基于模糊隶属度的白洋淀生态干旱评价函数研究

针对白洋淀生态环境日趋恶化、生态系统安全受到威胁的现实,通过构建关于渔业产量和芦苇面积2个指标的生态系统健康评价指标体系,计算生态系统健康相对隶属度,进而对生态系统健康相对隶属度与年均水位进行回归分析,结果表明两者呈指数函数关系,函数形式为f(x)=e1.251x-11.712;以此为基础,确定生态干旱评价函数,结合白洋淀历年水位观测资料,分析白洋淀生态干旱演变趋势及主要成因.分析结果表明:白洋淀生态系统呈持续干旱趋势;入淀水量锐减是造成白洋淀干旱的主要原因,虽然多次实施应急生态补水,但并没有从根本上缓解白洋淀生态系统干旱状态.     

白洋淀三大典型水域浮游植物群落及水质评价

2013年4-11月份对白洋淀净水区、养殖区、临村落区等三大典型水域的浮游植物进行了调查,对比分析了群落结构特征,并对水质进行了评价.结果表明:2013年4-11月份白洋淀三大典型水域浮游植物群落的第1优势类群均为绿藻门,净水区和养殖区的浮游植物次优势类群为硅藻门,临村落区的次优势类群为蓝藻门;根据浮游植物生态指标及水质因子评价白洋淀三大典型水域水质状况,表明净水区水体处于中营养化状态;养殖区与临村落区水体处于富营养化状态;净水区的硅藻分布与环境因子关系复杂,绿藻的分布与总磷(TP)、总氮(TN)、pH和溶解氧(DO)等相关性较高,养殖区的硅藻与TP、TN相关,蓝藻的生长受到氮磷营养盐的抑制.临村落区蓝藻的分布与氮磷营养盐相关性较高,硅藻的分布与pH、水温和TP等相关.冗余分析(RDA)表明,三大典型水域浮游植物分布明显受环境因子的影响.     

白洋淀流域生态水文过程演变及其生态系统退化驱动机制研究

白洋淀是华北地区最大的天然淡水湖泊湿地和重要的生态功能区，在自然和人为驱动影响下，生态系统呈明显的退化趋势。通过对白洋淀流域生态水文过程演变分析，剖析了其生态系统退化的特征及驱动机制。气候干旱是白洋淀生态系统退化的环境背景条件，而上游水库的截流、水利工程的建设及水资源的开发利用等自然、人为因素的耦合作用，加速了白洋淀生态系统退化的过程。基于白洋淀生态系统退化的特征和驱动机制，从流域生态水文过程演变出发，为湿地的保护提出了措施和建议。     

闽东地区生态安全格局及空间发展模式特征

闽东作为海西经济区最具发展潜力的滨海城市之一,正面临着快速城市化建设带来的城市经济与生态环境发展的新挑战。以闽东地区资源优势、历史文化背景为基础,运用3S技术平台,从防洪、生物保护、文化遗产保护、水域保护、游憩安全格局等5个方面构建闽东地区复合生态安全格局,并分析了该地区生态安全空间发展模式特征。结果表明,在低、中、高等3个不同的安全水平下,用于维持闽东地区生态安全格局的生态基础设施用地比例依次为22.68%、55.22%、72.78%;人均生态用地面积分别为867、2 113、2 785m2。生态基础设施主要分布于具有较多水域、自然及文化资源等生态源的闽东中南部地区,东北部分布较少;闽东中南部地区是实施自然资源及景观过程的保护以及维持区域生态安全格局可持续的重点区域。高安全水平下的生态安全空间发展模式特征为各生态系统很好地保证了各自功能的实现,在长时间内正常提供各种自然服务,且自然服务质量逐渐得到提高。     

南京市六合区降水蒸发规律分析

通过南京市六合区降水蒸发资料统计分析,表明六合区降水量年内分布极不均匀,年降水量从1960年以来呈明显上升趋势,其地区分布从南向北逐渐递减;水面蒸发量从1980年开始呈下降趋势.六合区降水蒸发统计规律分析为区域防洪排涝等水利规划提供了重要保证.     

