中华鲟的保护生物学研究进展

中华鲟是一种洄游性的鲟科鱼类,平时生活于海洋,亲鲟成熟后溯游到江河里繁殖。在长江葛洲坝修筑以前,中华鲟产卵场位于长江上游和金沙江下游江段。６０－７０年代中期,一些科研单位对上游中华鲟繁殖群体及产卵场等进行了较为全面的调查,撰写出现敢《长江鲟鱼类生物学与人工繁殖研究》,中华鲟的人工繁殖也于１９７１年产首获成功。葛洲坝枢纽建成以后,中华鲟繁殖群体被阻隔于葛洲坝下游宜昌江段,围绕大坝对中华鲟生存带来的不     

鄂尔多斯遗鸥保护区植被-水资源模拟及其调控

鄂尔多斯遗鸥保护区是典型的半干旱区内陆湖泊湿地,2002年被列为国际重要湿地,但是近年来湖泊面积急剧萎缩,一级保护动物遗鸥在此基本消失。为了查清湿地缺水的原因,并寻找解决的途径,基于SWAT模型,模拟了集水区的生态水文过程,结合气候演变规律,分析出该湿地缺水1004.3万m3。其中气候因素综合影响的水量为593.4万m3,饲草料基地建设共增加用水377.7万m3,植被封育减少径流24万m3,大口井和截伏流工程耗水9.2万m3。同时,计算了尾闾湿地的生态需水,从资源利用的角度调控集水区的生态水文过程,提出饲料地发展规模以不超过692hm2为宜、适当放牧以减少封育影响并节省饲料地用水、合理布设水利工程等措施,从而实现集水区坡面生态、尾闾湿地以及经济的协调发展。     

石羊河流域河川径流对气候与土地利用变化的响应

应用流域气象和水文过程长期观测数据及四期TM影像数据,在建立基于气候及土地利用两种因素变化的径流过程模拟模型的基础上,分析河川径流对气候与土地利用变化的响应特征,并对其未来可能的变化趋势做出预测。结果表明,(1)1956—2009年,到达石羊河流域下游标志站蔡旗断面的河川径流量,由20世纪50年代的年平均5.392×108m3减少到目前的年平均1.096×108m3;1968年之前蔡旗断面径流量的波动主要是气候变化的结果,而1968之后,蔡旗断面径流量的变化是气候与土地利用变化共同作用的结果;(2)近30年来,气候变化对下游河川径流变化的贡献率平均为4.1%,而土地利用变化,尤其是耕地面积变化的贡献率平均为88.8%;中游灌溉定额平均分别减少5%、10%、15%和20%的情景下,下游河川径流量模拟值分别为1.591×108m3、2.427×108m3、3.262×108m3和4.098×108m3左右。     

水生所与三峡和葛洲坝水利工程中的鱼类保护

葛洲坝和三峡水利枢纽是世界上著名的大型水电工程, 对长江中下游防洪、发电、航运、水资源利用等产生了巨大的综合效益。如何减轻葛洲坝-三峡工程对长江流域生态环境及水生生物的影响经历了漫长而激烈的论证过程。中国科学院水生生物研究所(以下简称“水生所”)自始至终参加了这两个工程的水域生态环境影响评价和鱼类保护工作, 并且做出了重要的贡献。在葛洲坝工程的救鱼对象讨论中, 水生所指出救鱼的主要对象是中华鲟; 在救鱼的措施方面, 水生所科学论证了葛洲坝工程不必修建过鱼设施, 中华鲟在葛洲坝下能够自然繁殖, 中华鲟的救护措施以人工繁殖放流和产卵场的保护为主。在葛洲坝工程建设后, 水生所进一步预测了三峡工程对长江珍稀特有鱼类、重要经济鱼类以及渔业的影响, 并且建议在赤水河建立自然保护区, 作为长江上游珍稀特有鱼类的庇护所; 提出最早的生态调度想法, 通过三峡水库的调度形成人造洪峰, 刺激“四大家鱼”产卵等等。实践证明, 水生所做出的工程影响评价和鱼类保护建议是科学的、符合客观实际的, 对国家的决策起到了重要作用。     

