变化环境下白洋淀湿地生态水文多过程集成模拟与调控

In the last few decades, wetlands were degraded severely in China due to climate change and irrational human activities. under this circumstances,protecting and promoting conservation measures for wetlands became extremely urgent for sustainable economic and social development.In such cases, The first thing to do is identifying the ecohydrological processes occurring at various spatio-temporal scales, uncovering the interaction mechanisms among different processes and conducting quantitative simulations for the multi-ecohydrological processes. However, the research in this field is very weak to date. Taking the Baiyangdian wetland as an example, this project attempt to establish an integated simulation model based on numerical simulation techniques,which can bridge the ‘water level fluctuation -vegetation distribution pattern’ process and the ‘landscape pattern-waterfowl habitat quality’ process that occurred in wetlands. The integrated model is capable of simulating the multi-ecohydrological processes occurred in wetlands under the changing environment. The result of this research will help to fill in the blank of wetland ecohydrological integrated simulation and regulation under changing environment. It will also provide decision support for wetland protection and restoration and promote sustainable development for our country.

近几十年来，在气候变化和人类活动影响下，我国湿地退化现象十分严重。为了保障经济社会可持续发展，迫切需要对湿地进行科学保护和管理。而管理决策时需要明晰湿地不同尺度上发生的多种生态水文过程，对变化环境下湿地生态水文多过程进行定量模拟。迄今为止，国内外基于流域水循环的湿地生态水文多过程集成模拟与调控的研究尚较薄弱。本研究以华北平原最大的淡水沼泽湿地——白洋淀湿地为研究对象，通过构建湿地生态水文多过程集成模拟模型，将“湿地水位波动—植被分布格局”和“湿地景观格局—水鸟生境质量”等单一生态水文过程模拟扩展为“水文波动—植被演替—景观格局—水鸟繁殖生境质量”生态水文多过程集成模拟。通过耦合流域分布式水文模型，建立首个变化环境下湿地生态水文多过程集成模拟模型，为我国湿地保护和管理提供技术支撑。研究成果将填补变化环境下湿地生态水文多过程集成模拟与调控研究的空白，同时也为我国湿地保护和恢复提供决策支持。

湿地是发育于水陆交错带的一类独特生态系统，也是对气候变化和人类水土资源开发活动高度敏感的生态系统。近几十年来，在气候变化和人类活动的影响下，我国湿地资源退化十分严重。为了科学保护和有效恢复湿地，需要明晰发生在不同空间尺度上的多种生态水文过程，并建立变化环境下湿地生态水文多过程集成模拟模型，以实现气候变化和人类活动驱动下湿地生态水文过程演变的模拟，揭示湿地生态水文演变的规律，并制定相应的调控方案。截至目前，国内外基于流域水循环的湿地生态水文多过程集成模拟与调控的研究尚不多见。为此，本项目以华北平原最大的淡水沼泽湿地-白洋淀湿地为研究对象，开展以下4个方面的研究：（1）识别白洋淀湿地生态水文多过程耦合作用机制；（2）构建基于流域水循环的湿地生态水文多过程集成模拟模型；（3）分析研究变化环境下白洋淀湿地生态水文系统演变规律；（4）研究提出面向湿地水安全和生态安全的生态水文综合调控方案。. 根据项目计划书安排，经过3年研究，通过野外调查和模型模拟等手段，分别构建了白洋淀流域SWAT模型和湿地水量平衡模型，以湿地入流量为媒介，建立了流域水文循环和湿地水量平衡之间的联系；实现了基于白洋淀水位的芦苇地上生物量动态模拟和基于湿地地貌和芦苇地上生物量的湿地景观格局模拟；评估了白洋淀湿地东方大苇莺、须浮鸥的繁殖生境质量；分析了气候变化（气温、降水量变化）和人类活动影响（水库蓄水和下垫面变化）等不同情景下白洋淀湿地的水文响应规律，剖析了湿地景观格局演变对湿地水量平衡的影响；设置了不同来水频率情景，研究提出了维持湿地生态系统稳定的生态需水量阈值；分析评估了实施生态补水前后，白洋淀湿地生态需水的保障程度，研究提出了面向湿地生态安全和水安全的生态水文综合调控方案。