【摘 要】
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三江平原湿地是北方沼泽湿地的典型代表,对于保障区域生态安全极其重要。七星河流域位于三江平原腹地,自上世纪50年代以来经历了大规模的农垦开发过程。下垫面的变化及排灌体系的建设使流域的产汇流特征发生显著改变,流域内极端水文事件时有发生。本文以七星河流域为研究区,通过基于灌区特点改进的水文模型对灌区水循环过程进行模拟,重点对灌排体系的“取水-输水-耗水-排水”过程进行细致刻画,探究农垦开发对流域水文过程
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三江平原湿地是北方沼泽湿地的典型代表,对于保障区域生态安全极其重要。七星河流域位于三江平原腹地,自上世纪50年代以来经历了大规模的农垦开发过程。下垫面的变化及排灌体系的建设使流域的产汇流特征发生显著改变,流域内极端水文事件时有发生。本文以七星河流域为研究区,通过基于灌区特点改进的水文模型对灌区水循环过程进行模拟,重点对灌排体系的“取水-输水-耗水-排水”过程进行细致刻画,探究农垦开发对流域水文过程的影响机制。研究以湿地代表性物种的适宜生境范围为保护目标,确定七星河湿地核心区的适宜生态水位阈值。以此为基础,通过水文-水动力耦合模型,探究不同来水情况下,湿地生态水位的响应过程,明晰农垦开发对湿地生态水文过程的影响机制。研究通过调整流域土地利用格局,共设置13组农垦开发情景,分别模拟各情景下的流域水文过程及湿地水位过程,提出合理的湿地修复建议。主要研究结果如下:（1）基于七星河流域的水文气象、地表高程信息、河网水系、排灌渠系、土壤信息、土地利用、水文地质等数据构建水文-水动力耦合模型。验证结果表明保安站模拟径流与实测径流过程纳什效率系数为0.76,保平站、月牙泡站模拟水位与实测水位过程纳什效率系数分别为0.94和0.89。水文-水动力模型计算精度可以满足计算要求。（2）对比1980年至2018年5期土地利用数据发现,在此期间,七星河流域湿地面积占比从31.79%减少至14.37%,耕地面积占比从23.79%增长至53.20%,七星河湿地发生大幅萎缩。基于平水年气象条件,分别模拟1980年和2018年不同农垦开发情景下的流域水文过程和湿地水位过程。结果发现,相对于1980年近自然条件,2018年农垦开发条件下流域年径流由2.91亿m~3下降至2.63亿m~3,汛期入湿地日径流极值比由16增加到31;湿地核心区水位极值差由0.5m增加至0.79m,汛期水位峰值由58.83m提升至58.99m。（3）选取芦苇、白枕鹤、鱼类作为七星河湿地的代表性物种,综合各物种不同时段的适宜水深需求,绘制核心区适宜水深-面积关系曲线,确定七星河湿地核心区适宜生态水位阈值,4-5月为58.3-58.6m,6-8月为58.3-58.7m,9-10月为58.4-58.7m,11月为58.6-58.7m。分别对1980年、2018年两种农垦开发情景进行评价,发现农垦开发前后,湿地适宜生态水位保证率由79.1%下降至43.9%。（4）调整七星河流域耕地和沼泽湿地的面积比例,共设置13组情景。分别模拟各情景下的流域水文过程和湿地水位过程,并对其进行评价。结果发现,随着湿地面积占比的提升,湿地核心区适宜生态水位保证率呈现出先上升后趋于平缓的趋势。建议在维持现有七星河湿地、林地、草地、城镇用地面积不变的情况下,将七星河流域耕地面积与沼泽湿地面积分别调整为1163km~2和581.37km~2最为适宜。
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