湖泊最低生态水位计算方法

研究湖泊最低生态水位的计算方法 ,对解决我国湖泊生态退化问题具有重要现实意义。针对我国湖泊生态资料缺乏的情况 ,提出 3种确定湖泊最低生态水位的方法。认为湖泊天然生态系统已经适应了天然多年最低水位 ,据此提出利用湖泊多年天然水位资料确定湖泊最低生态水位的方法——天然水位资料法 .认为要使湖泊生态系统不出现严重退化 ,必须使湖泊水文和地形子系统不严重退化 ,据此提出湖泊形态分析法 .从生物对生存空间的最小需求角度 ,以鱼类为指示生物 ,提出生物最小空间需求法。采用上述 3种方法计算了南四湖最低生态水位。计算结果表明 ,南四湖上级湖最低生态水位的范围为 32 .75～ 33.2 5 m,平均值为 33m;下级湖最低生态水位范围 31.2 5～ 31.75 m,平均值为 31.38m。上下两湖最小生态水位相应湖面面积之和为 5 93～86 0 km2 ,平均水位相应面积之和 70 8km2 ,占 195 3～ 1979年多年平均湖面面积 12 2 5 km2 的 5 8%。从保护南四湖自然保护区的角度看 ,确定的最低生态水位合理     

基于生态系统受扰动程度评价的白洋淀生态需水研究

水是湿地生态系统最重要的影响因子,生态需水核算是对湿地进行生态保护,恢复重建的前提与基础.提出一种基于生态系统受扰动程度评价的适宜生态需水量计算方法.首先根据湿地水面面积变化率最大时对应的关键水位构建初始生态水位方案并将其离散得到一系列离散值;然后应用Mann-Kendall(M-K)法分析历史水位时间序列,找出水位发生突变前自然条件下的水位状态;最后对不同情景水位方案与自然水位状态的差异程度进行修正水文指数(APPFD)评价,确定生态系统受扰动程度在可接受范围之内的多个生态水位方案,进而确定相对应的生态需水量方案.将该方法应用于白洋淀湿地得出了7种可接受的生态水位方案,其中汛期的适宜生态水位在8.31-10.62 m之间,非汛期的适宜生态水位在7.51-9.60 m之间,全年的适宜生态需水量在3.10×108-6.47×l08m3之间.该方法能够为实际的水资源管理和分配提供多种备选方案,有较强的实用性和可操作性.     

白洋淀最低生态水位研究

由于自然条件的变化、工农业的不合理开发、人口的剧增以及水库和涵闸水利设施的盲目建设等,引发了白洋淀一系列生态环境问题,主要表现为干淀、水污染、生态环境退化、泥沙淤积、湖泊萎缩以及航运中断等。恢复和重建已遭破坏的白洋淀湿地生态系统,并使其至少维持在最低生态水位上是至关重要的问题。在分析白洋淀生态系统功能的基础上,利用水量面积法、最低年平均水位法、年保证率设定法和功能法等4种方法对其最低生态水位进行分析和计算,计算结果分别为7.32 m、7.33m、7.2 8m和7.2 7m。通过合理性分析,认为取它们的平均值即7.30 m作为白洋淀最低生态水位是合理的,符合白洋淀实际情况。     

基于PCA和SOM模型的龙感湖水质时空动态研究

为评估湖泊渔业模式转型阶段水环境的时空动态, 选择长江中下游典型湖泊龙感湖为研究地点, 于2017—2018年对该湖的黄梅水域和宿松水域进行周年季度水质监测, 通过主成分分析(PCA)和自组织特征映射人工神经网络(SOM)模型定量分析了水体理化参数的时空变化特征, 采用综合营养状态指数法(TLI)对水体富营养化状况进行了评价。PCA分析结果表明, 龙感湖宿松水域和黄梅水域的水质差异较小, 季节动态明显。全湖氨氮夏季平均浓度高达0.64 mg/L; 总氮夏季平均浓度为2.30 mg/L, 冬季平均浓度为1.04 mg/L; 叶绿素a夏季平均含量达95.28 μg/L, 秋季平均浓度为28.30 μg/L; pH夏季最高, 达9.27; 总磷冬季最高, 平均为0.22 mg/L; TLI指数表明龙感湖除秋季属于轻度富营养水体外, 其他3个季节均属于中度富营养状态。SOM模型结果具有可视化强的优点, 能够更清晰和直观地反映龙感湖水质的时空分布动态。围栏拆除和禁渔等管理措施有助于湖泊渔业环境修复和资源恢复, 建议对渔业模式转型后的湖泊生态系统变化进行长期跟踪监测评估。     

