黄河流域坡高地与河道生态环境需水规律研究

【摘要】：黄河流域由于水资源的过度利用,正面临着诸多生态环境问题,如下游断流、河道淤积、河口三角洲生态失衡等,如何解决这些问题,给生态系统以适宜的水量,保证生态系统的健康,是急需要解决的重大课题。为此,本论文对黄河流域的生态环境需水问题进行了研究。研究分两个层次进行,一是从生态环境保护角度出发,从理论上对黄河流域坡高地与河道生态环境需水进行研究,目的是揭示黄河流域生态环境需水的时空分布规律,一是从兼顾生态环境保护与经济发展角度出发,对水资源配置中的黄河流域坡高地和河道生态环境需水进行研究,从而达到理论与实践的结合,为黄河流域水资源合理配置提供科学依据。主要研究内容和结论如下: (1)对流域生态环境需水的概念、结构、组成、成因及特点进行了研究,并以流域的坡高地与河道生态环境需水进行了重点分析。在流域生态环境需水与生态系统健康研究的基础上,结合其阈值特性,对流域生态环境需水进行了等级划分,并建立了适合于研究区的需水等级指标体系和划分标准,为其具体计算与分析奠定了理论基础。 (2)在坡高地生态环境需水研究中,对坡高地生态环境需水中的植物需水、土壤需水、水土保持需水和土壤改良需水的概念、表现形式、特性、影响因素及相关关系进行了研究。根据蒸散量与气候、植被和土壤水分的关系,建立了植物需水的计算模型;从土壤需水的概念出发,建立了土壤需水的计算模型。应用于黄河流域,分析坡高地生态环境需水的时空分布规律,收到较好效果。 (3)在总结和评价已有河道生态环境需水理论和计算方法的基础上,结合黄河流域河流特点及主要生态环境功能,对生态基流、自净需水、输沙需水和入海需水等几种河道生态环境需水进行了重点研究,提出了适合于黄河流域的各种类型河道生态环境需水的计算方法。 (4)为了解决流域内各水资源区的河道生态环境需水重复计算问题,提出了各水资源区的河道生态环境需水贡献量计算方法——断面控制法,从而为流域内各水资源区的生态环境需水量计算提供了依据。在此基础上,提出了坡高地和河道生态环境需水的综合计算原则,建立了综合计算模型。 (5)探索性地对面向水资源配置的生态环境需水量进行了研究。在分析生态环境用水与水资源可利用量关系的基础上,建立了面向水资源配置的生态环境需水量确定原则,对影响坡高地和河道生态环境需水量确定的因素进行了分析。 (6)基于GIS 和RS 技术与数据,对黄河流域的坡高地生态环境需水规律进行了研究。首先,采用土壤水平衡模型,模拟了坡高地生态耗水状况,对其进行了评价和分析;其次,采用坡高地生态环境需水计算模型,对现状需水量进行了计算,并分别预测了不同生态保护目标情景下的坡高地生态环境需水量;最后,综合坡高地生态耗水和需水结果,对现状和不同生态保护目标情景下的坡高地生态缺水量进行了计算和分析。通过对各类型植被、水资源区和生态功能区的坡高地生态环境需水与缺水计算,分析和揭示了各类型植被、水资源区以及生态功能区的坡高地生态环境需水与缺水时空分布规律,为指导黄河流域植被建设及其水资源配置提供了科学依据 (7)对黄河流域的河道生态环境需水进行了计算和分析。分别采用月保证率法与Tennant 法计算了生态基流量;最枯月流量法与水质模型法计算了自净需水量;根据来沙