三江平原沼泽湿地区道路冻害

三江平原沼泽湿地区,在自然和人为影响下,发育着五种不同类型的道路翻浆,某些路段产生雪阻,冰糊(涎流冰)、路面挂冰等道路冻害,严重影响交通运输,采取相应防治措施维持运营。     

三江平原典型沼泽湿地能量平衡和蒸散发研究

基于涡度相关技术对三江平原典型沼泽湿地的水热通量进行了连续观测,研究沼泽湿地能量平衡和蒸散发的季节变化,确定观测期内沼泽湿地总蒸散量,并通过逐步回归方程估算沼泽湿地水面蒸发和植被蒸腾。结果表明,沼泽湿地的能量平衡具有明显的季节变化特征,总体看来,潜热通量是湿地的主要能量支出项,占净辐射的45.5%,感热通量和存储热通量分别占净辐射的27.9%和26.7%。2006年5~10月份沼泽湿地总蒸散量为310.6mm,月均日蒸散量最高值出现在7月。观测期内沼泽湿地水面蒸发量约为221mm,占总蒸散量的71%左右,植被蒸腾量则约占总蒸散量的29%,湿地蒸散发以水面蒸发为主。     

三江平原湿地消长与区域气候变化关系研究

以遥感手段为主,提取近20年来多个时期三江平原湿地变化动态数据。将湿地动态数据与历年气象数据相对变化比较处理后,再作灰色关联分析,可以发现它们之间的相互关系。研究表明三江平原湿地面积减小迅速,三江平原区域气候环境变化剧烈,超过全球气候变化速度。通过灰色关联分析可以发现,湿地在维持区域"冷湿"效应中作用突出,三江平原湿地的变化与气温变化成负相关,与降水、湿度变化成正相关。湿地消长与气候要素中的降水因子的相关关系最大,与日照因子相关关系较低,与降雪因子几乎无关。     

嫩江流域沼泽湿地景观变化及其水文驱动因素分析

借助ArcGIS空间分析工具,以嫩江流域1978年、1990年、2000年和2008年4期遥感湿地分布图为基础,采用SWAT (Soil and Water Assessment Tool)水文模型将嫩江流域划分为43个子流域,并以沼泽湿地类型为例,将各个子流域内降水和径流信息与湿地退化遥感信息作对比筛选,对全流域以及湿地面积减少严重所在子流域作进一步分析。另外,利用两期土地利用类型数据生成嫩江流域土地利用转移矩阵。结果表明:1978—2008年间嫩江流域沼泽湿地退化严重,尤其以1990—2000年间最为显著。这与流域内降水、径流的变化密切相关,并受到土地利用类型转化以及水利工程建设等人类活动的影响。其中,沼泽湿地面积变化与流域径流系数变化在0.01水平上呈极显著正相关,pearson相关系数为0.90。气候变化和人类活动影响下对湿地水文过程以及水资源的变化,导致湿地日益萎缩,对流域内湿地生态系统平衡产生了负面影响。     

三江平原湿地时空演变探究

借助遥感、GIS技术,利用1975年MSS、2000年TM和2015年ETM数据,采用人工目视解译方法,辅助野外调查验证,得到三江平原湿地空间分布数据,进而研究1975年至2015年三江平原湿地的分布特征,并结合研究区气温和降水量数据对湿地变化的影响因素进行分析。研究结果表明:2000年以前,湿地减少的面积为8 426.81 km~2,其中沼泽草甸湿地减少最为明显,人工湿地增加了6 939.87 km~2。2000年以后,沼泽湿地变化依然剧烈,面积减少了2 794.24 km~2。自然湿地破碎化程度加剧,人工湿地面积增加,受人类活动影响较大。     

三江平原沼泽湿地和农田的演替过程对地下水的影响

三江平原是我国重要的商品粮基地和沼泽湿地集中分布区。60 a来,随着农田面积持续增加和种植结构调整,湿地退减和地下水水位下降备受关注,地下水是否超采争议不断。文章选取1956—2019年7期遥感影像数据,采用单一土地利用动态度进行沼泽湿地和农田的演变进程特征分析;以1980年、2019—2021年4期同期统测数据和国家地下水监测工程数据为基础,探讨了湿地农田化对地下水水位的影响。结果表明：（1）1956—2019年沼泽湿地呈现减少态势,旱田呈现先增加后减少的态势,水田呈现先增加后稳定的态势,在1956—1996年具有“沼泽湿地变旱田”的特征,2.36×104 km2的沼泽湿地变成旱田,在1996—2019年具有“旱田改水田”的特征,1.15×104 km2的旱田变成水田;（2）三江平原1980—2021年36 546 km2的区域地下水水位降幅小于5 m,3 669 km2的区域地下水水位降幅大于10 m,建三江垦区存在超采地下水现象;（3）与1980年枯水期地下水水位相比,以降深10 m计算,2021年地下水降落漏斗面积为3 669 km2,较2019年面积增大269 km2,向北东方向略有扩张;（4）2019年建三江垦区在强降水的条件下地下水仍难以实现“以丰补欠”的自然调节,地下水储量减少5.81×108 m3。此研究成果为区域水平衡研究奠定了基础,对科学认识水土资源合理开发利用具有重要意义。     

