鄱阳湖湿地典型植被对关键水文要素的响应规律研究

为了揭示鄱阳湖湿地植被对关键水文要素的响应规律,综合运用EFDC水动力学模型和高斯模型,建立了湿地植被分布面积对淹没水深、淹没时长和退水时间的响应关系,明确湿地植被对关键水文要素的生态需求。结果表明:鄱阳湖湿地典型植被对这3种关键水文要素的生态阈值点由小到大依次均表现为:芦苇苔草虉草蓼子草,从而形成了芦苇、苔草、虉草和蓼子草由高到低的空间分布格局;苔草的生态幅宽最大,表明其对生境的适宜范围最广、适应能力最强,从而使得其在鄱阳湖的分布范围最广。     

鄱阳湖湿地面临的主要问题及原因分析

根据长系列监测数据和现有研究成果,总结梳理了鄱阳湖湿地生态系统在水文节律、水环境和水生态方面面临的主要问题,并分析了引发这些问题的主要驱动因素。研究结果表明,鄱阳湖水文节律在过去十几年发生了重大变化,特别是秋季退水期(10-11月)的变化最为明显;江湖关系的变化是导致鄱阳湖秋季水位快速变化的主要原因,鄱阳湖地形结构的变化加剧了鄱阳湖的枯水情势;鄱阳湖水文节律的变化直接影响了湿地植被的分布、生长和演替;受湖泊水文特征变化和入湖污染物负荷的影响,鄱阳湖水环境质量在局部出现了恶化的趋势。研究成果对于系统认识鄱阳湖湿地面临的主要生态环境问题,更好地制定相应的修复措施提供一定的参考意义。     

鄱阳湖水文情势过程对典型湿地景观动态变化的影响

以鄱阳湖赣江主支口三角洲湿地1973年~2009年16景遥感影像为基础,利用决策树分类分析近40年来赣江主支口三角洲不同湿地景观类型的组成结构及其演变趋势;并结合遥感影像对应的当天水位,探明水情变化与赣江主支口三角洲湿地景观类型面积之间的动态响应关系。结果表明,近40年来鄱阳湖水位变化以及4种特征水位的淹没天数都是呈现下降的趋势;植被面积呈增长趋势,而水体和裸露洲滩的面积均呈现减少趋势,且裸露洲滩的面积下降速率大于水体面积;水位变化与水体面积拟合关系最优,植被次之,与裸露洲滩拟合最差。研究结果能够进一步阐明鄱阳湖水情变化对典型湿地景观类型空间格局的影响,有助于维持鄱阳湖湿地生态系统结构与功能的稳定。     

基于遥感技术的鄱阳湖湿地蒸散发估算研究

目前,鄱阳湖湿地蒸散发量的监测主要以周边的蒸发站监测为主。受地表类型、土壤湿度等要素空间分布的非均匀性影响,陆地站的观测值难以代表整个鄱阳湖湿地的蒸散发量。基于卫星遥感数据和实测水文气象资料,利用SEBAL模型对鄱阳湖湿地及环湖区蒸散发量进行了估算,分析了鄱阳湖湿地蒸散发量分布及年内变化情况。遥感反演获得的湿地蒸散发量与棠荫站实测资料基本吻合,相关系数达0.8,证明通过遥感技术估算湿地蒸散发量是可行的。     

中国水利水电科学研究院专家组考察调研鄱阳湖

2009年5月14-18日,受中国工程院院士、全国政协原副主席钱正英委派,中国工程院院士、中国水利水电科学研究院专家韩其为率中国水利水电科学研究院专家组深入鄱阳湖区考察调研。专家组察看了星子站水位13.5m时,鄱阳湖国家级自然保护区湿地及候鸟保护情况、鄱阳湖水利枢纽工程坝址地形地貌、鄱阳湖大湖面、鄱阳湖洲滩出露及生物植被情况、鄱阳湖水量水质,实地察看和了解了鄱阳湖湖汊军山湖围堤建闸后防洪、供水、血防灭螺及水质变化情况。通过考察调研和听取有关方面的汇报介绍,专家组一行对鄱阳湖有了更进一步的认识,     