近70年来不同地貌和植被类型区水沙特征演变及其对生态恢复的响应

黄土高原水土流失治理和退耕还林(草)等生态环境建设,对不同植被类型区和治理度下的水沙过程均产生了深刻的影响。以北洛河流域为例,基于1952—2019年实测水文数据,采用水文统计法,对比分析了上、中、下游等不同地貌和植被类型区生态恢复对水沙数量、径流调节、影响因素贡献等的影响及其差异。结果显示：(1)上、中、下游年均径流深分别为30、23、21 mm,产沙量为0.6、0.05、-0.02亿t。中游年均产流量占流域总水量的51%,上游年均产沙量占流域总沙量的90%以上。(2)上、中、下游径流深极显著减少,减少率分别为-0.28、-0.16、-0.43 mm/a;上游产沙量以0.02亿t/a速度极显著降低,中、下游产沙量不显著减少。(3)上、中、下游的削洪、补枯程度逐年代增加,与20世纪60年代比,21世纪10年代洪水期流量(Q₅)分别减少了63%、45%、60%,上游枯水期流量(Q₉₅)增加了68%,中游20世纪80年代枯水期开始产流。(4)与20世纪60年代比,上、中、下游21世纪10年代人类活动对产流量减少的贡献率分别为94.7%、26.7%...     

海绵城市建设对流域海绵体生态水文过程的改善

快速城市化驱动的不透水面比例增加是引起流域洪峰和径流总量增加的直接原因,海绵城市建设通过生态基础设施网络构建增加流域透水面比例,是重构流域生态水文过程的重要途径。但是海绵城市建设在流域海绵体生态水文过程中发挥的作用尚不清楚。本文以深圳市布吉河流域洪湖片区为例,通过雨季水文过程要素在线连续监测来确定海绵城市建设是否改善洪湖片区生态水文过程。结果表明,中观尺度上,雨季降雨量对洪湖片区地表径流总量无直接影响,降雨强度显著影响洪湖片区地表径流峰值流量（P<0.05）,日降雨量对布吉河水质影响极显著（P<0.01）。洪湖片区通过28.3%（0.85 km2）海绵面积建设,透水面比例提升,以生物滞留设施和透水铺装等强化片区蒸散和下渗过程,减少雨季径流97.2%（248.72万m3）,削减典型降雨峰值流量98.2%以上,降低易涝点积水水位至7.8 cm以下,2.8%形成河川径流（布吉河）,海绵面积（比例）和地表径流量削减无直接量化关系。洪湖片区污染物截留时空随保水能力得到提升,控制排放SS月均浓度均低于15.60 mg/L,污染物通过径流裹挟进入布吉河的总量和速率降低,促使布吉河黑臭消除、水质提升至IV类。海绵城市建设对微观尺度生态水文过程的影响与中观尺度存在差异,降雨量等因素与典型项目生态水文过程量化关系不明显。学校、道路和社区公园利用绿色屋顶、透水铺装等强化下渗、蒸散,可削减雨季径流99.0%以上、削减峰值流量97.0%以上,控制SS月均浓度低于17.10 mg/L。总之,以上研究结果强烈表明海绵城市中微观尺度源头减排设施和调蓄设施的耦合建设模式可以削减洪湖片区径流总量、峰值流量、积水水位和径流污染,是一种改善相似流域生态水文过程的有效途径。     

