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《大连理工大学》 2012年
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湿地生态环境耗水规律及水资源利用效用评价

马涛  
【摘要】:湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统,是自然界最富生物多样性和生态服务功能最高的生态系统之一,不仅为人类的生产、生活和休闲提供多种资源,而且具有巨大的环境调节功能和效益,在保持水源、调节气候、抵御洪水、控制污染、维护生物多样性等方面具有不可替代的作用。然而,由于人类不合理的开发利用和破坏,湿地生态系统正遭受着空前的冲击,其生态服务功能正在迅速衰退,萎缩现象严重。自《湿地公约》缔结以来,国际社会越来越意识到加强湿地保护与修复、促进湿地合理持续利用的重要性和紧迫性,相继开展了湿地保护区规划与建设、湿地生态服务功能评价以及生态环境需水量计算等方面的工作,湿地保护和管理逐渐成为国际社会关注的热点。但到目前为止,国内外关于湿地水资源利用效用评价工作开展较少,湿地水资源利用现状和有效利用程度分析、湿地水资源利用产生的效益评估、湿地生态系统水资源利用效率的计算方法和评价体系建立等工作亟待进行。鉴于此,本文以白洋淀湿地为研究背景,通过对其水循环过程精细考察、生态环境需水量计算、生态服务功能评价以及生态环境需水量一生态服务功能间的耦合关系分析,提出了湿地生态系统水资源利用效率评价的理论和方法,并据此评价了现状条件下白洋淀湿地的水资源利用效率。全文主要研究内容及成果如下: (1)湿地水循环过程精细考察 湿地水循环过程包括蒸散发、降水、径流和地下水交换等环节,是决定湿地生态系统生存与发展的主要驱动力。其中,蒸散发作为湿地水分损失的主要途径,是水文过程和生态过程耦合的关键。本文分别从站点、单元和区域三个尺度对白洋淀湿地蒸散规律进行考察:在站点监测中,设计开发了“多筒蒸散仪”,用于获取不同生长状态的植被蒸散量和湿地水面蒸发量数据;在单元水量收支率定中,通过对单元水量收支项的监测进行蒸散量核算分析,考察了站点一单元尺度的蒸散扩展效应;在白洋淀全区域尺度中,构建了蒸散遥感组合模型,通过湿地单元与遥感图片像元对应对模型参数进行率定,实现对白洋淀蒸发量和蒸腾量的区别反演。 (2)湿地生态环境需水量计算 根据白洋淀湿地所发挥的生态服务功能类型,将白洋淀湿地的用水结构划分为植物蒸散需水量、水面蒸发需水量、渗漏需水量、土壤需水量、栖息地需水量、环境净化需水量、景观保护需水量和娱乐需水量八种类型。通过功能法定量计算了白洋淀湿地的生态环境需水量,调查了白洋淀湿地水资源利用现状,为后文白洋淀湿地水资源利用效率评价提供基础。 (3)湿地生态服务功能分析 通过对白洋淀湿地自然地理、水文气象、动植物资源、历史文化及社会经济等基本情况的考察,将白洋淀湿地所发挥的生态服务功能划分为生物资源供给、水资源供给、大气调节、气候调节、洪水控制、净化水质、生物栖息地、养分循环、维持生态系统完整性、教学科研和旅游十一种类型,建立了白洋淀湿地生态服务功能评价指标体系。通过选取合理的价值评价方法对白洋淀湿地生态服务功能进行了定量评价,为后文水资源利用产生的效益评估服务。 (4)湿地水资源利用效率评价 建立了生态环境需水量和生态服务功能间的耦合关系,根据前文生态环境需水量计算和生态服务功能评价结果,提出了湿地生态系统水资源利用效率评价的定义和方法。在此基础上将白洋淀湿地水资源利用效率划分为植物蒸散需水量利用效率、水面蒸发需水量利用效率、渗漏需水量利用效率、栖息地需水量利用效率、环境净化需水量利用效率、景观保护需水量利用效率和娱乐需水量利用效率七种类型,对白洋淀湿地的水资源利用效率进行评价。
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