水资源开发利用对白洋淀生态环境的影响

水是白洋淀生态演变的关键性因素。本文从研究水资源开发利用状况，探讨其对入淀水量，流域地下水及水域环境的影响。并依据水资源条件对白洋淀未来环境变迁作出评价。由此指出随着经济的发展，白洋淀水环境的前景不容乐观，并从改善生态环境考虑提出了水资源合理开发利用的意见与措施。     

白洋淀水环境状况与治理保护对策

 由于连年干旱和人类活动的干扰,白洋淀面临生态缺水、水环境污染、水体富营养化及水生生物多样性破坏等生态危机。近几年,白洋淀水体多为V类或劣V类,处于轻度富营养状态,主要污染指标为化学需氧量与总磷。研究表明,白洋淀生态环境遭到破坏,失去自净与生态修复能力的主要原因有：上游修建大量水利工程截断水源,导致入淀水量减少;工业废水与生活污水大量流经府河汇入白洋淀;淀区养殖业与旅游业发展加快了污染进程;而紧绕白洋淀规划的雄安新区对入淀污染负荷有潜在贡献。针对白洋淀生态环境现状与水体恶化原因,为使白洋淀恢复生态自净与循环能力,提出了污染源治理与生态保护对策。     

城市区域防洪排涝治理的思考

城市的发展致使区域防洪排涝任务加剧,本文对区域防洪排涝的治理方法进行思考,并以某区域为例,分析了该区域的防洪排涝状况,并提出了治理措施。     

河南省干旱的时空分布规律与趋势分析

利用河南省1973—2012年的日平均气温和降水数据逐日计算综合气象干旱指数IC,通过统计各季节的干旱发生频率、强度、天数分析河南省干旱发生频率、空间分布、随季节的演变和年际、年代际变化,同时对全球变暖背景下的干旱时空分布规律和趋势进行分析.结果表明,河南省干旱具有显著的向北增多的分布特征,无论干旱的发生频率、持续天数还是强度都是北部地区大于南部地区,安阳、新乡是干旱最严重的地区.从干旱发生的季节性来看,易发生全省性春、秋旱,发生频率均在75%以上.从干旱的多年平均发生天数来看,春、夏和秋季易发生大范围轻旱,大部分地区的干旱天数在15d以上;大范围的重旱、特旱不易发生.从趋势分析来看,春、秋旱呈增加趋势,夏、冬旱呈减少趋势.在所统计的年份中,1978,1988,1995,1997和2001年是干旱最严重的5年.     

基于MIKE11和MIKE21的城市暴雨洪涝灾害风险分析

应用MIKE 11和MIKE 21分别构建北京市大兴区天堂河下游地区一维和二维水动力学模型,采用DHI MIKE FLOOD耦合模拟了不同暴雨重现期下该地区的淹没特性.为分析该地区暴雨洪涝灾害的危险性,研究模拟了不同情景下各骨干渠道考虑限制下泄流量的排水状况,整个研究区淹没范围随时间的演变趋势和空间上的分布状况.研究结果表明,整个研究区现状防洪能力不足20a一遇设计标准,且研究区局部区域最大淹没深度超过2m,最大积水时间超过8h,是防洪排涝的重点区域.该结果可为下一步暴雨风险评估,滞洪区的选址和闸坝调度方案的制定提供参考依据.     

太湖流域2016年、1991年大洪水对比分析

采用数理统计方法比较分析太湖流域2016 年、1991 年2 场大洪水对应的降水、水位、洪水蓄 泄及工程调控情况,结果表明:(a) 这2 个年份致洪降水发生日期和降水总量十分接近,但在时程 分布上差异明显,2016 年致洪性降水较1991 年对流域防洪更为不利;( b) 受降水影响,1991 年洪 水期太湖水位具有2 次明显上涨过程,而2016 年太湖水位系连续上涨;(c)在2016 年洪水期,作为 太湖水量主要来源的湖西、浙西入湖水量明显超过1991 年,且湖区降水量也明显大于1991 年,这 是导致太湖最高水位超过1991 年的重要原因;( d) 因治理太湖骨干工程的建成,2016 年流域洪灾 损失占GDP 的比重远低于1991 年。     

白洋淀次表层水温分布研究

白洋淀是华北地区重要的淡水湖泊,对该地区生态环境的影响巨大.利用开发的数字化软件对白洋淀进行数字化,计算出了3-9月白洋淀内次表层水温的分布及其变化规律,从而为白洋淀的管理及相关学科的发展提供借鉴和参考.结果表明,白洋淀次表层水温变化与季节变化密切相关,3月份次表层开始出现温度差异,温差为3℃;4-7月,随着气温的回升,水温也逐渐上升;次表层水温的年最高值出现在8月,其值为14℃;9月份温度开始回落,温差也减小到2℃.     

