加拉湖湿地系统对洪峰削减的协同调控机制及其水文模型集成研究

针对气候变化与城市化加剧洪灾风险的全球性问题，土耳其Edirne地区加拉湖湿地(Gala Lake Wetland)的防洪功能长期缺乏量化研究。本研究创新性耦合流域尺度土壤与水评估工具(SWAT)和亚流域级暴雨管理模型(EPA SWMM)，构建集成水文模型，揭示该湿地可削减90%洪峰流量的关键生态服务价值，为自然湿地作为基于自然的解决方案(NbS)提供方法论范式。

　　

随着全球气候变化与城市化进程加速，极端降雨事件频发导致洪涝灾害日益严重。湿地作为"地球之肾"，其天然的洪水缓冲功能虽被广泛认可，但具体调控机制仍缺乏精准量化手段。土耳其埃迪尔内省的加拉湖国家公园湿地(Gala Lake National Park Wetland)作为重要生物多样性热点，兼具供水、净水和气候调节等多重功能，却长期面临农业扩张与人类活动的威胁。更棘手的是，现有研究多聚焦于该区域水质或生态特征，对其核心防洪功能的系统评估始终空白。

为破解这一难题，来自土耳其的研究团队在《Ecological Engineering》发表创新性成果，首次通过耦合流域尺度土壤与水评估工具(Soil and Water Assessment Tool, SWAT)和美国环保署暴雨管理模型(Environmental Protection Agency Storm Water Management Model, EPA SWMM)，构建集成水文模型体系。研究团队首先开展实地勘察获取地形与土地利用数据，利用SWAT模拟2001-2020年整个加拉湖流域的降雨-径流关系，再将模拟输出作为EPA SWMM的边界条件，精细刻画湿地-湖泊系统的水文过程。这种"宏观-微观"双尺度建模策略，既保留了流域级水文过程的整体性，又能捕捉湿地内部复杂的水力学特征。

关键方法学突破
研究创新性地采用三阶段技术路线：1) 基于GIS平台整合流域DEM、土壤类型和土地利用数据构建SWAT模型；2) 通过Hamzadere溪流实测数据校准验证模型；3) 将SWAT输出的径流量作为EPA SWMM输入，结合现场测量的湿地几何参数与曼宁粗糙系数，建立湿地水文动态模型。这种模型耦合策略克服了传统单一模型在时空分辨率上的局限性。

研究结果揭示
Study area
地理分析显示该湿地位于梅里奇河与科卡代雷河交汇处，流域内74%为稻田与农用地，独特的火山岩地质构造形成天然蓄水盆地。

Site investigation
实地测量确认湿地由开放水域(占38%)和芦苇沼泽组成，底部渗透系数低至10^-7 m/s，这种特殊结构赋予其卓越的滞洪能力。

Hydrological modeling system
模型校准后Nash-Sutcliffe效率系数达0.82，验证期R²为0.79。模拟显示湿地通过三重机制调控洪水：延滞峰现时间、削减洪峰量、过滤悬浮物。

Results
在极端降雨事件中，湿地使下游洪峰流量降低89.7%，峰现时间延迟4.2小时。即使百年一遇洪水，仍能保持83%的削减效率。

Discussion
与传统工程防洪措施相比，湿地每公顷可节省约12万美元基建成本。模型敏感性分析指出植被覆盖率是影响滞洪效能的关键参数。

结论与展望
该研究不仅证实加拉湖湿地具有相当于大型防洪水库的生态服务价值，更开创了"SWAT-SWMM"双模型耦合的技术范式。作者建议将湿地保护纳入流域综合洪水风险管理体系，并指出未来需结合气候变化情景预测湿地功能的长期演变。这项成果为全球湿地保护政策提供了科学基准，尤其对地中海气候区湿地-农业复合系统的可持续管理具有指导意义。