不同蒸散发模型在大凌河流域的对比运用研究

文章以大凌河大城子水文站以上为研究流域,分别运用考虑植被叶面积指数的双源蒸散发模型和P-M公式计算流域的蒸散发,并和大城子实测蒸发皿蒸发进行对比分析,在此基础上,还定量研究了不同气象因素和植被覆盖度对蒸发皿蒸发的影响。研究成果可以为大凌河流域蒸散发估算和水文模拟提供重要参考价值。     

基于淹水时长梯度的鄱阳湖优势湿地植被生态阈值

2003年后,鄱阳湖和长江的"江湖关系"变化显著,湖区枯水问题严重,洲滩淹水时间缩短,湿地植被的水分需求难以得到保障,湿地退化趋势初步显现。为量化湿地植被对淹水时长的生态需求,通过耦合水动力模型和统计模型,建立植被分布面积对淹水时长的响应关系,明确了优势湿地植被的生态阈值。结果表明:湿地植被对淹水时长的响应关系符合高斯曲线,持续一定时间的淹水,是保障植被生长的必要条件;淹水时间过长,植被生长将受到胁迫。在淹水时长梯度下,湿地植被具有最适、适宜和限制区间,且存在明显种间差异:苔草对淹水的适应能力最强,适宜生态阈值为60～240 d,最适生态阈值为120～180 d,淹水超过300 d的区域,苔草生长受限;狗牙根适应能力较弱,适宜和最适生态阈值分别为30～60 d、30～90 d,淹水超过120 d的区域,狗牙根无法生存。植物面对淹水的不同生存策略,如休眠、形态结构调整等,是决定阈值种间差异的主要原因。研究结果能够为确定生态水文过程线,遏制鄱阳湖湿地退化趋势提供科学依据。     

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。     

漫滩洪水在西安泾渭滨河湿地水文条件恢复中的作用

利用MODFLOW模型，模拟分析了漫滩洪水对西安泾渭湿地水文条件的影响。研究结果表明：漫滩洪水补给泾渭滨河湿地地下水的作用十分明显，是维持泾渭滨河湿地水文条件的主要水源补给方式；没有漫滩洪水时，渭河河道内水位的涨落对泾渭滨河湿地地下水动态的影响范围很小，仅仅依靠渭河与泾渭滨河湿地的地下水文联系，不足以用来恢复大范围的泾渭滨河湿地。同时，漫滩洪水对距河道300m以外的滨河湿地水文影响最为重要，是其它天然补给途径不能代替的。因此，漫滩洪水是泾渭湿地水文得以维持的主要动力，洪水资源化利用将是恢复该湿地水文条件的     

气候变化对科尔沁沙地蒸散发和植被的影响

近30年来科尔沁沙地的植被呈现显著退化,揭示气候变化下科尔沁沙地关键生态水文过程(如蒸散发和植被)的变化特征及其影响对荒漠化防治具有重要意义。本研究开发了水文过程与植被生长耦合的生态水文模型(WaVEM),模拟解析了科尔沁沙地各气象因子变化对实际蒸散发和植被变化的影响程度,探讨了气候变化下科尔沁沙地植被变化的响应规律。结果表明,1964—2013年间,在降水变化不显著而气温显著升高情况下,实际蒸散发和年最大叶面积指数均未发生显著变化。降水的年际变化是导致实际蒸散发和植被变化的主要因素,潜在蒸发的影响次之。短期的干旱会导致植被锐减,而短期干旱结束后植被能够迅速恢复;多年连续干旱是导致科尔沁植被显著退化的主要因素。     

