1970-2015年鄱阳湖水位变化特征及其突变分析

鄱阳湖是长江流域重要的通江湖泊之一,其水位变化对鄱阳湖生态系统结构和功能产生重要影响,认清水位变化特征及规律对鄱阳湖水资源利用和生态环境保护具有重要意义.基于鄱阳湖星子站1970-2015年水位监测数据,利用线性趋势法、Mann-Kendall法以及累积距平法定量分析了鄱阳湖水位的年内与年际变化特征,并对水位的突变状况进行检测.结果表明:近46年间鄱阳湖月均水位年内呈现出单峰型变化;年际间虽然水位波动较为频繁,但总体表现出较为明显的下降趋势;鄱阳湖水位在2003年开始发生突变,突变后月均水位和年均水位都较突变前发生显著下降,鄱阳湖面临的洪水威胁相对减轻,而枯水威胁则有所加重.     

鄱阳湖最小生态需水研究

基于鄱阳湖水文特征,建立鄱阳湖最小生态需水计算模型。研究将频率95%对应的水位为湖泊最低生态水位,根据鄱阳湖水位-面积关系曲线,得到对应的鄱阳湖湖区面积为1 503.9 km~2。通过折算将水面蒸发转换成湖面蒸发,得到湖面净蒸发量为483.09 mm,湖区年最小生态耗水为7.3亿m~3。采用计算河道内生态需水的方法计算出湖生态需水,运用最小月平均流量法、逐月最小流量法、Tennant法、90%保证率最枯月平均流量法和90%保证率逐月流量法等,对出湖河道生态需水进行计算,并用Tennant法对结果进行评价,通过分析比较得出90%保证率逐月流量法更适合确定鄱阳湖出湖最小生态流量,得到出湖最小生态需水为777.1亿m~3,最终得到鄱阳湖最小生态需水为784.4亿m~3。研究结果对鄱阳湖流域生态保育、水生态与水环境保护及水资源管理,提供重要科学依据。     

鄱阳湖湿地苔草对水位变化的响应

湖泊湿地生态系统的结构和功能与其水位变化有着紧密的联系.近年来,受气候变化和人类活动的影响,鄱阳湖出现了低水位提前并持续时间延长、湿地退化、生物多样性锐减等严重问题.本文应用CoupModel生态水文模型,模拟鄱阳湖湿地优势种灰化苔草呼吸量(碳),应用人工神经网络模型建立鄱阳湖星子站水位与苔草呼吸量(碳)的关系,研究鄱阳湖湿地对水位变化的响应.结果表明,1990—2011年间9—11月的鄱阳湖湿地优势物种苔草生长期累计呼吸量呈下降趋势,且三峡水库试验性蓄水后比蓄水前减少了3.5%,减少趋势显著.根据鄱阳湖水位变化的特征,提出了高、中、低3种水位调控方案:应用人工神经网络模型,反演了3种水位调控方案下,鄱阳湖湿地9—11月苔草生长期累计呼吸量的变化,结果表明,中水位调控方案可明显恢复三峡水库蓄水后的苔草呼吸量,对湿地生态的保护和恢复具有明显作用.研究结果为制订适宜的鄱阳湖湿地生态水位调控方案提供了科学依据.     

鄱阳湖水利枢纽工程对水生生物影响的探讨

鄱阳湖水利枢纽工程是鄱阳湖生态经济区一个重要组成部分,是坚持生态立省的一项重大战略举措。水利枢纽工程方案实施后,仍有长达半年多的"江湖"隔断时间,其水位将常年维持在16.0 m左右,这将直接淹没16.0 m以下的在天然状态下随着枯洪季节而变化形成的草滩、沼泽和浅水洼地等独特湿地自然景观,湖泊水域面积增大,洲滩湿地面积减少,从而对鄱阳湖水生生物环境带来不确定的影响。通过工程可能对浮游生物、底栖生物、水生植物、鱼类及珍稀生物的影响进行分析和探讨,认为工程实施后,一方面整个湖区水体初级生产力提高,饵料生物资源量较建坝前会有较大的增加,水生维管束植物会发生结构调整和生物量变化,底栖生物有增大的趋势。枯水期的蓄水可使鄱阳湖多年平均浅层水面扩大;内湖水位稳定,有利于湖区鱼类资源可持续发展和生态环境保护。江湖季节性连通有利于保持长江与鄱阳湖物种遗传与生态的联系。     

