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Estimation of ecological water demands based on ecological water table limitations in the lower reaches of the Liaohe River Plain, China

基于生态水位约束的下辽河平原地下水生态需水量估算



全 文 :
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 33 卷 第 5 期摇 摇 2013 年 3 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
氮沉降对森林土壤有机质和凋落物分解的影响及其微生物学机制 王晶苑,张心昱,温学发,等 (1337)………
工业大麻对重金属污染土壤的治理研究进展 梁淑敏,许艳萍,陈摇 裕,等 (1347)………………………………
最佳管理措施评估方法研究进展 孟凡德,耿润哲,欧摇 洋,等 (1357)……………………………………………
灌木年轮学研究进展 芦晓明,梁尔源 (1367)………………………………………………………………………
个体与基础生态
华北落叶松夜间树干液流特征及生长季补水格局 王艳兵,德永军,熊摇 伟,等 (1375)…………………………
土壤干旱胁迫对沙棘叶片光合作用和抗氧化酶活性的影响 裴摇 斌,张光灿,张淑勇,等 (1386)………………
湖北石首麋鹿昼间活动时间分配 杨道德,李竹云,李鹏飞,等 (1397)……………………………………………
三种杀虫剂亚致死浓度对川硬皮肿腿蜂繁殖和搜寻行为的影响 杨摇 桦,杨摇 伟,杨春平,等 (1405)…………
种群、群落和生态系统
三沙湾浮游动物生态类群演替特征 徐佳奕,徐兆礼 (1413)………………………………………………………
滇西北高原纳帕海湿地湖滨带优势植物生物量及其凋落物分解 郭绪虎,肖德荣,田摇 昆,等 (1425)…………
安徽新安江干流滩涂湿地草本植物区系及物种多样性 杨文斌,刘摇 坤,周守标 (1433)………………………
湿地芦苇根结合好气细菌群落时空分布及其与水质因子的关系 熊摇 薇,郭逍宇,赵摇 霏 (1443)……………
三种温带树种叶片呼吸的时间动态及其影响因子 王兆国,王传宽 (1456)………………………………………
不同土壤水分条件下杨树人工林水分利用效率对环境因子的响应 周摇 洁,张志强,孙摇 阁,等 (1465)………
不同生态区域沙地建群种油蒿的钙组分特征 薛苹苹,高玉葆,何兴东 (1475)…………………………………
藏北高寒草甸植物群落对土壤线虫群落功能结构的影响 薛会英,胡摇 锋,罗大庆 (1482)……………………
铜尾矿废弃地土壤动物多样性特征 朱永恒,沈摇 非,余摇 健,等 (1495)…………………………………………
环丙沙星对土壤微生物量碳和土壤微生物群落碳代谢多样性的影响 马摇 驿 ,彭金菊,王摇 芸,等 (1506)…
基于生态水位约束的下辽河平原地下水生态需水量估算 孙才志,高摇 颖,朱正如 (1513)……………………
景观、区域和全球生态
佛山市高明区生态安全格局和建设用地扩展预案 苏泳娴,张虹鸥,陈修治,等 (1524)…………………………
不同护坡草本植物的根系特征及对土壤渗透性的影响 李建兴,何丙辉,谌摇 芸 (1535)………………………
京沪穗三地近十年夜间热力景观格局演变对比研究 孟摇 丹,王明玉,李小娟,等 (1545)………………………
窟野河流域河川基流量变化趋势及其驱动因素 雷泳南,张晓萍,张建军,等 (1559)……………………………
模拟氮沉降条件下木荷幼苗光合特性、生物量与 C、N、P 分配格局 李明月,王摇 健,王振兴,等 (1569)………
铁炉渣施加对稻田甲烷产生、氧化与排放的影响 王维奇,李鹏飞,曾从盛,等 (1578)…………………………
资源与产业生态
食用黑粉菌侵染对茭白植株抗氧化系统和叶绿素荧光的影响 闫摇 宁,王晓清,王志丹,等 (1584)……………
佛手低温胁迫相关基因的差异表达 陈文荣,叶杰君,李永强,等 (1594)…………………………………………
美洲棘蓟马对不同蔬菜寄主的偏好性 朱摇 亮,石宝才,宫亚军,等 (1607)………………………………………
茉莉酸对棉花单宁含量和抗虫相关酶活性的诱导效应 杨世勇,王蒙蒙,谢建春 (1615)………………………
造纸废水灌溉对毛白杨苗木生长及养分状况的影响 王摇 烨,席本野,崔向东,等 (1626)………………………
基于数据包络分析的江苏省水资源利用效率 赵摇 晨,王摇 远,谷学明,等 (1636)………………………………
研究简报
太岳山不同郁闭度油松人工林降水分配特征 周摇 彬,韩海荣,康峰峰,等 (1645)………………………………
基于 TM卫星影像数据的北京市植被变化及其原因分析 贾宝全 (1654)………………………………………
薇甘菊萎蔫病毒感染对薇甘菊光合特性和 4 种酶活性的影响 王瑞龙,潘婉文,杨娇瑜,等 (1667)……………
第七届现代生态学讲座、第四届国际青年生态学者论坛通知 (玉)………………………………………………
中、美生态学会联合招聘国际期刊主编 (印)………………………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*338*zh*P* ¥ 90郾 00*1510*34*
室室室室室室室室室室室室室室
2013鄄03
封面图说:美丽的油松松枝———油松又称红皮松、短叶松。 树高可达 30m,胸径达 1m。 其树皮下部灰褐色,裂成不规则鳞块;针
叶 2 针一束,暗绿色,较粗硬;球果卵形或卵圆形,长 4—7cm,有短柄,与枝几乎成直角。 油松适应性强,根系发达,树
姿雄伟,枝叶繁茂,有良好的保持水土和美化环境的功能,是中国北方广大地区最主要的造林树种之一,在华北地区
无论是山区或平原到处可见,人工林很多,一般情况下在山区生长最好。 在山区生长的油松,多在阴坡、半阴坡,土
壤湿润和较肥沃的地方。
彩图及图说提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 33 卷第 5 期
2013 年 3 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 5
Mar. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金(40501013); 辽宁省优秀人才项目(LR2010021)
收稿日期:2012鄄06鄄12; 摇 摇 修订日期:2012鄄12鄄12
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: suncaizhi@ lnnu. edu. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201206120844
孙才志,高颖,朱正如.基于生态水位约束的下辽河平原地下水生态需水量估算.生态学报,2013,33(5):1513鄄1523.
Sun C Z, Gao Y, Zhu Z R. Estimation of ecological water demands based on ecological water table limitations in the lower reaches of the Liaohe River
Plain, China. Acta Ecologica Sinica,2013,33(5):1513鄄1523.
