黃河內(nèi)蒙古河段水文情勢(shì)變化及生態(tài)效應(yīng)初探

米瑋潔 張舜 胡俊 高少波 胡菊香

摘要：選擇月均流量、日均流量變幅、極端流量和脈沖延時(shí)4個(gè)水文情勢(shì)指標(biāo)，采用IHA-RVA（水文情勢(shì)變化指標(biāo)-變化范圍法）分析黃河干流內(nèi)蒙古河段水文情勢(shì)的時(shí)空變化特征，辨析黃河魚類生態(tài)習(xí)性與徑流組分的響應(yīng)關(guān)系，探討內(nèi)蒙古河段流量過(guò)程、極端流量變化的生態(tài)效應(yīng)。黃河干流上游河段水利工程運(yùn)行后，內(nèi)蒙古河段的水文情勢(shì)明顯改變，進(jìn)而改變?cè)摵佣蔚纳鷳B(tài)水文聯(lián)系過(guò)程。黃河內(nèi)蒙古河段枯水期月均流量增加（1、2月份月均流量增幅超過(guò)70%）、最小日均流量增加（石嘴山斷面最小日流量增幅超過(guò)50%），保障了河道流水棲息生境，有利于魚類越冬。該河段日均流量變幅降低，有利于粘性卵孵化。但是內(nèi)蒙古河段汛期月均流量減小（7-10月份月均流量降幅接近50%），大、小洪水持續(xù)時(shí)間縮短，不利于擴(kuò)展橫向棲息地；最大流量出現(xiàn)時(shí)間在上游河段延遲超過(guò)2個(gè)月、在中下游河段提前約1個(gè)月，洪水脈沖刺激時(shí)間紊亂可能影響魚類繁殖行為。研究可為黃河內(nèi)蒙古河段魚類棲息地保護(hù)以及上游水庫(kù)生態(tài)調(diào)度提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞： 流量過(guò)程；水文情勢(shì)；魚類；生態(tài)效應(yīng)；黃河內(nèi)蒙古河段

中圖分類號(hào)：X143? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-3075（2024）00-0042-08

黃河是中國(guó)的第2大河，流域水資源豐富。水資源開(kāi)發(fā)為黃河流域帶來(lái)福祉的同時(shí)，也改變了河流的水文、水系特征以及河流的理化性質(zhì)，干擾了自然狀態(tài)下河流泥沙和生源物質(zhì)的輸移，進(jìn)而對(duì)生物和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，并產(chǎn)生連帶的生態(tài)效應(yīng)（李想等，2021）。近30年來(lái)，黃河魚類物種多樣性和資源量均呈明顯下降趨勢(shì)，黃河水量、棲息生境、縱向連通性的改變是導(dǎo)致魚類變化的主要原因（茹輝軍等，2010）。水文情勢(shì)在河流和河漫灘的生物群落多樣性形成和生態(tài)系統(tǒng)完整性維持方面具有極其重要的作用。河流年內(nèi)周期性豐枯變化，造成河流-河漫灘系統(tǒng)呈現(xiàn)干涸-枯水-漲水-側(cè)向漫溢-河灘淹沒(méi)的時(shí)空變化特征，對(duì)豐富多樣的棲息地形成起著關(guān)鍵性作用。這種水文過(guò)程與生物過(guò)程之間形成了相互適應(yīng)、調(diào)節(jié)的耦合關(guān)系（杜強(qiáng)和王東勝，2005）。當(dāng)河道基流減少甚至斷流時(shí)，土著生物種類減少（Kupferberg et al，2012），陸生植物入侵河岸帶（Stromberg et al，2007）；當(dāng)壩下泄水改變河流的豐枯節(jié)律后，生物種群數(shù)量和物種豐度減少（Casas-Mulet et al，2015；Schmutz et al，2015）。

內(nèi)蒙古龍羊峽-劉家峽河段是黃河上游水電梯級(jí)開(kāi)發(fā)最為集中的河段，上游水電站運(yùn)行導(dǎo)致中下游水文情勢(shì)過(guò)程發(fā)生了顯著改變。為此，本文選擇黃河內(nèi)蒙古河段，結(jié)合龍羊峽、劉家峽水電站的運(yùn)行，采用生態(tài)水文情勢(shì)指標(biāo)，深入分析該河段流量變化的時(shí)空特征，結(jié)合黃河干流魚類生態(tài)習(xí)性與徑流組分響應(yīng)關(guān)系，探討上游兩座水電站建設(shè)運(yùn)行對(duì)內(nèi)蒙古河段生態(tài)水文效應(yīng)的影響，旨在為該河段棲息地保護(hù)和上游水庫(kù)生態(tài)調(diào)度提供技術(shù)支持。

