干扰水文学|生态工程的水文干扰贡献VS气候变化影响

导语

干扰水文学是基于传统水文学及其交叉学科，综合利用自然和人文社会科学理论，研究人类活动对水文系统干扰过程以及相互作用机理，以科学管理人类水文干扰行为的科学（罗开盛 著，2021）。而生态保护工程是典型的分支人类活动和水文干扰行为。定量研究其水文干扰效应是干扰水文学的重要研究内容。虽然前人出版了不少生态工程水文干扰效应的文章，但是其与气候变化影响的对比关系还关注不够。人类活动和气候变化是水循环变化的两大主要驱动因素。通过与气候变化影响的对比，能正确定位和彰显人类活动水文干扰的性质和重要性。

    长江源是中国水塔，它对长江流域乃至全国水文系统健康和资源安全具有重要意义。为了遏制长江源生态系统的进一步恶化，2005年1月，中国政府批准了《青海三江源自然保护区生态保护和建设总体规划》，投资75个亿（包括长江源，黄河源和澜沧江源）对该区域实施了22多个生态保护工程，工程的实施对三江源区生态环境产生了重大的影响。但是一系列生态工程实施后，长江流域的洪涝灾害仍然很频繁，而且强度有增加趋势。那么这些生态保护工程到底是取得了水文成效吗？它的水文成效到底有多大？

研究区域的选择

该文的研究区域选择长江源区。之所以选择这个区域主要基于两个方面的原因。其一，该区域实施了一系列的生态保护工程，一期工程就20多个。其二，也是最重要的，统计年鉴显示，该区域1997年的人口密度是每平方千米1.04个人，从2000年开始，中国政府对这一区域实施了“生态移民”，大量的人口迁出了该区域，很多地方成为了无人区。因此，这一区域生态工程以外的人类活动干扰十分小，趋近于零。因此，该区域是研究生态工程水文干扰的理想场所。

研究内容

该文综合利用水文模型模拟和数理统计方法，基于1994-2015年的各种数据，首先研发出定量分离生态工程水文干扰贡献的方法，然后定量分离出生态工程和气候变化对长江源区2005-2015年水文变化的单独贡献，进而对比二者的贡献大小和影响方向，最后基于水量平衡原理以及水文模型模拟过程，探讨内在的影响机制。

研究结论

总的来讲，生态工程取得了水文成效。其中一个重要表现为草地和林地面积增加，提高了水源涵养能力，减少了年和夏季汛期径流输出量，同时降低了夏季汛期径流的集中程度，降低了洪水风险。生态工程引起了年径流减少了60.71m3/s,单独贡献的57%；生态工程引起夏季汛期径流减少160.14 m3/s，对总的实际变化的贡献大小是78%；生态工程引起夏季汛期径流的集中程度下降了0.33。但是这种成效的很大部分被气候变化的负面影响所抵消。

干扰启示

1）生态工程是积极的水文干扰行为，能够取得水文成效。从水文角度而言，实施生态保护工程很有必要且很重要。研究结果表明长江源一期生态保护工程（2005-2015年）取得了水文成效。工程提高了水源涵养能力，降低了河道洪水的风险。

2）实施生态保护工程时需要充分考虑气候变化的负面水文影响，并纳入到工程规划中。

3）加大生态工程工程强度和规模可能是抵消气候变化负面效应的破解之道。

文章以独作发表在素以严谨著称的德国老牌杂志《Regional Environmental Change》上（中科院分区环境科学与生态学大类2区），标题为“Contribution of ecological conservation programs and climate change to hydrological regime change in the source region of the Yangtze River in China”。

文章链接1：https://link.springer.com/article/10.1007/s10113-021-01874-z

文章链接2：https://www.researchgate.net/publication/357746894_Contribution_of_ecological_conservation_programs_and_climate_change_to_hydrological_regime_change_in_the_source_region_of_the_Yangtze_River_in_China