本论文通过对博斯腾湖近半个世纪以来水循环过程的研究,揭示湖泊水循环要素、水文状态指标与生态系统状态指标在运动过程中的相互关系,建立湖泊水循环模型,基于水循环模型来确定不同生态保护目标、特定出湖水量和水面面积的湖泊适宜水位,主要结论如下:(1)通过对博斯腾湖近半个世纪以来气候进行分析发现,博斯腾湖降水量在波动中呈增加趋势,线性变化倾向率为5.7mm·(10a)-1,多年平均降水量约130mm;博斯腾湖近50年蒸发量呈缓慢的下降趋势,线性变化倾向率为3.97mm·(10a)-1,多年平均蒸发量为734.1mm;博斯腾湖近49年入湖水量呈现出缓慢上升趋势,线性变化倾向率为1.11亿m3·(10a)-1,年平均入湖水量22.39亿m3;出湖水量呈现出明显的上升趋势,年平均出湖水量617.24亿m3,线性变化倾向率为157.86亿m3·(10a)-1。(2)通过对博斯腾湖水文状态指标变化特征分析,20世纪50年代中期到1987年,湖水位呈现波浪式下降,并达到1044.72m的最低水位,它比1955年前期最高水位下降了3.67 m,平均每年下降0.11m。从1987年起,博斯腾湖水位持续上升,而且上升的速度很快,博斯腾湖水位从1045 m上升到1049m仅用了15年的时间;20世纪50年代中期到1987年随着湖水位的下降,水域面积相应缩小了298 km2。(3)通过出湖水量和降雨量进行模型参数标定:出湖水量以塔什店水文站1982-2000年月平均流量数据进行曲线拟合,以2001-2010年月平均流量数据进行参数检验,误差小于5%,效率系数和相关系数都接近0.8,模拟效果良好。降雨量以1960-2000年月平均降雨量数据为基础,进行曲线拟合,以2001-2010年月平均降雨量进行参数检验,误差小于10%,效率系数和相关系数接近0.9,模拟效果良好。(4)针对博斯腾湖具有的典型水文特点,建立了湖泊水循环模型。基于水循环模型,建立了湖泊水面面积和出湖水量之间的函数关系,并以2005-2010年湖泊水面面积进行模型的检验。湖泊水面面积计算值与观测值吻合较好,水循环模型模拟效果可以接受。(5)基于水循环模拟模型,建立博斯腾湖水文状态指标水面面积对博斯腾湖入湖水量变化的响应关系。博斯腾湖入湖水量与年平均水面面积变化趋势大致相同,入湖水量较多的年份,水面面积较大,而入湖水量较少的年份,水面面积相对也较小,即随着频率的增加,湖泊水面面积呈递减趋势。(6)本章利用基于水循环模拟的湖泊生态需水量计算方法,计算了博斯腾湖不同水文目标下的适宜水位。假设优等生态需水等级所对应的10%频率下的水位为博斯腾湖最大适宜水位,即1041.953m,50%频率下的水位为博斯腾湖最适宜的水位,即1040.284m,75%频率下的水位为博斯腾湖最小适宜水位,即1039.723m,95%频率下的生态需水为博斯腾湖临界适宜水位,即1038.712m。将本文研究成果与相近研究成果进行对比分析可以看出,湖泊适宜水位的核心是理解湖泊水循环过程,本文基于湖泊水循环模型和自然偏离率的思想来确定生态面积和适宜水位,从整个湖泊水循环过程的角度来确定湖泊适宜水位,其计算结果具有较高的可靠性。