1? ?研究區(qū)域概況

黃河內(nèi)蒙古河段是黃河上游的最下段，地處黃河流域最北端，從右岸寧蒙界都思兔河入黃口處入境，于準(zhǔn)格爾旗馬柵鄉(xiāng)出境，河段長(zhǎng)度為843.5 km。受兩岸地形控制，該河段形成峽谷與寬河段相間出現(xiàn)的格局。黃河內(nèi)蒙古河段是流經(jīng)區(qū)域的重要水源，黃河鄂爾多斯段黃河鯰國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)幾乎覆蓋了整條河段。

龍羊峽和劉家峽水庫(kù)是黃河上游具有重要調(diào)節(jié)作用的水利工程。其中，劉家峽水庫(kù)于1968年蓄水，龍羊峽水庫(kù)于1986年蓄水。根據(jù)黃河干流龍羊峽、劉家峽水庫(kù)的聯(lián)合調(diào)度過(guò)程，將研究時(shí)段劃分為3個(gè)階段：1967年以前，黃河內(nèi)蒙古河段為自然狀態(tài)；1968-1985年，劉家峽水庫(kù)運(yùn)行階段；1986年以后，劉家峽、龍羊峽水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)行階段。

2? ?研究方法

2.1? ?徑流組分

河流流量是河流生態(tài)系統(tǒng)演變的關(guān)鍵因子。以受人類活動(dòng)影響較小的1957年石嘴山斷面日徑流過(guò)程線（圖1）為參考樣本，日徑流過(guò)程線在年內(nèi)可分為低流量、流量脈沖、高流量及洪水等不同組分，每一個(gè)流量組分對(duì)河流形態(tài)、生態(tài)過(guò)程都起著關(guān)鍵性作用。

2.2? ?分析方法

采用水文情勢(shì)變化指標(biāo)-變化范圍法（Indicators of Hydrologic Alteration-Range of Variability Approach，IHA-RVA），通過(guò)選擇并計(jì)算關(guān)鍵生態(tài)水文指標(biāo)的變化程度（Richter et al，1998），根據(jù)生態(tài)水文聯(lián)系特征，分析河流水文情勢(shì)的改變趨勢(shì)，探討水文情勢(shì)改變對(duì)河流水生生物尤其是魚類生長(zhǎng)與繁殖的影響。該方法目前主要用于分析水文情勢(shì)變化對(duì)魚類繁殖的影響（曹艷敏等，2019；黎曉東等，2021）。

本文基于黃河內(nèi)蒙古河段石嘴山、三湖河口、頭道拐斷面水文站50年以上長(zhǎng)序列的日水文數(shù)據(jù)，選擇月均水量等4個(gè)與水生態(tài)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)較強(qiáng)的指標(biāo)構(gòu)建水文情勢(shì)變化指標(biāo)IHA（表1）。通過(guò)分析1958-2014年日流量數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)不同斷面1958-1967年、1968-1985年、1986-2014年的IHA參數(shù)，以未受人類活動(dòng)影響的自然狀態(tài)（1958-1967年）為基準(zhǔn)，計(jì)算每個(gè)參數(shù)的水文變化率及水文綜合改變度，分析劉家峽水庫(kù)運(yùn)行（1968-1985年）、劉家峽-龍羊峽水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)行（1986-2014年）條件下該河段的生態(tài)水文情勢(shì)改變程度。

注：大洪水定義為大于干擾前P=10%日均流量；小洪水定義為介于干擾前P=10%～30%日均流量；低流量定義為小于干擾前P=80%日均流量；極低流量定義為小于干擾前P=90%日均流量。

Note： A major flood is defined as a flood that is greater than the average daily flow before the disturbance （P=10%）; Small flood is defined as the average daily flow between P = 10% and 30% before disturbance; Low flow is defined as less than the average daily flow before interference （P=80%）; Very low flow is defined as less than the average daily flow before interference （P=90%）.

2.3? ?魚類資源調(diào)查

黃河內(nèi)蒙古河段魚類資源調(diào)查以現(xiàn)場(chǎng)捕撈為主，輔以市場(chǎng)調(diào)查、走訪漁民等方式，現(xiàn)場(chǎng)捕撈漁具以水下延繩釣鉤為主，輔以蝦籠、刺網(wǎng)等。

3? ?結(jié)果與分析

根據(jù)IHA-RVA方法的計(jì)算結(jié)果，受上游水電站運(yùn)行的影響，黃河內(nèi)蒙古河段1-2月和7-10月月均流量最大、最小流量出現(xiàn)時(shí)間、小洪水和低流量、極低流量持續(xù)天數(shù)等屬于高度改變指標(biāo)；最大、最小1、3、5、30、90日日均流量屬于中度-高度改變指標(biāo)。水文綜合改變度在不同斷面表現(xiàn)出差異，從內(nèi)蒙古河段上游至下游（石嘴山斷面-三湖河口斷面-頭道拐斷面），水文情勢(shì)的綜合改變程度呈減弱的趨勢(shì)。