三峡工程运行后对洞庭湖湿地的影响

长江三峡工程建成运行后,其下游第一个大型通江湖泊——洞庭湖的水文、水质以及湿地环境等均发生了很大变化。三峡工程已经开始影响到洞庭湖的泥沙淤积、水位波动、水质以及植被演替等。以三峡水库调度运行方案、河湖交互作用和洞庭湖湿地植被分布格局为基础,从长江三峡工程对洞庭湖水文、水质以及湿地植被演替等方面综述了三峡工程对洞庭湖湿地的综合影响。三峡工程减缓了长江输入洞庭湖泥沙的淤积速率,对短期内增加洞庭湖区调蓄空间、延长洞庭湖寿命有利。总体上减少了洞庭湖上游的来水量,改变了洞庭湖原来的水位/量变化规律。给洞庭湖水环境质量造成了直接或间接的影响,对其水质改变尚存一定争议,但至少在局部地区加剧了污染。水位变化和泥沙淤积趋缓协同改变了洞庭湖湿地原有植被演替方式,改以慢速方式演替,即群落演替的主要模式为:水生植物—虉草或苔草—芦苇—木本植物。展望了今后的研究趋势与方向,为三峡工程与洞庭湖关系的进一步研究提供参考。     

气候、径流及河漫滩湿地淹没状态耦合关系研究——以海拉尔河下游段为例

海拉尔河是内蒙古自治区重要河流,对维持地区生态平衡具有极其重要的作用。选取海拉尔河下游河段作为研究对象（以下称海拉尔河）,以遥感、气候、水文数据为基础,基于淹没频率模型分析探讨河漫滩湿地淹没情况对气候变化的响应。研究表明：海拉尔河气候近三十年呈现干冷变化趋势,多年平均降雨量356.45mm,年均减少11.64mm,多年平均温度-0.2℃,年均减少0.01℃;年径流呈减少趋势,年均减少2.05×10⁸m³;温度下降导致冻土的增加,融雪补给径流减少,从温度层面上对径流产生影响,降雨直接补给径流,降雨减少,径流减少;各淹没频率下的淹没区域,受影响程度不同,大于80％极高淹没频率区受径流影响最小,0-20％极低频率区域受径流变化影响最大;气候-径流-淹没状态存在耦合关系,由于温度下降,研究区冰封时间增长,抑制春季径流的产生,降雨减少,夏秋季的径流延迟,影响河漫滩湿地水份供应,进而减少河水出槽次数,影响河漫滩湿地淹没状态。研究成果可为海拉尔河生态环境保护以及水资源开发利用提供理论支持。     

漓江上游典型森林植被对降水径流的调节作用

利用野外同步长期定位观测林外降雨、地表径流和河川径流的方法,对漓江上游典型森林植被的生态水文过程进行观测研究。结果表明:1)流域降水年内分配极不均匀,50a年降雨量总体变化趋势不明显。林冠截留受林外降雨特征的影响,也与植被类型密切相关。2)地表径流平均滞后时间为70 min。在连续降雨的情况下,降雨滞后效应不再明显,甚至出现地表径流与降雨同步的现象,小降雨可能产生大的地表径流,从而加大流域在雨季发生洪灾的风险。3)湿季径流系数略大于旱季,干季降水量减少,且森林植被消耗大量水分,减少了枯水期径流的产生,增大发生旱灾的风险。森林植被延长河川径流持续时间,使一次持续18 d的降水过程形成的径流,在降水停止后能延续24 d。降雨后退水持续时间与前期降水及后期降水叠加有关。目的为揭示漓江上游森林植被对降水径流的调节作用,客观评估漓江上游水资源潜力、加强流域水资源管理和森林经营提供科学依据。     