基于生态水位约束的下辽河平原地下
水生态需水量估算
孙才志1,2,*,高摇 颖1,朱正如1
(1. 辽宁师范大学城市与环境学院,大连摇 116029; 2. 辽宁省自然地理与空间信息科学重点实验室,大连摇 116029)
摘要:以我国北方典型的大型地下水盆地———下辽河平原为研究对象,在考虑地下水蒸发特点基础上,统筹考虑对地下水依赖
程度较高的天然草地、天然湿地和河流生态系统对于地下水位的要求,综合水文和生态两方面因素确定地下水生态水位;利用
Golden surfer软件的体积计算功能,计算出研究区内全年各月的地下水生态需水量;采用正态信息扩散模型,运用月保证率法得
到不同保证率、不同恢复等级下的年地下水生态需水量。 结果表明:下辽河平原不同月份的地下水缺水量 41. 83伊108—60. 07伊
108 m3、缺水区面积 2. 05伊104—2. 34伊104 km2、盈余水量 2. 73伊108—6. 68伊108 m3、盈余区面积 0. 30伊104—0. 59伊104 km2、地下水
生态需水量 35. 15伊108—57. 33伊108 m3;经月保证率法整合后的年地下水生态需水量变化规律为,随着保证率的降低,地下水生
态需水量不断增加,而需水量等级越高,需水量增加幅度越大。
关键词:下辽河平原;地下水生态水位;地下水生态需水;信息扩散技术
Estimation of ecological water demands based on ecological water table limitations
in the lower reaches of the Liaohe River Plain, China
SUN Caizhi1,2,*, GAO Ying1, ZHU Zhengru1
1 College of Urban and Environment, Liaoning Normal University, Dalian 116029, China
2 Liaoning Key Laboratory of Physical Geography and Geomatics, Liaoning Normal University, Dalian 116029, China
Abstract: Groundwater is an important part of the global ecosystem. It strongly influences ecosystems in arid and semi鄄arid
regions of northwestern China and is the primary source of water for human use in northern China. This paper investigates a
typical expansive groundwater basin — the lower reaches of the Liaohe River Plain — as a study area, which continues to
experience rapid economic growth along with rapid development of the region爷s groundwater resources. The groundwater has
been and is being seriously depleted. Some hydrogeological problems in the system are becoming apparent and the area is
experiencing significant water shortages. The ecological health of groundwater systems has become a serious issue in ecology
and is receiving considerable attention from the general public.
In consideration of the evaporation characteristics in this area, the requirements needed to maintain a healthy state of
the water table for some ecosystems such as natural grasslands, natural wetlands and rivers are demonstrated; then an
ecologically appropriate level of the groundwater table was determined based on hydrogeology and ecology. An ecological
water table can be defined as the range of water table depths that can maintain a water supply for both human uses and for
normal growth of natural vegetation. For example, in natural grassland the appropriate depth of an ecological water table in
spring, summer and autumn is 3—4m, 2—3m and 3—4m, respectively; and in winter, the appropriate depth of an
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ecological water table only needs to meet the needs of the hydrogeological limit. As for natural wetlands, the depth of the
ecological water table in spring, summer, autumn and winter is 0. 5—0. 8m, 0. 3—0. 5m, 0. 5—0. 8m and 1. 0m,
respectively. Based on a comparison of the ecological water table and the actual water table, Golden Surfer software was
applied to calculate the ecological water demand for the restoration of the groundwater system on a monthly scale.
This paper adopts the guarantee rate method to delimit five levels of ecological water demand for the restoration of
groundwater systems, which have the guarantee rates of 90% , 80% , 70% , 60% and 50% . Calculating the probability
density of ecological water demand using the 12 datasets applied here is impossible using a traditional statistic model, so the
information diffusion technique was applied; with this technique, each data point is regarded as a set of data. This
technique has been proven to be successful and is widely used. Then, the ecological water demand under different guarantee
rates can be obtained. Under each guarantee rate, the ecological water demand can be divided into five grades, which are
100% , 80% , 60% , 40% and 20% of the ecological water demand corresponding to the related guarantee rates. The
results show that with a decrease of guarantee rate or an increase of grade, the ecological water demand increased.
Key Words: groundwater system restoration; information diffusion technique; lower Liaohe River Plain; water demand;
water table
在我国北方干旱与半干旱地区,由于地表水资源相对贫乏,而地下水一般具有水质良好、分布广泛、水量
相对稳定等特点,因此地下水便一直作为工业、农业以及生活用水的主要供水水源。 但人们在开发利用地下