3.1? ?流量過(guò)程變化特征

3.1.1? ?月均流量變化? ?與自然狀態(tài)（1958-1967年）相比，1968-1985年豐水期（6-11月）內(nèi)蒙古河段月均流量降低，1986-2014年月均流量進(jìn)一步降低，其中7-10月月均流量降低近50%?？菟冢?2月至次年5月）與自然狀態(tài)相比，1968-1985年內(nèi)蒙古河段月均流量增加，其中1、2月月均流量增加超過(guò)70%；與1968-1985年相比，1986-2014年月均流量變化不明顯（圖2）。

自然狀態(tài)下（1958-1967年）內(nèi)蒙古河段從上游至下游（石嘴山斷面至頭道拐斷面）豐水期（6-11月）月均流量逐漸降低，1968-1985年、1986-2014年從上游至下游月均流量逐漸降低；枯水期（12月至次年5月）各斷面月均流量無(wú)明顯差異；但1968-1985年、1986-2014年3月下游三湖河口、頭道拐斷面月均流量高于上游石嘴山斷面。

3.1.2? ?流量變幅變化? ?與自然狀態(tài)（1958-1967年）相比，1968-1985年內(nèi)蒙古河段1、3、5日日均流量變幅均有所降低，1986-2014年日均流量變幅進(jìn)一步降低（表2）。自然狀態(tài)下，內(nèi)蒙古河段石嘴山至三湖河口斷面日均流量變幅降低，三湖河口至頭道拐斷面流量變幅增加；1968-1985年、1986-2014年石嘴山與三湖河口斷面的流量變幅變化不明顯，三湖河口到頭道拐斷面流量變幅增加。

3.2? ?極端流量變化特征

3.2.1? ?日均流量極值變化? ?與自然狀態(tài)（1958-1967年）相比，1968-1985年內(nèi)蒙古河段1、3、7、30、90日最大日均流量均降低，降幅約20%；1986-2014年最大日均流量進(jìn)一步降低，與自然狀態(tài)（1958-1967年）相比，降幅超過(guò)50%。1968-1985年內(nèi)蒙古河段最小日均流量的變化特征在不同斷面表現(xiàn)出差異，石嘴山斷面最小日均流量增加，增幅達(dá)59%～97%；三湖河口斷面除7日最小日均流量降低外，其余均增加；頭道拐斷面除30日、90日最小日均流量增加外，其余均降低。1986-2014年最小日均流量較1968-1985年進(jìn)一步降低（圖3）。

3.2.2? ?極值出現(xiàn)時(shí)間變化? ?自然狀態(tài)下（1958-1967年），石嘴山斷面年最小流量出現(xiàn)在第2天；1968-1986年最小流量出現(xiàn)時(shí)間差異不大，在第1天；1987-2014年最小流量推遲到第74天。自然狀態(tài)下（1958-1967年），三湖河口斷面年最小流量出現(xiàn)在第138天；1968-986年最小流量出現(xiàn)時(shí)間差異不大，在第143天；1987-2014年最小流量提前到第130天。自然狀態(tài)下（1958-1967年），頭道拐斷面年最小流量出現(xiàn)在第140天；1968-1986年最小流量出現(xiàn)時(shí)間差異不大，在第145天；1987-2014年最小流量提前到第133天（圖4）。

自然狀態(tài)下（1958-1967年），石嘴山斷面年最大流量出現(xiàn)在第208天；1968-1986年最大流量延遲至第260天；1987-2014年最大流量保持在第260天。自然狀態(tài)下（1958-1967年），三湖河口斷面年最大流量出現(xiàn)在第262天；1968-1986年最大流量出現(xiàn)時(shí)間差異不大，在第263天；1987-2014年最大流量提前到第229天。自然狀態(tài)下（1958-1967年），頭道拐斷面年最大流量出現(xiàn)在第263天；1968-1986年最大流量出現(xiàn)時(shí)間差異不大，在第264天；1987-2014年最大流量提前到第234天（圖4）。

3.2.3? ?流量脈沖延時(shí)變化? ?自然狀態(tài)下（1958-1967年），內(nèi)蒙古河段年大洪水持續(xù)時(shí)間一般超過(guò)40 d，年小洪水持續(xù)時(shí)間約25 d；1968-1985年該河段年大、小洪水持續(xù)時(shí)間分別降低至26 d和23 d左右；1986-2014年進(jìn)一步降低至4 d和10 d左右（圖5）。自然狀態(tài)下（1958-1967年），內(nèi)蒙古河段年低流量持續(xù)時(shí)間超過(guò)60 d，年極低流量持續(xù)時(shí)間超過(guò)40 d；1968-1985年持續(xù)時(shí)間分別降低至26和15 d以下；1986-2014年年低流量、極低流量持續(xù)時(shí)間有所增加。

