洞庭湖泥沙淤积与洲滩变化研究

根据1974、1995年洞庭湖湖盆地形的测量数据,运用GIS的空间分析方法,对洞庭湖的泥沙冲淤与洲滩变化特征进行了研究。结果表明：洞庭湖的湖盆泥沙淤积强度随高程增加而逐步减弱,表明洞庭湖的淤积并非呈简单的线性增长;湖泊的泥沙淤积特征,表现为入湖三角洲的向前推进和边滩的扩张延伸,其它形式的淤积较小,呈现洲滩面积扩大、敞水区面积减少、深泓不断出现并发展的态势。     

2022特枯年洞庭湖区洲滩面积变化特性分析

2022年洞庭湖出现了“汛期反枯”的罕见现象,湖区水文情势发生较大改变,直接导致汛期洞庭湖区洲滩大面积提前出露,从而对洲滩湿地环境产生不利的影响。基于此,根据最新实测资料研究了2022年湖区洲滩面积变化特征,初步分析了其变化对湿地环境的影响,并取得了以下主要认识：(1) 2022年1～6月城陵矶站水位一般高于2003～2021年同期水位值,7月份开始城陵矶站水位持续走低,水位由7月初的30.40 m下降至9月30日的19.43 m;(2)除10月上旬城陵矶站水位抬高外,其他月份该站水位基本变化不大;(3)与2013～2021年相比,2022年7～11月份湖区洲滩面积分别增加了340,680,860,660 km²及510 km²;(4)湖区洲滩面积不断增大引起苔草类和芦苇群落生物量不断向水深区域增加,导致沉水植被的生存空间急剧缩小,不利于耐旱能力较差的植物生长繁殖与以鱼类、沉水类植物为食的鸟类捕食,同时一旦来年汛期水量较大,将有可能导致东方田鼠暴发。     

洞庭湖水位变化对水质影响分析

长江中下游江湖关系的剧烈演变引起了洞庭湖水位的相应变化,并带来了显著的生态环境效应。为了揭示洞庭湖水位变化与水质变化的内在联系和特征,根据洞庭湖区典型水文站1995年-2010年历史水位与水质观测资料,从年内季节和年际时间尺度上,对洞庭湖水位变动情况及其对水质的影响进行了分析。结果表明,所选的洞庭湖区的典型水文站15年来水位总体呈现下降的趋势;在年际变化上,水质指标TN、高锰酸盐指数随着水位的降低而升高;年内季节变化上,TN含量表现出枯水期>平水期>丰水期的特征,而TP含量表现出相反的特性,随着丰水期水位的升高而含量也相对升高。总体上,洞庭湖水位变化与水质状况表现出较强的相关性。     

长江中下游洲滩湿地生态恢复研究

以南京长江新济洲群湿地为例,分析了在长江中下游开展洲滩湿地生态恢复的重要意义和必要性.在分析了南京长江新济洲群湿地退化现状及其驱动因素的基础上,提出了生态恢复的对策与措施:加强统一领导,健全管理体制;有计划地实施生态移民和退耕还湿,恢复湿地生态系统的结构和功能;理顺湿地生态系统各种关系,进行科学、统一的湿地保护和生态恢复规划;实施一定的湿地保护和生态恢复工程措施;加强宣传教育和法制建设,培养和提高群众保护意识;建议成立南京长江新济洲群国家湿地公园,希望能够为长江中下游洲滩湿地生态恢复提供思路.     

长江中下游洲滩型湿地生态系统重构研究

长江中下游分布着较多洲滩型湿地,存在生态功能退化、生物多样性减少、生物栖息地破碎等问题。以长江中下游典型江滩湿地——绿水湾湿地为例,针对其湿地生态系统原始风貌与结构完整性受损严重的现状,以近自然河流湿地生态系统作为生态修复的总体目标,提出以涉禽、游禽为指示物种,在满足长江防洪要求、水文特征的基础上确定生境类型及空间总体布局,采用湿地基底恢复、湿地水文水质恢复、湿地生态系统结构恢复3项关键技术进行湿地生态系统重构,并提出关键技术方案。提出的湿地生态系统重构思路、关键技术与方案,可应用于南京市江北新区长江岸线湿地保护与环境提升工程,并为长江中下游洲滩型湿地的生态保护与恢复提供可借鉴的样本。     