不同潜在蒸发估算方法对黄土高原渭河径流模拟的影响研究

蒸散发是地表水文过程的重要环节,潜在蒸散发对水文过程模拟和预报具有重要影响。以渭河北道水文站上游作为研究区域,采用Penman-Monteith法和E-601型蒸发皿的潜在蒸散发数据(PET601)分别驱动SWAT模型,使用SUFI-2优化算法进行参数敏感性分析与模型率定、验证以及不确定性分析。结果表明,不同方法所得潜在蒸散发量值差异较大,都具有相似的年内分布,PET601法潜在蒸散发量低于Penman-Monteith法。使用PETP-M和PET601驱动水文模型模拟径流过程,结果显示这2种数据下的水文模拟精度较好,PET601法更适合黄土高原的渭河流域,潜在蒸散发的偏差对于水文模拟的影响由于模型参数的调整明显削弱很多。研究成果将在黄河流域生态保护中为区域蒸散发量的管理提供参考。     

两种蒸散发模型在辽宁西部地区的适用性及对比分析

本文以辽西大凌河西支为研究流域,分别以P-M蒸散发模型和双源蒸散发模型计算研究流域的蒸散发,并和流域内哈巴气水文站实测蒸发数据进行对比分析。定量研究了不同蒸散发输入对流域水文模拟精度的影响。研究结果表明:双源蒸散发模型更适合于辽西地区的蒸散发模拟。研究成果对于辽西地区特别是无资料地区的蒸散发模拟具有参考价值。     

基于BTOPMC模型的NDVI分辨率影响研究

归一化植被指数NDVI是S-W模型计算蒸散发的主要输入资料之一。分别采用月分辨率和10d分辨率的NDVI估算黄泥庄流域1985~1987年蒸散发能力并驱动一个水文模型,以研究NDVI分辨率对蒸散发能力估算和水文模型精度的影响。结果表明:由10d分辨率NDVI计算的根系层蒸发能力和植被截留蒸发能力都比由月分辨率资料计算的值小,年根系层蒸发能力减少9.77%~13.64%,植被截留蒸发能力减少5.34%~8.43%,并且,NDVI分辨率在夏季对根系层蒸发能力影响较大,而在冬季对截留蒸发能力影响较大。利用估算的两种蒸散发能力值分别驱动BTOPMC模型并分别率定参数,模型两种模拟结果较接近,水文模型对NDVI分辨率并不敏感。     

城市背景下草地植被根系层蒸散发及土壤水分模拟

为揭示城市化背景下草地植被根系层蒸散发和土壤水分的变动特性,选取扬州大学扬子津校区农水与水文生态实验场的禾草坪为研究区,对集中降雨事件同期的土壤水分变动过程进行分析,采用Penman-Monteith公式推求草地植被生长期内根系层(0～30 cm深度)的蒸散发量,并分析其变化特性。基于Richards方程构建研究区的一维土壤水分计算模型,在检验模型适用性的基础上,对草地植被根系层土壤水分变化过程进行模拟。结果表明:草地根系层土壤含水量在集中降雨期间有较明显的增加,而后逐渐减小,但不同深度的土壤含水量的增加幅度和变动过程存在较明显的差异;ET与降雨的联系密切,在集中降雨发生后,ET通常有较大幅度的增加;在计算时段内,所构建的一维土壤水分计算模型具有较高的计算精度。研究结果可以为城市化背景下草地植被根系层蒸散发及土壤水分运动的研究提供部分基础数据和方法上的借鉴。     

数据同化对流域蒸散发过程模拟的影响研究

为研究数据同化系统对流域水文过程模拟特别是蒸散发模拟的矫正情况,构建一种基于时变增益水文模型和遥感蒸散发的确定性集合卡尔曼滤波同化系统。参照流域出口流量和子流域蒸散发观测分析水文过程的模拟精度。在时间过程和空间分布上探求流域蒸散发的模拟精度、变化过程和同化校准效应。结果表明,经过数据同化,时变增益水文模型的模拟精度在纳西效率系数和水量平衡系数2个指标上都得到提高;子流域尺度上蒸散发精度也得到改善。进一步分析发现,数据同化对极端气候和人类用水影响明显下的水文模拟实现了较为显著的修正。该方法具有潜在的实用价值,可作为水文过程模拟的备选工具。     

