气候变化对嫩江流域湿地水文水资源的影响及适应对策

【摘要】：嫩江流域是我国重要的粮食生产基地和湿地集中分布地区之一。在气候变化和人类活动的共同作用下，嫩江流域湿地水循环过程发生了深刻变化，造成水资源短缺、湿地萎缩、功能退化等一系列突出的水与生态环境问题。本文通过分析气候变化和人类活动对流域湿地水文水资源的影响，旨在了解过去历史阶段气候变化影响下嫩江流域水文过程响应及其对湿地景观格局演变的影响机制，并通过对未来气候变化情景下湿地生态需水量和社会经济需水量的预测，提出应对气候变化的流域湿地水资源管理适应性措施，对嫩江流域湿地水资源管理与合理调配具有重要的理论与现实意义。本文共取得以下几个方面主要成果： （1）过去55年嫩江流域气象水文变化特征及规律 利用ArcGIS空间分析软件，对嫩江流域内及周边共39个国家气象台站的气温、降水、蒸散发进行泰森多边形插值发现，过去55年嫩江全流域增温显著（P0.05），降水格局发生改变，在上、中、下游其降水分别出现增加、不变和减少的趋势；对流域内5个干流站和22个支流站的月径流资料进行统计分析发现，径流年内分配极不均匀，汛期集中在夏、秋两季；径流年际变化明显，丰、枯水期径流量相差悬殊；对富拉尔基水文站洪峰资料运用皮尔逊Ш型频率曲线方法分析发现，流域百年一遇设计洪峰值Q=12647m~31%/s，洪水多发于7～8月份，以雨洪型为主。 （2）甄别气候变化和人类活动对流域径流变化影响的贡献率 将水量平衡法与水文敏感性分析方法相结合，分析气候变化和人类活动对嫩江流域径流变化的贡献率，结果表明：1975～2010年，受气候变化影响最大的是上游地区，达到80.3%，其次为中游地区为72.3%，下游地区最小为69.6%。此外，人类活动对嫩江流域的影响呈逐年增强的趋势。 （3）嫩江流域湿地景观格局变化及其水文驱动机制分析 利用嫩江流域1970s、1980s、1990s、2000s四期湿地遥感资料以及土地利用资料对流域湿地景观动态变化及其影响湿地景观动态变化的因素进行分析。分析结果表明：嫩江流域自然湿地面积减少显著，沼泽湿地景观破碎化趋势呈加重趋势。影响流域湿地景观动态变化的因素很多，其中，降水波动和径流减少是其面积减少的重要原因，沼泽湿地面积变化与流域径流系数变化极显著正相关，pearson相关系数为0.90。除此之外，人类活动特别是土地利用/土地覆被的变化对湿地景观变化具有重要的影响，耕地面积的大幅度增加、草地和林地面积的减少都会对湿地水资源供给造成影响，从而造成湿地面积萎缩，景观特征发生变化。此外，极端气候事件洪水的发生对流域洪泛区湿地具有一定的水资源补给作用，对恢复洪泛区湿地具有重要的资源价值。 （4）未来气候变化情景下湿地生态需水量预测 通过对植物需水量、土壤需水量和野生生物栖息地需水量的计算，得出嫩江流域不同降水频率下湿地适宜生态需水量的值。结果表明：枯水年（75%降水频率下）、平水年（50%降水频率下）和丰水年（25%降水频率下），嫩江流域湿地适宜生态需水量分别为169.343亿m~3，118.696亿m~3和70.284亿m~3。选取CMIP5全球气候模式，对RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三种排放情景下湿地生态需水量进行预测得出，到2100年嫩江流域湿地生态需水量分别达到121.223亿m~3，147.337亿m~3和132.659亿m~3。 （5）应对气候变化的嫩江流域湿地水资源适应性管理对策 最后，通过对嫩江流域水资源现状及水资源开发利用状况的分析，提出适应未来气候变化的水资源保护策略、重点湿地优先保护、重点湿地常态补水、重视洪水资源利用、建立和完善湿地生态环境监测体系、加强湿地保护法律法规建设等措施对流域湿地水资源进行管理。

【关键词】：嫩江流域 气候变化 径流 湿地 生态需水量 水资源
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X143
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