莊站生態(tài)流量處于最佳范圍內(nèi)；與逐月頻率法相比,本文計(jì)算結(jié)果略低,這主要與逐月頻率法的保證率選擇有關(guān),但2種方法的結(jié)果都位于2.2.2節(jié)中確定的最適宜生態(tài)流量上下限之間。因此,認(rèn)為本文采用概率密度最大處流量作為最適宜生態(tài)流量,其結(jié)果具有科學(xué)性和合理性。最小生態(tài)流量值通過(guò)逐月最小生態(tài)徑流法[21]進(jìn)行計(jì)算,其值為選定月平均流量序列中各月的最小值。通過(guò)與Tennant法比較發(fā)現(xiàn),2種方法的計(jì)算結(jié)果比較接近,同時(shí)甸子和太平莊站的逐月最小生態(tài)徑流法的計(jì)算結(jié)果略大,更有利于河流生態(tài)系統(tǒng)的維系。

表5 生態(tài)流量計(jì)算結(jié)果比較 m3/s

圖3 最適宜生態(tài)流量對(duì)比Fig.3 Comparison of the most suitable ecological flow

3.3 河流水文健康情勢(shì)評(píng)價(jià)

根據(jù)2.2.2節(jié)中的定義,各站月尺度各生態(tài)流量閾值的分布情況如圖4所示。利用各生態(tài)流量閾值,可計(jì)算各站研究期各月的水文健康等級(jí),如圖5。西泉子流域水文健康整體較好,且無(wú)明顯突變;相比于甸子子流域和太平莊子流域,西泉子流域?qū)崪y(cè)月H序列與模擬月H序列分布相對(duì)一致,均在1—3月份出現(xiàn)明顯低值;甸子子流域和太平莊子流域?qū)崪y(cè)H序列均在1979年左右發(fā)生明顯下降的變異,這與徑流量的變異特征一致,而2個(gè)流域模擬H序列無(wú)明顯變化趨勢(shì)。此外,2000年之后,太平莊子流域水文健康表現(xiàn)出顯著退化的特征。甸子子流域在3—5月份和10—11月份表現(xiàn)較好,河流水文健康等級(jí)可以達(dá)到80,有利于水生生物的生存;太平莊子流域在3—5月和8—10月份表現(xiàn)較差,健康等級(jí)低于20,且基本處于[0,5)和[10,25),這表明該時(shí)間段內(nèi),河道內(nèi)流量都低于最小生態(tài)流量,對(duì)水生生物生存產(chǎn)生較大的威脅,這可能是由于3—5月為流域內(nèi)農(nóng)作物的關(guān)鍵播種期,農(nóng)業(yè)灌溉需要大量的水資源,而8—10月份是流域的汛期,水利調(diào)控改變了天然水流情勢(shì)。

圖4 生態(tài)流量閾值年內(nèi)分布Fig.4 Annual distribution of ecological flow threshold

圖5 1964—2016年實(shí)測(cè)與模擬月H分布對(duì)比Fig.5 Comparison of the H based on observed and VIC- simulated monthly runoff from 1964 to 2016

為進(jìn)一步分析水文健康在年代間的分布特征,將整個(gè)研究期分為1980年前、1980—1989年、1990—1999年、2000—2009年以及2010—2016年共5個(gè)時(shí)期。計(jì)算各生態(tài)流量閾值的年平均值,利用年平均流量序列,通過(guò)水文健康等級(jí)計(jì)算公式計(jì)算各年的水文健康等級(jí),并得到各時(shí)期的年H平均值。表6反映了其年代平均值的變化特征:西泉子流域各年代平均值無(wú)明顯差距,均呈現(xiàn)良好的水文健康狀況；甸子子流域年代平均值整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì),但在1990—1999年均值出現(xiàn)了增大的情況；太平莊子流域年代平均值表現(xiàn)出顯著下降的趨勢(shì),同樣在1990—1999年表現(xiàn)均值明顯增加的特征。

此外,西泉子流域年H實(shí)測(cè)序列與模擬序列的相對(duì)偏差為4.6%。綜合上述西泉子流域月尺度和年代尺度實(shí)測(cè)序列與模擬序列分布特征的對(duì)比情況,認(rèn)為本文基于VIC模型徑流模擬結(jié)果對(duì)自然狀態(tài)下河流水文健康評(píng)價(jià)的方法是合理可行的。

