全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿源卷 第 愿期摇 摇 圆园员源年 源月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
海洋浮游纤毛虫生长率研究进展 张武昌袁李海波袁丰美萍袁等 渊员愿怨苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
城市森林调控空气颗粒物功能研究进展 王晓磊袁王摇 成 渊员怨员园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
雪地生活跳虫研究进展 张摇 兵袁倪摇 珍袁常摇 亮袁等 渊员怨圆圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
黄河三角洲贝壳堤岛叶底珠叶片光合作用对 悦韵圆浓度及土壤水分的响应
张淑勇袁夏江宝袁张光灿袁等 渊员怨猿苑冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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米槠人促更新林与杉木人工林叶片及凋落物溶解性有机物的数量和光谱学特征
康根丽袁杨玉盛袁司友涛袁等 渊员怨源远冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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利用不同方法测定红松人工林叶面积指数的季节动态 王宝琦袁刘志理袁戚玉娇袁等 渊员怨缘远冤噎噎噎噎噎噎噎噎
环境变化对兴安落叶松氮磷化学计量特征的影响 平摇 川袁王传宽袁全先奎 渊员怨远缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土塬区不同土地利用方式下深层土壤水分变化特征 程立平袁刘文兆袁李摇 志 渊员怨苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
土壤水分胁迫对拉瑞尔小枝水分参数的影响 张香凝袁孙向阳袁王保平袁等 渊员怨愿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
遮荫处理对臭柏幼苗光合特性的影响 赵摇 顺袁黄秋娴袁李玉灵袁等 渊员怨怨源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
漓江水陆交错带典型立地根系分布与土壤性质的关系 李青山袁王冬梅袁信忠保袁等 渊圆园园猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
梭梭幼苗的存活与地上地下生长的关系 田摇 媛袁塔西甫拉提窑特依拜袁李摇 彦袁等 渊圆园员圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎
模拟酸雨对西洋杜鹃生理生态特性的影响 陶巧静袁付摇 涛袁项锡娜袁等 渊圆园圆园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
岩溶洞穴微生物沉积碳酸钙要要要以贵州石将军洞为例 蒋建建袁刘子琦袁贺秋芳袁等 渊圆园圆愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
桂东北稻区第七代褐飞虱迁飞规律及虫源分析 齐会会袁张云慧袁蒋春先袁等 渊圆园猿怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
鄱阳湖区灰鹤越冬种群数量与分布动态及其影响因素 单继红袁马建章袁李言阔袁等 渊圆园缘园冤噎噎噎噎噎噎噎噎
雪被斑块对川西亚高山两个森林群落冬季土壤氮转化的影响 殷摇 睿袁徐振锋袁吴福忠袁等 渊圆园远员冤噎噎噎噎噎
小秦岭森林群落数量分类尧排序及多样性垂直格局 陈摇 云袁王海亮袁韩军旺袁等 渊圆园远愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
圆园员圆年夏季挪威海和格陵兰海浮游植物群落结构的色素表征 王肖颖袁张摇 芳袁李娟英袁等 渊圆园苑远冤噎噎噎噎
云南花椒园中昆虫群落特征的海拔间差异分析 高摇 鑫袁张立敏袁张晓明袁等 渊圆园愿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
人工湿地处理造纸废水后细菌群落结构变化 郭建国袁赵龙浩袁徐摇 丹袁等 渊圆园怨缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
极端干旱区尾闾湖生态需水估算要要要以东居延海为例 张摇 华袁张摇 兰袁赵传燕 渊圆员园圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
秦岭重点保护植物丰富度空间格局与热点地区 张殷波袁郭柳琳袁王摇 伟袁等 渊圆员园怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
太阳辐射对黄河小浪底人工混交林净生态系统碳交换的影响 刘摇 佳袁同小娟袁张劲松袁等 渊圆员员愿冤噎噎噎噎噎
黄土丘陵区油松人工林生态系统碳密度及其分配 杨玉姣袁陈云明袁曹摇 扬 渊圆员圆愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
湘潭锰矿废弃地不同林龄栾树人工林碳储量变化趋势 田大伦袁李雄华袁罗赵慧袁等 渊圆员猿苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
湘南某矿区蔬菜中 孕遭尧悦凿污染状况及健康风险评估 吴燕明袁吕高明袁周摇 航袁等 渊圆员源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎
城乡与社会生态
北京市主要建筑保温材料生命周期与环境经济效益评价 朱连滨袁孔祥荣袁吴摇 宪 渊圆员缘缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎
城市地表硬化对银杏生境及生理生态特征的影响 宋英石袁李摇 锋袁王效科袁等 渊圆员远源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆苑远鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢圆怨鄢圆园员源鄄园源