基于生态水文学原理的湖泊最小生态需水量计算

近几十年来,由于人类活动的加剧以及全球气候的变化,湖泊普遍出现了萎缩、水位下降、水量锐减、湖水盐化、水质污染、富营养化、甚至干涸消亡等状况。确保湖泊生态系统必需的最小水量是解决可能出现的湖泊严重水资源和生态系统危机的区域问题之一。从生态水文学原理出发,对湖泊最小生态需水量的概念进行了探讨,并提出了计算最小生态需水量的3种方法:1曲线相关法;2功能法;3最低生态水位法。在最低生态水位法中,其方法有最低年平均水位法和年保证率设定法。一旦湖泊最小生态需水量得以确定,将为水资源管理部门的水资源合理配置和湖泊管理提供综合性、权威性及可操作性决策依据,为退化湖泊生态系统的恢复与重建提供科学基础。     

不同水盐条件对三江藨草生长和生物量分配的影响

水、盐条件是盐沼生态系统最重要的环境因子,直接影响着植物的生长和繁殖。以莫莫格湿地优势植物三江藨草（Scirpus nipponicus）为研究对象,探究不同水盐条件及其交互作用对湿地植物三江藨草功能性状和生物量分配格局的影响,以期加深对湿地盐渍化背景下内陆盐沼植物生态适应对策的了解,为指导湿地水盐管理和植被生态恢复提供基础数据。实验采用室内模拟控制水盐条件的方法,设置盐度（300、1000、2000、3000、4000 mg/L和5000 mg/L）和水位（-10,0,20,40,60 cm和80 cm）各6个梯度处理,结果表明,三江藨草株高变化仅受水位处理的影响（P<0.05）,随水位的升高株高呈现先增加后下降的趋势;株数变化仅受盐度处理的影响,并且受水位的限制,适宜盐度能促进浅水域植株分株数增加;水位、盐度和二者的交互作用对三江藨草生物量积累及其分配均产生显著影响,随着水位和盐度的升高,三江藨草球茎、地下、地上和单株总生物量均呈先增加后降低的趋势;生物量分配受水盐交互作用较明显,在1000、2000 mg/L和3000 mg/L盐度处理时,随着水位升高球茎生物量分配和地下生物量分配增加,地上生物量分配减少。综合三江藨草的生长特征和生物量累积,认为其在40-80 cm水位和1000-3000 mg/L盐分处理环境中生长状态较好,适宜的盐分处理可以增加三江藨草对水深的耐受程度。     

东洞庭湖鱼类稳定同位素的季节变化

水位波动是影响湖泊、河流等水体生态系统功能的主要因子, 对湖泊沿岸带及水体与陆源间的物质和能量交换起着重要作用1, 因而也是湖泊生态恢复和生态管理中备受关注的重要问题之一。水位的变化可引起水体的理化性质及生活其中的生物种群结构发生变化, 从而导致食物网结构在高水位和低水位时期表现不同的差异。       

