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极端气候事件是对人类社会危害最为严重的自然灾害之一。受全球气候变暖以及降水的年际变化规律影响,极端干旱天气发生频率增加。地球变暖将加快水文循环过程,引起水资源量及其空间分布的变化,这使得我国水资源短缺的问题更加凸显,水生态环境问题也有可能会进一步恶化。同时水资源的不合理开发利用造成恶劣的水生态环境。目前,水生态环境问题已成为许多地区社会经济可持续发展的瓶颈。人们在对水资源进行综合利用时,不仅要考虑基本生活生产需水外,还必须要考虑生态需水。而生态环境需水量研究的一个重要方面是河道的生态基流研究,生态基流的研究对生态环境保护和维护物种多样性有着极其重要意义。开展这方面的研究,不仅具有重要的科学价值,而且在水污染防治和生态环境保护等方面具有重要的现实意义。全球气候变化对水资源的影响正在日益显现,进一步探讨极端干旱条件下流域水资源配置和生态环境承载力,对保障流域生态水安全、供水安全显得尤为必要。本文以渭河流域关中段为例,开展了生态环境承载力研究并取得了如下一些成果: (1)对生态基流的计算方法进行了系统总结,并采用水文学的Tennant法和最枯月平均流量法以及水力学的湿周法分别对极端干旱年份(百年一遇)下渭河关中段的生态基流量进行计算。对于季节性河流,这种极端干旱变化条件对生态基流的影响具有重要的意义,也为极端干旱年份的水资源的合理调配提供理论依据。 (2)运用WEAP模型在水资源配置方面的优势分析在现有管理模式下生态基流量是否能够得到满足;其次,为了提高生态基流量的满足程度,根据流域内各用水部门的用水需求、节水潜力等设计出可行的不同情景方案,通过水资源的合理调控,探讨了这些方案对提高渭河关中段生态基流保障程度的影响情况,从而得出保障渭河关中段生态基流的最佳方案;结果表明:节水、治污、以及开源等综合措施可以使生态基流的满足程度显著提高,是解决生态基流保障的最佳方案。 (3)渭河流域关中地区,各地区之间的社会经济发展状况、水资源开发利用状况、水环境问题等差异性较显著;为了进一步了解各地区的承载力状况并为决策者决策提供可靠依据。开发出具有普遍应用意义的区域水环境承载能力评价系统平台,通过可视化编程技术,地理信息系统以及数据库技术开发出了一套智能化的水环境承载力评价系统平台,并介绍了区域水环境承载力评价系统的总体设计、系统平台的功能以及系统的结构及应用。所建立的区域水环境承载力评价系统可有效地实现现状年水环境承载能力的计算、未来不同水平年的承载力预测以及对承载力计算结果进行空间展示。该系统通过在渭河流域关中地区应用,得出的评价结论与该地区因严重污染所导致的结果一致。 (4)通过本研究计算了渭河关中段40个地区在不同水平年的水环境承载力,根据渭河流域各地区经济发展情况,设计四种不同的方案,计算出了四种方案下渭河流域关中地区水环境承载力的空间分布情况。通过对比分析,不采取任何的措施,按现有管理水平在极端干旱条件下,关中各地区的水环境承载力会处于不可承载状态。水环境成为流域经济和社会可持续发展的制约因素。虽然单一措施都能提高流域的水环境承载力,但是其效果并不显著;考虑开源,节流,治污等措施的综合方案对水环境承载力的提高最为显著,尤其是泾河的东庄水库对渭河下游水环境承载力的提高起到了非常重要的作用。