南方平原河网地区生态水量核算方法分区分类适应性研究

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保障生态水量是维持河湖生态平衡和满足河湖基本功能的关键,对我国生态文明建设具有十分重要的现实意义。南方平原河网地区水资源条件丰富,但因受气候变化和不合理开发利用等自然和人类双重因素的影响,河流干旱断流、湖泊面积减小、生物多样性遭到破坏等问题仍旧存在,加之当前我国南方平原河网地区在生态水量有关方面的研究存在不足,导致居民日常生活、城市生产和环境生态用水的矛盾依然严重,因此开展南方平原河网地区生态水量研究是一项重要而又紧迫的任务。本研究综述了国内外生态水量研究发展历程、生态水量的概念和内涵以及相关的核算方法;以我国南方平原河网地区为研究对象,通过明确南方平原河网地区范畴,梳理南方平原河网地区特性,探明了生态水量在南方平原河网地区的表征方式,并结合当前有关生态水量的资料,明确了南方平原河网生态水量的内涵及性质;基于“空间分区、水体分类”的理念,利用主成分分析法(PCA)进行了分区指标的筛选,借助对南方平原河网结构类别分析,构建了南方平原河网的分区分类体系;在分区分类结果的基础上,对生态水位核算方法进行了适应性研究,并进行了分区分类下生态水位核算方法的选取,探索出了一套适合我国南方平原河网地区的生态水量核算方法体系;最后,选取长江中下游地区的里下河平原河网作为南方平原河网的典型区,实现了南方平原河网地区生态水量分区分类适应性研究在里下河平原河网地区的完整应用。研究结果表明:(1)采用生态水位来表征南方平原河网地区生态水量更为合理;(2)南方平原河网可被划分为湿润地区河流类、半湿润半干旱地区河流类、湿润地区湖泊类、半湿润半干旱地区湖泊类;(3)频率曲线法、Qp法、近十年最小水位法适宜于核算湿润地区河流类和半湿润半干旱地区河流类的基本生态水位;湿周法、总体达标法、参考国家对内河航道等级的规定水深法分别适宜于湿润地区河流类维持鱼类生境生态水位、满足稀释和自净需水水位、满足航运功能水位的核算;水量损失法、最小水位法、年保证率法、变化速率法适宜于湿润地区湖泊类与半湿润半干旱地区湖泊类基本生态水位的核算;最小生物空间法适宜于湿润地区湖泊类维持鱼类生境生态水位的核算;换水周期法、物质平衡法适宜于湿润地区湖泊类满足稀释和自净需水水位的核算;暂不考虑满足航运功能水位。(4)经里下河平原河网生态水位核算方法分区分类适应性研究,认为通榆河基本生态水位推荐值为0.32m,适宜生态水位推荐值为0.68m。本研究结果有助于建立和完善南方平原河网地区生态水量研究的理论框架,为进一步确定南方平原河网地区的生态水量和水资源的合理利用提供了技术支撑。同时,该研究所探索出的适合我国南方平原河网地区生态水量核算方法体系及相关案例研究,可供南方平原河网其他流域借鉴,也可为下一阶段各流域河湖生态水位目标制定提供重要参考。
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