洞庭湖流域中上游地区景观格局变化的水文响应

将洞庭湖流域中上游地区1980、1995和2000年的Landsat MSS和TM卫星照片解译所得的景观数据,与经过最大似然估计法“消噪”的湘、资、沅、澧四水入湖水文站的年内最高洪峰水位、最大瞬时流量、年入湖径流量和年入湖泥沙量数据进行Paneldata模型处理,并对处理后的景观和水文数据进行灰色分析和主成分分析。结果表明：研究区最高洪峰水位的变化受景观格局变化影响最大,入湖泥沙量的变化受景观格局变化影响最小。对最高洪峰水位变化影响最大的是山地水田、水库坑塘和灌木林地疏林地景观面积的变化,影响指数值分别达-48．5、-48．1和45．2;对最大瞬时流量变化影响最大的是水库坑塘、水田（山地水田除外）和灌木林地疏林地景观面积的变化,影响指数值分别达-41．9、41．2和41．2。有林地景观因林分差和林种结构单一,对各水文特征指标变化的影响较小,影响指数值分别仅为-10．1、-13．5和-14．5。     

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     

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。     

模拟水流条件下初级生产力及光动力学参数

为探讨水动力作用及其他物理因子改变对湖泊初级生产力的影响 ,1999年 5月 8日～ 6月 2 4日在中国科学院太湖湖泊生态系统研究站大型生态实验槽内进行模拟水动力实验 ,分 3种水流状态 2种光强测定初级生产力及其他相关参数。分析了初级生产力、光合速率的垂直分布 ,光合速率随光强的变化 ,并借助光动力学模型拟合得到光动力学参数。结果表明 ,在静止状态下 ,当水表面光强大于 5 0 0μmol/ (m2 · s)时 ,0～ 0 .4 m处存在光抑制现象 ,最大初级生产力出现在 0 .4～ 0 .6 m,此后由于动力作用使水体悬浮物增加 ,改变了水下光照条件 ,致使最大初级生产力呈向上移动的趋势 ,出现在 0～ 0 .2 m间 ;光合速率在静止状态下随深度递减缓慢 ,而到大水流状态则递减极为迅速 ,大水流状态下的平均光合速率明显低于静止状态和小水流状态 ;基于 2种类型的光动力学模型进行非线性拟合得到的 P- I曲线相关性很好 ,2种模型模拟的结果比较接近 ,基本上能够反映太湖光合速率随光强变化的实际情况 ;在太湖这种大型浅水湖泊 ,水动力的作用使得水体中悬浮物增加 ,造成光强的迅速衰减 ,这可能会大大降低湖泊的初级生产过程     

三峡库区秭归段消落带的植被演替

<正>消落带,又指水位涨落带,是河流、湖泊等自然水域或人工水域受到季节性或周期性的水量变化或蓄水泄洪等人为措施致使淹没地周期性露于水面,最终在不同海拔水位线之间形成的特殊区域。三峡水库作为我国三峡水利枢纽工程建成后地球上最大的人工水库,主要采取“夏降冬升”的蓄水方式进行存清去浊：即每年的6—9月为汛期,三峡水库水位保持在防洪限制水位145米左右,使洪水顺畅地排至下游;度过汛期后水中的含沙量减少,     

近33年白洋淀景观动态变化

湿地具有重要的生态功能,由于各种因素的影响改变了湿地水文条件,并且导致湿地退化。利用1974、1987、1996和2007年遥感影像,使用ERDAS 9.1、ARCGIS 9.2和FRAGSTATS 3.3,分析了白洋淀景观动态变化过程及其驱动力。研究结果表明:从1974至2007年,白洋淀湿地面积从249.4km²下降到182.6km²,农田和居民地面积分别从70.0、2.1km²增加到126.4、12.5km²;在景观水平上,斑块密度、景观形状指数和香农多样性指数增加,蔓延度减小,景观破碎化程度增加,优势景观类型湿地对整个景观的控制作用减小;在类型水平上,明水面和沼泽的斑块密度和周长-面积分维数增加,最大斑块指数、平均斑块面积和连接度减小,居民地的斑块密度、最大斑块指数、平均斑块面积、周长-面积分维数和连接度都增加,农田的斑块密度、最大斑块指数和连接度增加,平均斑块面积和周长-面积分维数减小;水位变化是影响白洋淀景观变化的主要因素,水位升高会使湿地面积增加,反之,使湿地面积减小;流域人类活动和降水量变化是白洋淀水位和景观变化的重要驱动力。引水补淀只能暂时缓解白洋淀缺水问题,从流域角度考虑,实施有效的水资源管理方式,才能从根本上解决白洋淀湿地退化的问题。     