葛洲坝下游中华鲟产卵场的水文状况及其与繁殖活动的关系

国家一级保护动物中华鲟为江海溯河产卵的洄游性鱼类,1981年即葛洲坝截流前,其产卵场分布在金沙江下游和长江上游的约600km江段。葛洲坝水电工程阻断了其产卵洄游通道,调查发现自1982年以来,中华鲟在葛洲坝下游江段的狭小范围成功产卵。对中华鲟繁殖季节葛洲坝下中华鲟产卵场的水温、流速、流量、含沙量和水位等水文数据进行了分析,并对其与中华鲟产卵的关系进行了探讨。结果表明,葛洲坝截流后,宜昌中华鲟产卵场江段10～11月份的月平均流速及11月份的月平均含沙量发生明显变化（P〈0．001）,而月平均水位、流量及水温的变化不明显。多年观察结果显示,中华鲟产卵时,5种水文因子的参数均有一定的变动范围。1983～2004年期问,37次中华鲟产卵时的日平均水温范围为16．10～20．60℃,平均为18．63℃;日平均水位范围为40．69～47．32m（黄海高程）,平均为43．91m;日平均流量范围为7170～26000m^3／s,平均为13908m^3／s;1983～2000年31次中华鲟产卵时的日平均含沙量范围为0．10～1．32kg／m。,平均为0．46kg／m。;日平均流速为0．81～1．98m／s,平均为1．30m／s。分析得到较适宜中华鲟产卵的水温是18．0～20．0℃,流量是14100m^3／s,水位是42．0～45．0m,含沙量是0．2～0．3kg／m^3,底层流速是1．0～1．7m／s。水温是中华鲟产卵的必备条件,水温适宜的情况下,水位、流速和含沙量出现逐渐从高位下降的趋势、而且各水文要素值均达到其适宜范围时,中华鲟即产卵繁殖。三峡工程运行后,下游江段水温的变化可能会对中华鲟的性腺发育和产卵繁殖产生不利影响,而江水含沙量下降对其产卵繁殖较有利。     

VARIATION OF RUNOFF IN THE YICHANG REACH OF YANGTZE RIVER AND ITS INFLUENCE TO THE CHINESE STURGEON SPAWNING UNDER THE CASCADED HYDROPOWER OPERATION北大核心CSCD

Based on the Gini coefficient and Mann-Kendall test, the runoff variation in the Yichang reach of Yangtze River from 1982 to 2017 was evaluated, and its influence to the Chinese sturgeon spawning below the Gezhouba Dam was discussed under the cascaded hydropower operation. The results showed that the runoff and Gini coefficient decreased significantly after the construction of Gezhouba Dam, which synchronously decreased the flow and water levels in spawning days of the Chinese sturgeon. Water temperature had no significant change. The analysis of the abruption revealed great change of hydrological conditions in the spawning days and Gini coefficient in 2004 and 2009, which are coincided with time of the second and fourth phase impoundment of the Three Gorges Reservoir. The correlation analysis indicated that the higher runoff and Gini coefficient would induce Chinese sturgeon to spawn in days with high flow and water levels. These results suggest that the ecological operation of the Three Gorges-Gezhouba cascaded hydropower could enhance the runoff with large inequality and create long duration of high flow pulses during flood seasons. © 2019, Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences. All rights reserved.     

厚颌鲂和圆口铜鱼耗氧率与窒息点的测定

用封闭静水式装置测定了体重2.3-4.7g厚颌鲂幼鱼的耗氧率和窒息点,用封闭静水式和封闭流水式装置测定了体重9.9-55.1g圆口铜鱼的耗氧率和窒息点。结果表明:在15-27℃条件下,厚颌鲂的耗氧率随着温度的升高而升高,耗氧率与水温呈线性关系;在水温24.8℃时厚颌鲂的窒息点为(0.91±0.08)mg/L。在水温23-27℃、封闭静水实验条件下,圆口铜鱼的耗氧率随体重增加而降低,两者呈指数关系;圆口铜鱼耗氧率昼夜变化明显,夜间耗氧率大于白天,推测圆口铜鱼夜间活动较多。在水温24.5-26.0℃条件下,体重21.8-46.3g圆口铜鱼的窒息点变幅较小,平均(1.14±0.23)mg/L。研究表明两种鱼都为耗氧率和窒息点较高的鱼类。       