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 冷杉红桦混交林雪要要要冷杉是松科的一属袁中国是冷杉属植物最多的国家袁约 圆圆 种 猿 个变种遥 冷杉常常在高纬度
地区至低纬度的亚高山至高山地带的阴坡尧半阴坡及谷地形成纯林袁或与性喜冷湿的云杉尧落叶松尧铁杉和某些松树
及阔叶树组成针叶混交林或针阔混交林遥 冷杉具有较强的耐阴性袁适应温凉和寒冷的气候袁土壤以山地棕壤尧暗棕
壤为主遥 川西尧滇北山区的冷杉林往往呈混交状态袁冷杉红桦混交林为其中重要的类型遥 雪被对冷杉林型冬季土壤
氮转化影响的研究对揭示高山森林对气候变化的响应及其适应机制提供重要的理论支持遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 8 期
2014年 4月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.8
Apr.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(91025015);甘肃省青年科技基金计划(1107RJYA063);西北师大青年教师科研能力提升计划骨干项目
(NWNU鄄LKQN鄄11鄄12)
收稿日期:2013鄄06鄄17; 摇 摇 修订日期:2013鄄11鄄22
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: zhanghua@ nwnu.edu.com
DOI: 10.5846 / stxb201306171720
张华,张兰,赵传燕.极端干旱区尾闾湖生态需水估算———以东居延海为例.生态学报,2014,34(8):2102鄄2108.
Zhang H, Zhang L, Zhao C Y.Ecological water requirement estimation of the rump lake in an extreme arid region of East Juyanhai.Acta Ecologica Sinica,
2014,34(8):2102鄄2108.
极端干旱区尾闾湖生态需水估算
———以东居延海为例
张摇 华*,张摇 兰,赵传燕
(西北师范大学地理与环境科学学院, 兰州摇 730070)
摘要:以东居延海为研究对象,利用遥感技术目视解译 ETM 影像,提取东居延海 2002—2012 年各月湖面面积。 通过水文保证
率法确定不同保证率下的湖面面积,结合额济纳旗气象站观测的风速、相对湿度、气温、水汽压、降水量等气象数据估算湖泊蒸
发耗水量和湖泊降水补给量,根据湖泊渗漏系数估算湖泊渗漏量,最后运用水平衡原理构建湖泊生态需水模型,估算了东居延
海在湖面面积保证率为 50%、75%、95%时各月月均和年均生态需水量,其中年均生态需水量分别为 1.78伊108、1.60伊108、1.03伊
108 m3,约占莺落峡年均径流量的 9.66%、8.66%、5.59%,约占正义峡年均径流量的 16.27%、14.60%、9.42%,约占狼心山年均径
流量的 30.81%、27.65%、17.84%。
关键词:东居延海;生态需水;湖面蒸发;渗漏量;ETM影像
Ecological water requirement estimation of the rump lake in an extreme arid
region of East Juyanhai
ZHANG Hua*, ZHANG Lan, ZHAO Chuanyan
College of Geography and Environment Science, Northwest Normal University, Lanzhou 730070, China
Abstract: With population growth, industrialization and expansion of irrigated agriculture, in some areas over鄄exploitation
of lake resources, and disruption of the balance of lake ecosystems, have caused problems within lakes such as drying,
shrinkage and serious water pollution. This can lead to degradation of the ecological environment around the lake, land
desertification, and salinity intensification. Therefore, it is critical to maintain the balance of lake ecosystems. In this paper
taking East Juyanhai as the study area we use remote sensing technology and visual interpretation of ETM images of the lake
area, and extract data for each month from 2002 to 2012. We determined the lake area using the hydrological guarantee rate
method, and used meteorological data on wind speed, relative humidity, air temperature, vapor pressure, and precipitation
from the Ejinaqi weather station. We determined the lake leakage coefficient, and constructed a lake ecological water
requirement model by applying the water balance principle, conducting preliminary estimates for each month, and
determining the annual average ecological water requirement for different guarantee rates in East Juyanhai.
