基于3S技术的东洞庭湖湿地植被的分布与适应性分析

利用2010年环境一号卫星影像提取东洞庭湖湿地植被分布图,依据同时期的MODIS13数据合成增强植被指数(EVI)年最大值图与年平均值图,结合东洞庭湖高程,讨论东洞庭湖湿地植被及其生物量空间分布,并从水文因素及植被生长特性等方面分析其原因,推论出芦苇与湖草等植被的最适宜生长区域.结果说明,东洞庭湖植被及其生物量分布与高程及水环境有很大的相关性,在高程30m以上且远离水域区域,主要生长着对水分要求不高的防护林;芦苇适合生长在27m高程以上且靠近水域的区域,湖草适合生长在高程为23～27m间的区域.     

东洞庭湖总磷浓度时空变化与污染成因分析

洞庭湖是我国第二大淡水湖,研究洞庭湖水质总磷(TP)浓度变化规律对其水环境管理意义重大.基于2017年—2021年东洞庭湖及入湖、出湖共12个水质断面数据,研究了东洞庭湖总磷浓度时空分布特征与污染成因.研究结果表明:2017年—2021年东洞庭湖总磷质量浓度ρ(TP)年均值在0.058~0.088 mg/L,湘江、环湖河流及南洞庭湖入湖ρ(TP)年均值在0.051~0.125 mg/L;出湖ρ(TP)年均值在0.062~0.079 mg/L,均超过湖库Ⅲ类水质标准.其中,东洞庭湖以轻度、偏中度污染为主,洞庭湖出口以轻度污染为主.各入湖水质中,湘江以轻度、偏中度污染为主,环湖河流以中度污染为主,南洞庭湖为轻度污染.东洞庭湖及入湖水质ρ(TP)空间分布和时间变化差异明显.空间分布上,环湖河流明显大于湘江,东洞庭湖明显大于洞庭湖出口和南洞庭湖入水;时间变化上,东洞庭湖、洞庭湖出口、汨罗江、新墙河与华容河枯水季节（年初和年末）ρ(TP)明显偏高,达到0.082~0.117 mg/L,但藕池河东支ρ(TP)高峰期却出现在丰水季节,达到0.094~0.115 mg/L;湘江及南洞庭湖入湖ρ(TP)波动幅度较小,基本保持在0.049~0.090 mg/L.相关性分析与RDA分析结果进一步表明:东洞庭湖及出湖水质受外源污染物输入和水文条件的叠加影响,其中洞庭湖出口水位及流量、湘江及藕池河东支水位变化,以及新墙河、横岭湖入湖ρ(TP)对东洞庭湖及出湖ρ(TP)影响较大.上述研究结果表明:在不同水文阶段积极开展水文调控工作对改善东洞庭湖水质有重要作用,同时,加强对重点河段入湖外源污染物的管控能进一步改善东洞庭湖磷浓度的调控效果.     

鄱阳湖水位空间差异及其对湿地水文分析的影响

大型湖泊受支流入流及湖底特性、风浪变化等因素的综合影响,其内部不同区域的水位存在空间差异.水利工程设计、湿地水文调控分析中常以单个水文站点的水位代表整个湖泊的水位状况.受五河及长江水量变化规律的综合影响,其枯水水位空间差异较大.在洲滩湿地水文调控分析中,代表水文站的选择尤为重要.目前湿地水文分析中常采用湖口、星子两站作为鄱阳湖的代表站.但站点选择却均缺乏科学的数据分析.本文结合56年来鄱阳湖湖区7个水位站点的监测数据及站点的空间位置信息,分析了湖区各水文站点间的水位差异及水位比降.结果显示棠荫站作为鄱阳湖湿地水文分析的代表站较合适.结合鄱阳湖湖底地形数据探讨了相对于棠荫水位,以湖口或星子水位来模拟鄱阳湖洲滩湿地面积的差异,以及可能产生的潜在影响.     

基于ArcGIS的流域水文特征分析

水文模型始终是水文科学研究的重要手段与方法之一。数字高程模型(DEM)是构成GIS的基础数据,利用DEM可以提取流域的许多重要水文特征参数。通过对DEM流域水文特征信息提取的基本原理与实现手段的研究,应用地理信息系统软件ArcGIS 9.3所提供的水文分析工具箱实现了流域水文特征信息的提取。通过提取结果与原始区域影像图的对比,证实通过DEM数据提取的流域水文特征信息与实际河流水系特征基本吻合。因此,应用DEM提取流域水文特征信息的方法是可行且有效的。     

鄱阳湖水位空间差异及其对湿地水文分析的影响

大型湖泊受支流入流及湖底特性、风浪变化等因素的综合影响,其内部不同区域的水位存在空间差异.水利工程设计、湿地水文调控分析中常以单个水文站点的水位代表整个湖泊的水位状况.受五河及长江水量变化规律的综合影响,其枯水水位空间差异较大.在洲滩湿地水文调控分析中,代表水文站的选择尤为重要.目前湿地水文分析中常采用湖口、星子两站作...     

