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拒马河位于华北平原中部，为海河流域大清河支流，对沿河地区的生态环境具有重要的影响作用，承载着多种生态功能。但是近几十年来由于流域内工农业生产用水、居民生活用水的持续增加以及水利工程的拦蓄使得拒马河多年平均入流量总体上呈逐渐减少的趋势，水资源的减少已经严重影响了拒马河水生生物的生长，并进一步的影响生态系统结构和功能。因此，研究水资源同河流生态系统状态的相关性分析，具有十分重要的理论和现实意义。目前的水文因子同生态系统相应关系的研究及生态系统健康程度的评价还是研究的难点，并不能反映生态系统整体状态同水文因子的响应关系。本文基于食物网模型，定量的研究生态系统整体状况与河流水量的相应关系。基于生态系统成熟和稳定的目标，确定河流生态需水。本文的研究内容如下： (1)河流生态系统结构和功能分析 本文将拒马河水域生态系统划分为18个功能组，通过实测数据、历史资料和经验公式推导等方式获得关键输入参数，构建了2010年3月、2010年7月和2010年10月三个季节的拒马河生态系统的Ecopath食物网稳态模型。模型可信度评价分别为0.542、0.532和0.552，参考其它地区的模型评价结果，这三个时期模型均具有较高的可信度。模型分析结果表明，功能组的营养级在1(初级生产者和碎屑)到3.89(肉食性鱼类)之间，生态系统能量流动主要由6个整合营养级构成，其中营养级Ⅰ的利用效率很低，整个生态系统中有大量的营养流进入碎屑。从系统规模上来看，10月营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的生物量和流量分布较前两个阶段有所上升，但10月浮游植物生物量却却小于7月的浮游植物生物量。从系统发展程度来看，总初级生产/总呼吸(TPP/TR)呈升高趋势，其中2010年3月为3.25，2010年7月为2.145，2010年10月为2.034。从系统连接度来看，从3月到10月，连接指数(CI)、系统杂食指数(SOI)均有所上升，分别从0.298、0.158上升到0.312、0.173。以上这些指数的变化均说明河流从3月到10月，内部联系趋于增强，生态系统发生了正向演替。 (2)基于生态系统结构和功能成熟和稳定目标的河流生态需水研究 考虑到河流生态需水空间分布是不同的，将拒马河分为3个研究区来进行模拟，并通过Ecopath模型确定河流生态系统关键物种，然后进一步结合典型平均流量构建9个综合情景方案。应用AQUATOX水生态模型分析了浮游动植物、底栖动物对不同情景流量下响应关系，阐明河流流量作用下主要生物的生物量时空分布和生态系统结构和功能的状态。得出拒马河的年最小生态需水为1.31m3/s，适宜生态需水范围为流量状态2.61～4.90m3/s。该生态需水结果可以保证生态系统结构和状态稳定，保证系统不发生逆向演替，具有重要的生态学意义。