水资源的过程中,通常只注重地下水的资源功能,而忽略了其生态功能,这给由地下水所维系的生态系统带来
了严重威胁,导致了诸如河流断流、海水入侵、湿地退化等生态环境问题。 鉴于我国北方地区地下水系统与生
态系统之间存在着密切的依附关系以及环境水文地质问题突出的现实情况,对于该区域地下水生态系统的保
护更应受到重视,地下水生态需水的研究也尤为迫切。
当前,国内外对于生态需水的研究大多集中于河流[1鄄3]、湖泊[4鄄5]、湿地[6鄄8]和陆地植被[9鄄10]等领域,并形
成了比较完善的计算方法,而对于地下水生态需水的研究则相对较少。 在我国,地下水生态方面的研究主要
集中于西北干旱地区,但研究角度多侧重于地下水合理水位的确定方面[11鄄12]。 杨志峰等提出了生态环境需
水评价中地下水补水量的计算公式[13],但在整个研究区只给出了一套水文地质参数,忽视了水文地质条件的
空间异质性问题,在一定程度上影响了计算精度,该方法主要适用于小空间尺度;孙才志等[14]采用情景分析
的方法,在降水入渗与蒸发规律的基础上,设置了两种情景下下辽河平原地下水生态水位标准,然后通过对地
下水实际埋深与生态水位埋深的比较,计算出满足地下水生态水位要求的地下水调控量,但仅从水文地质的
角度考虑地下水生态需水量,忽略了地表生态系统对于地下水的需求;张建立等采用二维地下水数值估算了
白洋淀湿地地下水生态需水量[15],但只考虑了湿地一种生态系统类型,地下水生态水位标准单一,同样该方
法主要适用于小空间尺度。 鉴于此,本文以下辽河平原地下水系统为研究对象,综合考虑水文地质和生态系
统两方面因素,分别考虑其对于地下水量的需求,进而估算下辽河平原地下水系统生态需水量。 研究成果对
于丰富生态需水理论具有一定的理论意义。
下辽河平原是东北最缺水的地区之一,该区域供水的 65%来源于地下水资源。 地下水资源的过度开发
利用,产生了一系列生态环境问题,已经影响到了研究区内社会经济的可持续发展,成为制约东北老工业基地
振兴的重要瓶颈之一。 因此,为更合理的配置和管理地下水资源,下辽河平原地下水系统生态需水的研究变
得重要而且迫切。 本文通过对下辽河平原地区 2009 年 Landsat ETM 的遥感解译,得到本区域的生态系统类
型,在合理确定地下水生态水位的基础上,结合相应水文地质参数,利用 Golden surfer软件计算出下辽河平原
的地下水生态需水量,研究成果对于维护研究区生态系统健康和地下水资源的合理开发利用具有一定的应用
价值。
4151 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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1摇 研究区概况
图 1摇 下辽河平原地理位置图
摇 Fig. 1 摇 The geographic location map of the lower Liaohe
River plain
下辽河平原是辽宁省最大的平原,呈北东—南西方
向宽 带 状 斜 卧 在 辽 宁 省 的 中 部。 地 理 坐 标 为
E121郾 0877毅—123. 85582毅,N40. 6379毅—42. 2943毅,东西
宽 120—140 km,南北长 240 km,面积约 2. 32 万 km2,行
政区划隶属于辽宁省铁岭市、沈阳市、抚顺市、辽阳市、
鞍山市、营口市、盘锦市、锦州市和阜新市,总跨 9 市 17
县(图 1)。
下辽河平原东、西两侧为山地丘陵,南临渤海,北为
辽北低丘区,形成三面环山、一面临海的地形特点。 平
原地势由北向南逐渐降低,由北部海拔 50—250 m逐步
降为南部海拔 2—10 m。 本区属于温带半湿润半干旱
季风气候区的过渡带,全年平均气温在 7—11 益之间,
降水量在 600—1100 mm 左右,具有东南向西北递减的
变化规律。 该区有两个独立水系,一个为辽河下游经双
台子河由盘山入海;另一个为浑河、太子河于三岔河汇
合后经大辽河由营口入海。 自然植被类型具有从温带
草原向暖温带阔叶落叶过渡的特点,其中,东部山地以温带针阔叶混交林为代表,南部和西部为暖温带落叶阔
叶林,北部为温带草甸草原。
下辽河平原作为中新生代的沉降盆地,既是区域新生界尤其是第四系的沉降中心,又是区域地表水和地
下水的汇集中心。 巨厚的第三系河湖相碎屑沉积、第四系冲洪积和冲积层以及岩石中广泛发育的裂隙都为地
下水的赋存、运移提供了广大的空间,上述地层构成了具有统一补给、径流、排泄的下辽河平原地下水系统。
地下水的补给主要来自大气降水和地表水入渗,地下水总的径流方向由山前向中部平原呈放射状,至中部平
原后总的径流方向是由东北向西南,最后进入辽东湾。
2摇 数据来源及处理平台
收集了研究区内 2009 年 Landsat ETM遥感影像、辽宁省地质图、辽宁省第四纪地质图、辽宁省水文地质
图、下辽河平原地下水资源图、辽宁省地貌图、辽宁省土地类型图、辽宁省植被图、《辽河流域水文资料》
(2004—2008)、辽宁省水文数据(2010 年)等基础数据资料。 数据处理平台包括 MapInfo 7. 0、ArcView GIS
3郾 3、Erdas Imagine 9. 1、Golden surfer 9. 0、Fortran PowerStation 4. 0 等。
3摇 下辽河平原地下水生态水位的确定
3. 1摇 地下水生态水位的概念
地下水生态水位是指:能够充分发挥地下水对生态环境的控制作用,即满足生态环境要求、不造成生态环
境恶化的地下水位。 它是由一系列满足生态环境要求的地下水水位构成,是一个随时空变化的函数[16]。 地
下水生态水位主要受含水层岩性、包气带特征、地形、地貌和植被条件的影响。
3. 2摇 下辽河平原地下水生态水位确定
3. 2. 1摇 从水文地质学的角度确定地下水生态水位
从水文地质学的角度确定地下水生态水位,需要综合考虑下辽河平原的水盐运移规律、潜水蒸发等影响
因素。 在确定生态水位时,使潜水蒸发的强度减至最小,土壤积盐极其微弱。 该区的含水层岩性主要为粘土、
黄土状亚粘土、亚砂土、粉砂土、粉细砂、细砂、中砂及滨海咸水地区的粘土、砂土。 根据该区的岩性,利用当地
地质部门的野外蒸发实验结果,把不同含水层岩性下极限蒸发深度作为地下水生态水位埋深[17],结果见
表 1。
5151摇 5 期 摇 摇 摇 孙才志摇 等:基于生态水位约束的下辽河平原地下水生态需水量估算 摇
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表 1摇 不同岩性下的地下水生态水位埋深
Table 1摇 The ecological groundwater head burying depth of different lithological character
项目
Item
粘土
Clay
亚粘土
Silt stratum
亚砂土
Sandy loam
粉砂土
Silty soil
粉细砂
Silty fine sand
细砂
Fine sand
中砂
Medium sand
埋深 Burying depth / m 5. 0 4. 0—4. 5 4. 0 3. 0—3. 5 2. 4—3. 0 1. 8—2. 4 1. 2—1. 8
3. 2. 2摇 从生态系统健康的角度确定地下水生态水位
自然界中的生态系统对于地下水的依赖情况是各不相同的,通常根据生态系统对地下水的依赖程度不
同,可将生态系统分为:完全依赖型、强烈依赖型、偶尔依赖型和完全不依赖型[18]。 对于对地下水依赖程度较
低的生态系统,在确定地下水生态水位时,可以只考虑其地质学方面的因素,而对地下水依赖较强的生态系
统,应综合考虑生态系统对于地下水位的要求。
图 2摇 下辽河平原生态系统类型示意图
Fig. 2摇 The ecosystem types in the lower reach of LiaoRiver plain
通过对 2009 年遥感资料进行几何校正,经检验配
准误差控制在 0. 5 个像素元之内,采取最邻近法进行重
采样。 在 Erdas Imagine 9. 1 处理平台上,确立解译标志
和解译精度,通过人工交互式对遥感影像进行目视解
译。 最后在 GIS环境中对解译结果进行裁剪、合并等修
改,得到下辽河平原 2009 年 Landsat ETM 的解译结果
(图 2),由图 2 可知,下辽河平原的生态系统类型主要
有河流生态系统、天然草地生态系统 (面积 1365. 5
km2)、天然林地生态系统(面积 4524. 0 km2)、天然湿地
生态系统 (面积 356. 3 km2 )、耕地生态系统 (面积
16408. 8 km2)以及城镇生态系统(面积 4524. 0 km2)。
根据研究区内生态系统的实际情况,对地下水依赖程度
较高的生态系统有天然草地生态系统、天然河流生态系
统和天然湿地生态系统。 因此,本文从这 3 个生态系统
健康的角度出发,研究与其相关区域地下水生态水位。
(1)有天然草地覆盖的区域。
下辽河平原的天然植被类型多样,但是,由于人类的不断开垦和人工改造,下辽河平原几乎已经没有原始
植被。 经研究都证实,影响天然植被生长和恢复的土壤水分和盐分与地下水埋深高低有密切关系[19鄄21],在有
天然草地覆盖地区,确定既不使土壤发生强烈盐渍化和荒漠化,又能使植被健康生长的生态地下水位对研究
区的生态环境保育至关重要。
樊自立等[11]将适宜的地下水位埋深定义为 2—4 m,因为在此水位埋深下,土壤全剖面含水率为
17郾 0%—22. 0% ,约为毛管持水量的 70%以上,潜水年蒸发量在 50—375 mm,潜水主要供给土壤水分被植物
吸收利用,无效蒸发耗水很少,能满足天然植被的生长需水。 因此,本文将此埋深定义为有天然草地覆盖地块
的生态地下水位埋深。 根据研究区实际情况,下辽河平原天然草地的生长期为 4—10 月,而夏季植被蒸腾要