水沙变化对黄河三角洲湿地景观格局演变的影响

基于1950-2005年的水文和气象数据及1986、1996和2001年黄河三角洲遥感影像解译数据,运用回归分析和主成分分析方法探究主要湿地景观格局演变与水文气象要素之间的定量关系,建立了湿地景观面积与水文、气候要素之间的回归模型,结果表明,进入黄河三角洲的河流径流量200亿~300亿m3、输沙量5亿~8亿t是维持湿地景观格局稳定最适宜的径流和泥沙过程;河流径流量和输沙量是影响黄河三角洲湿地格局演变的主要分异因素,并与湿地景观面积呈显著正相关关系。这些认识将有利于掌握黄河三角洲湿地的变化特性,对建立湿地退化预警机制和生态环境保护具有重要意义。     

胶州湾滨海湿地的景观格局变化及环境效应

在湿地景观类型分类基础上,利用RS及GIS技术提取了1986、1995和2010年胶州湾滨海湿地的Landsat卫星假彩色合成影像的空间属性数据,利用斑块动态度、斑块密度指数、景观多样性指数、斑块破碎化指数研究了胶州湾滨海湿地的景观格局变化及累积环境效应。结果表明,1986～2010年胶州湾滨海湿地总面积减少,河流与河口湿地面积稍有增大,潮间带滩涂和潮上带湿地面积和斑块数减小;养殖池面积增大、斑块数增多,盐田面积减小、斑块数基本未变,增加了湿地公园这种新的人工湿地景观类型。期间,湿地的景观斑块密度指数、多样性指数和景观斑块破碎化指数增大了。上述湿地面积和景观格局变化是由围垦、城市化、港口和道路建设、河流径流量和输沙量减少、海岸侵蚀、海水入侵、全球变暖、海面上升等因素引起的,并导致湿地生物多样化水平下降、有害植物入侵、环境净化功能降低、污染和赤潮灾害加重、植被退化演替、渔业资源衰退和湿地生态系统服务价值降低等累积环境效应。为减轻这些不利的累积环境效应,应采取建设湿地自然保护区、控制养殖池和盐田规模、发展工业循环经济和生态农业等措施保护胶州湾滨海湿地。     

沼泽湿地重金属元素输入的历史变化

本研究主要目的是判断是否能够通过无尾河下游湿地沉积记录重建重金属输入历史.冬季在向海两处沼泽采集了代表一定范围汇水区与人类活动影响的沉积芯.沉积芯由137Cs、210Pb法定年,由原子吸收光谱法测定重金属,并根据沉积速率和重金属含量计算重金属沉积通量.通过对向海沼泽湿地沉积柱样的重金属元素沉积通量研究,揭示了该沼泽近百年来,特别是近20年来重金属污染物的沉积特征与变化.污染物的沉积通量较沉积物含量更能记录污染历史变化:1980年以后,Cu、Zn、Fe、Mn、Cr和Pb等的人类活动影响产生的输入量已超过自然输入量(1.20～3.67),表明近年来流域内人类扰动的增强;Zn(13.3～14.8)和Pb(11.7～15.2)较高的标准偏差指示其受河流沉积影响而历史变率较大.向海沼泽湿地重金属污染物可分为3个沉积历史阶段,其与流域土地开垦和大型露天煤矿的开发历程具有较好的对应关系.     

农田排水对沼泽湿地毛果苔草的影响及效应

随着三江平原沼泽湿地的垦殖,农田排水不断进入沼泽湿地,对湿地生态系统造成不同程度的影响。当一定氮、磷浓度的农田排水进入毛果苔草沼泽湿地后,水中TN、NH₄+-N、TP和PO₄3--P的含量均明显升高,8~9月份TN和NH₄+-N含量分别为自然沼泽湿地水体的1.51~2.10倍和1.53~3.02倍;TP和PO₄3--P含量分别为1.30~4.08倍和4.33~11.33倍。接受农田排水的毛果苔草根、茎叶生物量明显增高,相应的植物不同部分TN、TP含量也明显增高,其毛果苔草根部TN、TP含量与水中TN、TP含量的相关关系比自然湿地毛果苔草的这一相关关系更强,表明农田排水可促进毛果苔草的生长和对氮、磷的吸收。由于农田排水中磷的含量相对较高,造成湿地水系统N/P失衡,对湿地毛果苔草生态系统的稳定性和生物生产力形成潜在的威胁,因此应控制农田排水直接排入沼泽湿地。     