自然狀態(tài)下（1958-1967年），黃河內(nèi)蒙古河段上游到下游年大洪水持續(xù)時(shí)間呈先降低后增加的趨勢(shì)；1968-1985年、1986-2014年3個(gè)斷面年大洪水持續(xù)時(shí)間沒(méi)有明顯差異。自然狀態(tài)下從上游到下游年小洪水持續(xù)時(shí)間呈先增加后降低的趨勢(shì)；1968-1985年斷面年小洪水持續(xù)時(shí)間沒(méi)有明顯差異；1986-2014年呈先增加后降低。自然狀態(tài)下從上游到下游年低流量持續(xù)時(shí)間呈先降低后增加的趨勢(shì)，年極低流量持續(xù)時(shí)間呈增加趨勢(shì)；1968-1985年、1986-2014年從上游到下游年低流量、年極低流量持續(xù)時(shí)間的變化趨勢(shì)保持一致。

3.3? ?魚類資源特征

本研究現(xiàn)場(chǎng)共調(diào)查到魚類28種。鯽、赤眼鱒、鲇居漁獲物重量的前3位，分別占漁獲物重量的19.94%、17.36%、12.47%；其后依次為草魚（10.43%）、麥穗魚（10.06%）、鯉（7.64%）、鳊（5.34%）、蘭州鲇（4.70%）、烏鱧（3.98%）、圓筒吻鮈（1.29%）。這10種魚合計(jì)占漁獲物重量的93.23%，是該江段主要的捕撈對(duì)象。通過(guò)對(duì)該河段主要捕撈對(duì)象的生物學(xué)測(cè)定分析表明，中小型魚類如赤眼鱒、麥穗魚、鯽、?等在漁獲物中數(shù)量占比較大，年齡構(gòu)成以1～2齡魚為主，3齡以上魚類所占比例不大，內(nèi)蒙古河段魚類資源呈小型化、低齡化趨勢(shì)。

2009年寧蒙河段共調(diào)查到魚類24種，小型魚類占2/3，為該河段魚類構(gòu)成的主體。該河段魚類群落多樣性偏低、穩(wěn)定性不高，優(yōu)勢(shì)種主要有鯉、鲇、瓦氏雅羅魚、鯽、棒花魚；常見(jiàn)種主要有麥穗魚、蘭州鲇、草魚、?、黃黝魚、高體鳑鲏、黃河鮈。魚類種群年齡結(jié)構(gòu)低齡化、個(gè)體小型化嚴(yán)重（馮慧娟，2010）。2013-2016年在黃河干流內(nèi)蒙古河段共采集魚類20種，分別為鯽、鯉、草魚、鰱、鳙、赤眼鱒、寡鱗飄魚、?、鯿、似鱎、高體鳑鲏、花?、麥穗魚、南方鮈、圓筒吻鮈、棒花魚、平鰭鰍鮀、泥鰍、鲇、黃河鲇、圓尾斗魚（景升利，2020）。

結(jié)合歷史資料與現(xiàn)狀分析，黃河內(nèi)蒙古河段魚類以小型魚類為主，該河段2009年優(yōu)勢(shì)種為鯉、鲇、瓦氏雅羅魚、鯽、棒花魚，而此次調(diào)查中鯽、赤眼鱒、鲇、草魚、麥穗魚為漁獲物生物量主要組成部分，近年來(lái)該河段魚類組成發(fā)生了較大的變化。

4? ?討論

流量過(guò)程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)中的水生生物尤其是魚類至關(guān)重要，是魚類選擇棲息地、繁殖行為調(diào)節(jié)及生長(zhǎng)發(fā)育的決定性因素。水文過(guò)程年度內(nèi)呈現(xiàn)出不同的生態(tài)流組份，如極端低流量、低流量、高流量、小洪水、大洪水等。這些組份具有不同的流量特征，包括流量、出現(xiàn)時(shí)間、頻率、持續(xù)時(shí)間及變化速率等（葛懷鳳，2013；張洪波等，2012）。水文指標(biāo)與生態(tài)因子之間存在緊密的聯(lián)系，例如流量過(guò)大易沖走魚類餌料，但促進(jìn)水系連通；流量過(guò)小易出現(xiàn)河段脫水現(xiàn)象，破壞物種的生存環(huán)境；峰值流量出現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)的改變會(huì)擾亂魚類的產(chǎn)卵行為等（陳凱麒和陶潔，2015）；魚類捕撈產(chǎn)量、魚苗豐度、魚卵密度與高流量脈沖歷時(shí)、漲水率等特征有關(guān)（班璇等，2019；陳誠(chéng)等，2020）。Poff和Zimmerman （2010）綜述分析流量變化與生態(tài)響應(yīng)的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，不管流量是增加還是減小，魚類豐度、多樣性等都會(huì)降低。

4.1? ?流量均值過(guò)程變化的生態(tài)效應(yīng)