高于春、秋季,因此,天然草地夏季需水量较高,故在确定生态水位时,将天然草地的生长期分为 6、7、8 月和
4、5、9、10 月两部分考虑(表 2)。
(2)有湿地覆盖的区域
对于湿地生态系统的保护,应该要求保持湿地水体的规模和质量。 因此在考虑湿地覆盖地块的地下水生
态需水时,应满足沼泽化地下水位的要求,即地下水埋深应在 1 m以内[11],以保证湿地的覆盖面积,确保沼泽
地块生物的健康生存和栖息地的稳定发展。
6151 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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表 2摇 下辽河平原不同季节天然草地地下水生态水位埋深
Table 2摇 The ecological groundwater head burying depth of natural grassland in different seasons
项目
Item
春季(4、5 月)
Spring(April and May)
夏季(6、7、8 月)
Summer(June、July and August)
秋季(9、10 月)
Autumn(September and October)
水位埋深 / m
Groundwater head burying depth 3—4 2—3 3—4
下辽河平原天然湿地主要为辽河三角洲的盘锦湿地,该区植被类型多样,其中双台河口湿地不仅生长有
大量芦苇,还为大量鸟类和两栖类提供了栖息场所。 而为保证野生生物栖息地的健康,湿地的水深应在
0郾 3—2. 0 m之间[22]。 兼顾沼泽化地下水埋深在 1 m以内的要求,本文把该区域不同季节地下水埋深设定在
0郾 3—1. 0 m。 另外,研究区内湿地在不同的气候条件下对于地下水的需求不同,夏季植被生长茂盛,动物活动
也比较活跃,湿地需水量较大;而冬季恰好相反,植物枯萎,不少动物冬眠,鸟类南飞,所以需水量相对较小。
因此,本文确定了有天然湿地覆盖地区不同季节的地下水生态水位埋深,见表 3。
而对于滨海低平原南部,由于河道淤浅改道,海水顶托,地势低洼积水,地下水的水平径流基本停滞,垂直
蒸发十分强烈,土壤大面积形成盐渍化和沼泽化,属于滨海湿地。 故确定本区域的生态埋深为 1 m,即沼泽化
水位,此条件下虽然潜水蒸发量大,耗水较多,但对于该区湿地生物多样性的维护和湿地保护有重要意义。
表 3摇 下辽河平原不同季节天然湿地地下水生态水位埋深
Table 3摇 The ecological groundwater head burying depth of natural wetland in different seasons
项目
Item
春季(3、4、5 月)
Spring(March、
April and May)
夏季(6、7、8 月)
Summer(June、
July and August)
秋季(9、10、11 月)
Autumn(September
and October)
冬季(12、1、2 月)
Winter(December、
January and February)
水位埋深 / m
Groundwater head burying depth 0. 5—0. 8 0. 3—0. 5 0. 5—0. 8 1. 0
(3)有河流流经的区域
研究区内河流的径流季节变化较大,有春夏两个汛期,其中春汛期短,一般为 2 月底到 3 月初,量小,仅占
全年径流的 3%—4%;夏汛一般为 6—9月,可占年径流的 70%—82% ;枯水期(12 月—翌年 3 月)径流很少;
平水期(4—5月)径流仅占年径流的 10% 。 其中,枯水期河流在没有降水的情况下,出现一个流量低而稳定
的最小径流期,此时河流仅靠地下水补给,如果地下水埋深低于河道,将会出现断流,因此,枯水期是保持河流
自我生存能力至关重要的时期。 另外,由于上游开采量加大,减少下泄流量,致使地下水位下降夺取河道径
流,使河道大规模干涸断流。 因此,在确定有河流流经区域的地下水生态需水问题时,应把河流生态流量和地
下水位作为统一的整体来考虑。 基于此,本文从以下三个方面定量分析生态地下水位:考虑补排平衡,要求适
宜的埋深,水位不能过低;考虑防止盐碱化,水位不能过高;要维持和支撑河道生态用水,公式如下:
Ge =max{G1,Zr},且 Ge式中,Ge 为有河流流经区域河道外生态水位;G1 为考虑补排平衡的最低地下水位;G2 为考虑防止盐碱化的最
高地下水位;Zr 为河底高程。
把下辽河平原按照水文地质单元划分为西部山前平原区、东部山前平原区、中部平原区和南部滨海平原
区(图 3)。 其中,位于山前平原区的河道外浅层地下水汛期最佳控制生态水位埋深在 5—10 m,汛后埋深控
制在 3—5 m;位于中部平原区的河道外浅层地下水的汛前最佳控制生态水位埋深在 6—11 m,汛后埋深控制
在 4—6 m[23]。 而对于枯水期,则应保证生态水位埋深至少与河道持平,以保证河流的健康维持,但同样要保
证其小于盐碱化水位埋深 1—2 m[11]。
根据《辽河流域水文资料》2004—2008 年研究区河流水位、河底高程等数据,得出下辽河平原各水文站测
得的各月平均水位,根据上述分析得到有河流流经区域的地下水生态水位埋深(表 4)。 由于水文站点数目过
多,表 4 仅显示部分典型站点地下水生态水位埋深数据。
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图 3摇 下辽河平原水文地质单元分区及给水度图
Fig. 3摇 The specific yield in different hydro鄄geological partition
表 4摇 下辽河平原有河流流经区域地下水生态水位埋深
Table 4摇 The ecological groundwater head burying depth with river flows through
站点
Hydrological station
位置
Location
河名
River
汛前埋深 / m
(4、5 月)
Before flood season
汛后埋深 / m
(10、11 月)
After flood season
枯水期埋深 / m
(12 月—翌年 3 月)
Dry season
珠尔山站(二) 山前平原 辽河 6. 81 5. 00 6. 81
六间房(金三) 中部平原 辽河 3. 67 3. 66 2. 00
公主屯 山前平原 秀水河 4. 87 3. 97 3. 97
小荒地(三) 山前平原 养息牧河 1. 46 1. 46 2. 00
新民(六) 山前平原 柳河 5. 00 4. 53 4. 53
王回窝堡(二) 中部平原 绕阳河 1. 30 1. 30 2. 00
胡家(五) 山前平原 东沙河 5. 00 3. 48 3. 48
凌海 山前平原 大凌河 8. 91 5. 00 3. 26
东陵(二) 山前平原 牤牛河 7. 76 7. 76 7. 76
大河泡(三) 山前平原 蒲河 2. 86 2. 86 1. 49
小林子(二) 山前平原 太子河 5. 00 4. 31 4. 31
前烟台 山前平原 北沙河 5. 00 3. 52 3. 52
海城(二) 山前平原 海城河 8. 54 5. 00 8. 54
3. 2. 3摇 从人类需要的角度综合调整地下水生态水位
下辽河平原已经在沈阳、鞍山、辽阳等地区形成了永久性地下水降落漏斗及地下水含水层的部分疏干,其
中,沈阳市地下水含水层疏干面积已经超过 60 km2,地下水位最大降深达 30 m,辽阳首山水源地地下水位累
计下降近 40 m[24]。 基于以上实际情况,要在短时间内实现这些地区的生态系统完全健康并不现实,故应调
整这些地区的地下水生态水位,以使经济发展和生态环境问题的逐步改善达到平衡。
根据 2008 年《辽宁省水资源公报》统计,把超采漏斗区和海水入侵区全部作为地下水超采区界定,下辽
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河平原的超采区主要有沈阳城区地下水漏斗区(漏斗区面积 14. 75 km2)、辽阳首山地下水漏斗区(漏斗区面
积 196. 00 km2)和锦州海侵区(171. 06 km2)。 基于此,本文根据以上区域地下水位埋深的实际情况,对地下
水生态水位埋深做了如下调整:沈阳城区 7—9 m,辽阳首山 6—7 m,锦州海侵区 6—8 m。
综合以上论述,利用 MapInfo软件提取点坐标工具,自动获取区域经纬度,并输入不同区域地下水生态水
位埋深数据,得到下辽河平原全年各月地下水生态水位埋深数据(表 5)。
4摇 下辽河平原地下水系统生态需水量的估算
本文应用 MapInfo软件对空间数据的分析与查询功能,配合 Golden surfer 软件的体积计算功能计算下辽
河平原的地下水生态需水量[25]。 首先,将经纬度数据其以文本格式导出,利用 Golden surfer 软件将其格网
化。 同时,给水度值根据下辽河平原水文地质分区,按照同样方法得到格网数据。 然后,应用 Golden surfer 软
件的体积计算功能,将研究区内地下水实际埋深格网文件( FBHi . grd )与地下水生态水位埋深格网文件
( EBHi . grd )进行对比,并乘以给水度格网文件( 滋. grd ),得到下辽河平原地下水系统生态需水量值。
4. 1摇 地下水生态需水量的概念界定
虽然目前国内外关于生态需水的概念较多,理解也各不相同,但广义上讲维持全球生物地理过程水分平
衡所需要的水都称生态需水,如水热平衡、生物平衡、水沙平衡、水盐平衡等所需的水分[26];狭义上讲生态需
