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自然状态下，河流、湖泊、水库等水体都存在着天然的生态屏障，以维护水生态系统的平衡，它是水生态系统自我调节的组成部分，具有重要的水文、环境及生态等功能。然而，在围垦造田、森林砍伐、筑堤建坝、水库修建等人类开发活动的干扰下，天然生态屏障遭到了不同程度的破坏，大量点、面源污染脱离屏障保护直接进入水体，使得水生态系统自我调节能力衰退，水质恶化。目前国内外有关生态屏障的研究，研究对象上大多集中于河流与湖泊，对于水库生态屏障研究较少，特别是对于受地形及人类活动影响强烈的河川型水库鲜有研究;其次，研究尺度上多集中于室内试验尺度及观测模拟的田间尺度，缺乏对大尺度特别是流域尺度下的生态屏障建设研究;同时，研究方法上多为通过实验手段建立不同屏障宽度、不同水文特征、不同植被及下垫面条件下的截流、截污经验模型，而对大尺度下生态屏障区位研究，特别是有关宽度的定量界定机理型模型研究明显不足。 河川型水库具有狭长形状，流域面积大，入流方式多样，地形复杂等特征，作为生态屏障的重要保护水体，其区域生态屏障的区位选择及宽度界定更具复杂性。传统生态屏障的宽度设计往往采用定宽设计方法，忽视区域水文特征、地形因素及下垫面条件异质性，具有较大程度的经验性与主观性。因此，在流域尺度如何确定合理的生态屏障建设区域和适宜宽度，是河流、湖泊、水库特别是水库生态屏障研究及建设过程中面临的重要科学问题，该问题的研究对深入理解流域尺度下生态屏障生态过程机制，规划水库生态屏障的合理布局，控制流域非点源污染，改善水体生境，优化屏障区生态经济效益等方面具有重要意义。 本文总结和凝炼了国内外关于“生态屏障”相关研究成果，探讨了不同水体、不同功能等不同类型生态屏障的适宜宽度，总结了现阶段生态屏障适宜宽度的界定方法;针对河川型水库的特征，从生态屏障功能与结构、宽度界定主要影响因子、区位分析等方面进行了生态屏障宽度界定理论分析。 在以上研究的基础上，充分考虑河川型水库降雨，地形，入流方式及其下垫面非均质性对生态屏障适宜宽度的影响，设计了河川型水库生态屏障的概念模型，并在地理信息平台上，将流域分布式水文模型(SWAT model)、汇流累积模型、植被带模拟模型(REMM model)进行耦合，从生态屏障的水质保护功能出发构建了一种适用于河川型水库生态屏障适宜宽度界定的方法和模型系统(Ecological ShelterBuffer Design Model,ESBDM)。 同时，以跨平台SWAT模型移植技术、宽度计算模型建模技术、基于时间序列的非点源污染负荷动态表达技术及面向生态屏障建设的三维可视化建模技术为主要手段，采用面向对象的程序开发语言，以软件开发的方法在GIS平台上集成SWAT模型及生态屏障计算模型，构建非点源污染评估及生态屏障规划决策支持系统。该系统能够进行流域非点源污染负荷估算，对不同开发模式与管理策略下生态屏障适宜宽度进行模拟及可视化表达，可以作为非点源污染管理与生态屏障建设提供有效的辅助决策工具。 三峡水库为典型的河川型水库，本论文结合我国三峡库区生态屏障的建设需求，选择库区的云阳盘龙镇为典型研究区域，应用本研究构建的ESBDM模型，模拟了研究区内的非点源污染发生，迁移及消减过程，以入库水质标准为管理目标从流域尺度上进行了生态屏障的区位及宽度模拟。分析及模拟结果表明: (1)由于河川型水库入流方式的不同，三峡库区生态屏障的设计区位可分为库岸带生态屏障、入库支流生态屏障两种形式。其中，区间入流区与支流汇流区内地表径流的空间分异较小，但非点源污染负荷的空间分异较大，非点源污染高负荷区主要集中在区间入流区，较小的地表径流携带了较大的非点源污染负荷。因此，除进行入库支流生态屏障建设外，更应重视库区的库岸带生态屏障建设，并作为三峡库区生态屏障建设的目标区域和重点区域。 (2)基于概念模型的河川型水库生态屏障适宜宽度界定系统，建立了典型研究区域生态屏障宽度界定系统模型。率定及验证结果表明，模拟月流量的相对误差Rc、相关系数R2和Nash系数NSE分别为-1.6、0.89、0.86，输沙量分别为-3.2、0.87、0.89，TN分别为-6.4、0.79、0.75，TP分别为-4.1、0.86、0.83，说明模型系统具有较好的模拟精度，可以广泛应用于以面源负荷截留为主要功能的河川型水库及其他相似区域的滨岸带生态屏障适宜范围的界定。 (3)按照目前三峡库区生态屏障沿岸100m定宽设计方案，由于地形及入流方式的影响，研究区内生态屏障功能发挥的最佳区域仅占100m生态屏障区设计面积的11％，无效区域占10％，流域内79％的总氮与93％的总磷集中在设计面积21％的区域进入水库。因此，三峡库区生态屏障的设计应该充分考虑地形及空间污染物质通量的影响。 (4)坡度、降雨、土壤、土地利用类型、植被的空间异质性决定了三峡库区生态屏障的适宜宽度是综合多因素的可变宽度。在入库水质达到国家地表水环境质量Ⅲ类、Ⅱ类、Ⅰ类标准的要求下，经模拟研究区现状土地利用条件下库岸带生态屏障的平均宽度分别为56m、87m、103m，宽度变化范围在局部地区差异较大，在入库负荷较大的汇流区则需加大生态屏障的建设宽度。