【摘 要】
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随着21世纪社会经济高速发展,人类生产生活对生态环境的影响日益加大,当前水资源开发利用率不断攀升,导致人类日益增长的社会需求与水环境承载力产生冲突。目前一些河湖生态系统已遭受破坏,因此,保护河湖生态系统、提高水体自我调节能力已成为社会关注的重点。本文通过文献调研,对国内外生态环境需水、湖泊生态水位以及生境模拟法等研究领域的发展历程进行分析总结。基于长序列水文数据对抚仙湖水位变化特征及影响因素进行了
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随着21世纪社会经济高速发展,人类生产生活对生态环境的影响日益加大,当前水资源开发利用率不断攀升,导致人类日益增长的社会需求与水环境承载力产生冲突。目前一些河湖生态系统已遭受破坏,因此,保护河湖生态系统、提高水体自我调节能力已成为社会关注的重点。本文通过文献调研,对国内外生态环境需水、湖泊生态水位以及生境模拟法等研究领域的发展历程进行分析总结。基于长序列水文数据对抚仙湖水位变化特征及影响因素进行了全面分析,并构建了精度符合要求的抚仙湖三维水动力水质模型。选取抚仙湖目标物种,在传统生境模拟法计算栖息地加权可利用面积（WUA）的基础上,根据深水湖泊特点提出了垂向加权可利用面积（V-WUA）的概念,推求V-WUA最大值下对应的适宜生态水位,为抚仙湖生态水位调控提供科学的参考依据。本研究主要结论如下:（1）抚仙湖1953—2020年水位年际变化表现为上升-下降-上升-下降的特征,季节变化特征为秋季水位高、春季水位低。经水量平衡分析,近年来抚仙湖入湖径流减少趋势显著,可能是造成抚仙湖水位下降的主要因素之一。以1962—1974年为基准期,采用累积量斜率变化率法量化分析不同阶段气候变化和人类活动对抚仙湖流域径流变化的影响,发现人类活动影响占主导作用但近年来贡献率有所降低,1975—2008年阶段,气候变化与人类活动的相对贡献率分别为10.0%和90.0%;2009—2020年阶段,气候变化与人类活动的相对贡献率分别为18.1%和81.9%。人类活动对径流贡献率的减少与流域取水许可管理实施、工业园区搬迁、引调水工程运行等方面因素有关。（2）基于EFDC构建了抚仙湖三维水动力水质模型。结果表明:水位模拟的平均误差为-0.004m,相对误差为0.001%,平均绝对误差为0.014m,均方根误差为0.02m,相关系数为0.995,纳什系数为0.995,表明模型准确再现了水位变化过程;表层水温模拟的平均误差为0.184℃,相对误差为1.049%,平均绝对误差为0.612℃,均方根误差为0.536℃,相关系数为0.931,纳什系数为0.836;垂向水温率定验证结果为与实测结果吻合,所有监测点垂向水温的相对误差均在10%以内,相关系数均大于0.85,准确再现了水温变化过程。同时,在抚仙湖水动力模型的基础上进一步构建了水质模型,模拟的水质指标包括溶解氧、总磷、总氮、氨氮、化学需氧量、叶绿素a,模拟结果较好反映了6项指标的变化趋势及变化范围,误差统计在合理范围内。（3）采用生境模拟法计算抚仙湖生态水位。选定抗浪白鱼作为目标物种,选取水温、流速、溶解氧作为关键生境因子,绘制各生境因子的适宜性曲线。在多年平均风速为4m/s的西南风持续作用下,设计不同水位梯度情景进行水动力水质模型模拟。计算水下0～20m范围内各层综合三项因子适宜度指数得到的WUA值,累加得到垂向加权利用面积（V-WUA）,分析了表层与垂向上抗浪白鱼生境适宜性分布特征。建立水位与V-WUA的关系曲线,并根据V-WUA最大值确定抚仙湖适宜生态水位为1722.63m。通过与抚仙湖法定最小生态水位及调度管理目标水位对比,论证了适宜生态水位的合理性。
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