水是指为维持生态系统的稳定、保持生态环境质量的最小水资源需求量[27]。 而地下水生态需水量则是指为
维持地下水生态系统不再恶化并逐渐改善所需要的地下水资源总量,也即保证地下水正常的生态功能正常发
挥所需要的地下水资源总量[28]。 基于以上定义,本文认为地下水生态需水量的估算问题,主要是找到能够满
足地下水生态功能的地下水生态水位,进而计算从现有实际地下水位恢复到生态水位所需要的水量,即地下
水生态恢复需水量是本文主要研究和关注的。
表 5摇 下辽河平原全年各月地下水生态水位埋深
Table 5摇 The ecological groundwater head burying depth monthly / m
经度 / ( 毅)
Longitude
纬度 / ( 毅)
Latitude
3 月
March
5 月
May
8 月
August
10 月
October
12 月
December
123. 17 41. 43 4. 00 5. 00 4. 11 3. 52 3. 52
122. 97 41. 50 3. 97 5. 66 4. 81 5. 00 3. 97
122. 95 42. 02 5. 66 4. 45 2. 13 3. 94 5. 66
122. 90 41. 37 3. 45 5. 00 4. 48 4. 31 3. 45
122. 88 41. 88 4. 31 4. 45 3. 13 4. 34 4. 31
122. 77 41. 97 3. 34 5. 00 4. 82 4. 53 3. 34
122. 73 40. 85 8. 54 8. 00 7. 06 7. 00 8. 54
122. 70 41. 27 4. 00 5. 00 1. 37 5. 00 3. 69
122. 65 41. 45 3. 00 4. 07 3. 22 4. 00 2. 61
122. 53 41. 28 2. 00 3. 66 2. 00 3. 66 2. 00
122. 20 41. 75 4. 00 5. 00 3. 20 3. 48 3. 48
122. 15 41. 43 2. 00 1. 30 1. 08 1. 30 2. 00
121. 68 41. 20 0. 80 0. 60 0. 30 0. 70 1. 00
摇 摇 由于数据过多,表 4 仅显示部分区域的典型月份地下水生态水位埋深数据
4. 2摇 区域地下水实际埋深分布
根据研究区内地下水长观孔的分布情况,本文选取了 2010 年 161 个点全年 12 个月份的地下水实际观测
资料,应用 Golden surfer软件得到地下水实际埋深格网文件( FBHi . grd ),并构建了浅层地下水埋深等值线
图(图 4)。 根据下辽河平原的水文地质分区,以及对应地貌下的给水度 滋值[29](图 3),得到研究区给水度格
网文件( 滋. grd )。 在图 3—6中,由于月份数目较多,论文在展示等值线图时,仅以 5 月为代表,其中,A 代表
沈阳市,B代表辽阳市,C代表鞍山市,D代表营口市,E代表盘锦市,F代表锦州市。
4. 2. 2摇 区域生态地下水埋深分布
综合前文分析,根据下辽河平原全年 12 个月的地下水生态水位埋深数据,利用 Golden surfer 软件的制图
9151摇 5 期 摇 摇 摇 孙才志摇 等:基于生态水位约束的下辽河平原地下水生态需水量估算 摇
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功能,得到生态地下水埋深格网文件( EBHi . grd ),并绘出相应的水位埋深等值线图(图 5)。
图 4摇 下辽河平原 5 月地下水实际埋深等值线图
Fig. 4摇 The actual groundwater burying depth contour in May 2010
图 5摇 下辽河平原 5 月地下水生态埋深等值线图
Fig. 5摇 The burying depth contour of ecological groundwater table
in May 2010
4. 3摇 地下水生态需水量的估算
根据研究区内地下水水位实际埋深与确定出的地下水生态水位,利用 Golden surfer软件的制图和体积计
算功能,计算下辽河平原地下水系统生态需水量。 公式为:
DHi . grd = (FBHi . grd - EBHi . grd)·滋. grd i = 1,2,…,12 (2)
图 6摇 下辽河平原 5 月地下水生态需水量分布等值图
摇 Fig. 6 摇 The groundwater demand contour for ecological
restoration in May 2010
根据格网文件 DHi . grd ,可以绘制出全年各月地下
水生态需水量分布等值线图(图 6),图中,等值线正值
区为实际地下水量无法满足生态需水量,即生态系统缺
水区,需要进行地下水的保护及补给;负值区为实际地
下水量能满足生态需水量区,即生态系统水量盈余区,
可以维持在现有水平。
应用 Golden surfer软件和格网文件 DHi . grd ,可以
获得全年各月的地下水生态系统缺水区、盈余区面积,
以及它们分别对应的缺水量和盈余水量,进而得出地下
水系统生态需水量(表 6)。
表 6 中的地下水生态需水量,属于非消耗型需水,
在全年需水量整合时,不能简单求和计算。 因此,本文
基于杨志峰等[13]针对河流最大允许废水排放量提出的月保证率设定法,对求得的各月地下水生态需水量进
行需水整合。
表 6摇 下辽河平原各月地下水生态需水量
Table 6摇 The monthly water demand for groundwater ecological restoration
月份 Month
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
缺水量 The volume of water shortage / 108m3 45. 32 45. 87 45. 83 46. 40 48. 11 60. 07 52. 93 48. 85 46. 34 42. 70 42. 51 41. 83
缺水区面积 Water Shortage area / 104km2 2. 19 2. 22 2. 21 2. 18 2. 16 2. 34 2. 23 2. 11 2. 13 2. 05 2. 12 2. 09
盈余水量 The volume of surplus water / 108m3 5. 00 3. 97 3. 42 3. 47 4. 04 2. 73 4. 00 6. 08 5. 49 6. 30 5. 02 6. 68
盈余区面积 Surplus water area / 104km2 0. 45 0. 42 0. 43 0. 46 0. 48 0. 30 0. 41 0. 53 0. 51 0. 59 0. 52 0. 55
生态需水量 / 108m3
Water demand for groundwater
ecological restoration
40. 32 41. 90 42. 41 42. 93 44. 07 57. 33 48. 93 42. 78 40. 85 36. 40 37. 49 35. 15
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摇 摇 (1)对于估算出的 12 个月地下水系统生态需水量,求出生态需水量的概率密度曲线,进而得出不同保证
率下的地下水系统生态需水量。 由于使用传统的概率分析方法进行计算通常需要 30 个以上的样本才能得到
令人信服的结果,12 个样本数据显然远远满足不了要求。 当样本数量不多时,样本提供给我们认识概率的知
识是不完备的,由于不完备信息是一类模糊信息,根据信息扩散原理,一定存在着一个适当的扩散函数,可以
将传统的单值样本变换为集值样本,以弥补资料不足的缺陷,提高了结果的可靠性[30]。
因此,基于信息扩散理论,将论域空间确定为 U = [35. 15,57. 33] ,对求得的各月地下水生态需水量数据
进行处理,具体操作步骤如下:
首先,将求得的 12 月地下水系统生态需水量作为样本点,用 X表示:
X = (x1,x2,…,xn) n = 12 (3)
设其论域为:
U = (u1,u2,…,um) (4)
正态信息扩散函数公式为:
f j(ui) =
1
h 2仔
exp -
(x j - ui) 2
2h
é
ë
êê
ù
û
úú2 (5)
式中, h为扩散系数,它与样本集合中最大值 b 、最小值 a以及样本数 n有关,具体计算公式见文献[30]。
令 C j =移
m
i = 1
f j(ui) (6)
则相应的模糊子集的隶属度函数为:
滋xj(ui) =
f j(ui)
C j
(7)
此时,称 滋xj(ui) 为样本点 x j 经过归一化后的信息分布,然后对 滋xj(ui) 进行进一步处理:
令 q(ui) =移
n
j = 1
滋xj(ui) (8)
Q =移
m
i = 1
q(ui) (9)
则 p(ui) =
q(u j)
Q
(10)
这样, p(ui) 就是样本点落在 ui 处的频率值,最后,可以得到超越 ui 的概率值,即为保证率值:
P(ui) =移
m
i = 1
p(ui) (11)
(2)分别求得 90% ,80% ,70% ,60% ,50%保证率下的地下水生态需水量值。
(3)以上述结果为基础,把不同保证率需水量的 100% ,80% ,60% ,40% ,20%作为 5 个推荐恢复等级(极
好、非常好、好、中、最小)计算地下水生态需水量值(表 7)。