基于MODIS遥感影像数据的洞庭湖蓄水量估算

以洞庭湖为研究对象,应用MODIS遥感影像、水位以及湖底DEM数据估算洞庭湖蓄水量.根据水体在近红外和红外波段的吸收特性,通过对MODIS数据NDVI指数和NIR波段分别设置阈值的方法来实现对洞庭湖水面的动态提取.根据洞庭湖流域各水文/水位站的水位数据,进行空间插值,得到洞庭湖多个时段的水位空间分布.结合洞庭湖水面提取数据、水位插值数据和湖底DEM,估算洞庭湖蓄水量,并以此初步分析三峡截流前后洞庭湖流域的水文响应.结果显示,该方法能有效实现对洞庭湖蓄水量的估算,计算得出的水面面积、蓄水量有明显的相关性;洞庭湖蓄水量与城陵矶水位呈现明显的3次曲线关系,截流前后3年拟合方程决定系数分别达到了0.915和0.928;截流后三峡工程调蓄功能初显,连续3年洞庭湖汛期累积水量占全年水量比重减小;与此同时夏末秋初三峡水库蓄水,下泄水量减少加剧了2006年洞庭湖流域夏秋连旱的影响.     

花园湖行洪区启用条件与分洪效应研究

采用数值模拟方法,分析淮河流域百年一遇来流条件下,花园湖行洪区的分洪效应。结果表明:当进洪闸、退洪闸同时开启时,花园湖行洪区对其上游的淮河干流水流以削峰为主,对其下游的淮河干流水位以错峰为主;花园湖行洪区中出入流速极值均出现在退洪闸处,特别是在退洪闸反向进洪初期,退洪闸处流速可达0.7 m/s;退洪闸适当晚开既不会增大淮河干流的最高水位,还可有效减缓花园湖行洪区的淹没进程,有利于提高淮河干流调蓄洪水的能力。     

面向鄱阳湖洪涝风险分析的HY-1C/D卫星CZI影像水体面积与水位关系研究

海洋一号C星(HY-1C)和海洋一号D星(HY-1D)搭载的海岸带成像仪(coastal zone imager，CZI)广泛应用于海洋、海岛和海岸带监测，同时也是内陆水体动态监测的重要数据源.该文选择水体范围变化剧烈、旱洪灾害频发的鄱阳湖为研究区，以瑞利校正后的CZI反射率数据为基础，利用归一化水体指数(normalized difference water index，NDWI)与归一化植被指数(normalized difference vegetation index，NDVI)联合的水体范围提取方法，相对精度达到96%，并获取了2019年3月至2020年8月鄱阳湖湖泊淹没面积.在此基础上，结合同步的水文站水位测量数据，建立了适用于鄱阳湖的水面积－水位定量关系模型(R＝0.97).分析结果显示，鄱阳湖9月中旬至1月，水体面积最小，水位最低；2月至6月，水体面积逐渐增大，水位逐渐抬升；7月和8月，水体面积和水位达到年内峰值.洪涝风险区主要集中在鄱阳湖的东南部和西部.该研究对星地联合的洪涝风险分析有一定的借鉴意义.     