The results were as follows: in January to March each year, the lake area in East Juyanhai remained unchanged. In
April, the lake area began to decrease. The lake area reached a minimum in July, and the lake area gradually increased in
August. After October, the lake area remained stable. The evaporation water consumption of East Juyanhai was highest from
May to August, and maximum evaporation was in June. The average annual evaporation of water consumption under the
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guarantee rates of 50%, 75%, 95% was 1.7910伊108 m3, 1.6072伊108 m3, and 1.0373伊108 m3, respectively. The leakage
of East Juyanhai was reasonably low; the average annual leakage under the guarantee rates of 50%, 75%, 95% was
15郾 0788伊104 m3, 13.5314伊104 m3, and 8.7334伊104 m3, respectively. Precipitation was mainly concentrated in June to
October, and the average annual precipitation recharge under the guarantee rates of 50%, 75%, 95% was 118.1083伊104
m3, 105.9882伊104 m3, 68.4062伊104 m3, respectively. The average annual ecological water requirement of East Juyanhai
under the guarantee rates of 50%, 75%, 95% was 1.7807伊108m3, 1.5980伊108m3, and 1.0314伊108m3, respectively;
accounted for about 9.66%, 8.66, and 5.59%, respectively, of the average annual runoff of Yingluoxia; about 16.27%,
14.60%, and 9.42%, respectively, of the average annual runoff of Zhengyixia; and about 30.81%, 27.65%, 17.84%,
respectively, of the average annual runoff of Langxinshan.
The results showed that: under the minimum guaranteed rate, to maintain the East Juyanhai lake area (23.94 km2),
prevent the lake from shrinking, and ensure the surrounding environment is not severely degraded, the minimum ecological
water requirement is 1.03伊108m3; under the appropriate guaranteed rate, to maintain the East Juyanhai lake area (37.09
km2) and initially improve the surrounding ecological environment, the minimum ecological water requirement is 1.60伊108
m3; under the ideal guaranteed rate, to maintain the East Juyanhai lake area (41.33 km2) and ensure that the surrounding
ecological environment is greatly improved, the minimum ecological water requirement is 1.78伊108m3 .