表 7摇 下辽河平原不同保证率、不同恢复等级年地下水生态需水量
Table 7摇 The annual water demand for groundwater ecological restoration at different guarantee rates and different restoration levels / (108m3)
保证率 / %
Guarantee rate
恢复等级 Restoration level
极好 Excellent 非常好 Very good 好 Good 中 Medium 最小 Minimum
90 36. 92 29. 54 22. 15 14. 77 7. 38
80 38. 48 30. 78 23. 09 15. 39 7. 70
70 40. 03 32. 02 24. 02 16. 01 8. 01
60 41. 36 33. 09 24. 82 16. 54 8. 27
50 42. 91 34. 33 25. 75 17. 16 8. 58
5摇 结论及对策
下辽河平原是辽宁省工、农业最发达地区,地下水的不合理开发利用,造成了生态环境问题的日益严峻,
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因此本文通过对地下水生态需水量的研究,提出了有利于研究区生态系统维持和地下水资源合理开发利用的
水资源配置策略,结论如下:
(1)确立合理的地下水生态水位对于防治下辽河平原的生态环境恶化具有重要作用,其中不同的区域和
系统对于地下水位的要求不尽相同,故本文力求寻找一个能尽量满足各系统要求的生态水位。 在确定时,以
对地下水敏感的天然生态系统为主,辅以水文地质和人类需要进行综合调整,最终得到下辽河平原的地下水
生态水位埋深。 其中,南部沿海为 0. 3—2 m,东、西部平原为 5—9 m,中部平原为 3—6 m。
(2)利用 Golden surfer软件,计算现状地下水位埋深与生态水位埋深差值,得到下辽河平原不同月份的地
下水缺水量 41. 83伊108—60. 07伊108 m3、缺水区面积 2. 05伊104—2. 34伊104 km2、盈余水量 2. 73伊108—6. 68伊
108 m3、盈余区面积 0. 30伊104—0. 59伊104 km2、地下水生态需水量 35. 15伊108—57. 33伊108 m3。
(3)基于月保证率法,运用信息扩散技术对各月需水量整合后,得到下辽河平原不同保证率、不同恢复等
级下地下水生态需水量。 结果可见,随着保证率的降低,地下水生态需水量不断增加,而需水量等级越高,需
水量增加幅度越大。 其中,50%保证率、恢复等级为极好的年需水量为 42. 91伊108 m3,90%保证率、恢复等级
为最小条件下的年需水量仅为 7. 38伊108 m3。
地下水生态需水量的研究最终目的是为水资源配置、环境保护提供依据,而从前文下辽河平原的实际情
况来看,改善下辽河平原地下水超采严重,水资源短缺的对策主要有:1)注重雨洪资源的利用和调配;2)注重
湿地保护,减少海水入侵面积;3)利用东水西调工程引入水量,解决研究区内城乡生活、生产、生态用水问题;
4)利用弃水及处理后达到地下水回灌标准的污水对地下水超采区进行人工回灌。
References:
[ 1 ]摇 Armbruster J T. An infiltration index useful in estimating low鄄flow characteristics of drainage basins. Journal of Research USDS, 1976, 4(5): 533鄄
538.
[ 2 ] 摇 Li L J. Environmental and ecological water consumption of river systems in Haihe鄄Luanhe basins. Acta Ecologica Sinica, 2000,55(4): 495鄄500.
[ 3 ] 摇 Cui B S, Hu B, Yang Z F. Calculation methods of ecological water requirements for instream in the Longitudinal Range鄄Gorge Region. Acta
Ecologica Sinica, 2006, 26(1): 174鄄185.
[ 4 ] 摇 Liu J L, Yang Z F. Ecological and environmental water demand of the lakes in the Haihe鄄Huaihe Basin of North China. Journal of Environmental
Sciences, 2002, 14(2): 234鄄238.
[ 5 ] 摇 Liu J L, Yang Z F. A study on the calculation methods of the minimum eco鄄environmental water demand for lakes. Journal of Natural Resources,
2002, 17(5): 604鄄609.
[ 6 ] 摇 Cui B S, Yang Z F. Eco鄄environmental water requirement for wetlands in Huang鄄Huai鄄Hai Area. China. Progress in Natural Science, 2002, 12
(11): 841鄄848.
[ 7 ] 摇 Cui B S, Yang Z F. Water requirements for eco鄄environmental aspect on wetlands. Acta Scientiae Circumstantiae, 2002, 22(2): 213鄄218.
[ 8 ] 摇 Chen H, Yang Y, Yu S W, Yang Z F. Study on ecological water demand based on assessment of ecosystem disturbance degree in the Baiyangdian
Wetland. Acta Ecologica Sinica, 2011, 31(23): 7218鄄7226.
[ 9 ] 摇 Zhang Y, Yang Z F. Calculation method of ecological water requirements for forestland and its application to Huang鄄Huai鄄Hai Region. Chinese
Journal of Applied Ecology, 2002, 13(12): 1566鄄1570.
[10] 摇 Jia B Q, Ci L J. The primary estimation of water demand by the eco鄄environment in Xinjiang. Acta Ecologica Sinica, 2000, 20(2): 243鄄250.
[11] 摇 Fan Z L, MaY J, Zhang H, Wang R H, Zhao Y J, Zhou H F. Research of eco鄄water table and rational depth of ground water of Tarim River
drainage basin. Arid Land Geography, 2004, 27(1): 8鄄13.
[12] 摇 Zhang L, Dong Z C, Huang X L. Modeling on relation between major plants growth and ground water depth in arid area. Journal of Desert
Research, 2004, 24(1): 110鄄113.
[13] 摇 Yang Z F, Cui B S. Theory, Method and Practise of Eco鄄Environmental Water Requirements. Beijing: Science Press, 2003.
[14] 摇 Sun C Z, Liu Y L, Yang J. Research on the ecological and sustainable groundwater table regulation in the lower Liaohe River plain. Journal of Jilin
University: Earth Science Edition, 2007, 37(2): 249鄄254.
[15] 摇 Zhang J L, Wang D S, Pan S B. Calculation of ecological water requirements based on groundwater model in Baoding. Earth Science鄄Journal of
China University of Geoscience, 2012, 37(2): 370鄄374.
[16] 摇 Zhang C C, Shao J L, Li C J. A study of ecological groundwater table in the North China Plain. Journal of Jilin University: Earth Science Edition,
2003, 33(3): 323鄄326.
