洪泽湖水生态健康综合评价指标体系

湖泊生态系统健康综合评价是当前湖泊保护与管理的热点问题。湖泊生态系统健康综合评价指标体系的构建是湖泊生态系统健康评价的前提。本文以洪泽湖为研究对象,根据洪泽湖管理需求和服务需求,结合洪泽湖功能定位、生态健康要素现状特征和周边区域社会经济特征,基于"压力—状态—响应"(PSR)系统模型,从自然属性和社会服务属性两个方面筛选指标,构建了洪泽湖水生态健康综合评价指标体系。本文采用层次分析法和模糊评价法建立了一个包含指标录入及预处理、指标权重层次分析、模糊综合评价三个计算模块的洪泽湖水生态健康综合评价模型,建立了完整的洪泽湖水生态健康综合评价方法,以期为洪泽湖的科学开发、系统管理和有效保护提供理论依据。     

洪泽湖流域生态风险评价

为了对洪泽湖流域的生态风险进行评价,构建了洪泽湖流域生态风险评价指标体系,基于层次分析法-熵权法计算了体系中各指标的权重,并计算出流域的综合风险值,分析了影响流域生态健康风险的主要因素,提出了应对风险的具体措施。结果表明:现状年洪泽湖流域的综合生态风险值为0.764 9,生态风险评估等级为四级,处于较低水平,整体而言呈现生态良好的状态;生物多样性、干旱灾害指数和湖泊面积萎缩指数对湖泊的风险贡献最高,对洪泽湖流域更易造成风险,因此推动洪泽湖湿地保育工作、加强流域干旱灾害风险防范以及湖泊面积变化监控可为洪泽湖的生态健康发展提供保障。     

基于投影寻踪的湖泊生态健康评价

提出基于投影寻踪的模糊模式识别模型进行湖泊生态健康评价,介绍其主要的4个步骤:1筛选能够反映湖泊健康状况的指标体系;2建立评价标准;3用投影寻踪法确定各指标权重;4采用模糊模式识别模型评价湖泊健康等级,将此模型应用于洪泽湖生态健康评价。结果表明:洪泽湖健康状态处于微病态状态,TN、TP含量过高是影响洪泽湖健康的主要原因;基于投影寻踪的模糊模式识别模型的评价结果符合湖泊实际生态健康状况;模型可推广应用于其他生态系统评价。     

兴庆湖生态系统健康评价方法研究

分析了国内外生态系统健康研究现状,提出了评价湖泊生态系统健康的方法体系、指标和综合健康指数,运用熵权综合指数法对湖泊生态系统进行了评价,并以西安兴庆湖的数据为例进行诊断,方法原理简单,计算简便,结果可靠、直观,是一种值得推广的定量评价方法。     

洪泽湖生态系统演变趋势分析及生态安全问题诊断

洪泽湖是中国最大的平原水库型湖泊及南水北调东线工程最为重要的调蓄过水通道,生态安全问题已日益突显。以洪泽湖水生态调查为基础,分析近年洪泽湖水生态系统演变趋势,并从洪泽湖的水生态健康程度、流域污染物输入状况、水质安全与土地利用、社会经济结构与发展模式等方面着手,对洪泽湖生态安全问题进行了全面分析。结果表明:洪泽湖生态安全在生态服务功能、污染物输入、供水水质安全、社会经济发展模式等方面存在一定的问题,必须采取有效防范对策,构建健康生态系统,最终实现湖泊生态环境与社会经济的和谐发展。     

城市湖泊生态系统健康评价与修复研究

城市湖泊是城市湿地重要的组成部分,随着我国城市化进程不断地发展,对城市湖泊各种资源的需求日趋加强。在分析城市湖泊特征的基础下,提出了城市湖泊健康的内涵,基于此内涵构建评价指标体系,从自然湖泊状态、人-水关系的健康两方面提出12个指标描述城市湖泊生态系统的健康,并给出各指标的量化标准。以苏州市吴江市潜龙渠为例进行研究,计算表明潜龙渠健康综合指数2011年与2014年分别是0.343和0.582,可见潜龙渠已从"微病态"过渡为"亚健康"状态,湖泊生态环境改善明显,说明该指标体系适用性较强,充分体现城市湖泊的特征,评价结果较为客观,易于推广。评价结果表明,潜龙渠生态修复措施颇有成效,梳理潜龙渠生态修复方案以供其他城市湖泊借鉴,为城市湖泊生态系统的管理、治理提供决策依据与经验。     