This research can provide the basis for rational allocation of Heihe River Basin忆s water resources. According to the
results on ecological water requirements at different guarantee rates, management schedules for East Juyanhai忆 s water
resources must account for the relative proportions of upper, middle and lower runoff to ensure the rational allocation of
water resources in the Heihe River Basin. The results of the study are also a valuable reference for the restoration and
reconstruction of East Juyanhai忆s surrounding vegetation.
Key Words: East Juyanhai; ecological water requirement; evaporation of the lake; leakage; ETM images
摇 摇 湖泊是陆地上重要的水体,主要通过入湖河川
径流、湖面降水和地下水而获得水量,具有生态系统
良性循环、改善局部气候、抑制沙尘暴和维护生物多
样性等多种功能。 近年来,人类对湖泊资源的超载
开采和不合理利用而导致湖泊不断干枯、萎缩和水
质污染,从而造成湖泊周边植被退化、生物多样性减
少、土地沙漠化等生态环境问题。 因此,迫切需要研
究湖泊生态需水,协调人类与湖泊资源的关系,以实
现水资源科学配置和持续利用。
国外学者较早意识到保障湖泊生态需水的重要
性,并对许多湖泊进行了研究。 David 等认为,湖泊
水量必须保持在一定范围内,才能保证湖泊生态系
统结构和功能的健康[1]。 Abbaspour 等以伊朗的乌
尔米耶湖为例,通过确定生态、水质和水量 3 个环境
变量指标,研究了湖泊生态需水量[2]。 Wharton 通过
建立数值模型,对维持珊顿公园 Jualbup 湖一定水位
的需水量进行了预测[3]。 墨累鄄达令流域管理局对
巴望达令河上游麦宁迪湖的环境需水进行评估,以
应对新的环境问题和实施环境调水方案[4]。 目前国
内学者对湖泊生态需水的研究包括乌梁素海[5,6]、卧
龙湖[7]、南四湖[8]、洞庭湖[9]、红碱淖湖[10]、鄱阳
湖[11]、乌古伦湖[12]、艾比湖[13]等。 这些研究大多集
中在湿润半湿润地区,干旱区内陆河尾闾湖生态需
水研究较少。
黑河下游为生态需水研究的热点区域,已有的
研究集中在以植被类型或生态系统类型为单元估算
蒸散量,进一步计算整个区域的生态需水[14鄄16]。 东
居延海作为黑河下游重要的水资源库,其水量的多
寡对维系下游的生态系统的良性循环,遏制沙尘暴,
改善盐碱化和荒漠化具有重要作用,但尚未有学者
对其生态需水进行研究。 目前,国内外对湖泊生态
需水的概念、内涵还没有形成统一的定义。 本文估
算的东居延海生态需水是指维持东居延海适宜的水
域面积,防止湖泊萎缩和严重退化,保护和恢复周边
区域生态环境所必需消耗的水量,主要是湖泊水面
蒸发和湖泊渗漏。 本研究能为实现黑河流域水资源
合理配置和维持东居延海湖泊生态功能提供依据,
为制定流域生态恢复方案提供科学参考。
3012摇 8期 摇 摇 摇 张华摇 等:极端干旱区尾闾湖生态需水估算———以东居延海为例 摇
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1摇 研究区概况
黑河在狼心山分为东西两河,分别注入尾闾湖
东居延海(苏古淖尔)、西居延海(噶顺淖尔)和天鹅
湖等。 本文研究区为东居延海,经纬度位置 42毅
10忆—42毅20忆 N,101毅12忆—101毅19忆 E,行政区划上隶
属于内蒙古自治区额济纳旗(图 1),位于巴丹吉林
沙漠西北边缘。 终年受蒙古气团控制,属温带大陆
性极端干旱气候。 光热充足、蒸发量大、降水稀少。
根据额济纳旗气象站 1961—2011 年气象资料,多年
平均气温 8.9 益,极端最高气温 40.6 益,极端最低气
温-35.3 益,日温差一般为 14—17 益,最高达 34 益。
多年平均降水量 35.1 mm,年内降水量 60—70%集中
在 7—9月,多年平均蒸发量 3317.1 mm。
图 1摇 东居延海地理位置示意图
Fig.1摇 The geographical position of East Juyanhai
东居延海是额济纳绿洲生态系统最重要的支撑
点,1927—1932 年中瑞考察队测量水域面积在 30
km2以上,北部最大水深 4.12 m,1958 年航片测算水
域面积为 35.5 km2[17]。 但自 20 世纪 60 年代以来,
由于黑河中游地区耗水量增加,补给下游额济纳旗