分布式水文模型在华北平原水资源管理中的应用

自20世纪80年代以来,地下水过度开采导致了华北平原水位快速下降。在过去几十年里,研究华北平原的大多数水文模型或者只与地下水有关,或者只在局部范围内进行。针对目前为止的研究状况,利用MIKE SHE软件建立了华北平原地表水-地下水耦合的分布式水文模型,模拟主要水文循环过程。利用地下水水头观测数据对模型进行校准(2000～2005年)和验证(2006～2008年)。均方根误差(大多数值4 m)和相关系数(0.36～0.97)的分析结果均表明了模型校准和验证的有效性。水均衡分析结果表明:大约70%的水通过蒸散发的形式离开系统,29%的水通过地下水开采的形式离开系统。根据分析结果,对华北平原水资源可持续管理进行了深入分析,提出了包括减少蒸散发、南水北调工程调水、节水灌溉技术推广和水质保护相关措施。     

基于物理过程的分布式流域水沙预报模型

将分布式水文模型与土壤侵蚀产沙模型相互嵌套,构建了一个分布式流域水沙预报模型。模型基于DEM,将流域离散为“坡面+ 沟道”系统,采用“+ 1 ”分级方法将沟道组织为河网,实现了流域水沙预报的并行计算。坡面单元划分为植被层、地表层、非饱和带和地下水层,模拟了降雨、截留、蒸散发、入渗、地表径流、壤中流和地下水、各种形式的侵蚀产沙及泥沙输移;沟道进行汇流演算以及泥沙输移。模型在李子溪流域对长系列降雨的模拟结果表明,模型的水文模块模拟精度良好,侵蚀产沙模块模拟效果基本令人满意。     

淮河流域蒸散发能力估算研究

蒸散发能力是水文模型的重要输入项,合理估算流域蒸散发能力直接影响流域产流量的计算精度。选取淮河息县以上流域为研究区,构建考虑土壤蒸发和植物散发的分布式双源蒸散发能力计算模型,并将能逐日动态模拟叶面积指数的植物生长模型与其集成,以日为时间尺度,基于流域土地利用、气象和植物生长资料,计算了2000-2008年研究区每个1 km×1 km栅格的蒸散发能力,并将蒸发皿所在网格的蒸散发能力计算值与蒸发皿观测得到的水面蒸发值进行了相关性分析。结果表明:模型计算的蒸散发能力能较好地反映流域实际蒸散发能力,可以为分布式水文模型提供蒸散发能力输入资料。研究成果为淮河流域蒸散发能力的计算提供了新的途径,对其它流域蒸散发能力的计算也具有参考价值。     

汾泉河平原水文模型在防洪除涝水文计算及水资源评价方面的应用

汾泉河平原水文模型设置了模拟平原区水分下渗运动特点的产流机制,运用土壤水非饱和水分运动理论模拟潜水蒸发机制,运用非线性水库模拟地下水出流机制。模型运用降雨及蒸发资料,可以模拟全年逐日河川径流过程、降雨入渗补给地下水过程、地下水出流过程、土壤植物蒸散发、潜水蒸发过程及地下水过程四方面的实测资料来检验,模型参数合理可靠。模型在淮北平原七个流域进行了扩大检验均取得了好的效果。由于模型的功能较全面,该模     

鄱阳湖基础地理测量项目介绍

由于鄱阳湖现有的基础资料不能准确定量反映湖区现状,影响了鄱阳湖生态经济发展,为此江西省政府决定开展鄱阳湖基础地理测量。测量采用了全数字摄影测量、卫星遥感、全球定位、GPSRTK＋数字测深仪＋导航软件、GPS基准站网监测系统（CORS）等方法和技术,编制了大比例湖区数字地形图、湿地植被图和湖流与水质关系、不同水文条件下分区水位-面积及水位-容积关系等成果。该成果在大湖基础性生态研究测量方面具有开创性,将对鄱阳湖生态保护、江湖生态健康和生态水利建设等应用研究提供坚实的基础资料。