民勤盆地生态环境需水优先次序和需水量

北方干旱地区由于水资源短缺,全面满足所有生态类型需水要求几乎是不可能的.因此提出应基于各生态类型的生态服务价值进行不同类型生态环境需水优先次序的划分,结合区域水资源及生态环境特点,优先满足生态服务价值高的生态类型需水要求,这将具有重要的现实意义.按照上述理论,将民勤盆地生态功能区和生态环境需水类型需水优先次序进行了划分,并根据盆地实际情况,制定了各生态环境需水类型需水量的需水原则.通过分析,认为目前民勤盆地首要满足的是绿洲边缘的防风固沙林带和盆地地下水位恢复两项生态环境需水类型所需水量.根据计算结果这两项合计为1.4682×108m3,其中防风固沙林带生态环境需水量为1.077×108m3,用于地下水位恢复的人工补给回灌量为0.3912×108m3.并通过与相关研究结果比较,认为本次计算结果趋于合理.     

基于生态保护目标的疏勒河中游绿洲生态环境需水研究

以疏勒河中游绿洲为研究对象,基于RS和GIS技术,选择1990年、2000年和2013年Landsat TM/ETM影像解译成果作为中游绿洲生态演变研究的基础资料,并确定了中游绿洲2020年和2030年生态保护目标。根据疏勒河中游绿洲生态环境需水特征,建立了基于天然植被、河流、湿地和防治耕地盐碱化的疏勒河中游绿洲生态环境需水定量化模型,并估算了现状和保护目标下流域中游绿洲生态需水量,从而为区域水资源合理配置和生态系统的协调发展提供参考依据。通过计算得出了疏勒河中游绿洲2013、2020和2030年天然植被、河流基本生态、河流输沙、河流渗漏补给、水面蒸发、湿地生态和防治耕地盐碱化生态环境需水量。同时得出疏勒河中游绿洲2013、2020和2030年疏勒河中游绿洲最大、最小和最适生态环境需水量分别为7.42×10~8、7.09×10~8、7.29×10~8,8.24×10~8、7.91×10~8、8.11×10~8m~3和9.12×10~8、8.79×10~8、8.99×10~8m~3。2013、2020和2030年疏勒河中游绿洲生态环境需水量年内变化主要集中于5—8月,累积生态环境需水量占全年的比例分别为58.01%、58.08%和58.13%;疏勒河中游绿洲生态环境需水量瓜州所占比例相对较大,玉门相对最小,敦煌介于二者之间。     

干旱地区生态环境需水评价研究——以民勤县为例

为科学准确的评价半干旱地区生态环境需水状况, 对生态环境需水评价概念进行概括, 以“自然—水资源—社会经济—生态”复合系统为研究角度, 建立1目标、4准则, 29指标的半干旱地区生态环境需水评价体系, 将熵值理论引入层次分析法结合计算指标权重以消除主观经验对结果的影响, 以半干旱地区民勤县为例, 使用模糊综合评价法对该地区2006—2015年的生态环境需水及其子系统状况进行评价分析。结果表明: ①对半干旱地区生态需水评价指数影响最大的是“水资源”子系统与“生态”子系统; 缺水量、年平均水资源量、生态用水量占比、地均水资源量及人均水资源量为影响力最大指标。②近十年民勤县的生态环境需水处于“较差”转向“一般”的阶段, 与各子系统的协调度逐年变好, 说明该地生态治理取得了成效。该方法可应用于类似半干旱地区的生态环境需水评价, 为半干旱地区制定水资源调控战略及生态需水研究奠定一定的理论基础。     

西藏"一江两河"流域鸟类资源调查初报

自2006年以来对西藏"一江两河"流域的鸟类资源进行了观测与考察,共记录鸟类15目37科125种,约占全国鸟类的9.4%.该区域鸟类以古北界成分为主,达78种,占总数的62.4%,此外还有东洋界鸟类22种,广布种25种.鸟类中多为留鸟,种类达84种,占到总数的67.2%,冬候鸟29种,夏候鸟12种.该区域有多种被保护的鸟类资源,其中IUCN收录6种,CITES收录19种,中国濒危物种红皮书收录13种;中国重点保护动物名录收录20种.     