的黑河水量不断减少,造成下游绿洲荒漠化迅速发
展,生态环境急剧退化,最终导致 1992 年东居延海
彻底干涸。 2000年开始对黑河流域进行水资源统一
调度,2002年,经过调度的黑河水到达东居延海,水
域面积最大达到 23.5 km2。 到 2012年,由 ETM影像
获得的东居延海水域面积最高达到 55.96 km2,已经
连续 8年不干涸,周边生态环境得到较大改善。
2摇 数据与模型
2.1摇 数据
遥感数据为 2002—2012 年各月的 Landsat 7
ETM+影像,来源为美国地质勘查局(United Stated
Geological Survey,USGS),轨道号为 133—31,影像云
量小于 30%,该数据具有较好的时间连续性。 先对
遥感影像进行简单几何校正与配准预处理,采用目
视解译法提取湖泊多边形面域,利用 ArcGIS 9.3 对
其进行投影,再计算出湖泊面积。 2003年 5 月 31 日
以后,获取的数据由于 Landsat 7 ETM+机载扫描行
校正器(SLC)故障有条带,本文利用文献 18 的方法
对数据条带进行修复,修复后的影像误差小,精
度高[18]。
气象数据采用距东居延海最近的额济纳旗气象
站 2002—2012年各月平均风速、相对湿度、气温、水
汽压、降水量,来源于中国气象科学数据共享服务网
(http: / / cdc.cma. gov. cn)。 因湖内平均风速比陆地
约大 2—3 m / s,湖内静风率比陆地约少一半以上,所
以湖面风速采用气象站风速加 3 的处理方法,即
W = W忆+3W忆 为地面平均风速(m / s) [19]。
莺落峡是黑河上游与中游的界限,正义峡是中
游与下游的界限,黑河在狼心山分为东河与西河,这
几个水文站点是黑河干流的控制性站点。 因此采用
莺落峡、正义峡和狼心山 2002—2012 年径流量数据
分析其与东居延海生态需水的关系。 该数据来源于
黑河流域管理局。
2.2摇 生态需水估算模型
东居延海属于尾闾湖,根据水量平衡原理,其生
态需水量应保证补充湖泊水面蒸散的耗水量和湖泊
渗漏需水量,故东居延海生态需水量等于水面蒸发
耗水量、湖泊渗漏量与降水补给量之差,计算式
如下:
( )V t = ( )E t + ( )Q t - ( )P t (1)
式中,V( t)为 t时段内湖泊生态需水量(m3);E( t)为
t时段内湖泊水面蒸发耗水量(m3);Q( t)为 t时段内
湖泊渗漏需水量(m3);P( t)为 t 时段内湖泊降水补
给量(m3)。
2.2.1摇 湖泊面积
运用月保证率设定法计算不同保证率下湖泊
面积。
首先,将 ETM影像解译获得的东居延海 2002—
2012年各月湖面面积,按照由大到小的顺序排列;其
次,对湖面面积进行分组,确定组数、组距和各组的
频数,计算各组的频率;然后,根据湖泊结构和功能
选择适宜的保证率(50%、75%、95%);最后,计算不
4012 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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同保证率下对应的月及多年平均情况下的各月湖泊
面积[20]。
2.2.2摇 湖面蒸发耗水量
水面蒸发量计算式如下:
( )E t = Ea· ( )A t (2)
式中,Ea为单位面积水面蒸发量(mm / d);A( t)为 t
时段内湖泊的面积(m2)。
其中,Ea是运用李万义建立的水面蒸发量计算
模型来确定,模型如下[21]:
Ea = [0.1 + 0.24 (1 - U2) 0.5](e0 - e150)W[0.85W/ (W
+2)]
(3)
式中,e0为水面饱和水汽压(hpa);e150为水面上空 1.5
m处水汽压 ( hpa);W 为水面以上 1. 5 m 处风速
(m / s);U为相对湿度,以小数计。
饱和水汽压 e0可按马格努斯(Magnus) 经验式
计算[20]:
e0水 = 6.11 伊 107.45t / 235 +( )t (4)
e0冰 = 6.11 伊 109.5t / 265 +( )t (5)
式中, e0水为气温为 t 时对应的水面饱和水汽压
(hpa);e0冰为气温为 t 时对应的冰面饱和水汽压
(hpa)。
将式(4)或(5)代入(3)式,得到水面蒸发计算
模型的具体表达式如下:
Ea = [0.1 + 0.24 (1 - U2) 0.5](6.11 伊
107.45t / (235+t) - e150)W[0.85W/ (W
+2)] (6)
或摇 Ea = [0.1 + 0.24 (1 - U2) 0.5](6.11 伊
109.5t / (265+t) - e150)W[0.85W/ (W
+2)] (7)
东居延海冬季寒冷,湖水每年从 11 月中旬开始
结冰,1月形成稳定的冰盖,次年 3月中旬出现浮冰。
因此,1月、2月和 12月采用式(5)计算饱和水汽压,
其他月份采用式(4)计算饱和水汽压。 所以,3—11
月的湖泊水面蒸发量用式(6)进行计算,12—翌年 2