水文变异条件下鄱阳湖流域的生态流量

受气候变化和人类活动综合影响,鄱阳湖流域水文状况发生变异。河流生态系统适应了变异前的水文状况,变异后势必会影响当地生态系统。基于此,采用8种变异检测方法对水文变异进行综合诊断,阐明水文变异原因。在此基础上,采用15种概率分布函数分别拟合5站各月变异前日流量序列,最终确定5站点各月最优分布函数及所对应的概率密度最大处的流量,即得河道内生态流量。研究表明:(1)抚河于1962年发生弱变异,赣江、修河于1968年发生中变异,信江、饶河于1991年发生弱变异;(2)变异后,赣江、信江、饶河、修河生态需水满足率平均上升11%,抚河生态需水满足率下降32%;(3)水文变异增加提高生态需水满足率,水利工程建设降低年均生态需水满足率、提高干季生态需水满足率。高森林覆盖率提高干季生态需水满足率,对年均生态需水满足率影响不明显。研究结果为鄱阳湖流域水资源管理及区域水资源规划与配置提供重要科学依据。     

Assessment of multi-objective reservoir operation in the middle and lower Yangtze River based on a flow regime influenced by the Three Gorges Project

The construction of multi-function reservoirs is important to guaranteeing the development and utilization of water and hydropower resources, but the construction of any hydrologic projects will inevitably affect the downstream flow regime that provides the driving force for riverine ecosystems. This paper therefore aims to propose a framework for assessing multi-objective reservoir operation models based on flow regime using the middle and lower Yangtze River as a case study. Using indicators of hydrologic alteration (IHA) and the histogram matching approach (HMA), critical influential factors for flow were investigated at the Yichang and Datong gauges, which are typical of the middle and lower Yangtze River. This found the magnitude of annual extreme minimum water flow rates to be the most dramatically changed indicator, with an overall degree of hydrologic alteration at the Yichang and Datong gauges of 41.98% and 34.58%, respectively. The monthly mean discharges of February and October at Yichang have been significantly changed as a result of the Three Gorges Reservoir (TGR) operation. Meanwhile, an improved range of variability approach (IRVA) was developed to obtain ideal target ranges for monthly average flow. A multi-objective ecological reservoir operations model was created for the TGR; the Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II) was applied to the model. Three typical years of wet, normal and dry years were selected, and the operation results with corresponding ideal target ranges were analyzed for the downstream Yichang and Datong cross sections. The results showed that there should be a reduction by 23.57%, 28.10% and 39.92% in the monthly mean flow of February and an increase by 34.48%, 112.36% and 52.12% in the monthly mean flow of October at Yichang cross section in wet, normal and dry years, respectively.Close attention therefore needs to be given to integrating ecological objectives with appropriate flow regimes into multi-objective operation models.     

小波变换在岷江上游杂古脑流域径流时间序列分析中的应用

采用Dmey小波函数对杂古脑(岷江的一个重要流域)水文站41年(1962～2002)的月径流时间序列进行了多尺度分析和周期性分析.结果表明,无论在64月(5.4年)还是在128月(10.7年)的时间尺度上,1962～1978年期间杂古脑流域植被虽然破坏严重,但其径流相对稳定,并略低于多年历史平均;1986～1997年期间径流明显处于上升趋势,表明全球变暖对岷江上游水文动态规律具有重要影响.周期性分析发现,在最近40多年间,杂古脑流域径流出现了多次丰枯交替,次数与时间尺度有关(5年尺度7次,10年尺度3次).这表明在流域尺度上研究土地利用/土地覆盖变化的水文效应时应考虑全球气候变化的影响.     

