基于生态需水保障的流域生态补偿标准研究

补偿标准是流域生态补偿研究中的核心内容，如何针对区域社会经济发展状况的不同，自然水文过程的变化，特别是生态系统健康状况对水资源需求的时空尺度差异，提出具有多时空尺度差异特征的生态补偿标准已成为进一步实践流域生态补偿模式面临的瓶颈问题。本项目以黄河流域为典型研究区，围绕不同等级生态需水要求下流域生态补偿标准时空差异性关键科学问题，考虑生态需水与农业用水间的突出矛盾，通过定量评估保障流域不同空间位置（源区、中游湿地及下游河口）典型生态系统需水过程产生的农业用水短缺时空差异，结合作物各生育阶段的水分生产函数，明确不同时空尺度农业缺水及损失的定量关系，构建基于生态需水保障的农业用水短缺经济损失评估模型，揭示具有多时空尺度差异特征的流域生态补偿标准，进而通过权衡分析明确流域生态补偿关键时空尺度。研究成果实现生态补偿标准时间和空间差异性的分析，为进一步提出广泛适用的生态补偿模式提供科学依据。

本研究面向流域农业和生态用水之间的突出矛盾，考虑基于目标保障的生态需水计算方法面临的生态目标筛选和生态水文过程的复杂性问题，建立了基于松散耦合系统的多目标权衡生态补偿标准及生态需水计算方法。构建形成初始生态需水评价模型、水资源分配模型、用水效应评价模型的耦合模型。结合流域典型生态系统特点，将基于松散耦合系统的多目标权衡生态需水计算方法分别应用在流域内具有不同特征的生态系统，评价土地利用改变、蒸散发耗水过程和农业节水措施等影响下的用水效应。.以贝叶斯网络为研究平台，分析多情景多目标产生的不确定和复杂性问题，明确了基于多目标权衡的生态补偿标准和适宜生态需水量。研究结果表明，种植结构调整、调水工程、农业节水等水资源管理措施和不同生态保护目标的设定等人为因素通过改变来水过程、农业和生态用水过程，进而对多目标权衡生态需水评价造成影响。综合考虑国家保障粮食安全的目标要求，面积稳定和保障功能显著的粮食作物应作为研究区的种植作物。农业节水措施的实施则成为有效实现区域生态保护与社会经济协调发展的关键。进一步，综合考虑水资源状况和社会经济因素的影响，提出面向多目标综合保障的生态需水权衡分析模型，模型分为初始生态需水阈值评估模型、多目标需水保障效应评估模型和多目标权衡分析模型三部分。其中，以流域多年水文径流序列为基础，将水文改变度作为初始生态需水评估阈值；其次，构建多目标需水保障效应评估模型，定量评估不同的来水条件和水库调度规则影响下用水目标保障效应的差异；最后，提出多目标权衡分析模型，寻找社会经济需水效应和生态需水效应之间的权衡结果，确定考虑多目标综合保障的生态需水推荐值。.项目研究成果综合考虑社会经济效益和生态需水效应，结合不同的调度规则和来水过程下社会经济和生态需水保障效应的差异，为流域水资源管理和调控以及水库调度规则的设计运行提供科学依据。