月的湖泊水面蒸发量用式(7)进行计算。
2.2.3摇 渗漏量
湖泊渗漏需水量为湖泊的渗漏系数与湖泊面积
乘积[22],其表达式为:
( )Q t = k· ( )A t (8)
式中, k为隔水岩层(亚粘土层)渗漏系数,经验值为
0.01(mm / d) [23]。
2.2.4摇 降水补给量
( )P t = p 伊 ( )A t (9)
式中, p为单位面积降水量(m)。
3摇 东居延海生态需水估算
3.1摇 不同保证率下湖面面积计算
湖泊面积保证率是指在某一时段内,湖面面积
大于或小于某一界限的频率的总和,用于说明该种
状况出现的可靠程度。 图 2 为 ETM 影像解译获得
的东居延海 2002—2012 年各月湖面实际面积,选择
50%为理想保证率,75%为适宜保证率,95%为最小
保证率[24],按 2.2.1方法计算出保证率分别为 50%、
75%、95%的各月湖面面积(表 1)。
图 2摇 东居延海 2002—2012年各月湖面实际面积
Fig.2摇 The actual surface area of each month from 2002 to 2012
of East Juyanhai
3.2摇 蒸发耗水量计算
依据气象数据,由式(3)—(6)或(7)计算出东
居延海 2002—2012 年各月月均蒸发量,再由式(2)
得到不同保证率的各月月均蒸发量(图 3)。
图 3摇 东居延海 2002—2012年各月月均蒸发量和不同保证率的
各月月均蒸发耗水量
Fig.3摇 The average monthly evaporation from 2002 to 2012 and
the evaporation water consumption under different guarantee
rates of East JuYanHai
5012摇 8期 摇 摇 摇 张华摇 等:极端干旱区尾闾湖生态需水估算———以东居延海为例 摇
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3.3摇 渗漏量计算
因东居延海是浅水湖泊,湖底面积可近似地等
于湖面面积,由表 1和式(8)得到东居延海在不同保
证率下月均、年均渗漏量(表 2)。
表 1摇 东居延海不同保证率下各月湖面面积
Table 1摇 The surface area of each month under different guarantee rates of East Juyanhai
保保证率 / %
Guarantee rates
面积 Area / km2
1月 Jan 2月 Feb 3月 Mar 4月 Apr 5月 May 6月 Jun 7月 Jul
50 44.1127 44.5336 44.6669 43.1829 40.2870 36.4798 32.2325
75 39.5859 39.9636 40.0832 38.7515 36.1529 32.7363 28.9248
95 25.5493 25.7931 25.8703 25.0107 23.3335 21.1285 18.6685
保证率 / %
Guarantee rates
面积 Area / km2
8月 Aug 9月 Sep 10月 Oct 11月 Nov 12月 Dec 全年 Annual
50 34.7256 37.5723 45.7825 46.8811 45.5597 41.3347
75 31.1622 33.7167 41.0844 42.0703 40.8845 37.0930
95 20.1125 21.7612 26.5164 27.1527 26.3874 23.9403
表 2摇 东居延海在不同保证率下的渗漏量
Table 2摇 The leakage of under different guarantee rates of East JuYanHai
保保证率 / %
Guarantee rates
渗漏量 Leakage / 104 m3
1月 Jan 2月 Feb 3月 Mar 4月 Apr 5月 May 6月 Jun 7月 Jul
50 1.3675 1.2469 1.3847 1.2955 1.2489 1.0944 0.9992
75 1.2272 1.1190 1.2426 1.1625 1.1207 0.9821 0.8967
95 0.7920 0.7222 0.8020 0.7503 0.7233 0.6339 0.5787
保证率 / %
Guarantee rates
渗漏量 Leakage / 104 m3
8月 Aug 9月 Sep 10月 Oct 11月 Nov 12月 Dec 全年 Annual
50 1.0765 1.1272 1.4193 1.4064 1.4124 15.0788
75 0.9660 1.0115 1.2736 1.2621 1.2674 13.5314
95 0.6235 0.6528 0.8220 0.8146 0.8180 8.7334
3.4摇 降水补给量计算
利用额济纳旗气象站观测的月降水量计算出