使用自组织特征映射神经网络对湖泊水生态功能分区

以白洋淀淀区为研究案例,在水文、气象、水化学、水生态以及人类活动干扰多要素基础上,耦合生态系统服务空间分布,形成水生态分区指标体系框架,通过自组织特征映射（self-organizing feature map,SOFM）神经网络,并将案例区划分为核心湿地保护区、湿地生态缓冲区、入淀河流缓冲区和生态屏障区4类水生态功能区域,面积分别为9763.81、9538.59、5953.15和5417.53 hm2,分别占白洋淀淀区面积的31.83%、31.10%、19.41%、17.66%．分区结果体现了一定的层次结构与空间特征差异,可为未来科学识别不同区域压力源、淀区精准修复以及差别化水质管理提供科学的数据支撑．      

应用多源遥感影像提取鄱阳湖形态参数

鄱阳湖是我国最大的淡水湖,也是我国的洪水多发地带.利用遥感影像自动、快速、准确提取鄱阳湖形态参数(水体面积、水位高程值),实时监控鄱阳湖水情空间动态变化,具有非常重要的意义.本文通过在Radarsat SAR和Terra Modis遥感影像上提取水体,测量计算了遥感影像上的水域面积.将遥感测量结果与利用鄱阳湖历年的水位高程与面积水文统计数据拟合模型测量结果进行交互验证,误差绝对值小于0.70%,最终建立了一个具有较高精度的鄱阳湖主体水域水位-面积分布数学模型.为利用遥感影像实时监控鄱阳湖水情空间动态变化提供了可行的方法手段,对湖泊、水库的泛洪监测、调洪功能分析具有重要的意义.     

基于安全裕度理论的太湖流域北部城市排涝与区域防洪标准衔接研究

提出了基于水位安全裕度理论的太湖流域北部城市排涝与区域防洪标准衔接方法,剖析现状城市排涝与区域防洪标准的衔接性,并通过不同标准组合方案的试算,分析了区域和城市防洪排涝标准变化对关键断面出入水量的影响,并基于水位安全裕度评估方法提出了相衔接的城市排涝标准与区域防洪标准设计组合。研究结果表明：现状太湖流域北部区域防洪与城市排涝标准基本具备抵御50年一遇洪水的能力,但城市、区域层面防洪排涝能力与需求表现出不衔接,表现为城市内部水位远低于防洪设计水位,而区域水位则接近甚至超出防洪设计水位,防洪能力略显不足;不同区域防洪标准提升导致的外排格局变化特征具有显著差异,武澄锡虞区、阳澄淀泖区防洪能力提升通过扩大向长江泄洪实现,湖西区则通过扩大向太湖泄洪实现;限制城市大包围外排水量对缓解城市外部区域防洪压力的效果有限;太湖流域北部50年一遇区域防洪标准与20年一遇城市排涝标准是相衔接的标准设计组合。     

三峡工程对鄱阳湖水资源生态效应的影响

在三峡工程现有调度规则的前提下,建立了反映水文情势变化的人工神经网络模型、鄱阳湖区间分布式水文模型、湖区二维水量水质模拟模型,并利用这些模型对三峡工程运行后对鄱阳湖防洪、水资源与水质生态等方面的效应进行了定量分析.分析结果表明:在防洪影响方面,三峡水库预泄期鄱阳湖水位抬升,低水增幅大于高水增幅,而三峡水库蓄水期鄱阳湖水位降低,低水降幅大于高水降幅,总体上对鄱阳湖防洪影响有限;在水质影响方面,鄱阳湖区水质浓度与五河来水的流量及其污染物浓度关系密切,受长江流量影响的关系并不大;在供水影响方面,三峡工程运行将对鄱阳湖枯水期供水形势产生较大影响;在生态影响方面,三峡工程运行后对鄱阳湖植被面积变化有一定的影响,影响大小与月份的不同有关,并将导致鄱阳湖不同区域湖滩草洲显露日期提前和显露时间有所增加,这将对鄱阳湖珍稀候鸟栖息地环境造成不利影响.     

基于洪水问题的洞庭湖湿地区域划分

为了充分发挥三峡水库对洞庭湖防洪的有利作用,缓解其对湖区湿地水文条件的影响,采用水文模型对城陵矶河段的洪水进行情景模拟,并分析了3口洪道的分流现状以及三峡水库运用后荆江防洪的泄流要求.结果表明,进一步提高洞庭湖的蓄洪功能、保护3口洪道的分流能力,仍是实现长江中游防洪安全的必要条件.由此,结合湖区城镇、产业分布与自然地理条件,按"人类活动集中区—扩大蓄洪区—蓄洪区—自然湿地"的梯级层次提出了划分洞庭湖湿地区域的框架.