新疆湿地资源时空变化特征及其保护

基于GIS平台,以新疆维吾尔自治区国土资源厅统计出的湿地资源数据为基础,结合统计分析,对新疆1996~2005年湿地资源数量、类型及其变化进行了分析。分析得出,在10年尺度上湿地资源总的动态特征是:河流湿地、湖泊湿地、滩涂湿地、永久积雪及冰川湿地和库塘湿地面积增加,增加面积共46 417 hm2,沼泽湿地、稻田湿地和芦苇湿地面积减少,减少面积共12 966 hm2。最后引入湿地资源类型相对变化率反映出新疆各地州市湿地资源变化存在明显的区域差异,克拉玛依市、哈密地区和巴音郭楞蒙古自治州湿地资源类型的变化幅度均大于全疆相应的湿地资源类型变化幅度。政策变动、水利工程建设和人口增长是新疆湿地资源变化的主要原因。     

近50年洞庭湖水位总体变化特征及成因分析

洞庭湖是长江中下游重要的吞吐型湖泊,由于地理位置和来水条件的特殊性,湖泊水位变动不仅受气候因素等自然条件的影响,同时受到长江和四水来水等的重要影响,特别是近50年来水利工程等人类活动影响加剧,洞庭湖水位变化呈现出新的变化特征和趋势。对近50年(1961年-2008年)洞庭湖水位的整体变化特征及年际和年内变化成因进行了分析。针对年际变化,重点分析了三峡等水利工程的影响,而年内变化,则主要对水位与各补给水源相关性进行了定量研究,得到丰枯水季各月水位变化的主要影响因素。     

大庆湿地时空变化分析

大庆湿地是黑龙江省湿地相对集中的地区,它对大庆的气候、环境和经济的发展有着非常重要的影响。然而,近几十年来由于大庆人口的增长和经济的发展,大庆湿地正在遭受着日益严重的污染和破坏。为了保持大庆湿地的生态平衡,必须找到一条改善大庆湿地生态环境的出路。同时,随着地理信息系统在科学研究中的广泛应用,将GIS空间分析方法应用到湿地的研究中已成为必然趋势。本文以大庆湿地为研究对象,综合利用2001年和2007年数据,分析大庆湿地的时间变化特征;利用1988年、1996年和2010年数据,充分运用GIS空间分析方法,重点分析了大庆市区湿地的空间变化特征,并分析其原因,最后提出保护大庆湿地生态系统的合理化建议。     

鄱阳湖典型洲滩湿地植被叶片和土壤δ15N特征分析

为研究鄱阳湖典型洲滩湿地植被叶片和土壤δ¹⁵N特征,以蚌湖和修水之间的洲滩作为研究对象,选取典型断面研究2015年10—12月和2016年4月植被叶片和土壤δ¹⁵N的相关关系,探讨土壤含水量和无机氮(铵态氮和硝态氮)对植被叶片和土壤δ¹⁵N的影响。结果表明:大部分C3植被的叶片δ¹⁵N大于C4植被;湿润时期植被叶片和土壤δ¹⁵N大于干旱时期,但湿润时期和干旱时期植被叶片均较土壤富集¹⁵N。铵态氮在湿地土壤中占比高达87.43%,是土壤主要的无机氮,但湿地植被主要吸收硝态氮。研究区氮循环开度较小,土壤δ¹⁵N随着可利用氮素的增加而降低,而随着土壤含水量的增加而增加。植被叶片δ¹⁵N与土壤δ¹⁵N呈显著的正相关关系,植被叶片δ¹⁵N主要受土壤氮素变化和氮同位素分馏的影响。     