流量均值過(guò)程變化主要影響水生生物棲息地環(huán)境特征，如濕周、流速、棲息地面積等。其中，月流量反映不同生命周期水流的流量水平，低流量是維持河流生態(tài)系統(tǒng)最基本生態(tài)功能的需求。流量過(guò)程紊亂增加棲息生境的不穩(wěn)定性，打亂生物的生命周期與節(jié)律等；流量過(guò)程均化降低棲息生境多樣性，脈沖減弱影響魚類生長(zhǎng)與繁殖。研究表明三峽水庫(kù)蓄水后多年平均流量減少，中華鱘和四大家魚的產(chǎn)卵量下降（郭文獻(xiàn)等，2011）；蓄水后河道洪水過(guò)程趨于均一化和單一化，使四大家魚產(chǎn)卵的信號(hào)減弱或消失（李清清等，2012）。塔里木河中水庫(kù)建設(shè)運(yùn)行導(dǎo)致干流多數(shù)月份的月均流量減少，年發(fā)生低流量次數(shù)增加，影響洪泛區(qū)樹(shù)林生長(zhǎng)，并對(duì)下游河道水生生物棲息生境等產(chǎn)生不利影響（薛聯(lián)青等，2017）。

對(duì)黃河干流內(nèi)蒙古河段流量均值過(guò)程的變化分析發(fā)現(xiàn)，上游劉家峽水庫(kù)運(yùn)行后，內(nèi)蒙古河段汛期月均流量減小、枯期月均流量增加，流量過(guò)程變異程度降低，呈坦化趨勢(shì)；劉家峽-龍羊峽水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)行后加劇了坦化趨勢(shì)。與林夢(mèng)然等（2019）研究結(jié)果類似，受龍羊峽水庫(kù)徑流調(diào)節(jié)作用影響，壩下河段年內(nèi)徑流過(guò)程趨于一致化。上游水利工程運(yùn)行導(dǎo)致黃河內(nèi)蒙古河段汛期流量減小，流量變異程度降低，使得魚類棲息地?cái)?shù)量、多樣性下降。

11月至次年3月是黃河的低流量過(guò)程，也是魚類越冬期。上游水利工程運(yùn)行導(dǎo)致黃河內(nèi)蒙古河段11月至次年3月低流量增加，低流量、極低流量持續(xù)天數(shù)減少?？萜诹髁吭黾佑欣隰~類越冬。進(jìn)一步分析日均最小流量的變化發(fā)現(xiàn)，水電站運(yùn)行尤其是劉家峽-龍羊峽水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)行后，內(nèi)蒙古河段上游最小日均流量增加，下游最小日均流量下降，越冬期流量增加對(duì)魚類越冬的有利影響在上游更明顯。黃河下游花園口河段，受小浪底水庫(kù)運(yùn)行的影響，冬季低流量減少，降低了河流低洼處的水深，不利于魚類過(guò)冬（蔣曉輝等，2010）。

黃河內(nèi)蒙古河段現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的10種主要捕撈魚類中，鯽、鲇、麥穗魚、鯉、蘭州鲇5種均為產(chǎn)粘性卵魚類，粘性卵附著在基質(zhì)上，水位波動(dòng)對(duì)魚類產(chǎn)卵及其卵孵化十分重要。通常，粘性卵孵化時(shí)間需3～7 d，卵孵化后魚苗需要3～4 d穩(wěn)定水流過(guò)程。黃河蘭州鲇產(chǎn)卵期多年平均流量日變幅為±50 m3/s，黃河鯉產(chǎn)卵期多年平均流量日變幅為±100 m3/s（王東勝等，2010）。上游水利工程運(yùn)行后，黃河內(nèi)蒙古河段日均流量變幅降低，水流條件趨于穩(wěn)定，有利于粘性卵魚類孵化。

4.2? ?極端流量變化的生態(tài)效應(yīng)

極端流量變化主要包括極端日均流量、極端流量發(fā)生時(shí)間、頻率以及延時(shí)變化等特征。極端流量發(fā)生時(shí)間通常是水生生物特定生命周期或生命活動(dòng)的信號(hào)，持續(xù)時(shí)間是影響生物棲息和產(chǎn)卵過(guò)程的關(guān)鍵因素，發(fā)生頻率及變化承載著水生生物生存與繁衍的周期信號(hào)（張洪波，2012）。例如，高流量改善生境條件，洪水流量增強(qiáng)河道與濕地、支流的連通性，促進(jìn)了主河道與河漫灘區(qū)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)交換，有利于擴(kuò)展棲息地面積和食物來(lái)源，形成淺灘、沙洲等新棲息地，為仔魚或幼魚生長(zhǎng)提供良好的繁育所（Thomaz et al，2007）。洪水的發(fā)生時(shí)機(jī)和持續(xù)時(shí)間是很多魚類完成生活史的必要條件，對(duì)魚類的繁殖與生長(zhǎng)有著重要作用（Junk，1982）。研究表明，長(zhǎng)江宜昌江段漲水過(guò)程有效刺激四大家魚自然繁殖活動(dòng)（李博等，2021），持續(xù)漲水時(shí)間是影響四大家魚繁殖的重要生態(tài)水文參數(shù)（徐薇等，2020）。因此，洪水特征的變化對(duì)魚類生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生顯著影響。例如，三峽水庫(kù)對(duì)中小洪水的調(diào)度削弱了天然洪峰過(guò)程，導(dǎo)致四大家魚產(chǎn)卵繁殖所需的水文刺激減弱，三峽水庫(kù)運(yùn)行初期長(zhǎng)江四大家魚資源量持續(xù)下降（李朝達(dá)等，2021）。流量低脈沖歷時(shí)和流速高脈沖歷時(shí)的改變，也不利于刺激四大家魚產(chǎn)卵繁殖活動(dòng)（曹艷敏，2019）。