基于SWAT模型的汾河流域生态补水研究

随着人类对于河流的开发利用日益增强,显著改变了河流的天然径流过程,生态供水不足成为流域生态系统健康的重要制约因素。以山西省汾河流域为研究区,基于天然和实测径流数据,利用SWAT模型分别模拟了流域近30年天然径流和近10年跨流域调水情况下现状径流过程,并在此基础上对流域各河道生态流量及现状径流量进行时空量化,探讨了不同生态流量标准下生态缺水量在时间和空间上的变化情况。研究结果表明：(1)汾河流域各河道生态流量时空差异明显,汛期(0.50—18.80m~3/s)河道生态流量需求显著高于非汛期(0.05—1.81m~3/s),总体分布特征为中下游干流远高于上游支流;(2)在Tennant法的不同生态流量标准下,汾河流域非汛期生态流量保障情况整体优于汛期,高频缺水区主要分布在支流,呈上下游分散分布;(3)在中等级生态流量标准下,流域约84%的区域能保障基本生态流量需求,关键缺水区为岚河、潇河、浮山县及浍河地区;(4)建议流域生态补水在时间上侧重汛期补水,空间上侧重高频缺水地区,基于流域生态缺水量时空分布特征分配跨流域调水资源,提高水资源利用效率。研究从时空上量化了跨流域调水工程实施后流域生态流...     

1990—2011年三峡库区生态系统服务价值演变及驱动力

作为我国西南部重要的生态屏障和生态走廊,三峡库区具有重要的战略意义,其生态问题非常值得关注。研究以覆盖三峡库区的4期Landsat TM遥感影像为数据源,通过人机交互解译分别获得1990、1998、2006、2011年的土地利用/覆盖,参照中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,采用研究区单位面积产量与全国农田粮食单位面积产量的比值作为地区修订系数,计算库区生态系统单位面积生态服务价值当量表,同时利用生物量对林地的生态系统服务价值作进一步的修订。然后结合土地利用结构和生态敏感性指数,定量分析土地利用变化引起的生态服系统务价值变化及其驱动因子。结果显示:1990—2011年间,三峡库区生态系统服务价值主要由林地支撑(占76.75%),其次是水域、耕地(共23.19%),草地的贡献率最小(0.22%),总生态系统服务价值从1990年的479.55亿元增加到2011年的680.83亿元;各项服务功能价值中,食物生产功能价值下降,其他各项功能价值上升,以土壤形成与保护功能上升幅度最大,达36.61亿元,其次是气体调节(33.10亿元);驱动力分析表明,库区生态系统服务价值变化的主要原因是人类活动,特别是自1998年实施退耕还林工程以来,各自然生态系统的面积发生较大变化,同时,自然生态系统的健康程度和社会政策对生态系统服务价值变化的影响也不忽可视。研究表明,加强林地、草地和水域等生态系统服价值高的土地利用/覆盖类型保护,是维持库区生态系统稳定性的有效措施。     

水文变异下长江荆南三口河道内生态需水量变化及贡献因素

基于1951—2015年长江荆南三口5站实测原型年径流量序列,采用Mann-Kendall等方法检测其径流序列的突变年份.在此基础上,运用GEV概率密度最大流量法计算荆南三口河道内生态需水量,并从多时空尺度视角分析河道内生态需水量的时空差异及其贡献因素.结果表明: 研究期间,新江口、沙道观、康家岗、管家铺和弥陀寺水文站的第一次径流突变年份分别为1990、1959、1959、1972和1972年,并将第一次突变以前的月均流量序列作为水文变异前的水文序列.在水文变异条件下,长江荆南三口1—12月的各月生态需水量分别为69.63、26.15、55.65、452.65、2166.44、4660.83、10875.66、9966.49、7868.38、4773.60、1655.01和338.49 m³·s^-1.新江口、沙道观、康家岗、管家铺和弥陀寺5个水文站的年均生态需水量分别为901.57、507.00、221.30、1438.03和581.62 m³·s^-1.水文变异后,荆南三口满足河道内生态需水的频率大幅下降,由变异前的55%以上下降至变异后的20%以下,生态需水缺乏现象严重.影响荆南三口河道内生态需水时空变化的因素主要为不同时期水利工程、各行业用水量等人类活动.     

Optimising hydrological conditions to sustain wintering waterbird populations in Poyang Lake National Natural Reserve: implications for dam operations

相似文献