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作者：

刘正茂

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摘要：

径流是水循环研究中的重要对象,同时也是极为复杂的内容,一直是水文与水资源研究领域内的难点.由于径流过程与生态过程的相互影响极为明显,因此径流成了水文生态学或生态水文学的重要关注焦点,受到科学家的高度重视.流入湿地径流量的减少以及径流过程与天然状况下的时空变化差异导致了湿地结构改变与功能的退化,是径流影响生态过程的一个典型现象.以流域为单元,识别影响径流的变化因子并阐明其驱动机制,综合调控人为影响因子,合理利用自然因素,基于水文过程来恢复湿地生态过程具有科学和实践意义. 径流变化是流域水文过程变化的关键.流域面上径流的产汇流过程决定了河流水位,流速与流量的变化过程,进而影响流域各类生态系统物质和能量的输入与输出,所以径流能在较大程度上影响流域生态安全格局的走向.流域径流的演变对流域内自然因素变化和人为活动影响能作出客观的响应,但这种响应,既存在一定的累积性,同时也表征出一定的突变性. 挠力河流域面积为24,863km2,作为中国黑龙江省三江平原最大流域和沼泽分布区域.挠力河流域湿地水文演变过程已对人类活动作出了明显的生态响应,也反映了中国东北三江平原干旱化发展趋势.研究该流域内径流的演变特征以及各关键驱动因子的驱动机制,极具有典型性和代表性,对今后科学地配置该流域甚至整个三江平原水资源具有重要的现实意义. 本研究分析了挠力河流域内4个不同水文站控制集水区域内下垫面的变化过程,并结合降水,蒸发,气温和地下水位等变化因子,分析影响了径流变化的主要因子及其未来的趋势.分析了各水文站控制集水区域内径流对各自影响因子的响应特征,基于挠力河流域分析了径流的演变的时空规律,根据径流天然-人工二元演化理论,阐明了北方寒区有湿地保护目标的流域,如何实施有效的可持续水资源调控机制. 本研究得出挠力河流域径流演变特征主要体现在:(1)自1961年至2005年的45年期间,挠力河菜咀子水文站月平均水位在不同年代表征出一个明显的下降趋势.年平均水位自1960～1969年的96.63m下降到2000～2005年的平均水位95.59m,下降幅度达1.04m.挠力河菜咀子水文站月平均水位自1961年至2005年表现出明显的下降趋势.此外,挠力河菜咀子水文站日最高水位与日最低水位也表现出一个下降的趋势;挠力河菜咀子水文站最高水位与最低水位之间的变化幅度也表现出一个下降的趋势.总之,挠力河菜咀子水文站水位的变化表征出湿地水文过程在变弱,并对湿地结构与功能产生了负面影响.(2)进入挠力河流域湿地的年径流总量正在减少.挠力河及其支流出现连底冻的天数正在增加.水位在冻结季节下降幅度也在增大.挠力河流域湿地的贮水能力也在下降.(3)湿地区域地表水与地下水的水力联系十分紧密.在挠力河流域湿地区域地下水水位变幅明显大于地表水水位的变化.地下水水位的下降促进了地表水位的下降.近20年来,挠力河上游水稻田面积的扩大对湿地水文过程已产生了明显的负面影响. 本研究得出挠力河径流演变的驱动机制主要体现在:(1)挠力河流域湿地面积的减少和耕地面积的增加对径流深的减少有明显的贡献.尽管耕地面积与径流深和湿地面积与径流深的相关系数,小于年面降水量与径流深的相关关系,但径流深的变异已受到人类活动与不包括降水在内的其他因素的严重影响.(2)水库减少了进入湿地的径流总量,并削弱了挠力河流域下游的洪峰.(3)沟渠和堤防改变了径流的产汇过程.(4)冻土层的变薄和蒸发量的增加对径流深的减不和河流水位的下降也存在一定的贡献. 总之,挠力河流域径流深的变化已受到人类活动的极大干扰.全球气候变暖也对挠力河流域湿地水文过程演变具有一定的贡献.挠力河流域的干旱趋势在一定程度上代表了中国东北三江平原的现状,这已对湿地水文情势和生物多样性保护产生了不利影响.然而,因粮食安全是中国一个严重挑战,挠力河流域和三江平原商品粮基地建设将处于优先发展地位.因此,农业灌溉节水措施的采用和推广显得十分紧迫.适合湿地补供水与水量贮存的生态水利工程应当进行开发与设计. 本研究为开发挠力河综合流域管理,特别是恢复湿地水文过程,维持或改善湿地结构和提高湿地服务功能提供了科学依据.

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关键词：

径流演变 水文过程 湿地 径流深 驱动机制 挠力河 三江平原

被引量：

7