不同地貌类型区DEM空间内插算法精度评价

数字高程模型(DEM)是数字地貌形态表达最为常用的基础数据,在工程建设规划设计、地貌定量分析、流域水文和土壤侵蚀模拟分析、土地利用、数字地质、遥感图像辅助分类等方面具有重要的用途.通过数字化等高线空间内插生成DEM是当前的主要技术手段之一,不同的空间内插算法和不同的地貌区域应用对DEM生成的质量和精度有重要的影响.本文选择了丘陵、山地和高山地3种地貌类型区,利用国际上流行的DEM专业化插值ANUDEM方法及另外5种典型常用的空间插值方法生成DEM,然后通过任意点法、等高线回放法及三维可视化叠加分析方法对生成的DEM进行了精度对比分析.结果表明,3种地貌区ANUDEM算法生成的DEM精度最高,IDW算法其次,THIESSEN算法、Kriging算法和自然邻域法精度相似,样条函数法精度最低.同一种空间插值方法,在地形起伏越大的地区,生成的DEM精度越低.     

近60年以来洞庭湖水文情势变异及生态效应

为了定量评价近60年来洞庭湖水文情势的动态变化，基于洞庭湖城陵矶、南咀和杨柳潭水文站1959～2016年的日平均水位序列，运用M-K法和累积距平法分析了洞庭湖水位的时空变化特征，结合IHA-RVA法综合评估水文变异前后洞庭湖水文指标改变程度，并采用累积量斜率变化率法定量评价人类活动和气候变化对洞庭湖水位变化的贡献率.研究结果表明：(1)西洞庭湖南咀站的年均水位呈下降趋势，而东洞庭湖城陵矶站和南洞庭湖杨柳潭站的年均水位呈上升趋势，洞庭湖水位突变年份为1979年和2003年；(2)洞庭湖水文情势以1959～1978年作为水文未受干扰阶段，则水文变异Ⅰ阶段(1979～2002年)城陵矶、南咀和杨柳潭水文站水文改变度分别为39%、26%和27%,洞庭湖整体水文改变程度属于低度改变；水文变异ⅡⅠ阶段(2003～2016年)城陵矶、南咀和杨柳潭水文站水文改变度分别为60%、41%和31%,洞庭湖整体水文改变程度属于中度改变；总体上，东洞庭湖水文改变程度最大，西洞庭湖和南洞庭湖水文改变程度较小；(3)西洞庭湖和南洞庭湖1979～2002年期间水文情势受人类活动影响较大，2003～2016年受气候降水...     

基于SRTM DEM的浙江八大水系特征提取与精度分析

选用SRTM DEM(90m)数据,利用Arc Hydro Tools分别实现了浙江八大水系(除运河流域)的边界提取和流域划分。通过计算流域的相关水系因子(如流域面积、流域周长、流域平均分支比等),以及与1/25万数字水系河网的比较,进行提取水系的精度分析。结果表明,流域面积是反映水系提取精度的重要指标;其他因子反映较小。同时,应用SRTM DEM数据提取水文特征具有较高的精度,显示了其在更新水文研究基础数据方面的优势。     

基于DEM的流域河网信息提取——以江津区笋溪河流域为例

本文以Arc GIS为操作平台,通过数字高程模型(DEM)数据为基础,介绍了流域的河网信息提取过程,并以江津区笋溪河流域为例,提取了该流域及其支流上2个水文站控制断面以上流域的水系图、坡度分布图、水文特征参数和地形参数,为该流域以后的水文分析和洪水预报提供基础参考数据,并为其它流域河网信息提取和基础数据获取提供一种快捷、简便和实用的方法。利用DEM和Arc GIS提取的水文参数,可直接作为流域洪水预报模型参数,不仅使工作效率得到了提高,还保证了信息提取的准确性,对流域水文资料缺乏地区洪水计算和预报具有十分重要的实用价值。     

洞庭湖治理及减灾对策的探讨

分析洞庭湖特大洪水的主要原因及特征：（1）来水量大,泥沙淤积与围湖垦殖是洪水的主要原因;（2）洞庭湖洪水日趋频繁、灾害不断加剧。进一步探讨洞庭湖治理、减灾的主要对策：即洞庭湖流域内治理、减灾对策和江湖协调治理。     

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.     