拉萨河干流城市段水环境容量

拉萨河流域是西藏自治区的政治、经济和文化中心,拉萨河生态环境保护状况对维持流域生态安全至关重要。近年来,拉萨河流域内经济快速发展,工业废水和生活污水排放量增加,成为威胁河流水质的潜在因素。明确拉萨河河流水质现状,核定水域的水环境承载力,对于未来拉萨河河流管理和经济规划均具有重要意义。基于河流断面、流量、水位和水质现场监测,污染物排放、水文和水质历史资料收集等工作,利用MIKE11模型,对拉萨河城市段干流水动力和水质进行了模拟,依据国家标准和规范计算了拉萨市干流河段水环境容量。计算结果表明:(1)拉萨市干流河段化学需氧量COD容量较小,氨氮NH+4-N具有较大容量:上游达孜断面按照地表水II类水体要求的浓度标准限值输入时,拉萨市干流段COD容量约为3461 t/a、NH+4-N容量约为602 t/a;若上游达孜断面按照2017年5月1日—2017年5月30日连续30日测定月均值输入,则拉萨市干流河段COD容量约为797 t/a、NH+4-N容量约为1145 t/a。(2)对拉萨市干流河段水环境容量影响较大的因素主要有气候变化、水利水电工程运行调度、上游来水水质和河流自净能力:2014年以后拉萨河流域的暖干化趋势,很可能带来枯水期流量降低,从而改变水环境容量计算中的设计水文条件,使水环境容量降低;拉萨河沿岸灌区取水,旁多水利枢纽、直孔电站运行调度也是影响下游水环境容量的重要因素;流域内草甸、湿地生态系统有机质和养分在气候暖干化背景下加速矿化,可能是造成上游水体中COD浓度较高的重要原因。(3)为加强拉萨河流域水环境管理,应加强上游草甸和湿地水环境效应监测、完善城市污水处理厂及配套设施。     

湖泊水位变动对水生植被的影响机理及其调控方法

水位的高低及其变动范围、频率、发生的时间、持续的时长和规律性等是影响湖泊水生植被的核心因子.水位变动有短期、年内季节性和年际变动3种,对湖泊水生植被有不同的影响机理.水位短期变动通过对水体中的悬浮物、透明度、光衰减系数等的影响而对水生植被产生作用;周期性的年内季节性和年际水位变动可对水生植被的生态适宜性产生影响,并进而改变其时空分布;长期的高水位和低水位以及非周期性的水位季节变动会破坏水生植被长期以来对水位周期性变化所产生的适应性,从而影响了植被的正常生长、繁衍和演替.植被的极端深度和物种多样性是水位调控的核心表征指标,可通过经验数据分析法、生态模型法和参照法等方法来确定湖泊的适宜水位变动范围和时间.研究对象选择、研究方法、管理中的应用以及重要环境变化所产生的影响等是今后相关研究的核心问题.     

洱海入湖河流弥苴河下游氮磷季节性变化特征及主要影响因素

入湖河流携带污染物对洱海水环境的影响日益明显,对洱海入湖水量最大的河流——弥苴河下游水体氮磷进行了连续采样分析,以期为河口湿地建设和水质改善提供基础数据.结果表明:1)弥苴河水质介于地表水Ⅲ-Ⅴ类之间,主要污染物为氮和磷,其中总氮平均浓度为1.17 mg/L,最高浓度达到2.00 mg/L;总磷平均浓度为0.06 mg/L;2)弥苴河下游总氮、总磷浓度丰水期高于枯水期,并呈现出季节性变化规律;3)弥苴河下游水体总氮、总磷年均浓度远高于洱海水体总氮、总磷年均浓度,其中总氮高出2.10倍,总磷高出2.90倍;4)弥苴河下游河段非点源污染占据主导地位.     

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

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阳宗海和滇池中紫色非硫细菌数量和种群结构的比较

在2002年平水期对高原湖泊阳宗海和滇池中的紫色非硫细菌(PNSB)数量和种群结构进行了比较研究。对两湖中的各因子进行t检验,发现各因子和PNSB数量都有极显著差异,富营养化湖泊滇池中的PNSB数量远远多于贫营养化湖泊阳宗海;两湖中PNSB的优势种是红假单胞菌属,也有少数的红螺菌属。两湖种群结构的区别是滇池有红微菌,而阳宗海有大量红细菌。     

