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水是维持生态系统健康与可持续发展的基础。近年来由于水资源的不合理利用，使得大清河流域面临许多严重的生态环境问题，如河道断流、河床沙化、生态退化，湿地面积萎缩和入海水量减少等。要想改变流域生态环境现状，解决这些问题，就需要对大清河流域生态需水量进行研究。研究分两个层次进行，一是从生态环境角度出发，从理论上对对大清河流域生态需水进行研究，揭示流域生态需水的规律，另一是从兼顾生态环境恢复和经济发展对水资源的配置进行研究，为流域水资源合理配置和生态恢复与建设提供理论上的依据与科学上的支持。主要研究内容和结论如下：
(1)在分析了流域生态系统的结构和特点的基础上，从生态系统的功能角度定义了生态需水量的概念；根据流域生态系统的层次结构，划分了流域生态系统生态需水量类型。并在此基础上以生态系统健康为基础，分析了影响生态需水量的指标，研究了水库对河道生态系统及其对生态需水量的影响。从系统的整体性出发划分河道级别，揭示不同级别河道生态需水量需求的差异，为具体计算与分析奠定了理论基础。
(2)根据河流的空间分异性、河流的等级、水库和湿地位置，将河道划分为不同的形态，包括单一河道型、水库节点型、湿地节点型和河口型。并把河道形态、河流的生态环境功能与需水类型结合起来，建立研究河道系统的生态需水量思路。并在此基础上提出了河道生态需水量的生态流量法、河道断面形态法和湿地生态需水量的系数法计算法以及设定这些方法的计算标准。
(3)建立了基于MODIS遥感数据的原创性河道外植被需水量模型。该模型通过植被指数和地表温度“现状三角”关系计算土壤水分系数，运用FAO作物系数法计算参考蒸散，运用遥感数据反演的植被覆盖度和高度计算植被系数。模型首次应用于大清河流域，计算了河道外旱地植被的生态需水量及其空间分异特征。
(4)基于流域生态系统的整体性和系统性，从整体的角度和水资源的优化利用角度出发建立河道系统生态需水量和流域生态需水量的整合计算模型，并用该模型计算了不同状态下河道系统和流域生态需水量，为不同情景目标下流域水资源的合理配置提供依据。
(5)根据河道级别的划分方法和河道形态划分指标，大清河流域共分为5级河道，河道系统分为14单一河道型，6个水库节点型，9个湿地节点型和1个河口型。通过河道形态、生态环境属性与河道系统需水类型结合，分别计算了不同河段和河道系统不同状态下即理想、适宜和最小生态需水状态下的河道生态需水量。
(6)基于河道生态流量法计算大清河流域河道理想、适宜和最小状态下生态需水量具有明显单峰型的年内分配特征，水库节点型河道上游河段比水库河段生态需水量小，其中汛期最为明显。随着河流级别的增高，河流汇水面积增大，其生态需水量呈现出了正相关的变化趋势。基于该流域多数河道形态符合U型或概化U型特征，河道形态法在该流域有较好的适应性，根据此方法计算的河道最小生态需水量与河道生态流量法计算结果有非常好的线性关系，没有大的系统偏差(R2=0.77)。
(7)植被生态需水模型计算的大清河流域作物理想生态需水量与大型蒸渗仪实测没有水分亏缺作物的耗水量有比较好的一致性(R2=0.79)，流域内植被需水量具有明显的季节动态和区域分异特征，作物、林地和草地生育期3-9月份的的最小生态需水量分别为500、530和300mm。
(8)河道系统整合分析表明，各河段中大清河河段最小生态需水量最大，达到0.681亿m3/a；白洋淀湿地理想、适宜和最小状态下生态需水量分别为11.796、6.8007和3.1035亿m3/a；经过整合的全流域河道系统理想、适宜和最小生态需水分别为17.794、10.046和4.332亿m3/a。大清河流域最小、适宜和理想总生态需水量分别为230.4、311.5和394.7亿m3/a。
(9)在全年尺度上大清河流域大型水库的出库流量基本上可以满足河道不同状态需水量的需求，但出库流量的年内分配有一定的不合理性，如12、1、2以及8月份出库流量不能满足最小生态需水量的要求，但枯水期的4和5月份则能满足最小生态需水量需求。从水库水量调配与白洋淀湿地需水关系看，上世纪50年代至60年代中期，湿地总体上不需要补充水量；60年代中后期到70年代，在适宜需水量状态下大部分年份需要补水；80年代，在最小生态需水量条件下，湿地补充水量基本上接近于其需水量标准的值。估算的白洋淀湿地补水量与湿地实际水位对应的需水量有非常好的吻合性，理想、适宜和最小状态下相关系数R2分别为0.6、0.86和0.89。
(10)大清河流域河道外旱地植被现状需水量基本可满足最小需水量需求，5月份植被缺水最突出。情景模拟显示当大清河流域林地年平均覆盖度恢复到40％以上时，山区降水量只有达到700mm/a以上才能满足其最小生态需水量需求，草地年平均覆盖度恢复到40-50％时，降水量可以满足其最小和适宜生态需水量的要求。
(11)为了实现大清河流域河道系统生态恢复目标，制定了近期(2015年)、中期(2030年)和远期(2050年)的流域生态需水量水库配水方案：丰水年近期、中期和远期目标不需要从流域外调水，适当调整水库的运行方式，平水年只在近期目标不需要调水，枯水年则在近期、中期和远期目标年均需要从流域外调水，调水量分别为10.10、16.36和23.88亿m3。