應(yīng)用IHA方法對(duì)黃河源區(qū)（周毅等，2017）、上游（李建等，2013）及中下游河段（?？〕?022）的水文情勢(shì)變化分析發(fā)現(xiàn)，黃河源區(qū)中大洪水事件逐漸消失，流量結(jié)構(gòu)組成趨于單一，源區(qū)生物多樣性呈下降趨勢(shì)；蘭州段水文情勢(shì)高度改變，對(duì)該河段水沙、生物種群數(shù)量、幼苗比例、棲息地環(huán)境等產(chǎn)生較大影響；花園口河段高流量事件在流量量級(jí)、歷時(shí)及頻次3個(gè)方面均有所減少。根據(jù)黃河內(nèi)蒙古河段極端流量的變化特征分析，上游水利工程建成運(yùn)行后，減少了該河段年大洪水、年小洪水的持續(xù)時(shí)間，并對(duì)年最大流量出現(xiàn)時(shí)間有較大影響：劉家峽水庫(kù)運(yùn)行后石嘴山斷面年最大流量出現(xiàn)時(shí)間延后；劉家峽-龍羊峽水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)行后三湖河口、頭道拐斷面年最大流量出現(xiàn)時(shí)間提前。林夢(mèng)然等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，龍羊峽水庫(kù)徑流調(diào)節(jié)作用導(dǎo)致壩下河段年最大流量顯著減小且出現(xiàn)時(shí)間提前，年最小流量顯著增大且出現(xiàn)時(shí)間延后。

黃河4-6月的高流量脈沖刺激魚類產(chǎn)卵，7-10月的高流量過(guò)程淹沒(méi)河漫灘區(qū)，對(duì)魚類產(chǎn)卵、孵化、遷徙等有關(guān)鍵影響。小洪水脈沖雖然不是黃河鯉親魚產(chǎn)卵的必要條件，但一定水流刺激可以促進(jìn)親魚產(chǎn)卵，而且小脈沖洪水可縮短黃河鯉產(chǎn)卵時(shí)間，提高親魚產(chǎn)卵率及魚苗成活率（王瑞玲等，2020）。黃河內(nèi)蒙古河段主要捕撈對(duì)象中赤眼鱒、圓筒吻鮈為產(chǎn)漂流性卵的小型魚類，其繁殖對(duì)漲水的依賴程度較?。ɡ杳髡?，2019）。因此，石嘴山斷面年最大流量出現(xiàn)時(shí)間延后，對(duì)魚類繁殖行為有一定影響；但對(duì)于內(nèi)蒙古河段的主要魚類而言，大、小洪水的持續(xù)時(shí)間減少，導(dǎo)致魚類產(chǎn)卵棲息地減少、幼魚食物來(lái)源減少，不利于幼魚生長(zhǎng)。黃河下游河段水文情勢(shì)變化也表現(xiàn)出相似的生態(tài)效應(yīng)：4-6月流量脈沖消失或減少，黃河鯉產(chǎn)卵刺激減弱，產(chǎn)卵缺乏足夠的產(chǎn)卵棲息地；7-10月漫灘洪水消失，黃河魚類失去了從河灘地獲得食物和棲息地的機(jī)會(huì)（蔣曉輝等，2010）。

生態(tài)水文聯(lián)系是生態(tài)水文學(xué)研究的重點(diǎn)，可探索水利工程建設(shè)對(duì)關(guān)鍵物種棲息地、水力學(xué)要素和徑流情勢(shì)、物種群落等的影響特征，促進(jìn)水利工程從傳統(tǒng)防洪興利調(diào)度向生態(tài)調(diào)度轉(zhuǎn)變（夏軍等，2020）。利用IHA等水文改變指標(biāo)體系可以簡(jiǎn)便有效地評(píng)估水文情勢(shì)變化及其生態(tài)效應(yīng)（程俊翔等，2018）。生態(tài)水文情勢(shì)改變對(duì)河流中產(chǎn)粘性卵魚類產(chǎn)卵及生長(zhǎng)、河流棲息地多樣性、魚類索餌越冬的影響，是生態(tài)水文學(xué)研究的難點(diǎn)及發(fā)展方向。本研究通過(guò)IHA-RVA方法辨析了黃河內(nèi)蒙古河段水文情勢(shì)改變程度較大的水文因子，初步揭示了水文情勢(shì)改變對(duì)河流水生生物尤其是魚類生長(zhǎng)與繁殖的影響。但本研究缺少生態(tài)方面的數(shù)據(jù)補(bǔ)充和驗(yàn)證，缺乏水文因子與魚類的直接定量分析，這些是下一步需要開(kāi)展研究的內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)

班璇，Panayiotis D，呂曉蓉，等，2019. 長(zhǎng)江葛洲壩下游魚類資源量的關(guān)鍵水文指標(biāo)識(shí)別[J].水利水電科技進(jìn)展，39（1）：15-20.