三峡库区消落带土壤水分变化条件下池杉幼苗光合生理响应的模拟研究

三峡水库为了长期保持绝大部分有效库容, 采取/ 冬蓄夏排0的水库运行方式。在每年汛期(6-9 月), 将库区水位降至 145m; 而在汛期后, 将库区水位升至 175m。这种水库调度方式, 使得水位落差达 30m, 由此形成的消落带长度在2000km 以上, 面积达 298km2 1。三峡库区因水位周期性常年变化, 使得消落带土壤含水量呈现出一年中从干旱状态到全水淹状态的一系列梯度性变化, 由此引起对消落带植被体系的建设和保护难度加大。消落带土壤含水量的这种梯度性变化 势必 影响 到适 生造 林 树种 池杉 ( Taxodium ascendensBrongn.) 的生长发育及其生理生态学特性, 尤其是该树种的光合特性。国内外对池杉树种已经开展了一些研究, 主要集中在生物学特性2、 生长量和产量 3、 造林密度 4、 木材物理学性质5等方面, 但缺乏从生理生态学角度对池杉树种更深层次生命机理的认识。对于不同土壤水分条件特别是三峡库区消落带土壤水分变化条件下池杉树种的光合生理生态学特性却鲜有报道。       

洪泽湖湖水盐度对介形虫生存的影响

1 自然概况 洪泽湖位于江苏省西北部,处于淮河中游,界于东经118°10′—119°和北纬33°06′—33°40′之间。以正常水位12.5m计,湖泊面积2275km~2,为我国第四大淡水湖。北部和西部为“四岗三洼”区,南部为低山丘陵区,东部为洪泽湖大堤。湖盆西北部较浅,东南部较深,最大水深4m左右,平均水深1.648m,是一个岬湾较多的水库型的大型浅水湖泊。注入洪泽湖的河流比较集中地分布于西岸,主要有淮河、漴潼河、     

涨落水旺四季鱼

<正>鄱阳湖位于长江中下游南岸、江西省北部,是我国最大的淡水湖泊,也是当前仅存的保持与长江干流自然连通的两个大型湖泊之一。鄱阳湖具有"高水是湖,低水是河"的特点,年内水位变幅很大:汛期水位上升,湖面陡增,水面辽阔;枯期水位下降,洲滩裸露,水流归槽,湖面仅剩几条蜿蜒曲折的水道,呈现"枯水一线,洪水一片"的自然景观。随着鄱阳湖的水位变化,     

模拟水位变化对杭州湾芦苇湿地夏季温室气体日通量的影响

水位是影响湿地温室气体排放的重要因子。采用静态箱-气相色谱法研究了模拟条件下不同水位(0、5、10 cm和20 cm)对芦苇湿地温室气体(CO_2、CH_4、N_2O)夏季昼夜通量变化的影响。结果表明,1)4种不同水位CO_2通量日变化均表现为昼低夜高,且白天为汇,夜间为源,整体均表现为CO_2的汇;不同水位CH_4通量日变化则均表现为昼高夜低,且整体上均表现为CH_4的源;N_2O通量总体上水淹后均表现为昼高夜低而0cm水位表现为昼低夜高;2)随着水位的增加CH_4和CO_2平均通量呈现先增加后降低的趋势,且10cm水位下CH_4和CO_2平均通量最高,N_2O通量则在5cm水位最高;3)通过相关性和主成分分析表明,气温、水温是土壤CH_4、N_2O通量日变化的主导因子,而土壤温度是CO_2日变化通量的主导因子,同时,土壤p H、Eh及水体p H、Eh是CO_2通量日变化的重要因子之一。     