三峡工程运行后洞庭湖区饮用水的安全现状及影响因素分析

 为了解湖区饮用水安全情形,以洞庭湖区为例,利用洞庭湖入出湖径流量、水位和水质等监测数据,运用对比分析、数理统计和水质评价模型等分析方法,分析了湖区饮水安全现状,并从水量和水质两方面重点研究三峡工程蓄水运行对湖区饮水安全的影响,梳理了湖区饮水安全方面存在的问题,探讨了影响湖区饮水安全的原因。结果表明：洞庭湖地表水和地下水受到严重污染,存在重金属超标等问题,人畜饮水安全受到威胁;特别是三峡工程蓄水运行后,荆江三口入湖水量锐减,三口分流总量已下降为475×10⁸ m³/a,缩减幅度达52%;湖区降水持续偏少也加剧了湖区的旱情,降水量较历年同期偏少52%。为此,提出了保障湖区饮水安全的对策和治理措施：应优化水资源配置,加强水资源保护,做到取水与治污相结合;加大湖区饮用水工程建设力度,加强饮用水安全管理。     

泥沙输移对长江中游水位抬升的影响

通过对长江干流宜昌至汉口河段及与洞庭湖区泥沙输移变化的综合分析,得到了三口分流分沙逐年减少是造成洞庭湖区淤积速率减小和螺山至汉口河段淤积速率增大的主要原因,也是造成长江干流监利至螺山河段水位逐年抬升、洞庭湖区的洪水调节能力大幅度下降的主要原因等结论．按照因势利导的治理原则,荆江及洞庭湖的近期治理策略应是淤积围垸减少河道淤积、疏浚河道、加固干堤．     

长江中游水位下降引起的浅滩出露及其对产粘性卵鱼类繁衍的潜在影响探讨——以2020年春季为例

2020年春季长江中游干流出现了低水位的异常现象,通过收集长江中上游的降雨量与三峡水库的水文信息,分析2020年春季长江中游水位下降的过程和原因;同时,利用卫星遥感技术,分析长江水位下降导致的城陵矶河段、鄱阳湖和洞庭湖的浅滩大面积出露情况;最后探讨了这些变化可能对产粘性卵鱼类繁衍的潜在影响.结果表明:1)2020年春季...     

三峡水库出库流量变化对洞庭湖定居性鱼类产卵生境的影响

为分析三峡水库消落期不同出库流量与洞庭湖定居性鱼类产卵生境加权可利用面积之间的关系，选取水深和流速作为定居性鱼类产卵生境的关键影响因子，建立生境适宜性曲线，基于物理栖息地模型定量评估鱼类产卵生境适宜性的空间变化特征，并量化鱼类产卵所需的适宜生态流量。结果表明：三峡水库消落期增加出库流量对洞庭湖的水位及流速有一定的提升作用，对东洞庭湖的影响明显，对南洞庭湖和西洞庭湖的影响较小；随着三峡水库出库流量的增加，湖区定居性鱼类产卵生境的加权可利用面积呈现先增大再减小的趋势，不同湖区的加权可利用面积变化趋势及对三峡水库出库流量的响应情况具有显著差异，东洞庭湖定居性鱼类产卵生境的加权可利用面积呈现逐渐上升的趋势，南洞庭湖加权可利用面积总体增长幅度不大，呈现双峰曲线，西洞庭湖加权可利用面积呈现先增大后减小的趋势；定居性鱼类产卵生境的适宜生态流量范围为18 500～24 500 m³/s,最适宜生态流量为22 500 m³/s。     

三峡工程建成后长江中游应该关注的问题

三峡工程在2008年基本建成后,将为长江中游带来重大的防洪效益;但是,水库大量拦沙将使荆江河段泥沙出现严重不平衡泥沙冲刷将会对长江中游带来深刻的影响和一系列问题。此外,三峡水库的有效防洪能力相对较小,尽管近年来城陵矶附近的防洪形势严峻,但是,单靠三峡工程并不能解决城陵矶附近防洪的问题。从最危险的角度,提出了如果荆江发生严重冲刷和三峡承担城陵矶调度任务等将产生的问题,以便供有关的研究和规划参考。     

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.     

白洋淀防洪排涝与生态干旱监测数字化研究

白洋淀是华北平原地区重要的湖泊,对调节该地区的防洪排涝具有不可替代的作用.目前,白洋淀面临的2个主要的问题是防洪排涝的科学调度和预防发生生态干旱.本文对白洋淀内366 km2的地形进行了数字化处理,绘制了白洋淀在防洪水位下水域面积的分布情况,并给出了所谓“干淀”及发生生态干旱时,白洋淀具体的水域分布范围,为科学调水及时补充提供更加准确的信息.     

三峡工程建成后长江中游的防洪形势和解决方案（I）

 三峡工程建设的目标是保证荆江防洪安全。几十年来长江中游河道泄洪和湖泊调蓄能力发生较大变化,关键控制点城陵矶洪水位抬高,使得洞庭湖和城陵矶附近防洪形势更加严峻,对三峡水库控制下的下荆江也构成较大威胁。本文依据三峡梯级和长江上游水库群数学模型、长江中游河网水动力学模型仿真模拟了当前条件下的1998、1954年全流域洪水。结果表明,1954年全流域洪水长江中游需要分洪量显著增加,当前建设和规划建设的分蓄洪区规模偏小,城陵矶高洪水位壅高下荆江水位、监利等地洪水位超出堤防设计水位,三峡水库全面拦洪条件下的长江中游防洪形势仍十分严峻。下荆江在1954年洪水条件下存在较大危险,应引起高度重视。