考虑径流年内均匀度的生态流量计算方法研究

为了更加科学地体现河流生态流量的季节性变化规律,本文在考虑年内分配不均对生态流量影响的基础上,基于渭河流域1950—2018年月径流序列资料,采用Zenga指数计算径流年内分配均匀度,用水文综合诊断系统对月径流Zenga指数序列进行变异点诊断并分析其成因,采用广义极值分布函数(GEV)确定各月生态流量。结果表明:林家村、魏家堡、临潼3个站的径流年内分配均匀度Zenga指数序列均有显著减少趋势,变异点分别为1972年、1972年、1993年;咸阳和华县站的Zenga指数序列分别在1972和1988年发生跳跃变异;变异后5个站的生态需水满足率降低,非汛期下降幅度较汛期大。经与Tennant法比较,在考虑径流年内分配均匀度变异的基础上进行河道内生态流量计算是可行、合理的。该成果可为渭河流域生态流量计算提供一种新依据。     

关于鄱阳湖退田还湖区生态农业发展的思考

鄱阳湖是中国最大的淡水湖泊,具有丰富的自然资源,尤其是水资源;它又是通过吞吐型湖泊,对长江洪水具有重要的、不可或缺的调蓄功能。因此,在鄱阳湖区实施生态建设,恢复湖泊的生态功能,保护与合理利用其湿地资源,发展生态经济尤其是生态农业,对于江西乃至长江中下游地区的可持续发展具有重要的战略意义。本文就鄱阳湖退田还湖区如何通过生态建设,变资源优势为经济优势,并与调蓄洪水、控制水旱灾害和血吸虫结合起来,发展生态农业这一课题提出了技术思路。     

鄱阳湖水生态安全遥感监测分析

湖泊是自然生态系统中最为脆弱和最难恢复的生态系统之一。加强湖泊水生态安全的监测,建立湖泊水生态安全监测体系,及时掌握湖泊水生态的变化状况,是保障湖泊生态系统安全的重要环节,对湖泊水生态安全具有积极的作用和深远的意义。阐述了湖泊水生态安全监测的概念与内涵,分析了遥感技术在湖泊水生态安全中的应用和发展,在鄱阳湖水生态安全遥感监测现状研究的基础上,提出了鄱阳湖水生态安全遥感监测的对策建议,为保障鄱阳湖水生态安全提供科学依据。     

东洞庭湖最低生态水位研究

东洞庭湖湿地具有极其重要的生态功能和经济社会价值,研究其最低生态水位对长江流域通江湖泊功能的恢复具有重要意义。基于城陵矶站1955-2011年水位数据资料,采用最低年平均水位法、年保证率设定法、湖泊形态分析法和生态水位法计算东洞庭湖最低生态水位,得到的结果分别为24.55 m、25.44 m、26.44m和25.24 m。从自然保护区的角度看,当取其平均值25.42 m作为东洞庭湖最低生态水位时,相应的湖泊面积为518 km2,完全满足核心区对水面的需求。通过合理性分析,该水位的确定是合理的,为东洞庭湖湿地的恢复提供了一定的数据支撑和决策依据。     

基于生态补水的永定河流域径流变化分析

大规模的跨区域生态水量调度,在恢复长期断流河道生态水量需求的同时,也打破了流域原有的水文循环规律．为识别生态补水对河道径流的影响,本文开展了永定河流域年径流历史序列时空变化及生态补水前后对比分析．结果表明:流域年径流量呈显著性减少趋势,且在1983年存在变点;变点年后年径流量大幅度减少,且日径流量历时曲线显示变异后低流量的分布历时增加,年内日径流量的差异变大;开展大规模生态补水工作以后,官厅水库年入库流量较之前多年平均有明显提高,年内逐月流量过程恢复明显的双峰过程,生态流量满足率显著提高,生态补水对现状条件下河道径流起到了积极作用．      