曹艷敏，毛德華，鄧美容，等，2019. 日調(diào)節(jié)電站庫(kù)區(qū)生態(tài)水文情勢(shì)評(píng)價(jià)——以湘江干流衡陽(yáng)站為例[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，28（7）：1602-1611.

常俊超，2022. 基于IHA/RVA法的黃河中游環(huán)境流量組分與水文情勢(shì)變化研究[J].水電能源科學(xué)，40（2）：17-21.

陳誠(chéng)，黎明政，高欣，等，2020. 長(zhǎng)江中游宜昌江段魚類早期資源現(xiàn)狀及水文影響條件[J]. 水生生物學(xué)報(bào)，44（5）：1055-1063.

陳凱麒，陶潔，2015. 河流生物棲息地的生態(tài)水文學(xué)研究[J].水資源保護(hù)，31（6）：52-56.

程俊翔，徐力剛，姜加虎，2018. 水文改變指標(biāo)體系在生態(tài)水文研究中的應(yīng)用綜述[J].水資源保護(hù)，34（6）：24-31.

杜強(qiáng)，王東勝，2005. 河道的生態(tài)功能及水文過(guò)程的生態(tài)響應(yīng)[J].中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，3（4）：287-290.

馮慧娟，2010. 黃河干流寧蒙河段魚類群落多樣性和生長(zhǎng)特征研究[D].西安：西北大學(xué).

葛懷鳳，2013. 基于生態(tài)-水文響應(yīng)機(jī)制的大壩下游生態(tài)保護(hù)適應(yīng)性管理研究[D].北京：中國(guó)水利水電科學(xué)研究院.

郭文獻(xiàn)，王鴻翔，徐建新，等，2011. 三峽水庫(kù)對(duì)下游重要魚類產(chǎn)卵期生態(tài)水文情勢(shì)影響研究[J].水利發(fā)電學(xué)報(bào)，30（3）：22-26，38.

蔣曉輝，趙衛(wèi)華， 張文鴿，2010. 小浪底水庫(kù)運(yùn)行對(duì)黃河鯉魚棲息地的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，30（18）：4940-4947.

景升利，2020. 海勃灣水利樞紐的興建對(duì)黃河內(nèi)蒙古段魚類資源的影響及保護(hù)措施[J].內(nèi)蒙古水利，11：74-76.

黎明政，馬琴，陳林，等，2019. 三峽水庫(kù)產(chǎn)漂流性卵魚類繁殖現(xiàn)狀及水文需求研究[J].水生生物學(xué)報(bào)，43：84-96.

黎曉東，曹艷敏，王崇宇，2021. 湘江干流四大家魚產(chǎn)卵期生態(tài)水文情勢(shì)變化分析[J].人民長(zhǎng)江，52（4）：81-87.

李博，郜星晨，黃濤，等，2021. 三峽水庫(kù)生態(tài)調(diào)度對(duì)長(zhǎng)江中游宜昌江段四大家魚自然繁殖影響分析[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，30（12）：873-882.

李朝達(dá)，林俊強(qiáng)，夏繼紅，等，2021. 三峽水庫(kù)運(yùn)行以來(lái)四大家魚產(chǎn)卵的生態(tài)水文響應(yīng)變化[J].水利水電技術(shù)（中英文），52：158-166.

李建，夏自強(qiáng)，戴會(huì)超，等，2013. 三峽初期蓄水對(duì)典型魚類棲息地適宜性的影響[J].水利學(xué)報(bào)，44（8）：892-900.

李清清，覃暉，陳廣才，等，2012. 長(zhǎng)江中游水文情勢(shì)變化對(duì)魚類的影響分析[J].人民長(zhǎng)江，43（11）：86-89.

李想，劉睿，甘露，等，2021. 筑壩河流生態(tài)系統(tǒng)變化與響應(yīng)研究[J].人民長(zhǎng)江，52（8）：63-70.

林夢(mèng)然，董增川，賈一飛，2019. 龍羊峽水庫(kù)對(duì)壩下河段生態(tài)水文情勢(shì)影響研究[J].人民黃河，41（3）：69-74.

茹輝軍，王海軍，趙偉華，等，2010. 黃河干流魚類群落特征及其歷史變化[J].生物多樣性，18（2）：179-186.

王東勝，王秀英，范權(quán)，等，2010. 黃河海勃灣段黃河鯉、蘭州鲇棲息環(huán)境水力學(xué)特征研究[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào)，29（1）：1-6.

王瑞玲，黃錦輝，葛雷，等，2020. 基于黃河鯉棲息地水文-生態(tài)響應(yīng)關(guān)系的黃河下游生態(tài)流量研究[J].水利學(xué)報(bào)，51（9）：1175-1187.

