干旱区内陆河(石羊河)流域水坝建设的生态响应评估

生态系统对水坝建设的响应是长期潜在而缓慢的，短期不能掌握。由于水资源在干旱区的绝对重要性，干旱区内陆河流域水坝建设对生态系统的影响是根本性的，其生态响应意义尤为重大。上世纪五六十年代，生态系统相对封闭的甘肃河西走廊石羊河流域在祁连山河流出山口及流域中游，修建了近30座水库，完全实现了全流域地表水资源的人工控制，经过半个多世纪运行，其生态响应已逐步显现。本项目通过实地调查与资料收集分析，结合3S技术，模拟50多年来石羊河流域上、中、下游的水土资源空间分布、土地利用、动植物物种数量与结构、植被覆盖、气候因素、河流水文等变迁过程，以水坝建设前后对比为基础，应用定量与定性分析相结合，层次分析法与多层次模糊评价相结合的综合评价方法，建立评估模型，全面评估流域内水坝建设生态响应，分析其正负面生态效益，研究各生态因素对大坝建设的时空响应过程及其驱动机理，为发挥水坝正面效益，克服负面效益，提供理论基础。

上世纪五六十年代，石羊河流域在祁连山出山口及中游，修建了近30座水库，经过半个多世纪运行，其生态响应已逐步显现。本项目通过实地调查与资料收集，结合3S技术，模拟50多年来石羊河流域土地利用、植被、气候、河流水文、社会经济等因子的时空变迁过程，应用层次分析法与多层次模糊评价，评估水坝建设的生态响应。结果表明：1）水坝建设引起水资源分配不均衡，河道径流减少、甚至断流，下游地表水资源大幅减少，地下水位急剧下降。上世纪50年代至今，河道长度减少了38.49%；下游来水量从50年代占总量的30-40%减少到2012年的不足10%；1994-2003年，中、下游地下水位下降迅速，尤其是地下水位在10-20m间的降深面积较1983-1992年增长了300%。2）人口数量增加、国家政策导向和水资源变化等因素导致耕地发生了明显变化。全流域耕地面积逐渐增加，中、下游增加程度较剧烈；上世纪90年代为增加高峰期，近年来增幅有所减缓。耕地重心总体向东北迁移；耕地破碎度、重要值逐渐增大，分离度略有减少。3)水资源变化对植被产生了较大影响。下游植被类型由湿生向旱生系列转变，柽柳、盐爪爪、芦苇等逐渐退出，白刺、红砂、黑果枸杞等更耐旱植被占据优势地位。地下水位下降剧烈的区域，叶片类型由正常性、环栅型转变为不规则型。4）全流域及上、中、下游，降雨量呈减少、减少、增加、增加趋势，上游1962年开始明显减少，中、下游九十年代起明显增加；气温变暖趋势明显，尤其2000年以来增幅剧烈，下游增加程度最高；风速呈下降、增加、下降、下降趋势，上游七十年代增幅显著，下游1984年开始明显下降；湿度呈下降趋势，五十年代中期至六十年代中期下降较为明显。5）经济对区域可持续发展能力贡献较大，社会人文与资源环境子系统次之。1957-2008年，中游武威地区资源环境指数随时间变化波动下降，经济发展和社会人文指数随时间变化波动增长；可持续发展综合指数波动上升，经历了极弱、弱、中等三个阶段。区域可持续发展总体水平较低。6）植被、水资源指数在水坝建设生态影响评价指标中非常重要，生物丰富度指数、水网密度指数和地表水空间分布在指标层各评价因子中权重最高。流域水坝建设使区域社会经济指数提高，自然规律、生物资源和人居环境降低，水坝建设对区域社会经济的促进以不断消耗自然资源为代价，缺少生态可持续性。