基于星载雷达遥感的鄱阳湖水域面积时空变化及影响因素分析

鄱阳湖位于江西北部与长江中下游南岸接壤处,是中国最大的淡水湖.明显的涨退水干湿交替造就了流域湿地的丰富资源,其生态及经济价值使得高时间分辨率、高空间分辨率动态监测鄱阳湖的水淹范围显得尤为重要.通过初探哨兵雷达1号卫星2016—2019年遥感数据采用阈值分割法提取鄱阳湖水域面积,并通过构建湖区全年最大淹没时间指数,结合江西五大水系和鄱阳湖区主要水文站水位数据,分析鄱阳湖水域在全年内的面积变化和空间分布规律,同时建立鄱阳湖水域面积和水位的关系.结果表明:1)鄱阳湖水域面积受季节影响很大,近4 a夏季平均水域面积最大为3505 km2,春秋季节次之分别为2602 km2、2227 km2,冬季最小为1902 km2;2)通过构建全年最淹没时间指数发现,占湖区19.9％的面积为年内长久水域;而剩余的81.1％的年内变化水域,受降水量多少的影响,存在干旱或者洪涝的风险;3)鄱阳湖水域面积与星子及湖口水文站水位数据灰色关联度最大,分别为0.7467、0.7359,线性拟合系数均大于0.8,水域面积与水位呈正相关关系.     

基于综合效益发挥的南方平原区城市湖泊景观水位

在总结景观水位与景观环境需水量研究现状的基础上,探讨了湖泊景观水位的概念、特征,认为湖泊景观水位受防洪排涝、市政排水、灌溉、河湖水资源量、航运、生态需水量及调水量等多方面因素的影响。针对景观湖泊的特征,在分析汛期、枯水期城市湖泊景观水位主要影响因素的基础上,采用综合协调景观湖泊各种功能的方法,分别建立汛期、枯水期城市湖泊景观水位的定量计算模式。以王母湖为例,采用该模式计算湖泊景观水位。结果表明:汛期将王母湖景观水位维持在22.5 m,高于水资源综合利用要求水位21.2 m,既有利于防洪排涝安全,又可发挥湖泊灌溉、航运效益,保证鱼类生存;将枯水期景观水位维持在21.9 m,休闲活动平台距水面的距离小于0.5 m,需补水936.2万m3,这时水景观效果与外流域引调水量及投资最优,可以满足游船航行、最低生态需水的要求。     

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.     

重新审视鄱阳湖及信江尾闾洪水

分析了三峡工程,鄱阳湖水位的降低、信江流域降水时间上的变化、疏浚,平垸行洪．泥沙淤积对鄱阳湖及信江尾闾洪水水位的影响。提出要对鄱阳湖及五河尾闾的洪水进行定量分析研究,计算出各频率下的洪水水位,为“环郝阳湖生态经济区”发展战略提供科学可靠的水文资料。     

“堑秋湖”对鄱阳湖湿地越冬候鸟栖息功能的积极作用评价

"堑秋湖"是鄱阳湖区广泛存在的一种传统捕鱼作业方式,由于其不合理的捕捞方式,近年来受到广泛诟病;然而,在秋冬季退水后,鄱阳湖湿地显露滩地上大量子湖泊,在"堑秋湖"之后,形成大量软泥和浅水区,这些区域有利于越冬候鸟觅食栖息。根据鄱阳湖湿地景观分类和湖底高程等数据,结合秋冬季遥感影像,对"堑秋湖"在枯水期所提供越冬候鸟栖息功能展开研究。结果表明:1)"堑秋湖"使鄱阳湖在枯水期平均提供667.5 km~2的候鸟栖息面积,最多能提供925.9 km~2;2)枯水期,"堑秋湖"水位高于同期鄱阳湖星子水位,使之维持了更多小区域湿地,对越冬候鸟栖息地发挥积极功能。     

东江径流年内分配不均匀性的年际变异识别

 基于变异性识别原理,采用均值变点识别的最大似然比法和方差变点的西沃兹信息准则法,以广东省东江为例,考虑流域内三大水库的影响,构建径流年内分配不均匀系数年际变化的实测序列和还原序列,研究河川径流年内分配的变化特征及其变异状况。结果显示：与还原序列相比,东江实测径流年内分配不均匀系数多年均值明显下降,介于0.47~0.63;年际变差系数却明显增大,介于0.34~0.48。不均匀系数的参数变点普遍存在,显著变点出现在1968年。与变点前相比,不均匀系数的多年均值和年际变差系数均明显下降,分别介于0.40~0.54和0.25~0.32。还原序列的不均匀系数不存在变点,但1968年仍为年序列的最大分割点。与分割点前相比,不均匀系数的多年均值变化不大,但年际变差系数均明显下降,而且下降程度大于实测序列。径流年内分配不均均匀系数的年际变异主要贡献来自于流域3大水库的径流调节,同时也存在其他因素影响着不均匀性的年际变化幅度。     

