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沿海河流的淡水入流对河口生态系统有着重要的作用和意义。因此,河口及附近海域淡水生态需水研究目的在于通过分析计算河口生态系统保护对河流入海径流的需求,科学协调生态、生产及生活用水,最大限度的减少经济发展对河口生态健康造成的负面影响。
针对近年来,淡水减少引起河口表层盐度明显升高,低盐度区域面积减小,河口产卵场严重退化、生境丧失或改变、生物群落结构异常等现象和问题,对河口及附近海域淡水生态需水进行方法探讨和定量研究。
首先,对国内外有关河口及附近海域生态环境需水相关研究进行综述,尤其关注淡水入流对河口生态系统结构、过程、功能的影响的研究,并对国内外河口生态需水相关概念和计算方法进行综述。
其次,从河口及附近海域生态系统组成及基本特征入手,利用关键种理论对优先保护水生生物类别进行选择、并确定优先保护生命阶段,分析渤海鱼类群落结构及其变化,对渤海食物网进行关键性指数计算,分析确定渤海生态系统中的关键物种;在关键物种确定的基础上提出关键食物链概念,并进一步建立食物网各物种和种群的优先保护等级序列。
第三,以环渤海河口及附近海域为对象分析河口及附近海域淡水生态需水机理,重点对过量引水导致淡水量减少对河口及附近海域环境要素的变化,及其对河口及附近海域水生生态的影响进行分析;并结合限制因子原理,提出盐度为河口生态系统的限制因子。
第四,对各种物种的适应盐度进行资料收集,系统整理汇总之后,根据优先保护物种的适应盐度资料确定渤海河口及附近海域淡水生态需水的盐度标准值,其余物种的适应盐度资料作为参考值。
第五,以生态系统稳定的阈值理论等生态学原理为基础,从生态系统结构的完整性出发探讨生态系统稳定的阈值,并从理论上提出河口及附近海域淡水生态需水的计算方法,分别是简单相关计算方法和基于三维水动力及盐度数值模拟的模型计算方法。
第六,在水动力及盐度数值模拟的模型基础上,通过盐度场和生物空间分布的响应关系,建立河口及附近海域淡水生态需水的综合计算模型,通过水动力和盐度数值模拟确定淡水输入变化对盐度分布变化的影响,通过盐度对生物的约束限制反演推导出为保持适当生境所需的盐度所需的水量,最后以渤海的辽东湾为实例用两种方法分别进行河口及附近海域淡水生态需水的具体计算。