跨区域湖泊分区健康评价研究

为科学编制跨区域湖泊“一湖一策”，推进跨区域湖泊保护与治理，以安徽省高塘湖为例，提出跨区域湖泊分区健康评价方法，并在大量数据监测的基础上对高塘湖健康状况进行了评价。结果显示，高塘湖整体处于健康状态，属二类湖泊。各区域宜根据湖泊分区健康评价结果有针对性地开展湖区保护治理工作。     

城市湖泊生态健康评价指标体系研究

人为干扰造成城市湖泊生态系统服务功能日趋下降,退化城市湖泊生态系统修复成为近年来研究热点之一,但对于目前健康城市湖泊的评价指标的认识尚不统一,给城市湖泊生态修复和规划建设带来困难。在系统梳理有关研究成果的基础上,从景观优美、岸线形态合理、生态服务功能完整、自我修复能力较强等健康城市湖泊生态特征出发,构建了相应的评价指标体系,提出了指标的评价参考标准,为城市湖泊生态修复和规划建设提供了理论依据。     

基于湖泊生态系统健康评价方法

生态系统健康是20世纪末提出的新概念,是生态学和环境管理方面一个正在发展的综合性研究领域。生态系统健康评价的指标体系包括物理化学指标、生态学指标和社会经济指标三大类。湖泊作为生态系统健康探索的重要领域,其评价方法主要有两类,即指示物种法和指标体系法。重点介绍了生物整合性指数(IBI)、生物多样性指数(DI)、营养状态指数(TSI)和系统生态学能质函数指标(Exergy)等方法在湖泊生态系统健康评价中的应用。     

基于GIS的青海湖流域水生态功能分区

湖泊型水生态功能分区是以流域数字高程模型(DEM)为底图,通过水文分析划分出目标流域的自然水文单元和水系,借助流域综合调查资料确定水生态功能分区,也是地学分区面向生态环境领域的发展和应用。基于GIS技术,将研究区7大主要河流水系图、DEM、生态系统服务价值总量图、归一化植被指数(NDVI)图、土地利用类型图等进行统一处理为栅格单元相同的栅格图,使用GS+软件计算各指标要素的空间自相关距离,从而得到各因子之间的空间自相关距离,确定青海湖流域水生态功能一二级分区主导指标和影响指标,运用ArcGIS 10.0软件中的空间叠加法对选定的指标栅格图进行模糊叠加,修正分区边界,确定青海湖流域水生态功能一级分区为8个。以青海湖流域水生态功能一级分区图为底图,在一级分区的基础上确定青海湖流域水生态功能二级分区为27个。青海湖流域水生态功能一、二级分区有助于丰富青海湖流域分异规律研究,为青海湖国家公园的建设提供理论与方法指导。     

洪泽湖洪水调蓄能力研究

洪泽湖在淮河流域防洪中发挥着巨大的作用,当前针对洪泽湖调蓄能力的研究较少,且不够全面。梳理了洪泽湖对洪水的调蓄过程,将洪泽湖对洪水的调蓄作用分为蓄滞作用和调节作用进行综合分析。结合1991、2003和2007年的暴雨洪水资料,对洪泽湖的调蓄能力进行了分析。洪泽湖对洪水的一次调蓄量变化不大,均为30×108m~3左右,表现出增长趋势。基于调蓄量无法充分表示洪泽湖的蓄滞作用,提出了能更准确表示湖泊对洪水蓄滞作用的参数——调节系数。洪泽湖对洪水的调节系数由0. 19提高至0. 21增长到0. 38,表明洪泽湖对洪水的蓄滞作用逐步增强。洪泽湖对"高瘦型"和"矮胖型"洪水的调节作用明显不同,对"矮胖型"洪水的调节作用更强。提出了出湖河道的泄流能力也是洪泽湖调蓄能力的一部分,人工河道的投入使用在防洪中发挥了重要作用。泥沙淤积和人工围垦是洪泽湖调蓄能力变化的决定性影响因素。研究结果为洪泽湖调蓄能力的分析提供了理论指导和技术支持。     

