Abstract The problem of insufficient water for ecological purposes in the Luanhe River basin requires urgent resolution. The regional hydrological cycle is affected by the Panjiakou-Daheiting Reservoir system and by changes in land use in the upper watershed. Therefore, this system was selected as a study area to simulate ecological reservoir operation and analyze the effects of changes in land use on ecological operation. A physical habitat simulation model (PHABSIM) was built to determine the minimum and suitable ecological water demand. Then, an ecological reservoir operation model using an improved differential evolution (DE) algorithm was established. Simulated inflow data under the land use conditions in 1970 and 2015 were input into the model, and the effects of changes in land use on ecological operation and on the weighted usable area (WUA) for cyprinoids were calculated. The results show that ecological reservoir operation significantly improves the ecological water supply and increases cyprinoid habitat. The changes in land use led to a decrease in annual runoff, which further reduced the urban water supply by 0.67%–2.25% and the ecological water supply by 0.45%–2.04% at different flow frequencies. The land use changes also caused the WUA to decrease by 1746–2999 m2/km at different flow frequencies, with a decrease rate of 1.04%–6.28%. This study could provide valuable information for water resource managers operating reservoirs in river ecosystems and planning to cope with water shortages caused by land use change in water-deficient areas.

中文翻译：

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土地利用变化对潘家口-大黑亭水库系统生态运行的影响

摘要 滦河流域生态用水不足问题亟待解决。区域水文循环受潘家口-大黑亭水库系统和上游流域土地利用变化的影响。因此，选择该系统作为研究区，模拟水库生态运行，分析土地利用变化对生态运行的影响。建立物理栖息地模拟模型（PHABSIM）以确定最小和合适的生态需水量。然后，使用改进的差分进化（DE）算法建立了生态水库运行模型。将1970年和2015年土地利用条件下的模拟流入数据输入模型，计算了土地利用变化对生态运行和鲤类加权可用面积（WUA）的影响。结果表明，生态水库运行显着改善了生态供水，增加了鲤类栖息地。土地利用的变化导致年径流减少，在不同流量频率下，城市供水进一步减少0.67%~2.25%，生态供水减少0.45%~2.04%。土地利用变化也导致用水户协会在不同流量频率下下降1746-2999 m2/km，下降率为1.04%-6.28%。该研究可为在河流生态系统中运营水库的水资源管理者提供有价值的信息，并计划应对缺水地区土地利用变化引起的水资源短缺。结果表明，生态水库运行显着改善了生态供水，增加了鲤类栖息地。土地利用的变化导致年径流减少，在不同流量频率下，城市供水进一步减少0.67%~2.25%，生态供水减少0.45%~2.04%。土地利用变化也导致用水户协会在不同流量频率下下降1746-2999 m2/km，下降率为1.04%-6.28%。该研究可为在河流生态系统中运营水库的水资源管理者提供有价值的信息，并计划应对缺水地区土地利用变化引起的水资源短缺。结果表明，生态水库运行显着改善了生态供水，增加了鲤类栖息地。土地利用的变化导致年径流减少，在不同流量频率下，城市供水进一步减少0.67%~2.25%，生态供水减少0.45%~2.04%。土地利用变化也导致用水户协会在不同流量频率下下降1746-2999 m2/km，下降率为1.04%-6.28%。该研究可为在河流生态系统中运营水库的水资源管理者提供有价值的信息，并计划应对缺水地区土地利用变化引起的水资源短缺。土地利用的变化导致年径流减少，在不同流量频率下，城市供水进一步减少0.67%~2.25%，生态供水减少0.45%~2.04%。土地利用变化也导致用水户协会在不同流量频率下下降1746-2999 m2/km，下降率为1.04%-6.28%。该研究可为在河流生态系统中运营水库的水资源管理者提供有价值的信息，并计划应对缺水地区土地利用变化引起的水资源短缺。土地利用的变化导致年径流减少，在不同流量频率下，城市供水进一步减少0.67%~2.25%，生态供水减少0.45%~2.04%。土地利用变化也导致用水户协会在不同流量频率下下降1746-2999 m2/km，下降率为1.04%-6.28%。该研究可为在河流生态系统中运营水库的水资源管理者提供有价值的信息，并计划应对缺水地区土地利用变化引起的水资源短缺。