不同时空尺度下土地利用对洱海入湖河流水质的影响

土地利用与入湖河流水质的关系存在时空差异。以洱海西部入湖河流及其小流域为研究对象,综合空间分析和数理统计手段,探讨两者随空间尺度和时间变化的关系,结果表明:选取的小流域、河岸带30m缓冲区、河岸带60m缓冲区和河岸带90m缓冲区4种尺度下,对入湖河流水质影响显著的土地利用类型为建设用地和植被(包括林地和牧草地),影响最大的空间尺度为小流域尺度,河岸带30m缓冲区次之;小流域尺度下,建设用地面积百分比与入湖河流COD和TP浓度呈正相关,植被面积百分比与NH_4~+-N浓度呈负相关,响应土地利用的主要水质指标为TN和TP,回归调整系数分别为0.624和0.579;季节性关联分析表明建设用地与COD、NH_4~+-N、TP的回归关系在雨季强于旱季,植被与COD、TP的回归关系在雨季强于旱季,雨季建设用地和植被面积变化引起COD浓度变化更快。在流域管理中,针对植被覆盖率低、建设用地占比高的白鹤溪和中和溪应重点加强雨季土地利用管控,增加植被覆盖率,合理开发建设用地。     

博斯腾湖小湖区湿地景观变化特征研究

以博斯腾湖小湖区为研究区,采用5个不同时期的Landsat影像为主要数据源,运用景观转换系数和重心迁移模型对1996~2015年研究区湿地景观变化进行分析,以揭示博斯腾湖小湖区的景观变化类型与景观的重心变化特征。结果显示:(1)近20年有地表水的湿地与旱地的重心变化强烈,1996~2001年有地表水的湿地重心变化达到最大值,向西南迁移10.57km,旱地重心变化也达到最大值,向东南迁移8.78km。(2)近20年明水与旱地的重心迁移呈顺时针向心偏移。(3)稳定型景观是研究区的主要构成类型,占总类型的89.72%,非稳定型景观保持在总类型的11.28%,研究区湿地景观变化逐渐呈稳定趋势。研究表明,气候因素、湖泊水位和区域湿地保护措施是影响研究区湿地景观变化的主要驱动因素。     

洪河国家级自然保护区最小生态需水量与补水分析

湿地生态水文及其水资源优化配置已成为湿地研究中的重大科学问题之一.该研究基于湿地最小生态水位,以湿地静态补水与动态补水的定量方法,对洪河国家级自然保护区湿地最小生态需水量进行估算.研究结果表明:洪河湿地最小生态水位为51.5 m,静态需水量1863×104 m3,动态补水方案为1级补水量867.4×104 ～ 1518.0×104 m3/月,2级补水量693.9×104 ～ 1214.4×104 m3/月,3级补水量520.4×104 ～ 910.8×104 m3/月,4级补水量173.5×104 ～ 303.6×104 m3/月,5级补水量0.0×104 m3/月.研究确定的最小生态水位具有一定科学性,湿地生态水位提高30cm,能够为该区湿地植被群落的水生演替提供适宜生境.该研究结果可为其他湿地自然保护区的科学、有效管理提供理论依据.     

Comparison of water level and eutrophication indicators during the wet and dry period in a eutrophic urban lake

Eutrophication modifies lakes' ecological balances and threatens its viability. To date, eutrophication management strategies have been related to nutrient reduction in the lakes' water column. However, nutrient reduction strategies are complicated by the variations of the lake's water level, nutrient concentration, and eutrophication symptom, which are primarily known to be influenced by the local rainfall patterns. Therefore, this study aimed to compare the variability of water level, total phosphorus, and total chlorophyll-a concentrations in Slim River Lake during wet and dry seasons. In this study, water sampling and depth measurements were carried out from six sampling points for 1 year. Water samples were used to quantify total phosphorus and total chlorophyll-a. Our results showed that mean water levels in the studied lake ranged from 1.36 m to 5.46 m in the wet season and from 1.31 m to 5.41 m in the dry season, which implicated no significant difference (p > .05) between seasons in most sampling points. Total phosphorus present at concentrations exceeding 10 mg/L and showed small variations between wet and dry seasons. Mean total phosphorus concentrations varied from 10.55 mg/L to 26.66 mg/L in the wet season and 10.77 mg/L to 21.76 mg/L in the dry season and showed no significant difference between seasons. In addition, mean chlorophyll-a concentrations ranged from 14.35 mg/m³ to 180.13 mg/m³ and from 14.15 mg/m³ to 39.27 mg/m³ in wet and dry seasons, respectively. Chlorophyll-a concentrations showed significant differences (p < .05) between seasons in the deepest sampling points in the lake. The observed seasonal variations in total chlorophyll-a suggest the importance of algae monitoring during the wet season even when no apparent surge of phosphorus concentration is detected.     