洪泽湖换水能力的时空分布特征EI北大核心CSCD

为研究洪泽湖换水能力的时空分布特征,基于MIKE21建立洪泽湖二维水动力模型,模拟分析了洪泽湖不同湖区的换水周期;考虑洪泽湖的流场呈现风生流和吞吐流双重特点,分析了不同季节和不同风场条件下换水周期的空间变化特征。结果表明:洪泽湖换水周期空间异质性明显,从南到北梯度递增,冬季和春季全湖平均换水周期较长,分别为75 d和60 d,秋季和夏季的全湖平均换水周期较短,分别为49 d和31 d;实际风场对洪泽湖的换水能力起到正向作用,东南风对洪泽湖的换水能力起正向作用,东北风对洪泽湖的换水能力起到抑制作用。     

洪泽湖入湖水沙序列的多时间尺度小波分析

为了分析洪泽湖入湖水沙序列的多时间尺度变化过程及特征,预测洪泽湖入湖水沙变化趋势,利用洪泽湖1975—2015年的年来水、来沙量数据,在统计分析的基础上,对洪泽湖年来水、来沙序列进行延伸和距平处理,采用小波分析方法对处理后的洪泽湖入湖水沙距平序列进行Morlet连续复小波变换,得到了小波变换系数的实部等值线图和模方等值线图,小波方差图和主周期变化趋势图。结果表明:洪泽湖近41 a年来水、来沙序列存在着多时间尺度特征,在不同的时间尺度下,洪泽湖年来水、来沙量丰枯变化趋势不同;年来水、来沙序列存在着同样的第一主周期,为30a特征尺度,在该特征尺度下,预测2015年之后未来短时间内洪泽湖年来水量、来沙量将分别进入到枯水期和少沙期且都将处于相应的峰值期。     

Rainfall-runoff simulation and flood forecasting for Huaihe Basin

The main purpose of this study was to forecast the inflow to Hongze Lake using the Xin＇anjiang rainfall-runoff model. The upper area of Hongze Lake in the Huaihe Basin was divided into 23 sub-basins, including the surface of Hongze Lake. The influence of reservoirs and gates on flood forecasting was considered in a practical and simple way. With a one-day time step, the linear and non-linear Muskingum method was used for channel flood routing, and the least-square regression model was used for real-time correction in flood forecasting. Representative historical data were collected for the model calibration. The hydrological model parameters for each sub-basin were calibrated individually, so the parameters of the Xin＇anjiang model were different for different sub-basins. This flood forecasting system was used in the real-time simulation of the large flood in 2005 and the results are satisfactory when compared with measured data from the flood.     

基于遥感数据的洪泽湖库容曲线推求

基于洪泽湖区域21景ETM+遥感影像,解译得到洪泽湖的水面变化时间序列数据;结合三河闸(闸上)实测水位数据,推导了洪泽湖水位水面面积函数关系,运用积分方法得到洪泽湖库容曲线,并与现有库容曲线进行了对比分析。结果表明:洪泽湖周边水域圈圩养殖区是早期形成的,2000—2015年间圈圩总体上得到一定的控制,但在洪泽湖西岸有进一步加剧的趋势;水位-水面面积函数的选取对低水位水面面积推算有影响,进而对湖泊死库容计算产生累计误差影响;遥感影像数据越丰富、影像之间的湖泊水位差越小,则库容曲线越准确。     

淮河中游河道与洪泽湖水沙交换程度分析

淮河中游河道与洪泽湖的水沙交换程度影响着河湖之间的内在关系,通过计算淮河与洪泽湖1975-2015年的水沙交换指数,利用多种统计检验交叉互补的方法,对河湖水量交换指数和泥沙交换指数进行了趋势变化、突变检验及周期性分析。结果表明：受不同年代治淮工程的影响,河湖水量交换指数整体而言呈不显著增大趋势,造成洪泽湖库容呈不显著增大趋势;入湖泥沙量大于出湖泥沙量,湖盆泥沙的淤积量逐年呈不显著增大趋势。洪泽湖库容及湖盆淤积在研究时期内呈稳定的波动状态,未发生较为显著的突变现象。淮河干流与洪泽湖的水沙交换程度存在多时间尺度的周期性特征,均以14a为第一主周期,河湖水沙交换程度处于相对稳定的状态。研究结果阐明了淮河中游河道与洪泽湖的水沙作用关系,可为河湖治理提供理论参考。     