Investigating the causes of fish community change in the Dahan River (Taiwan) using an autecology matrix

Recent work in river restoration and water resources management has seen the need to change the focus of analysis from reach to watershed scales to better define causes of watershed impairment. However, comprehensive investigations at a watershed scale are hindered by difficulties in using reach data that was collected for analysis at small spatial and short temporal scales. This is especially true for ecological and biological data. The approach assembles assessment and monitoring data and uses an autecology matrix to identify the changes in environmental and ecological conditions that may be associated with community change over spatial and temporal scales appropriate for ecosystem analysis in watersheds. The analysis uses a weight-of-evidence approach based on the percent of the community associated with a matrix factor. We have used the autecology matrix to examine historical fish community data from the Dahan River, Taiwan. The results show that the method provides an improved understanding of historical influences on fish community structure and supports a process-based analysis of community change over watershed scales and historic time periods. Further the method helps identify habitat requirements for the fish communities at each sampling site, supporting management and ecological restoration objectives.     

WASSI-C生态水文模型响应单元空间尺度的确定——以杂古脑流域为例

模型基本单元空间尺度的确定是大尺度生态水文模型应用的前提, 也是提高模型模拟精度的关键。该文以长江流域岷江上游的杂谷脑河上游流域为例, 通过设置最小流域面积阈值, 构建不同的水文响应单元划分方案, 探讨生态水文模型WASSI-C响应单元的最佳空间响应尺度。结果表明: 模型响应单元空间尺度的变化对模型精度有显著影响, 模拟效果存在随响应单元划分面积阈值增加先提高再稳定的趋势, 面积阈值小于85 km²时, 模型的模拟效果较好。此外, 面积阈值小于85 km²时, 模型模拟的水、碳循环变量验证的拟合相关性系数和效率系数均趋于稳定, 因此可以将模型水文响应单元流域划分的面积阈值确定为85 km²。基于这一尺度的模拟与验证研究, 分析了WASSI-C模型中关键变量设置对模拟结果的影响。     

晋西黄土高原丘陵沟壑区清水河流域径流对土地利用与气候变化的响应

水资源短缺是黄土高原面临的最为关键的一个生态环境问题。研究黄土高原地区河川径流演变对土地利用与气候变化的响应是开展适应性流域管理的基础。该文以黄河流域中游山西省吉县境内的清水河流域(面积436 km²)为研究对象, 采用非参数统计秩检验法(Mann-Kendall)、滑动t检验和跃变参数分析法, 对该流域1959-2005年的年径流量、降水量和潜在蒸发散量进行了趋势分析和突变点验证; 用遥感数据判读和解译的结果分析了该流域不同时期土地利用变化; 在此基础上根据水量平衡原理, 分析了土地利用变化和气候变化对流域径流变化的贡献, 并采用FDC曲线法分析了二者对高、中、低流量变化的影响。研究结果表明: 该流域年径流量在1959-2005年的47年间呈显著下降趋势, 突变点出现在1980年, 但该流域降水量没有出现明显的趋势性变化, 而以Hamon公式计算的流域年潜在蒸发散则呈显著上升趋势, 其突变点出现在1997年。该流域气候变化和土地利用变化对年径流减少的贡献率分别为46.79%和53.21%。综合以上结果可以看出, 潜在蒸发散增加和乔木林地面积增加是导致该流域径流减少的重要原因。     

三江平原流域湿地景观破碎化过程研究

以流域为研究单元,利用历史图件和遥感数据资料及GIS技术,系统分析了该区典型流域50年来湿地景观的破碎化过程.结果表明,该区湿地景观破碎化在斑块个体和空间结构两方面变化极大.景观斑块个体变化主要表现为最大斑块、平均斑块面积不断缩小,斑块密度不断增大,斑块形状破碎化指数不断增大,景观内部生境面积破碎化指数不断上升;空间结构变化主要表现为湿地景观由初始基质景观逐渐变为河岸带景观;同时,随着农田面积逐渐扩大,隔离湿地斑体数量不断上升,隔离度不断增大;景观空间分布模式由“大陆-岛屿模式”向“卫星型模式”转变,最后变化为“完全隔离型模式”.导致该区湿地景观破碎化的主导因素是大规模的农业开发,反映了人类活动对湿地景观的巨大影响.     