Is Lake Prespa Jeopardizing the Ecosystem of Ancient Lake Ohrid?

Lake Prespa and Lake Ohrid, located in south-eastern Europe, are two lakes of extraordinary ecological value. Although the upstream Lake Prespa has no surface outflow, its waters reach the 160 m lower Lake Ohrid through underground hydraulic connections. Substantial conservation efforts concentrate on oligotrophic downstream Lake Ohrid, which is famous for its large number of endemic and relict species. In this paper, we present a system analytical approach to assess the role of the mesotrophic upstream Lake Prespa in the ongoing eutrophication of Lake Ohrid. Almost the entire outflow from Lake Prespa is found to flow into Lake Ohrid through karst channels. However, 65% of the transported phosphorus is retained within the aquifer. Thanks to this natural filter, Lake Prespa does not pose an immediate threat to Lake Ohrid. However, a potential future four-fold increase of the current phosphorus load from Lake Prespa would lead to a 20% increase (+0.9 mg P m⁻³) in the current phosphorus content of Lake Ohrid, which could jeopardize its fragile ecosystem. While being a potential future danger to Lake Ohrid, Lake Prespa itself is substantially endangered by water losses to irrigation, which have been shown to amplify its eutrophication.     

Temporal and spatial variations of chemical oxygen demand in Lake Taihu,China, from 2005 to 2009

We undertook a study in Lake Taihu, China, from 2005 to 2009 including a total of 639 samples to determine: (i) the seasonal dynamics and spatial distribution of the chemical oxygen demand (COD) and (ii) the relationships between the COD concentration and the biochemical oxygen demand (BOD), phytoplankton pigment, total dissolved nitrogen (TDN), and total dissolved phosphorus (TDP) concentrations, as well as the chromophoric dissolved organic matter (CDOM) absorption coefficient. There were significant spatial differences in the COD concentration, which gradually decreased from Zhushan Bay in the northwest, to the north, the lake center, and the southeast of the lake. The COD concentration was significantly higher at near-shore sites than that at open water sites. The mean COD concentrations were significantly higher in the spring and summer than in the winter and autumn. The lowest annual mean COD concentration appeared in 2009, which could be attributed to improvements in water quality management and high rainfall. The COD concentrations in all four seasons were strongly correlated with phytoplankton pigment, suggesting that extracellular release of COD from phytoplankton was an important COD source. The correlation coefficients between the COD and phytoplankton pigment concentrations were higher in the spring, summer, and autumn than in the winter, showing a more important contribution of phytoplankton degradation to COD in the algal bloom season than in the non-algal bloom season. These new data on the temporal and spatial characteristics of the COD in Lake Taihu will be crucial for developing future strategies for water quality management.     

云南省抚仙湖和杞麓湖流域土地利用变化对水质的影响

基于遥感技术和相关性分析方法对云南省2个典型高原湖泊抚仙湖和杞麓湖流域土地利用与湖泊水质关系进行了研究.结果表明:1989-2005年2个流域森林(灌丛)和建筑用地大量增长,荒地和农田有所减少,杞麓湖的污染程度比抚仙湖严重,2个湖泊的水质都呈下降趋势;湖滨200 m左右的缓冲带变化明显,且比流域其它土地利用变化对水质影响更大;城镇化和密集的农业耕作产生的面源污染是影响湖泊水质状况持续下降的重要因素,2个湖泊流域的土地利用结构不同也导致二者之间水质的差异.