太湖和洪泽湖天然有机质与重金属结合特性研究

利用同步荧光光谱表征浅水湖泊太湖和洪泽湖中天然有机质(NOM)的组成,同时利用荧光淬灭滴定试验研究了NOM与Cu~(2+)和Cd~(2+)的结合特性。结果表明:两个湖泊的NOM中类蛋白质和类腐殖质组成比例存在显著的差异,太湖NOM主要由类蛋白质和类腐殖质组成,洪泽湖NOM则以类腐殖质为主;太湖和洪泽湖NOM与Cu~(2+)和Cd~(2+)的结合点位及结合能力存在显著差异,NOM中类腐殖质的结合点位要显著多于类蛋白质;太湖贡湖湾和梅梁湾NOM中类蛋白质与Cu~(2+)的结合能力以及梅梁湾NOM中类蛋白质与Cd~(2+)的结合能力强于类腐殖质,但贡湖湾NOM中类蛋白质与Cd~(2+)的结合能力则弱于类腐殖质,而洪泽湖NOM中类蛋白质与Cu~(2+)和Cd~(2+)的结合能力均强于类腐殖质;太湖NOM与重金属Cu~(2+)和Cd~(2+)的结合能力要显著高于洪泽湖NOM。     

淮河流域环境流变化及其对洪泽湖鱼类栖息地的生态影响

为分析淮河流域环境流要素的变化趋势及其对洪泽湖鱼类栖息地的生态影响,以淮河中下游河段为研究区,采用IHA法,将蚌埠水文站1950—2015年径流序列划分为2002年蚌埠闸扩建前后两个时期,采用5种流量事件筛选出32种环境流评价指标,分析了水文变异条件下5种环境事件的生态效应;以鳜鱼为洪泽湖指示鱼类,综合考虑栖息地限制因子,运用PHABSIM模型得到栖息地加权可利用面积-流量曲线,计算了鳜鱼产卵期的生态流量。结果表明:淮河中下游环境流组成趋于单一化,大洪水事件减少,枯水流量增大,高脉冲流量持续时间缩短,出现次数增加,对下游生态环境不利;洪泽湖鳜鱼4—6月产卵期的最小生态流量为300 m~3/s,适宜生态流量为550 m~3/s;需合理调控环境流,增加鱼类补充和物质循环,并采取湖泊生态修复等措施,维持洪泽湖的生态平衡。     

入海水道二期对洪泽湖地区洪水风险的影响研究

为探究淮河入海水道二期工程对洪泽湖的泄洪能力以及周边滞洪区的影响,在对研究区河网概化及地形处理的基础上,建立了研究区河网一维、洪泽湖湖区与周边滞洪区二维耦合的水动力数值模型,并采用1991,2003,2006,2007四年实测历史洪水资料对模型进行率定及验证。基于现状工况、规划工况以及不同洪水量级,设计了5个对比方案对研究区进行洪水演进数值模拟,对不同洪水量级进行横向对比,对不同工况进行纵向对比,并对不同方案进行淹没面积分析和洪水影响分析。结果表明,入海水道二期工程的启用可以有效降低洪泽湖水位,提高洪泽湖的防洪标准和周边滞洪区的启用标准,减少同等洪水量级下的受影响人口数和区域GDP,为洪泽湖的防洪安全建设以及周边蓄滞洪区的稳定发展创造了条件。     

扩大入江、入海泄量对洪泽湖及其上游淮干水位影响分析

为探究洪泽湖的出湖流量变化对洪泽湖的泄流能力以及淮河中下游水位的影响,建立淮河中下游一维、洪泽湖二维水动力数学模型,通过实测水文资料对模型进行率定及验证。基于数学模型,分析了扩大入江水道以及入海水道泄量对洪泽湖及淮河干流水位的影响。结果表明: 提高淮河入江水道泄流能力使其达到设计泄量,能使洪泽湖湖区内各个位置水位有所降低,其中蒋坝水位降幅最大,1991 年洪水时下降 0. 7 m,2003 年洪水时下降 0. 62 m,同时使淮河干流沿程水位均有不同程度的降低,从上游至下游沿程水位降幅呈逐渐增加的趋势。实施淮河入海水道工程对 1991 年型洪水洪泽湖湖区水位降低效果明显,其中蒋坝水位降幅最大,为 0. 06 m。淮河入海水道二期工程的启用能够使洪泽湖内水位有明显的降低,其中蒋坝水位降低幅度最大,1991 年洪水蒋坝水位降低 0. 3 m,溧河洼地区以及淮北淮南处降幅比蒋坝小,对淮干入湖河段水位的降幅相对比较小,到吴家渡水位降幅不明显。