[17] 摇 Liaoning Provincial Department of Water Resources. The water resources in Liaoning Province. Shenyang: Liaoning Science and Technology
2251 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
http: / / www. ecologica. cn
Publishing House.
[18] 摇 Shen Z Y, Yang Z F. Ecological water requirements of groundwater dependent ecosystems. Sciencepaper Online. (2005鄄 10鄄 08) [2012鄄 5鄄 28] .
http: / / www. paper. edu. cn / default / releasepaper / content / 200510鄄49.
[19] 摇 Guan X Y, Wang S L, Gao Z Y, L俟 Y, Fu X J. Spatio鄄temporal variability of soil salinity and its relationship with the depth to groundwater in
salinization irrigation district. Acta Ecologica Sinica, 2012, 32(4): 1202鄄1210.
[20] 摇 Zhao W Z, Liu H. Recent advances in desert vegetation response to groundwater table changes. Acta Ecologica Sinica, 2006, 26(8): 2702鄄2708.
[21] 摇 Ma J Z, Qian J, Gao Q Z. The groundwater evolution and its influence on the fragile ecology in the south edge of Traim Basin. Journal of Desert
Research, 2000, 20(2): 145鄄149.
[22] 摇 Yang Z F, Liu J L, Sun T, Cui B S. Environmental Flows in Basins. Beijing: Science Press, 2006.
[23] 摇 Chen M J, Feng H L, Li H Y. The Research on Ecological Water Requirement in Songliao Basin. Beijing: China Water Power Press, 2009.
[24] 摇 Cheng Y. East鄄to鄄west water transmission of Yalu River: a strategic vision to address fresh water resource problems of Liaoning Province. Journal of
Liaodong University: Natural Sciences, 2007, 14(1): 17鄄21.
[25] 摇 Hu X N, Gao M, Shi T M. Calculation of earthwork volume by MapInfo 7 and Surfer 8. 0. Journal of Shenyang Jianzhu University: Natural
Science, 2006, 22(3): 491鄄494.
[26] 摇 Liu C M, Wang H X. Soil and Crop of Atmospheric Water Process and Water Saving Control Interface. Beijing: Science Press, 1999.
[27] 摇 Shen G F, Wang L X. China忆s Ccological Environment Construction and Protection of Water Resources. Beijing: China Water Power Press, 2001.
[28] 摇 Feng P, Xiao L Y, Lin C. Studies on the estimation methods of water demand for groundwater eco鄄environment and its restoration problems. Journal
of Arid Land Resources and Environment, 2005, 19(6): 102鄄107.
[29] 摇 Tan S Y. Analysis about the underwater reservoir resources and development potential in lower reaches o f Liao River plain. Territory and Natural
Resources Study, 1995, (4): 33鄄39.
[30] 摇 Huang C F. Risk Assessment of Natural Disaster: Theory and Practice. Beijing: Science Press, 2005.
参考文献:
[ 2 ]摇 李丽娟. 海滦河流域河流系统生态环境需水量计算. 地理学报, 2000, 55(4): 495鄄500.
[ 3 ] 摇 崔保山, 胡波, 杨志峰. 西南纵向岭谷区河道生态需水计算方法. 生态学报, 2006, 26(1): 174鄄185.
[ 5 ] 摇 刘静玲, 杨志峰. 湖泊生态环境需水量计算方法研究. 自然资源学报, 2002, 17(5): 604鄄609.
[ 7 ] 摇 崔保山, 杨志峰. 湿地生态需水量研究. 环境科学学报, 2002, 22(2): 213鄄218.
[ 8 ] 摇 陈贺, 杨盈, 于世伟, 杨志峰. 基于生态系统受扰动程度评价的白洋淀生态需水研究. 生态学报, 2011, 31(23): 7218鄄7226.
[ 9 ] 摇 张远, 杨志峰. 林地生态需水量计算方法与应用. 应用生态学报, 2002, 13(12): 1566鄄1570.
[10] 摇 贾宝全, 慈龙骏. 新疆生态用水量的初步估算. 生态学报, 2000, 20(2): 243鄄250.
[11] 摇 樊自立, 马英杰, 张宏, 王让会, 赵元杰, 周宏飞. 塔里木河流域生态地下水位及其合理深度确定. 干旱区地理, 2004, 27(1): 8鄄13.
[12] 摇 张丽, 董增川, 黄晓玲. 干旱区典型植物生长与地下水位关系的模型研究. 中国沙漠, 2004, 24(1): 110鄄113.
[13] 摇 杨志峰, 崔保山. 生态环境需水量理论、方法与实践. 北京: 科学出版社, 2003.
[14] 摇 孙才志, 刘玉兰, 杨俊. 下辽河平原地下水生态水位与可持续开发调控研究. 吉林大学学报: 地球科学版, 2007, 37(2): 249鄄254.
[15] 摇 张建立, 王东胜, 潘世兵. 基于地下水模拟的保定地区生态需水量计算. 地球科学鄄中国地质大学学报, 2012, 37(2): 370鄄374.
[16] 摇 张长春, 邵景力, 李慈君. 华北平原地下水生态环境水位研究. 吉林大学学报: 地球科学版, 2003, 33(3): 323鄄326.
[17] 摇 辽宁省水利厅. 辽宁省水资源. 沈阳: 辽宁科学技术出版社.
[18] 摇 沈珍瑶, 杨志峰. 依赖地下水生态系统的生态环境需水问题. 中国科技论文在线. 2005鄄10鄄 08[2012鄄 5鄄 28] . http: / / www. paper. edu. cn /
default / releasepaper / content / 200510鄄49.
[19] 摇 管孝艳, 王少丽, 高占义, 吕烨, 付小军. 盐渍化灌区土壤盐分的时空变异特征及其与地下水埋深的关系. 生态学报, 2012, 32(4):
1202鄄1210.
[20] 摇 赵文智, 刘鹄. 荒漠区植被对地下水埋深响应研究进展. 生态学报, 2006, 26(8): 2702鄄2708.
[22] 摇 杨志峰, 刘静玲, 孙涛, 崔宝山. 流域生态需水规律. 北京: 科学出版社, 2006.
[23] 摇 陈敏健, 丰华丽, 李和跃. 松辽流域生态需水研究. 北京: 中国水利水电出版社, 2009.
[24] 摇 程岩. 辽宁省淡水资源重新配置的战略构想鄄兼论鸭绿江的东水西调. 辽东学院学报: 自然科学版, 2007, 14(1): 17鄄21.
[25] 摇 胡学宁, 高明, 石铁矛. 应用 MapInfo 7 和 Surfer 8. 0 计算土方工程量. 沈阳建筑大学学报: 自然科学版, 2006, 22(3): 491鄄494.
[26] 摇 刘昌明, 王会肖. 土壤鄄作物鄄大气界面水分过程与节水调控. 北京: 科学出版社, 1999.
[27] 摇 沈国舫, 王礼先. 中国生态环境建设与水资源保护利用. 北京: 中国水利水电出版社, 2001.
[28] 摇 冯平, 肖丽英, 林超. 地下水生态需水量的估算方法及其恢复问题的研究. 干旱区资源与环境, 2005, 19(6): 102鄄107.
[29] 摇 谭世燕. 下辽河平原地下水库资源及开发潜力分析. 国土与自然资源研究, 1995, (4): 33鄄39.
[30] 摇 黄崇福. 自然灾害风险评价理论与实践. 北京: 科学出版社, 2005.