南方丘陵山区湿地氮磷时空变化及影响因素分析

对陈墩库区湿地从2015年9月到2016年8月进行水质监测,通过方差分析和相关性分析归纳总结湿地氮磷浓度变化规律,探究不同植物与湿地氮磷的相互作用。结果表明:陈墩库区TN、TP浓度在不同湿地季节变化有所差异,各湿地TN浓度在春、夏、冬差异显著;TP在冬季有显著差异,其余季节均无明显差异,陈墩库区TN、TP浓度季节变化与进水氮磷浓度和湿地面积、植物类型及生长状况密切相关;不同植物与湿地TN、TP呈现不同的相关性,这与水生植物对氮磷的吸收能力不同有关;轮叶黑藻、再力花、芦苇对氮磷的去除效果较好。     

洞庭湖流域极端降水变化特征分析

随着极端降水事件变率增强,洞庭湖流域频繁的极端洪旱事件严重威胁了地区人水和谐。基于洞庭湖流域28个国家气象站1961-2015年的逐日降水资料,采用RClim Dex模型定义阈值来识别极端降水事件,利用线性倾向估计法和集合经验模态分解(EEMD)组合的方法进一步分析了洞庭湖流域极端降水变化特征,由EEMD方法分解得到的各类极端降水指数的3个固有模态函数分量分别表现出3~6a、8~15a和21~27a的准周期。结果表明:洞庭湖流域极端降水频次峰值出现在6月,4-10月份极端降水频次之和占全年的82.7%,南岳和安化为极端降水高发带。洞庭湖流域除持续湿润日数CWD略有减小外,各项极端降水指数均表现出小幅上升趋势。在空间分布上,该流域东南部受山区地形地貌的影响,极端降水呈明显上升趋势。洞庭湖流域极端降水时空格局变化特征分析对流域水资源开发利用和水安全预警具有重要参考价值。     

洞庭湖湖区最低生态水位的确定

为确定洞庭湖湖区最低生态水位,针对洞庭湖湖区复杂、不同湖区差异较大的问题,基于城陵矶、鹿角、南嘴、小河嘴和杨柳潭5个水文站1953—2013年的水文资料,采用天然水位资料法、年保证率法、最低年平均水位法、生态水位法、湖泊形态分析法及最小空间需求法,分别对东洞庭湖、南洞庭湖和西洞庭湖的最低生态水位进行了计算,并与前人关于洞庭湖生态水位的研究成果进行了对比分析。结果表明:东洞庭湖、南洞庭湖和西洞庭湖的最低生态水位分别为22.62 m、27.19 m和28.11 m,相应的湖面面积分别为373.85 km~2、406.88 km~2和142.19 km~2,从保护洞庭湖自然保护区的角度看,确定的最低水位是合理的。     

基于互信息的湖泊日水位预测——以西洞庭湖为例

鉴于传统的湖泊水位预测在输入因子选择时具有一定的盲目性,以西洞庭湖为例,利用基于互信息的输入因子选择法建立了日水位预测模型。按河流生态功能将水文年划分为枯水期、汛前涨水期、汛期、汛后退水期4个时期,然后分期计算影响湖泊日水位的自变量与日水位的互信息,并引入广义相关系数将互信息归一化,选出各时期互信息最大的自变量因子作为模型的输入变量。经过模型计算与数据分析可得:F检验结果显著,回归值与实测值的相关度高,剩余标准差小。由此证明用互信息筛选出的因子作为模型的输入变量能取得较好的精度并在实际中易于操作。     

水利工程建设对洞庭湖及鄱阳湖湿地的影响

随着三峡水利工程建成运行以及长江上游干流梯级 水库的规划建设,水利工程对两湖(洞庭湖、翻阳湖)湿地的叠加累积影响正逐步显露,其主 要表现为泥沙对两湖湿地演化的影响,水文变化对两湖生物、生境的影响。对生物及生境的 影响,两湖湿地表现较为一致,为此,主要论述了对滩地、植被、越冬珍稀水鸟、鱼类的影 响等。大型水利工程建设对湿地演化的影响,两湖湿地表现出的差异性则较大：对洞庭湖, 长江干流水利工程减缓了湿地正向演化的速度,但却加重了湿地正向演化最终的萎缩程度; 对鄱阳湖,长江干流水利工程破坏了现有的泥沙冲淤准动态平衡过程,大大加速了湿地的正 向演化的速度,此外鄱阳湖控制工程将使鄱阳湖湿地迅速萎缩。     