泾河流域植被覆盖时空演变及其与降水的关系

在当前全球变化和人类活动剧烈影响下, 研究黄土高原植被覆盖的发展趋势及其与主要限制因子的关系, 对黄土高原退化生态系统的恢复和区域生态环境评价有着重要意义。我们利用GIMMS-NDVI数据和长期降雨数据, 对黄土高原中部泾河流域22 a的植被覆盖时空演变及其与降水的关系进行了研究。结果表明, 1)1982~2003年, 泾河流域植被覆盖整体呈微弱的增加趋势, 并在空间上表现出一定差异。植被覆盖增加的地区约69.62%, 其中显著增加的地区16.61%, 主要分布在泾河流域的中西部和下游小流域, 显著下降的地区约1.65%, 主要分布在泾河流域上游及周边地区; 2) NDVI与降水极显著相关。年NDVI随年降水服从对数分布, 生长季(4~11月)NDVI比降水滞后1个月; 3) 泾河流域降水利用效率不稳定变化, 土地退化状况未见有效改善, 并且泾河流域降水利用效率随降水量的增加而降低, 值得探索。     

基于扩展的Budyko模型定量评估平江流域森林恢复和气候变异对季节性径流的影响

流域季节性径流变化反映了年内水资源的动态特征。在以森林为主的流域中,森林变化和气候变异被普遍认为是影响流域水文过程的两大驱动因素。因此在全球气候变化背景下,研究流域森林恢复和气候变异对流域季节性径流的影响,可为协调区域碳-水关系和制订可持续的森林经营管理策略提供参考。选择鄱阳湖流域上游的平江流域为研究对象,根据流域历史森林覆盖率变化情况,将研究期划分为参考期（1961-1985）和森林恢复期（1986-2006）,采用Mann-Kendall趋势分析研究流域长时期水文气象数据是否存在显著变化趋势。同时引入月干旱指数（潜在蒸散发和有效降雨的比率）,将一年定义为能量限制季（1-6月）和水分限制季（7-12月）,结合扩展的Budyko模型定量分析平江流域森林恢复和气候变异对季节性径流的相对贡献。在本研究流域整个研究期内（1961-2006）,通过Mann-Kendall趋势分析发现,研究流域水分限制季径流呈现显著增加趋势,而能量限制季水文和气候变量变化趋势均不显著。其次,相较于参考期,流域森林恢复使能量限制季径流降低了11.71 mm/a （24.40%）,使水分限制季径流增加了12.27 mm/a （17.23%）。同时,气候变异导致能量限制季径流减少了36.28 mm/a （75.60%）,而使水分限制季径流增加了58.94 mm/a （82.77%）。上述研究结果表明,森林恢复对径流影响具有累积效应。森林恢复对季节性径流具有积极的调节作用,同时季节性径流对森林恢复的响应存在时间差,而且森林恢复对径流的影响在能量限制季和水分限制季具有相互抵消的作用,气候变异与森林恢复的影响效应类似。此外,本研究也证实,平江流域季节性径流变化主要是受气候变化主导,但森林恢复对季节性径流的贡献也不容忽视。     

Water displacement by sewer infrastructure and its effect on the water quality in rivers

Water quality is affected by a complex combination of natural and anthropogenic factors. To assess watershed integrity on a larger scale and for an optimal, cost-effective integrated watershed management, defining linkages between upstream watershed land cover and riverine water quality is essential. A correct upstream area calculation is an absolute necessity to reach conclusive results, but remains problematic in human influenced catchments. Especially sewer infrastructures (including wastewater treatment plants) are difficult to incorporate. We developed a method that allows us to integrate the sewer system in the upstream calculations and applied it on the Nete catchment in Belgium. Our results show strong changes in results compared to standard runoff methods. We conclude that if sewer systems are not incorporated in upstream area calculation, the impact of human activities on the water quality at a catchment scale estimates will be severely biased. A thorough understanding of the evaluated catchment and a correct translation of the different hydrological flow paths in the upstream area calculation is absolutely necessary to gain reliable results.     

