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双台子河口湿地生态水文模拟与调控

作　者: 张蕊
导　师: 罗先香
学　校: 中国海洋大学
专　业: 环境科学
关键词: 双台子河口湿地生态水文耦合模拟演变规律生态水文调控
分类号: X37
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 246次
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内容摘要

双台子河口湿地位于辽宁省盘锦市境内,是我国最大的滨海芦苇沼泽区,在调节气候、涵养水源、净化水体、减轻污染以及维持区域生态系统水盐、水热和水沙平衡等方面具有重要作用。然而,在全球气候变化和人类活动的影响下,河口湿地生态水文过程发生深刻变革,湿地生态水文格局紊乱,导致湿地面积锐减,生态用水不足,水质恶化,土壤盐渍化加剧,海水倒灌等问题,从而制约整个流域人类社会可持续发展。为维持流域平稳发展,对湿地进行合理修复与保护,本文将双台子河口湿地纳入流域范围进行分析,研究了变化环境下基于生态水文模拟的河口湿地生态水文调控方案,主要研究成果如下：(1)在归纳总结国内外湿地生态水文耦合模拟的基础上,构建了流域尺度湿地生态水文模拟的技术框架和模拟策略,并以DGVM(动态全球植被模型)、WEP(分布式流域水文模型)和SiB2(简单生物圈模型)为基础,依据实际需求,选取相应的生态模块,水文模块以及能量模块,通过进行不同时空尺度耦合嵌套,构建了统一物理机制下的生态水文耦合模拟平台。(2)以生态水文模拟平台为技术支撑,结合使用遥感和地理信息技术,将双台子河口湿地纳入流域范围进行分析,建立了流域基础信息数据库,进行了模型输入文件的格式化处理,模型运行及调试,模型校验等。模拟结果的相对误差均控制在10%以内,相关系数达到0.76以上,Nash系数除东白城子站验证期为0.57外,其余校验期均达到0.7以上,模拟精度基本满足要求。(3)通过对长序列1981-2005年的生态水文过程进行历史还原模拟,分析了双台子河口湿地生态水文演变特征,结果表明：湿地生态用地面积在7.83～9.25万ha的范围内变化,其中1986～2000年为湿地退化期,面积减少了1.42万ha,2000-2005年为人为修复期,面积增加了0.04万ha；1981～2005年湿地集水区各生态水文要素(叶面积指数、降水、蒸散发、渗漏、径流深和天然补水量)年际变化均呈减少趋势,年内变化呈单峰曲线；湿地集水区多年平均天然补水量为6.35亿m3/a,其中丰水年为8.32亿m3/a、平水年为6.21亿m3/a、枯水年为4.70亿m3/a。(4)依据湿地集水区生态水文演变特征,结合区域生态保护定位,确定湿地生态用地构成,考虑不同情况下的规模满足程度,提出适宜区、规划区以及最小区的生态用地面积分别为9.25万ha、9.33万ha和7.72万ha；生态需水量分别为3.46～18.77亿m3/a、3.89～21.13亿m3/a和3.92～21.34亿m3/a。湿地生态用水供需分析结果表明：丰水年水量充足,基本可以满足生态需水要求；平水年尚可满足最小区的最低生态需水要求；枯水年生态缺水严重,生态补给量为1.15～3.90亿m3/a。采取相应生态补水调控措施,可满足湿地生态需水要求。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
1 绪论  12-20
  1.1 选题的背景、目的和意义  12-13
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  13-17
    1.2.1 河口湿地生态水文研究现状  13-14
    1.2.2 河口湿地生态水文耦合模拟进展  14-15
    1.2.3 湿地生态水文调控  15-16
    1.2.4 未来发展方向暨关键研究命题  16-17
  1.3 研究内容与技术路线  17-19
    1.3.1 研究内容  17
    1.3.2 技术路线  17-19
  1.4 论文创新点  19
  1.5 本章小结  19-20
2 研究区概况及主要生态环境问题  20-29
  2.1 双台子河口湿地基本概况  20-24
    2.1.1 研究区范围界定  20-21
    2.1.2 研究区自然地理概况  21-24
    2.1.3 社会经济概况  24
  2.2 研究区主要生态环境问题识别及成因  24-28
    2.2.1 湿地面积减少  24-25
    2.2.2 径流量减小  25
    2.2.3 水环境恶化  25-26
    2.2.4 盐渍化  26
    2.2.5 海水倒灌  26
    2.2.6 成因分析  26-28
  2.3 本章小结  28-29
3 河口区生态水文耦合模拟平台构建  29-50
  3.1 模型需求分析  29
    3.1.1 历史仿真模拟功能  29
    3.1.2 驱动机制识别功能  29
    3.1.3 演变态势预测功能  29
  3.2 建模的总体思路及框架  29-33
    3.2.1 建模策略  29-32
    3.2.2 模型结构  32-33
  3.3 要素过程模拟  33-49
    3.3.1 生态要素过程模拟  33-39
    3.3.2 水文要素过程模拟  39-47
    3.3.3 能量要素过程模拟  47-49
  3.4 本章小结  49-50
4 双台子河口区生态水文过程模拟  50-60
  4.1 数据来源及数据采集  50
  4.2 模型输入及参数化处理  50-58
    4.2.1 高程生成与修正  50-51
    4.2.2 高程为基础的数据生成  51
    4.2.3 河网编码  51-52
    4.2.4 汇流计算顺序  52
    4.2.5 子流域划分与测站对应的集水区  52-53
    4.2.6 土壤参数  53-54
    4.2.7 土地利用参数  54
    4.2.8 植被数据参数  54-56
    4.2.9 其它参数  56-58
  4.3 模型校验  58-59
  4.4 本章小结  59-60
5 双台子河口区生态水文演变特征及相互作用关系  60-74
  5.1 生态用地演变特征  60-61
  5.2 生态水文过程演变特征  61-68
    5.2.1 湿地集水区生态演变特征  61-62
    5.2.2 湿地集水区水文演变特征  62-68
  5.3 生态水文要素相关关系  68-71
  5.4 情景模拟  71-73
  5.5 本章小结  73-74
6 双台子河口湿地生态保护目标及调控对策  74-80
  6.1 生态保护目标的确定  74-77
    6.1.1 用地构成  74-75
    6.1.2 生态需水  75-77
  6.2 调控对策  77-79
    6.2.1 工程调水  77
    6.2.2 非工程措施  77-79
  6.3 本章小结  79-80
7 结论与展望  80-82
  7.1 结论  80-81
    7.1.1 统一物理机制下的河口湿地生态水文模拟平台  80
    7.1.2 河口湿地集水区生态水文演变规律及相关关系  80
    7.1.3 双台子河口湿地生态保护目标  80
    7.1.4 双台子河口湿地生态水文调控  80-81
  7.2 问题与展望  81-82
    7.2.1 生态水文模拟平台的完善  81
    7.2.2 生态水文相互影响机制分析  81-82
    7.2.3 基于变化环境下的生态水文调控  82
参考文献  82-86
致谢  86
个人简历  86
发表学术论文  86

双台子河口湿地生态水文模拟与调控

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