鄱阳湖区水资源分布与空间格局

鄱阳湖是我国最大的淡水湖泊,该区水资源的分布及其空间格局,对鄱阳湖生态经济区规划的实施有着重要的影响和制约.针对该区域没有分县水资源数据的实际,采用面积分摊的计算方法,获得各县的地表水、浅层地下水和水资源总量数据,并进行空间分布格局的初步分析,试图为规划的实施提供有益的参考.     

梅西湖与鄱阳湖水位变化关系及其水量交换过程分析

以鄱阳湖水文站点和梅西湖2011—2012年的水位资料为基础,基于主成分分析方法,选择修水站水位表征鄱阳湖的总体水位;以梅西湖为例来分析典型碟形洼地与鄱阳湖大湖区之间的水位关系,根据丰枯水位的涨落情况分阶段对梅西湖与鄱阳湖的水位关系和水量交换过程进行分析和讨论。结果表明:枯水期,梅西湖水位稳定在13.5~14.5m,且高于鄱阳湖水位3m左右;梅西湖水位低于15.8m时,梅西湖与鄱阳湖水位不具有明显的相关性,水量交换也较弱;而梅西湖水位高于15.8 m后,梅西湖与鄱阳湖水位线性相关,水位过程基本一致,同涨同落,水量交换明显。     

基于Landsat遥感影像的鄱阳湖水体信息提取与分析

鄱阳湖作为中国最大的淡水湖,具有非常重要的生态和经济价值.遥感技术的快速应用发展,使利用卫星遥感影像对鄱阳湖进行动态检测成为一种有效的途径.由于鄱阳湖季节变化特征明显,首先对鄱阳湖2018年1月枯水期和2016年7月丰水期Landsat影像分别采用归一化水体指数法、改进归一化水体植被指数法、自动水体提取指数法和谱间关系法对其进行水体信息提取.再根据该月份高精度最大似然法分类结果进行精度评定.可以得出枯水期采用MNDWI,丰水期采用AWEIsh水体提取方法效果最优.通过获取的2009—2018近10年鄱阳湖遥感影像数据,分别在枯水期采用MNDWI水体方法,丰水期采用AWEIsh水体提取方法,得出各月水体范围,然后对鄱阳湖面积进行年际及季节性的时序分析.实验结果表明:1)鄱阳湖是季节性变化很大并且存在明显规律性的湖泊,一年之中的最大面积约最小面积的2倍;2)2009—2018年的10年间鄱阳湖面积的最大值、最小值和平均值年际变化趋势一致,在枯水期鄱阳湖面积年际变化较小,在丰水期鄱阳湖面积年际变化较大,鄱阳湖水域面积并没有明显增大或减小的趋势.     

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.     

蚌湖涨水前后水体中主要离子的变化特征及其来源分析

蚌湖是鄱阳湖的一个边缘湖泊,每年丰枯水位变化较大,研究蚌湖涨水前后湖水主要离子的变化及其来源分析对鄱阳湖的水环境保护有重要意义。分别采集4月(涨水前)和5月(涨水后)的水样,分析其中的主要阴阳离子及NH_4~+和NO_3~-浓度变化特征,并运用阴阳离子三角图和~(15)N同位素的方法分析它们的来源。结果显示,蚌湖涨水前后主要阴阳离子都是HCO_3~-,Ca~(2+)和Na~+,主要受碳酸盐岩的控制,涨水前离子浓度较高,涨水后大量河水输入湖泊,离子浓度与相邻河流的离子浓度相近。蚌湖NH_4~+和NO_3~-的浓度和~(15)N同位素值在涨水前后差异较大,显示涨水前氮污染主要来自于湖泊内部的氨化和硝化作用,涨水后主要来自于径流带来的农业、生活和养殖废水的混合污染。湖泊的水化学离子特征对于水环境条件的变化有较好的响应。