2002—2012年各月月均降水量和年均降水量,再由
式(9)计算出东居延海在不同保证率下降水补给量
(表 3)。
表 3摇 东居延海在不同保证率下的湖面降水补给量
Table 3摇 The precipitation of different guarantee rates of East JuYanHai
保保证率 / %
Guarantee rates
降水量 Precipitation / 104 m3
1月 Jan 2月 Feb 3月 Mar 4月 Apr 5月 May 6月 Jun 7月 Jul
50 2.2858 0.5668 3.3703 4.3968 8.4969 18.0078 19.4567
75 2.0513 0.5086 3.0245 3.9456 7.6250 16.1599 17.4601
95 1.3239 0.3283 1.9520 2.5465 4.9213 10.4298 11.2690
保证率 / %
Guarantee rates
降水量 Precipitation / 104 m3
8月 Aug 9月 Sep 10月 Oct 11月 Nov 12月 Dec 全年 Annual
50 20.5828 16.4635 20.6854 0.9376 2.8578 118.1083
75 18.4707 14.7741 18.5627 0.8414 2.5646 105.9882
95 11.9212 9.5354 11.9806 0.5431 1.6552 68.4062
3.5摇 生态需水量
将保证率为 50%、75%、95%的蒸发耗水量、渗
漏量、降水补给量代入(1)式中,得到东居延海不同
保证率的各月月均和年均生态需水量(表 4)。
6012 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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表 4摇 东居延海生态需水量计算结果
Table 4摇 The ecological water requirement calculations of East Juyanhai
保保证率 / %
Guarantee rates
生态需水量 Ecological water requirement / 108 m3
1月 Jan 2月 Feb 3月 Mar 4月 Apr 5月 May 6月 Jun 7月 Jul
50 0.0111 0.0316 0.0847 0.1744 0.2687 0.3157 0.3015
75 0.0099 0.0283 0.0760 0.1565 0.2412 0.2833 0.2706
95 0.0064 0.0183 0.0491 0.1010 0.1556 0.1828 0.1746
保证率 / %
Buarantee rates
生态需水量 Ecological water requirement / 108 m3
8月 Aug 9月 Sep 10月 Oct 11月 Nov 12月 Dec 全年 Annual
50 0.2636 0.1566 0.1085 0.0492 0.0152 1.7807
75 0.2366 0.1405 0.0973 0.0441 0.0136 1.5980
95 0.1527 0.0907 0.0628 0.0285 0.0088 1.0314
4摇 结论与讨论
东居延海自 2002年 7 月恢复水域以来,虽然有
两次干涸,但湖面面积总体在不断扩大(图 2)。 东
居延海地区蒸发强烈,年均湖面蒸发耗水量大(图
3),在保证率为 50%、75%、95%下的年均蒸发耗水
量分别为 1.79伊108、1.61伊108、1.04伊108 m3,年均渗
漏量分别为 15.08伊104、13.53伊104、8.73伊104 m3(表
2),年均降水补给量分别为 118. 11 伊 104、105. 99 伊
104、68.41伊104 m3(表 3),年均生态需水量分别为
1郾 78伊108、1.60伊108、1.03伊108 m3(表 4)。
图 4摇 东居延海年均生态需水量与各水文站年径流量的百分比
Fig. 4 摇 The annual ecological water requirement of East
Juyanhai with percentages of the annual runoff of each
hydrological station
根据莺落峡、正义峡、狼心山年径流资料,得到
各水文站 2002—2012 年年均径流量分别为 18.44伊
108、10.95伊108、5.78伊108 m3。 东居延海在保证率为
50%、75%、95% 下的年均生态需水量分别约占莺落
峡年均径流量的 9.66%、8.66%、5.59%,约占正义峡
年均径流量的 16.27%、14.60%、9.42%,约占狼心山
年均径流量的 30.81%、27.65%、17.84%(图 4)。
生态需水量估算结果表明:在最小保证率 95%
下,维持东居延海 23.94 km2的湖泊面积,使湖泊不
