基于水分配的湿地网络优化与评价——以小清河流域为例

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近几十年来,人类为了经济发展过多的开采水资源,但是没有为湿地保留足够的生态需水,导致各种不同类型的湿地退化甚至消失。为了恢复湿地,如何为湿地分配合理的水资源引起了大家的关注。本研究以小清河流域为例,通过概化出湿地网络并对湿地网络进行优化来缓解并恢复小清河流域的湿地退化问题。主要研究内容及结果可以概括为以下几个方面:  (1)在分析研究区的湿地退化现状及成因的基础上,利用图论理论对研究区进行湿地网络概化:线状湿地为边,斑块状湿地及河流交汇点作为节点。概化图中有50个节点和44条边。然后根据湿地生态功能及季节变化规律,分时段计算生态需水。在此基础上,分三种情景(情景1:正常年,情景2:干旱年,情景3:极干旱年)分析湿地生态用水盈缺量。分析结果表明,大部分河流湿地都需要补水。  (2)为增加地表水可利用量,在潜力分析之后选择合适的地点构建新的线性湿地和斑块状湿地,实现湿地网络的结构优化。新构建的三个斑块状湿地可增加蓄水量4046×106m3。在此基础上,对湿地网络所在区域进行“三生水”协调。“三生水”协调的结果是三种情景下,湿地网络生态缺水量大大降低,但是生态需水依然无法完全满足,情景1缺水量最小,其次是情景2,最后是情景3。  (3)从功能和结构上将全国主体功能区划、地表水环境功能区划、节点重要性整合,综合评价湿地网络内各湿地组分的水分配优先性。本研究对全国主体功能区划、地表水环境功能区划采用打分制,对节点重要性评价选取了中介中心度指标进行计算。在计算中介中心度时,对湿地网络进行了二次概化,将河段概化成节点,原河段之间的节点概化成边。综合三个指标的值进行优先性排序,根据优先性排序结果构建三种情景下的湿地水分配模式。情景1下的水分配模式中,只有工商河没有得到水分配;情景2和情景3中,满足生态需水的河流数量在低流量期要比高流量期多。  (4)最后,本研究选取了两个功能指标:生态需水满足率和防洪能力,一个结构指标:网络连通性指标,对优化结果进行评价。评价结果显示优化后的湿地网络在结构和功能上都有所提高。在生态需水满足率和网络连通性方面,除了情景1之外,都是低流量期的效果要好于高流量期的效果。  本研究为湿地网络的发展提供了理论支持,同时本研究不同于传统的以单个湿地为对象的水管理,可以作为新型的水管理工具。尤其本研究构建的湿地水分配优先性评价指标体系,对水资源有限的地区以及没有详细的生态信息的地区,具有很大的参考价值。
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