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水资源是基础性的自然资源,又是战略性的经济资源,是维系社会经济发展和生态系统稳定的根本保障。以水资源可持续利用支撑流域社会经济与湿地生态系统协调可持续发展,实现流域内“人-水-湿地”和谐是新时期流域水资源管理的重要目标之一。
在流域水资源供需矛盾突出和湿地干旱缺水导致生态系统严重退化的背景下,本文提出了基于水循环模拟的流域湿地水资源合理配置的研究框架,即把湿地作为重要的水文单元纳入到流域水资源综合管理中,构建流域湿地水文模型,通过水文模型对流域水资源量和湿地生态需水量进行估算,提出优先考虑湿地生态用水的流域湿地水资源合理配置方案。并将之应用到东北地区乌裕尔河流域湿地水资源合理配置实践中,使之得到检验和完善,从而推动流域湿地水资源合理配置理论的建设和发展,同时丰富湿地水文学的研究内涵。通过研究,得出以下主要结论:
(1)对基于水循环模拟的流域湿地水资源合理配置的内涵进行了全面阐述,剖析了其生态水文学和水资源配置方面的理论基础,着重探讨了实现流域湿地水资源合理配置的技术方法,初步构建了基于水循环模拟的流域湿地水资源合理配置的研究框架,为开展乌裕尔河流域湿地水资源合理配置研究提供理论支撑。
(2)在乌裕尔河流域径流特征分析的基础上建立流域水文模型,模拟流域径流量和水资源量的交化过程。根据扎龙湿地水文特征,在SWAT模型基础上构建湿地水文模块来模拟湿地水文过程,并通过上游径流量模拟结果的输入来建立流域和湿地之间的水文联系,实现流域水文模型与湿地水文模型的松散耦合。利用流域湿地水文模型模拟扎龙湿地水文要素的变化,为湿地水文规律认知和基于水循环模拟的生态需水量计算提供重要依据。
(3)选取芦苇、丹顶鹤和白鹤为扎龙湿地的典型植被和指示性物种,根据湿地指示性生物生境分析结果和湿地生态水文法计算结果,综合确定湿地核心区适宜生态水深介于15-30cm之间,利用湿地水文模型计算不同降水频率下扎龙湿地适宜生态需水量。丰水年(25%降水频率下)扎龙湿地适宜生态需水量为2.55亿m3,平水年(50%降水频率下)湿地适宜生态需水量为3.81亿m3,而枯水年(75%降水频率下)湿地适宜生态需水量为4.92亿m3。
(4)选取2008年为现状年,2020年和2030年为规划水平年,利用多目标水资源配置模型对各规划年水资源进行配置,得到流域湿地水资源合理配置方案。2020年流域农业用水量、工业用水量、生活用水量和生态用水量分别为6.37×108m3、0.11×108m3、0.79×108m3、4.60×108m3;2030年流域农业用水量、工业用水量、生活用水量和生态用水量分别为6.98×108m3、0.09×108m3、0.95×108m3、4.90×108m3。