1960-2015年洞庭湖水资源演变特征分析

洞庭湖是我国第二大淡水湖,也是长江流域重要的调蓄湖泊。由于受下垫面变化、人类活动和气候变化等的影响,洞庭湖流量、水位呈现新的变化趋势,研究洞庭湖水资源演变特征可为洞庭湖保护提供依据。采用Mann-Kendall突变检验方法对洞庭湖出口控制水文站城陵矶（七里山）及长江干流水文站枝城站、螺山站的1960-2015年流量、水位的年际和年内变化趋势进行分析。结果表明：洞庭湖上游长江枝城站在2000年以前径流量变化不大,但从2001年起呈现下降的趋势,水位呈现先上升后下降的趋势,洞庭湖出口城陵矶（七里山）站整体径流量呈现下降的趋势,而平均水位呈现上升的趋势,洞庭湖下游长江螺山站径流量整体上变化不显著,平均水位则呈现上升的趋势;三峡枢纽运行后,3个水文站汛期（4-10月）的径流量和水位均呈现下降趋势,枯水期（1-3月）则出现水位上升趋势;长江上水利工程尤其是三峡工程的修建,对洞庭湖水资源的调节影响明显。     

洞庭湖地形变化对洪水过程的影响研究

为了更好地理解地形变化对湖泊洪水过程的影响,采用已构建的长江-洞庭湖二维水动力模型,在洞庭湖2003及2011年实测地形的基础上,以2003年型洪水为例,定量分析了湖泊地形变化对洞庭湖洪水过程的影响。结果表明：2003—2011年洞庭湖超过40%的区域地形下降值大于0.10 m,特别是湘江洪道,其深泓线地形高程平均下降了5.72 m。通过对2003年洪水过程模拟发现,相比于2003年,在2011年地形情况下,以“四水”来流为主导的洪水过程中,南洞庭湖内洪峰水位下降超过0.40 m,西洞庭湖内洪峰水位下降约0.20 m,东洞庭湖内仅在南部地形变化较大区域的水位变化明显;斗米咀-城陵矶河段水面坡降变缓,南洞庭湖内洪道水面坡降变陡。而对于以长江来流为主导的洪水过程,由于长江洪水位的顶托作用,洞庭湖内洪峰水位下降了0.15 m,斗米咀-城陵矶河段及南洞庭湖内水面坡降下降不明显。因此,2003—2011年洞庭湖地形变化对“四水”来流型洪水影响较大,湖盆下切导致湖容增大,可有效缓解洞庭湖内防洪形势,但对长江来流主导的洪水影响较小。研究结果可为洞庭湖内疏浚扩容等防洪工程的开展提供参考。     

洞庭湖区水环境现状调查与分析

为摸清洞庭湖区水体污染现状,揭示各区域水体营养化水平及营养盐的空间分布特征,利用长江水利委员会水文局在湖区的水文-水质综合站网,于2017年8月在全湖24个代表性断面开展了水文-水质同步监测,分析了洞庭湖各区域营养水平和水环境质量状况,计算了出入湖的污染物通量。结果表明,全湖除汨罗江和六门闸为中度富营养化外,其他区域为轻度富营养化,洞庭湖总体营养水平呈恶化趋势;藕池河北支(东洞庭湖入口之一)总氮含量显著高于其他区域,其次是东洞庭湖出口处;沅水总磷含量显著高于其他区域,其次是大通湖、东洞庭湖出口处和藕池河;六门闸(东洞庭入口之一)高锰酸盐指数含量显著高于其他区域,其次是大通湖、沅水;汨罗江叶绿素a含量显著高于其他区域,其次是东洞庭湖出口处和六门闸。根据地表水环境质量标准进行单因子数据分析及评价,总氮总磷两项营养指标的污染比较严重,使得全湖水质类别为Ⅳ类或者Ⅴ类,甚至为劣Ⅴ类。空间分布上,入湖污染负荷主要来源是沅水,其次是长江三口之一的松滋河;长江干流监利至螺山段污染负荷的主要来源为洞庭湖。经综合考虑,对洞庭湖实施水资源保护和综合治理已刻不容缓。