再萎缩,周边生态环境不严重退化的最小生态需水
量为 1.03伊108 m3;在适宜保证率 75%下,维持东居
延海 37.09 km2的湖泊面积,使其周边生态环境得到
初步改善的生态需水量为 1.60伊108 m3;在理想保证
率 50%下,维持东居延海 41.33 km2的湖泊面积,使
其周边生态环境得到较大改善的生态需水量为 1.78
伊108 m3。 黑河径流量对东居延海及额济纳绿洲有
直接的影响,东居延海及其周边生态环境对黑河径
流量存在依赖关系。 因此,在不同时期,应根据东居
延海生态需水量占黑河流域上、中、下游径流量的比
例合理分配水资源。
本文利用遥感技术目视解译 ETM 影像提取东
居延海 2002—2012年各月湖面面积,通过水文保证
率法确定不同保证率下的湖面面积,结合额济纳旗
气象站观测的气象数据计算湖泊蒸发耗水量和降水
补给量,根据湖泊渗漏系数估算湖泊渗漏量,并运用
水平衡原理构建湖泊生态需水模型,对东居延海的
生态需水量进行了初步估算。 能够为实现黑河流域
水资源的科学管理、合理配置和持续利用提供科学
依据,对恢复和重建东居延海周边植被具有一定的
参考价值。
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8012 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
粤悦栽粤 耘悦韵蕴韵郧陨悦粤 杂陨晕陨悦粤 灾燥造援猿源袁晕燥援愿 粤责则援袁圆园员源渊杂藻皂蚤皂燥灶贼澡造赠冤
悦韵晕栽耘晕栽杂
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砸藻泽藻葬则糟澡 泽贼葬贼怎泽 葬灶凿 责则燥泽责藻糟贼泽 燥灶 枣怎灶糟贼蚤燥灶泽 燥枣 怎则遭葬灶 枣燥则藻泽贼泽 蚤灶 则藻早怎造葬贼蚤灶早 贼澡藻 葬蚤则 责葬则贼蚤糟怎造葬贼藻 皂葬贼贼藻则
宰粤晕郧 载蚤葬燥造藻蚤袁 宰粤晕郧 悦澡藻灶早 渊员怨员园冤
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粤 则藻增蚤藻憎 燥枣 泽灶燥憎鄄造蚤增蚤灶早 悦燥造造藻皂遭燥造葬 在匀粤晕郧 月蚤灶早袁 晕陨 在澡藻灶袁 悦匀粤晕郧 蕴蚤葬灶早袁 藻贼 葬造 渊员怨圆圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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孕澡燥贼燥泽赠灶贼澡藻贼蚤糟 则藻泽责燥灶泽藻泽 贼燥 糟澡葬灶早藻泽 蚤灶 悦韵圆 糟燥灶糟藻灶贼则葬贼蚤燥灶 葬灶凿 泽燥蚤造 皂燥蚤泽贼怎则藻 蚤灶 造藻葬增藻泽 燥枣 杂藻糟怎则蚤灶藻早葬 泽怎枣枣则怎贼蚤糟燥泽葬 枣则燥皂 泽澡藻造造 则蚤凿早藻
蚤泽造葬灶凿泽 蚤灶 贼澡藻 再藻造造燥憎 砸蚤增藻则 阅藻造贼葬袁 悦澡蚤灶葬 在匀粤晕郧 杂澡怎赠燥灶早袁 载陨粤 允蚤葬灶早遭葬燥袁 在匀粤晕郧 郧怎葬灶早糟葬灶袁 藻贼 葬造 渊员怨猿苑冤噎噎噎噎噎噎噎
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宰粤晕郧 月葬燥择蚤袁 蕴陨哉 在澡蚤造蚤袁 匝陨 再怎躁蚤葬燥袁 藻贼 葬造 渊员怨缘远冤
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砸燥燥贼 凿蚤泽贼则蚤遭怎贼蚤燥灶 蚤灶 贼赠责蚤糟葬造 泽蚤贼藻泽 燥枣 蕴蚤躁蚤葬灶早 藻糟燥贼燥灶藻 葬灶凿 贼澡藻蚤则 则藻造葬贼蚤燥灶泽澡蚤责 贼燥 泽燥蚤造 责则燥责藻则贼蚤藻泽
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栽粤韵 匝蚤葬燥躁蚤灶早袁 云哉 栽葬燥袁 载陨粤晕郧 载蚤灶葬袁 藻贼 葬造 渊圆园圆园冤
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叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
学术尧科研动态及开放实验室介绍等遥
叶生态学报曳为半月刊袁大 员远开本袁圆愿园页袁国内定价 怨园元 辕册袁全年定价 圆员远园元遥
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本期责任副主编摇 杨永兴摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
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编摇 摇 辑摇 叶生态学报曳编辑部
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主摇 摇 编摇 王如松
主摇 摇 管摇 中国科学技术协会
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