三江平原1960-2004年农业气候环境年代际变化

为研究三江平原农业气候环境年代际变化,使用1960-2004年三江平原17个国家气象站和14个农垦气象站观测资料,分析了三江平原气候资源和气候灾害变化特征.结果表明:①≥10℃活动积温20世纪60年代、70年代偏少,夏季低温发生频繁.80年代以后热量资源增加,夏季低温出现次数减少.②作物生长季降水量在20世纪70年代、90年代后期以后偏少,干旱年份偏多;其他时段降雨以偏多年份居多,雨涝年份较多.③1960-2004年三江平原热量资源变化与西风带环流及人类活动关系密切;降水资源多少与西太平洋副热带高压强度有很好的关系,与纬向环流变化也有一定联系.     

东北三江平原湿地动态变化研究

借助遥感、GIS手段,以1989年TM、2001年ETM和2007年CBERS遥感影像为主要数据源,通过分析三江平原湿地的分布现状、时空变化规律,并用动态度和景观格局指数量化变化,研究其近20年的变化情况。结果显示:三江平原湿地现主要分布在同江、抚远、富锦、虎林等县市;湖泊和河流湿地呈稳定趋势,沼泽湿地大面积减少,在研究时段内共减少5 356.69 km²,人工湿地大幅度增加,共增加11 597.68 km²。天然湿地破碎化程度加剧,人工湿地呈连片化趋势,受人类活动的影响较大。     

黑龙江省三江平原地下水资源潜力与生态环境地质研究综述

黑龙江省三江平原地下水资源潜力与生态环境地质调查评价项目,是首批国土资源大调查项目之一。此项目已经完成,在水工环境方面取得了重要的成绩。本文对三江平原地下水资源潜力与生态环境地质进行了综合研究;提出了本次研究的目的任务及预期目标;对以往工作进行了评述;阐释了研究思路及主要研究方法;系统地总结了本次工作的成果;最后提出了下一步工作建议。     

三江平原土壤碳库时空变化和影响因素研究

基于东北三江平原土壤地球化学调查数据,估算了表层土壤有机碳密度和碳储量,与全国第二次土壤普查时的土壤有机碳密度进行对比研究,分析了研究区土壤碳库储量及变化的主要影响因素.结果 表明:研究区表层土壤碳以有机碳为主,不同土壤类型有机碳密度及总碳密度有明显差异,沼泽土、泥炭土相对区内其他土壤类型的有机碳密度高,平均在8 kg...     

三江平原地下水流场演化趋势及影响因素

近年来,三江平原部分区域地下水位呈持续下降的态势,引起广大学者和相关部门的高度关注,为了查明三江平原地下水流场时空演化规律,揭示其主要影响因素,以三江平原1980年72组及2019、2020年同期1 092组地下水位统测数据和44组国家地下水监测数据为基础,应用ArcGIS插值分析、栅格代数运算、对比分析等方法,查明了三江平原地下水流场时空演化特征,阐明了不同影响因素对地下水流场演化的控制作用。结果表明:与1980年相比,三江平原地下水位整体呈下降趋势。西部平原区地下水位累计降幅1～5 m的区域面积2.6×104 km2;东部建三江垦区累计降幅大于5 m的区域面积为1.17×104 km2,其中,累计降幅大于10 m的区域面积为3 400 km2,地下水位年均降幅约0.29 m。地下水开采引起地下水流场变化,“西砂、东黏”的水文地质条件促使区域地下水降幅的时空演化差异;水田种植规模的不断扩大引起地下水超采,浅地表黏土层阻挡降水入渗补给,地下水无法实现以丰补欠自平衡,造成了建三江垦区地下水位的持续下降。本研究成果为进一步查清三江平原地下水变化规律和现状特征奠定了基础,为科学指导地下水资源合理开发利用和管理提供了技术支持。     

三江平原地下水资源合理开发利用模式探讨

本文按地下水系统及行政区划分析了三江平原各地区地下水资源的可开采资源量及地下水资源开采潜力,针对不同地区提出不同的地下水开采方案,做到科学有序、合理开采.     

