黄河三角洲湿地水循环模拟模型研究

摘要

黄河三角洲湿地地处暖温带，属于典型的开敞性滨海湿地，其独特的地理位置使湿地水文状态指标和湿地入流量之间的关系对于调蓄洪水、净化水体、保护生物多样性等方面具有重要的作用。然而，近年来，受区域气候变化及人类活动的影响，湿地生态水文情势变化显著，湿地退化严重。本文针对黄河三角洲湿地水循环特点，依托山东省自然科学基金和山东大学自主创新基金，建立湿地水循环模型，研究湿地水文状态指标对湿地上游来水径流量变化的响应关系，对研究黄河三角洲湿地的生态需水量以及对黄河三角洲湿地的可持续发展都有着十分重要的现实意义。主要研究内容和成果如下:
　　 (1)黄河三角洲湿地水循环要素特性分析研究。分析研究降水、径流等气象水文要素的变化特性，为建立水循环模型奠定基础。研究表明:黄河三角洲湿地水循环要素包括湿地水源要素和水量消耗要素。湿地水源主要为上游来水量、降雨量和人工补水量（夏季），三者都具有集中在夏季（6-10月份）的特点;上游来水量年内分配不均，年际变化大;对湿地的人工补水是从2008年开始进行，研究表明对湿地水面面积产生了一定的影响。水量消耗主要为蒸散发量、下渗量和入海量，湿地日、月和年蒸散量存在着显著的时间和空间变化，年内变化呈单峰分布，主要集中在5-9月份;根据相关数据，黄河水除了人工引水到湿地内部，剩余80％的黄河水经主干道流入大海。
　　 (2)建立黄河三角洲湿地水循环模型。以湿地水循环过程和水量平衡方程为基础，并结合黄河三角洲湿地的特点，建立了适合黄河三角洲湿地的水循环模型。通过曲线拟合法对水循环模型中的参数进行了率定，最后提出了湿地水面面积与湿地入流量之间的函数关系。该模型充分考虑开敞性滨海湿地的特点，以水面面积为典型的湿地水文状态指标，用2005-2010年湿地水面面积的历史数据进行模型的检验，结果表明模型效果合理。
　　 (3)湿地水文状态指标对上游来水径流量变化的响应关系。以水面面积为典型的湿地水文状态指标，分析自然来水频率下水文状态指标对上游来水径流量变化的响应关系，探讨湿地来水量与水面面积之间的关系。所选用的自然来水频率为5％、10％、25％、50％、75％、90％以及95％下的上游来水径流量，并由水循环模型计算出不同来水频率下的湿地水面面积，研究表明:黄河三角洲湿地年来水量与年平均水面面积变化趋势一致，来水量较大的年份，水面面积较大，而来水量较小的年份，水面面积相对也较小，即随着来水频率的增加湿地水面面积呈递减趋势。
　　 (4)基于水循环模拟的湿地需水量预测，即计算湿地不同层次目标下不同自然来水频率下的人工补水量。以湿地生态系统健康评价标准和基于管理目标的黄河三角洲湿地生态需水量为基础，利用湿地水循环模型计算不同层次目标下的湿地水面面积和不同来水频率下湿地人工补水量。研究表明:湿地生态系统健康评价标准主要包括湿地结构完整性、功能协调性、系统稳定性、系统开放性和景观美学性;确立的黄河三角洲湿地3个层次目标是基本目标、中级目标和理想目标，不同目标下的湿地水面面积分别为128.62km2、205.88km2和332.57km2;50％、75％、90％、95％自然来水频率下，需要辅助人工补水达到不同层次目标下的湿地水面面积。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究进展和现状

1．2．1 湿地水文过程研究

1．2．2 湿地水循环模型研究

1．2．3 黄河三角洲湿地科学研究

1．3 研究目标及主要研究内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 主要研究内容

2 湿地水循环理论与方法

2．1 水循环要素特性分析方法

2．1．1 水文序列趋势成分的识别方法

2．1．2 水文序列跳跃成分的识别方法

2．2 湿地生态水文关系

2．3 湿地水循环模型

2．4 湿地水循环模型参数标识方法

2．5 本章小结

3 黄河三角洲湿地水循环特性及人类活动影响分析

3．1 黄河三角洲湿地概况

3．1．1 自然地理

3．1．2 河流水系

3．1．3 水文气象

3．1．4 生态植被

3．1．5 自然资源

3．2 研究区域

3．3 黄河三角洲湿地自然水循环要素特性分析

3．3．1 湿地上游来水径流量特性

3．3．2 湿地降雨量特性

3．3．3 湿地蒸散量特性

3．3．4 湿地地表水补给地下水特性

3．3．5 侵入湿地的海水量特性

3．3．6 入海量分析

3．3．7 人工补水量分析

3．4 人类活动对湿地的影响

3．4．1 人造工程对湿地的影响分析

3．4．2 土地利用变化对湿地的影响分析

3．4．3 湿地人为破坏

3．5 本章小结

4 建立黄河三角洲湿地水循环模型

4．1 黄河三角洲湿地水循环模型构建思路

4．2 黄河三角洲湿地水循环模型建立

4．2．1 水量平衡方程的建立

4．2．2 湿地水循环模型的建立及各参数分析

4．3 水循环模型参数标定与检验

4．3．1 水循环模型参数标定

4．3．2 水循环模型参数检验

4．4 湿地水面面积的检验

4．5 湿地水文状态指标对上游来水径流量变化的响应关系

4．5．1 来水频率的选取

4．5．2 湿地水面面积对上游来水量变化的响应关系

4．6 本章小结

5 基于水循环模型的湿地需水量预测

5．1 黄河三角洲湿地生态系统健康评价

5．2 基于生态系统健康的湿地水面面积分析

5．3 基于水循环模型的湿地需水量预测

5．4 本章小结

6 结论与问题

6．1 结论

6．2 问题

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

学位论文评阅及答辩情况表