3.4 河流水文健康情勢(shì)演變定量歸因

利用式(2)—式(5)分別計(jì)算氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)河流水文健康等級(jí)降低的影響,其結(jié)果如表6所示:西泉子流域H整體上升0.7,環(huán)境變化對(duì)該流域河流水文健康的影響較??；甸子子流域H整體變化-22,其中氣候變化的貢獻(xiàn)率為-13.1%,人類活動(dòng)的貢獻(xiàn)率-86.9%；太平莊子流域H整體變化-43.3,氣候變化和人類活動(dòng)的貢獻(xiàn)率分別為-12.1%和-87.9%。赤峰市經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)據(jù)顯示:相比于基準(zhǔn)期,變化期人口增加約80萬(wàn)；國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值GDP呈現(xiàn)指數(shù)型增長(zhǎng),2000年以后增幅明顯；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大,其中糧食作物(主要包括小麥、玉米、水稻、大豆等)占比約70%,糧食產(chǎn)量增加約400萬(wàn)t。農(nóng)業(yè)灌溉是流域內(nèi)主要的耗水途徑,其耗水量占總耗水量的60%以上,水利工程支持下的農(nóng)業(yè)灌溉是流域徑流量下降的主要原因[17]。河道內(nèi)流量的減少,直接影響了河流的水文健康和生態(tài)系統(tǒng)健康。此外,流域內(nèi)水庫(kù)、水電站等水利工程對(duì)水資源的調(diào)蓄,改變了河流的天然水文情勢(shì),加劇了河流健康的退化。

對(duì)于各年代氣候變化和人類活動(dòng)的貢獻(xiàn)率,同樣利用式(2)—式(5)進(jìn)行計(jì)算。表6表明,在變化期,除了20世紀(jì)90年代,其他時(shí)期人類活動(dòng)均是影響河流水文健康的主要因素,特別是2000年以后,其貢獻(xiàn)率甚至超過(guò)96%,其主要原因是中大型水庫(kù)的修建、人類對(duì)水資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)[22];而在1900—1999年期間,河流健康退化程度明顯減弱,這主要由于該時(shí)期降水相對(duì)較多,河道內(nèi)流量較大,河流水文健康維持在較高的水平,氣候變化成為影響河流水文健康的主導(dǎo)因素。

表6 1964—2016年各流域年代H均值、相對(duì)基準(zhǔn)期的變化量及河流健康下降的貢獻(xiàn)率

4 結(jié) 論

(1) M- K趨勢(shì)檢驗(yàn)、Pettitt突變點(diǎn)檢測(cè)以及降水徑流雙累積曲線表明:老哈河各子流域年降水量和潛在蒸散發(fā)量變化趨勢(shì)不顯著,西泉站年徑流量無(wú)明顯變化趨勢(shì),甸子和太平莊站年徑流量均顯著下降且在1979年發(fā)生突變。

(2) 通過(guò)K- S法選擇GEV函數(shù)擬合月平均流量序列?；贕EV分布,利用概率密度法計(jì)算各站最適宜生態(tài)流量,西泉、甸子和太平莊年平均最適宜生態(tài)流量分別為0.85 m3/s、3.24 m3/s、7.48 m3/s。

(3) 基于生態(tài)流量閾值計(jì)算各站現(xiàn)狀(觀測(cè))和天然(模擬)河流水文健康等級(jí),分別進(jìn)行月尺度、年尺度以及年代尺度的對(duì)比分析,結(jié)果顯示:西泉子流域河流水文健康情勢(shì)無(wú)明顯變化；甸子和太平莊子流域均在1979年出現(xiàn)明顯下降趨勢(shì),在20世紀(jì)90年代有恢復(fù)趨勢(shì),但在2000年之后又明顯下降,特別是太平莊子流域河流水文健康顯著退化。

(4) 除20世紀(jì)90年代外,其他時(shí)期人類活動(dòng)是引起甸子和太平莊子流域水文健康變化的主要因素,其貢獻(xiàn)率甚至超過(guò)96%,這主要是由于取水活動(dòng)和水利工程調(diào)節(jié)影響了天然的水文情勢(shì)。90年代降水較為充沛,研究流域受人類活動(dòng)影響程度較小,河流水文健康等級(jí)維持在較高的水平。整體來(lái)說(shuō),流域近88%的河流水文健康下降是由人類活動(dòng)所引起的,氣候變化的貢獻(xiàn)率為12%左右。

基于生態(tài)流量閾值和“觀測(cè)- 模擬”對(duì)比分析的河流水文健康情勢(shì)演變定量歸因方法,可以定量分離氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)河流水文健康演變的影響,但在量化不同人類活動(dòng)方式對(duì)河流水文健康的影響方面還存在不足,未來(lái)可通過(guò)增加不同人類活動(dòng)取用水量數(shù)據(jù),細(xì)化不同人類活動(dòng)對(duì)河流水文健康的影響,為變化環(huán)境下河流健康管理提供科學(xué)依據(jù)。