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水库对河流径流过程的影响分析——以故县水库为例史艳华?基金项目：国家自然科学基金面上项目--科学基金项目第一?基金项目：国家自然科学基金面上项目--科学基金项目第一作者简介：史艳华(1981—),女(汉族),河南焦作人,硕士研究生,主要从事水文水资源及生态水利研究。E-mail:yhshi @（南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 210029）摘　要:水流情势是河流生境的主要决定因素之一，影响水生生物群落的组成和多样性。水利工程会改变河流的天然水流情势。本文基于Richter提出的生态水文指标体系，分析了洛河流域长水站的生态水文特征变化。结果显示总体上故县水利枢纽对河流天然径流的影响程度较大。 关键词:水利工程；IHA 法；水文特征值近几十年来,随着河流开发利用程度的不断加大,河流的自然水文情势由于人类活动的干扰或调节,面临不同程度改变,并影响到河流生态系统,致使河流生态系统退化。如何保护和修复河流生态系统成为被关注的焦点与研究的热点。研究表明,河流水文过程与生态系统之间有着十分密切的关系,Leroy Poff等阐述水流情势在支撑河流生物多样性和生态系统完整性方面起着决定性的作用[1]；Stanford等认为水流是河流生态的驱动力[2],控制着生物栖息的关键因素如水深、流速和栖息空间等。因此,可以借助传统的水文分析方法,通过研究与生物习性相关的河流生态水文因子(要素)的变动,来确定河流生态保护与修复的目标。Brian D Richter 等于1997 年提出IHA [3]( Indicators of Hydrologic Alteration) 法用于评价人类活动对河流径流过程的影响,分析河流在人类活动干扰前后与生态相关的水文因子过程变化。国际上许多研究成果采用该方法评价了河流修建大坝、分取水对河流生态水文特性的改变,确定相关河流的生态水文保护目标[4～6]。本文主要应用IHA 法对故县水库的河流径流过程影响进行评价。故县水库位于黄河支流洛河中游河南省洛宁县境内，水库的开发目标是以防洪为主，兼顾灌溉、供水、发电等综合利用。水库的调蓄作用改变了大坝上下游水文情势，影响了洛河中下游的水生态系统。研究洛河生态水文特征变化，确定并量化生态水文保护目标，可为故县水库的生态调度提供依据。因此，本研究在收集整理长水站1971~2005年共29年的日径流资料的基础上，基于Richter提出的生态水文变动指标体系(IHA)，分析了洛河流域长水站的生态水文特征变化。1 IHAIHA指标体系采用32个水文指标变量来评价生态水文状态改变,并将这些指标划归为流量大小、发生时间、频率、持续时间和变化率等具有生态意义的五大类(表1)。表1 　IHA 法的水文参数及其生态影响IHA 统计组特征水文参数生态系统影响*月水文值大小数量,时间月平均值1.水生生物栖息可能性2.水滨植物供水可得性3.水资源的可获性4.野生生物饮水易获性5.影响水温与溶解氧年水文极值的大小和持续时间数量,持续时间年最小、最大1 天平均值;年最小、最大3 天平均值;年最小、最大7 天平均值;年最小、最大30天平均值;年最小、最大90天平均值;1.生物体竞争与忍耐的平衡2.创造植物散布的条件3.河渠地形塑造与栖息地物理条件培养4.植物土壤含水紧张5.野生生物脱水6.水紧张持续期7.植物群落分布年水文极值的发生时间时间年最大1天发生日期;年最小1天发生日期1.对生物体压力的预测与规避2.迁徙鱼产卵信号高、低流量脉冲的频率和持续时间数量、频率和持续时间每年高流量脉冲、低流量脉冲次数,平均持续时间1.植物土壤含水紧张的频率与尺度2.洪泛区水生生物栖息可能性3.影响床沙分布水文值的变化率和频率频率,变化率涨幅年平均值,降幅年平均值, 上涨次数,下降次数1.植物干旱压力2.非游动性河浜生物体干燥压力注:*源自Steve Swanson, resource notes No.58 (http:// / nstc/resources/resnotes.html).2 改进的IHA法在故县水库的应用Poff[7]认为当分析的数据的时间序列至少为20年时,由年际气候变化等因素对IHA计算结果的影响,基本上会减少或消除。因此,对于IHA分析数据的时间序列通常不应少于20年。但本文由于资料限制，不适宜采用传统的IHA法计算，而应采用改进的IHA法。改进的IHA法可以选择一个或一组不受人类影响的测站作为气候控制手段，例如水库上游的水文站，“前期”先建立研究站和水库上游站的同步流量之间的统计学关系，然后由此关系推出研究站在没有水库情况下的“后期”流量过程，就可以用IHA法和实际的（有水库在的情况下）“后期”流量进行比较。长水水文站是洛河上