Impacts of urbanization on stream habitats and macroinvertebrate communities in the tributaries of Qiangtang River,China

The impacts of watershed urbanization on streams have been studied worldwide, but are rare in China. We examined relationships among watershed land uses and stream physicochemical and biological attributes, impacts of urbanization on overall stream conditions, and the response pattern of macroinvertebrate assemblage metrics to the percent of impervious area (PIA) of watersheds in the middle section of the Qiantang River, Zhejiang Province, China. Environmental variables and benthic macroinvertebrates of 60 stream sites with varied levels of watershed urban land use were sampled in April, 2010. Spearman correlation analysis showed watershed urbanization levels significantly correlated with increased stream depth, width, and values of conductivity, total nitrogen, ammonia, phosphate, calcium, magnesium, and chemical oxygen demand for the study streams. There was significant difference in total taxa richness, Empheroptera, Plecoptera, and Trichoptera (EPT) taxa richness, and Diptera taxa richness, percentages of individual abundances of EPT, Chironomidae, shredders, filterers, and scrapers, and Shannon–Wiener diversity index between reference streams and urban impacted streams. In contrast, percentages of individual abundances for collectors, oligochaeta, and tolerant taxa, and biotic index were significantly higher in urban impacted than reference streams. All the above metrics were significantly correlated with PIA. The response patterns of total taxa richness, EPT taxa richness, and Shannon–Wiener diversity index followed a drastic decrease at thresholds of 3.6, 3.7, and 5.5% of PIA, respectively. Our findings indicate that stream benthic macroinvertebrate metrics are effective indicators of impacts of watershed urban development, and the PIA-imperviousness thresholds we identified could potentially be used for setting benchmarks for watershed development planning and for prioritizing high valued stream systems for protection and rehabilitation.     

A multi-pond system as a protective zone for the management of lakes in China

A study was carried out in the small watershed of Chaohu Lake, where a scattered multi-pond system, as a part of the land-inland water ecotone, was found to be a good protective zone in the management of the lake. This multi-pond system can effectively reduce the non-point source load of nutrients, such as phosphorus and nitrogen from runoff water, and filter out sediments before they reach the lake. There are 150 artificial ponds in this small watershed, covering a surface area of 35.54 ha, which represents just under 5% of the whole catchment area. The nutrient retention in the first 9 months of the dry year 1988 was more than 90%. This multi-pond system needs low capital cost and energy consumption for maintenance, and is suitable for irrigation and drainage, while it recycles water and nutrients within the terrestrial agroecosystem. As a result of this case study, a multipond system is being proposed as part of a long term management strategy for the watershed.     

Using simplified watershed hydrology to define spatially explicit ‘zones of influence’

Riparian areas represent dynamic spatial gradients characterized by a varying degree of terrestrial–aquatic interaction. Many studies have considered riparian zones to be discrete watershed sub-portions (e.g., 100-m riparian buffers), whereas I introduce ‘zones of influence’ that are subsets of the riparian zone. The purpose of this study is to introduce the concept of hydrologically defined influence zones using a simple hydrologic model to delimit land-cover. I describe a method for identifying zones of influence using watershed hydrologic patterns to delimit zones along a near-stream continuum between a downstream point (e.g., sample reach) and the watershed boundary. Using hydrologic modeling equations and GIS, travel time was calculated for every 30 × 30-m cell in 10 watersheds providing spatially explicit estimates of watershed hydrology and enabling us to calculate the travel time required for rainfall in any watershed cell to reach the watershed terminus. Shorter-duration travel times (i.e., 30–60 min) described smaller areas than longer-duration travel times (i.e., 210–300 min). This method is an alternative method to delimit near stream areas when quantifying watershed influence. Handling editor: K. Martens