夏軍，張永勇，穆興民，等，2020. 中國(guó)生態(tài)水文學(xué)發(fā)展趨勢(shì)與重點(diǎn)方向[J].地理學(xué)報(bào)， 75（3）：445-457.

徐薇，楊志，陳小娟，等，2020. 三峽水庫(kù)生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)對(duì)四大家魚產(chǎn)卵的影響分析[J].環(huán)境科學(xué)研究，33（5）：1129-1139.

薛聯(lián)青，張卉，張洛晨，等，2017. 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[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），45（3）：189-196.

張洪波，黃強(qiáng)，彭少明，等，2012. 黃河生態(tài)水文評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建及案例研究[J].水利學(xué)報(bào)，43（6）：675-683.

周毅，崔同，鄭鑫，等，2017. 基于IHA的黃河源區(qū)水文情勢(shì)及環(huán)境流變化[J].人民黃河，39（7）：61-65.

Casas-Mulet R，Saltveit S J，Alfredsen K，2015. The survival of Atlantic salmon （Salmo salar） eggs during dewatering in a river subjected to hydropeaking[J]. River Research and Applications，31（4）：433-446.

Junk W， 1982. Amazonian floodplains： their ecology，present and potential use[J]. Revue d Hydrobiologie Tropicale，15（4）：285-301.

Kupferberg S J，Palen W J，Lind A J，et al， 2012. Effects of flow regimes altered by dams on survival，population declines，and range-side losses of California river-breeding frogs[J]. Conservation Biology，26（3）：513-524.

Poff N L，Zimmerman J K， 2010. Ecological responses to altered flow regimes： A literature review to inform the science and management of environmental flows[J]. Freshwater Biology， 55：194-205.

Richter B，Baumgartner J，Braun D， 1998. Spatial assessment of hydrologic alteration within a river network[J]. Regulated Rivers，14：329-340.

Schmutz S，Bakken T H，F(xiàn)riedrich T，et al， 2015. Response of fish communities to hydrological and morphological alterations in hydropeaking rivers of Austria[J]. River Research and Applications，31（8）：919-930.

Stromberg J C，Lite S J，Marler R，et al， 2007. Altered stream-flow regimes and invasive plant species： the Tamarix case[J]. Global Ecology and Biogeography，16（3）：381-393.

Thomaz S，Bini L，Bozelli R， 2007. Flood increase similarity among aquatic habitats in river-floodplain systems[J]. Hydrobiologia，579（1）：1-13.

（責(zé)任編輯? ?鄭金秀）

Ecological Effects of Flow Regime Alteration in Inner Mongolia

Reach of the Yellow River

MI Wei‐jie1， ZHANG Shun2， HU Jun1， GAO Shao‐bo1， HU Ju‐xiang1

（1. Key Laboratory of Ecological Impacts of Hydraulic-Projects and Restoration of Aquatic Ecosystem

of Ministry of Water Resources， Institute of Hydroecology， Ministry of Water Resources and

Chinese Academy of Sciences， Wuhan? ?430079，P.R. China；

2. Wuhan Institute of Technology， Wuhan? ?430205， P.R. China）

Abstract：The Inner Mongolia reach of the upper Yellow River （Longyangxia-Liujiaxia section） is the river section with intensive hydropower development and the operation of hydropower station has led to significant changes of flow regime in the river section. In this study， we analyzed temporal and spatial alterations of the flow regime in Inner Mongolia， investigated the response relationship between the fish community and runoff， and discussed the ecological effects of hydrological alterations. The study was based on the long term hydrological data collected at Shizuishan， Sanhuhekou and Toudaoguai. Indicators of hydrologic alteration （IHA） and the ranges of variability （RVA） were used for the analysis. Results show that the flow regime of the Yellow River in Inner Mongolia changed significantly after the operation of hydropower stations in the upper reaches of the Yellow River， consequently altering river ecohydrology and continuity. During the dry season， the increases in average monthly discharge （> 70% in January and February） and minimum average daily discharge （> 50% at Shizuishan） was helpful for maintaining river flow and fish overwintering. The decreased range in daily discharge benefitted hatching of fish species with adhesive eggs. However， during flood season， average monthly discharge decreased by 50% （from July to October）， as did the duration of flooding， and the occurrence of the maximum daily discharge was delayed by two months in the upper river and advanced by nearly a month in the middle and lower river， adversely affecting fish growth and reproduction. Our study provides support for ecological regulation and habitat protection in the Yellow River in Inner Mongolia.

Key words： flow regime process; water regime；fish; ecological effect; Inner Mongdia reach of the Yellow River

收稿日期：2022-05-20? ? ? 修回日期：2023-06-15

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（U21A2002；42007433）。

作者簡(jiǎn)介：米瑋潔，1980年生，女，副研究員，主要從事水生生態(tài)研究工作。E-mail： miweijie@mail.ihe.ac.cn

通信作者：胡俊，1977年生，男，研究員，主要從事生態(tài)水文與水環(huán)境研究。E-mail： jhu@mail.ihe.ac.cn