三江平原地下水资源潜力评价

三江平原地区第四系松散堆积物厚度一般为100～200m,最厚达300m,为结构单一、大厚度的砂、砂砾石含水层,储存运移着巨量的孔隙水(部分为微承压水).含水层疏导功能与富水性强,单井涌水量多在1000m3/d,且水质为矿化度小于1g/L的淡水.依据含水层的地质时代和贮水介质类型,将三江平原地下水系统划分成第四系孔隙含水层亚系统、第三系孔隙裂隙含水层亚系统、基岩裂隙含水层亚系统.其中第四系孔隙含水层亚系统进一步分成更新统含水层次级亚系统和全新统含水层次级亚系统;第四系更新统含水层次级亚系统又细分为下、中、上更新统含水层.根据盆地浅部区域地下水分布的主要控制因素(流域水系、地质构造、地貌条件、含水层结构及地下水补、径、排条件),对三江盆地地下水系统进行了系统的描述;各地下水动力亚系统受外部动力条件(降水、蒸发、地表水、地下水)的制约,同时受内动力条件(含水介质循环条件)的控制,形成了独特的地下水动力场;论述了含水层系统的特征、边界条件、输入特征、输出特征、内部功能特征等.最后对三江平原的地下水资源潜力进行了计算与评价:依据水均衡原理,充分地考虑了计算区及计算单元在开采状态下多年补、排均衡的基础上,利用长系列的气象、水文资料,应用三维模型模拟计算了丰、平、枯水年各计算单元的地下水补给量和可开采量,进而求得了多年均衡条件下全区地下水可开采资源量.     

三江平原地表水与地下水氢氧同位素和水化学特征

地表水与地下水的相互作用是水循环研究中的重要组成部分,是水资源管理、规划和优化配置的基础。通过野外考察取样和室内测试分析,应用同位素和水化学方法分析了三江平原地表水与地下水的相互作用关系。结果表明:兴凯湖水氢氧同位素最富集,乌苏镇井水同位素最贫化。松花江、黑龙江和乌苏里江沿河流流向,δD都呈现贫化的趋势;δ18O在松花江和黑龙江沿河流流向有富集的趋势,而沿乌苏里江则呈现贫化趋势。在松花江和黑龙江汇合处,黑龙江江水同位素贫化,电导率低。深井的氢氧同位素比浅井贫化,电导率较小。三江平原当地大气降水线(LMWL)为δD=7.4δ18O-3.1。三江平原水化学主要是Ca·Mg-HCO3型,在人类活动较大的地方,水化学类型发生了改变。利用氢氧同位素和水化学分析表明降水是地表水和地下水的补给源,地表水与地下水水力联系较强。地表水与地下水应作为统一体进行水资源管理。     

近20年三江平原地表蒸散发时空特征及驱动因素分析

分析地表蒸散发时空变化规律及驱动因素,对促进区域水资源的科学分配、做好生态系统水源保护具有重要意义。本文基于MOD16蒸散发遥感数据产品,采用趋势分析及显著性检验法,深入分析了近20年三江平原地表蒸散量的时空变化特征,根据Penman-Monteith公式选取与地表蒸散量（ET）相关的驱动因子,分析各驱动因子对地表蒸散量变化的影响,并构建岭回归统计模型,分析研究地表蒸散量变化的主要驱动因子及其相对贡献率。结果表明：近20年三江平原地表蒸散发（ET）年际起伏特征明显,整体呈上升趋势;研究区内91.53%的地区ET呈增加趋势,且ET分布的地域差异逐年缩小;年内ET呈单峰型周期性变化,季节差异性明显;研究区坡度对ET有正向影响,高程和风速对ET有负向影响;气温、日照时数、降水量及NDVI与ET均呈正相关性,其中降水量与ET相关性最为显著;构建岭回归驱动分析模型的决定系数R²为0.823,能够有效解释各驱动因素与ET的关系。模型计算结果表明：降水量和植被覆盖度对三江平原地表蒸散量影响较大,是影响地表蒸散量变化的主要驱动力。     

Evaluation of groundwater potential and eco-geological environment quality in Sanjiang Plain of Heilongjiang Province

Sanjiang Plain of Heilongjiang Province has become an important commodity grain base in our country after the construction of more than a century. Groundwater is the main water source for industrial and agricultural production and daily life in the area. With the large-scale development and construction in this area, there are a series of ecological and environmental geological problems, such as the reduction of groundwater resources, which seriously restricts the sustainable development of local agriculture and society as well as economy. Based on the characteristics of three-dimensional flowof groundwater in Sanjiang Plain, this paper adopts the simulation software Visual MODFLOW to evaluate groundwater exploitation potential. The results show that overall there is a certain exploitation potential of Sanjiang Plain groundwater but it is unevenly distributed, and overdraft phenomenon exists in seven farms such as Baoquanling and Chuangye. Based on analytic hierarchy process, the evaluation result of eco-geological environment quality in Sanjiang Plain shows that 94.5% of the region features good geological environment quality, medium stability and medium bearing capacity. The study can provide geological evidence for optimal allocation of water resources, land planning and regulation, and the high and stable yield of the commodity grain base in Sanjiang Plain.