3251摇 5 期 摇 摇 摇 孙才志摇 等:基于生态水位约束的下辽河平原地下水生态需水量估算 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 33,No. 5 March,2013(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
The effect of nitrogen deposition on forest soil organic matter and litter decompostion and the microbial mechanism
WANG Jingyuan, ZHANG Xinyu, WEN Xuefa, et al (1337)
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Advances and the effects of industrial hemp for the cleanup of heavy metal pollution
LIANG Shumin, XU Yanping, CHEN Yu,et al (1347)
…………………………………………………
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A review for evaluating the effectiveness of BMPs to mitigate non鄄point source pollution from agriculture
MENG Fande, GENG Runzhe, OU Yang, et al (1357)
……………………………
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Progresses in dendrochronology of shrubs LU Xiaoming, LIANG Eryuan (1367)………………………………………………………
Autecology & Fundamentals
The characteristics of nocturnal sap flow and stem water recharge pattern in growing season for a Larix principis鄄rupprechtii plan鄄
tation WANG Yanbing, DE Yongjun, XIONG Wei, et al (1375)…………………………………………………………………
Effects of soil drought stress on photosynthetic characteristics and antioxidant enzyme activities in Hippophae rhamnoides Linn.
seedings PEI Bin, ZHANG Guangcan, ZHANG Shuyong, et al (1386)…………………………………………………………
Diurnal activity time budget of P侉re David忆s deer in Hubei Shishou Milu National Nature Reserve, China
YANG Daode,LI Zhuyun, LI Pengfei,et al (1397)
……………………………
…………………………………………………………………………………
Sublethal effects of three insecticides on the reproduction and host searching behaviors of Sclerodermus sichuanensis Xiao
(Hymenoptera: Bethytidae) YANG Hua, YANG Wei, YANG Chunping, et al (1405)…………………………………………
Population, Community and Ecosystem
Seasonal succession of zooplankton in Sansha Bay, Fujian XU Jiayi, XU Zhaoli (1413)………………………………………………
Biomass production and litter decomposition of lakeshore plants in Napahai wetland, Northwestern Yunnan Plateau, China
GUO Xuhu, XIAO Derong, TIAN Kun,et al (1425)
…………
………………………………………………………………………………
The flora and species diversity of herbaceous seed plants in wetlands along the Xin忆anjiang River from Anhui
YANG Wenbin, LIU Kun, ZHOU Shoubiao (1433)
………………………
…………………………………………………………………………………
Spatial鄄temporal variation of root鄄associated aerobic bacterial communities of phragmites australis and the linkage of water quality
factors in constructed
wetland XIONG Wei, GUO Xiaoyu, ZHAO Fei (1443)…………………………………………………………………………………
Temporal dynamics and influencing factors of leaf respiration for three temperate tree species
WANG Zhaoguo, WANG Chuankuan (1456)
…………………………………………
………………………………………………………………………………………
Environmental controls on water use efficiency of a poplar plantation under different soil water conditions
ZHOU Jie, ZHANG Zhiqiang, SUN Ge, et al (1465)
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………………………………………………………………………………
An analysis of calcium components of Artemisia ordosica plant on sandy lands in different ecological regions
XUE Pingping,GAO Yubao, HE Xingdong (1475)
…………………………
…………………………………………………………………………………
Effects of alpine meadow plant communities on soil nematode functional structure in Northern Tibet, China
XUE Huiying, HU Feng, LUO Daqing (1482)
…………………………
………………………………………………………………………………………
Soil fauna diversity of abandoned land in a copper mine tailing area ZHU Yongheng, SHEN Fei, YU Jian, et al (1495)……………
Effects of ciprofloxacin on microbial biomass carbon and carbon metabolism diversity of soil microbial communities
MA Yi, PENG Jinju, WANG Yun, et al (1506)
…………………
……………………………………………………………………………………
Estimation of ecological water demands based on ecological water table limitations in the lower reaches of the Liaohe River Plain,
China SUN Caizhi, GAO Ying, ZHU Zhengru (1513)……………………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
The ecological security patterns and construction land expansion simulation in Gaoming
SU Yongxian, ZHANG Hong忆ou, CHEN Xiuzhi, et al (1524)
………………………………………………
……………………………………………………………………
Root features of typical herb plants for hillslope protection and their effects on soil infiltration
LI Jianxing,HE Binghui,CHEN Yun (1535)
…………………………………………
………………………………………………………………………………………
The dynamic change of the thermal environment landscape patterns in Beijing,Shanghai and Guangzhou in the recent past decade
MENG Dan, WANG Mingyu, LI Xiaojuan, et al (1545)

……………………………………………………………………………
Change trends and driving factors of base flow in Kuye River Catchment
LEI Yongnan, ZHANG Xiaoping, ZHANG Jianjun, et al (1559)
………………………………………………………………
…………………………………………………………………
Photosynthetic characteristics, biomass allocation, C,N and P distribution of Schima superba seedlings in response to simulated
nitrogen deposition LI Mingyue, WANG Jian, WANG Zhenxing, et al (1569)……………………………………………………
Effect of iron slag adding on methane production, oxidation and emission in paddy fields
WANG Weiqi, LI Pengfei, ZENG Congsheng, et al (1578)
……………………………………………
………………………………………………………………………
Resource and Industrial Ecology
Antioxidative system and chlorophyll fluorescence of Zizania latifolia Turcz. plants are affected by Ustilago esculenta infection
YAN Ning, WANG Xiaoqing, WANG Zhidan, et al (1584)
………
………………………………………………………………………
Analysis of cold鄄regulated gene expression of the Fingered Citron(Citrus medica L. var. sarcodactylis Swingle)
CHEN Wenrong, YE Jiejun, LI Yongqiang, et al (1594)
………………………
…………………………………………………………………………
Hosts preference of Echinothrips americanus Morgan for different vegetables ZHU Liang, SHI Baocai, GONG Yajun, et al (1607)…
Induction effects of jasmonic acid on tannin content and defense鄄related enzyme activities in conventional cotton plants
YANG Shiyong, WANG Mengmeng, XIE Jianchun (1615)
………………
…………………………………………………………………………
Effects of irrigation with paper mill effluent on growth and nutrient status of Populus tomentosa seedlings
WANG Ye, XI Benye, CUI Xiangdong, et al (1626)
……………………………
………………………………………………………………………………
Water use efficiency of Jiangsu Province based on the data envelopment analysis approach
ZHAO Chen,WANG Yuan,GU Xueming, et al (1636)
……………………………………………
……………………………………………………………………………
Research Notes
Characteristics of precipitation distribution in Pinus tabulaeformis plantations under different canopy coverage in Taiyue Mountain
ZHOU Bin, HAN Hairong, KANG Fengfeng,et al (1645)
……
…………………………………………………………………………
Driving factor analysis on the vegetation changes derived from the Landsat TM images in Beijing JIA Baoqun (1654)………………
Effects of Mikania micrantha wilt virus infection on photosynthesis and the activities of four enzymes in Mikania micrantha H. B. K.
WANG Ruilong, PAN Wanwen, YANG Jiaoyu, et al (1667)………………………………………………………………………
《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是由中国科学技术协会主管,中国生态学学会、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,创刊于 1981 年,报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果。 坚持“百花齐放,百家
争鸣冶的方针,依靠和团结广大生态学科研工作者,探索自然奥秘,为生态学基础理论研究搭建交流平台,促
进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
《生态学报》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。 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
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生摇 态摇 学摇 报
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(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 33 卷摇 第 5 期摇 (2013 年 3 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA

(Semimonthly,Started in 1981)

Vol郾 33摇 No郾 5 (March, 2013)
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