生态环境需水量研究进展与理论探析

通过对国内外生态环境需水量研究现状的分析 ,阐述了生态环境需水量的概念。提出生态环境需水量是由河道内生态环境需水和河道外生态环境需水、景观娱乐需水三部分组成的观点 ,从生态环境需水的时空分布、自然生态优先和可持续角度对其内涵进行了探讨 ,分析了生态环境需水量的动态性、可控制性和极限特性。对目前采取的各种生态环境需水量计算评价方法进行了总结 ,展望了该研究领域的发展趋势。     

西南纵向岭谷区河道生态需水计算方法

西南纵向岭谷区流域独特的地理地貌、气候气象、生态水文以及人文社会环境决定了河道生态需水计算的特殊性。时空尺度上的跨越性及梯度效应决定需要从时空以及频度尺度上进行河道生态需水量的界定,在进行区域生态特征分析的基础上提出了生态径流．需水系数综合计算河道生态需水量模型;基于河道生态特征、功能、结构以及社会环境与河道生态需水量间的相互关系,构建了河道生态需水评估指标体系,包含生态需水特征分析指标、需水影响要素分析指标以及需水趋势分析指标3部分,为进行河道生态需水计算提供定量计算与定性分析依据;根据河流水文情势的周期性变化,提出变异系数与生态特征指数综合设定河道生态需水等级系数的方法;考虑到水文情势的自然摆动,提出了生态径流量的频度计算方法;本文并以澜沧江为例就有关的过程进行说明。     

河道内流量增加方法IFIM研究及其应用

河道内流量增加方法IFIM是用于河流规划、保护和管理等的决策支持体系,由一系列水力、水质、水文、生态等专业模型和各类方法组成,模拟流量和水生生物栖息地可利用性之间的定量关系.它不仅有助于河流管理者对水资源进行科学合理的分配,也为河流生态修复的结果提供了有效的评估工具.该方法在国外有着广泛的应用,而在国内尚未见其应用.对此方法进行详细的阐述,给出国外应用的例子.最后指出在国内应用的前景和需要注意的问题.     

生态环境系统结构模型解析及其应用

一、系统结构模型解析及其作用在生态环境研究中,经常遇到复杂的生态环境系统。为了把握这样的复杂系统的总体结构,我们一般用图这个数学工具为其建立模型。把系统所含的因素当作结点,因素两两之间的关系连成线,即可得到我们研究对象的系     

城市化与生态环境协调发展的动态耦合模型及其在干旱区的应用

在分析城市化进程与生态环境状况之间交互胁迫、动态演进关系的基础上,借助于系统科学理论建立了城市化与生态环境协调发展的动态耦合模型。认为整个城市化过程就是城市化的各个层面与生态环境的综合协调、交互胁迫的耦合发展过程。在这一过程中,城市化与生态环境协调发展系统的演化周期将经历低级协调共生、协调发展、极限发展和螺旋式上升4个阶段,城市化与生态环境协调发展耦合过程的实质,就是系统各要素相互作用、相互制约,由低级协调共生向高级协调发展的螺旋式上升的过程。以河西走廊为例,对干旱区城市化与生态环境协调发展的动态耦合规律进行了实证分析,认为1985~2003年间,河西走廊城市化水平不断提高,生态环境状况曲折下降,生态环境对城市化的响应较为明显,但相对于城市化进程,生态环境的响应又有一定的滞后性。目前河西走廊处于城市化与生态环境的协调发展阶段,然而协调耦合度的增长很快,整个协调发展系统即将进入极限发展阶段,生态环境危机正在进入潜伏期。基于动态耦合模型所建立的协调耦合度,能够较好地反映城市化与生态环境的交互胁迫、动态耦合的演变情况。根据河西走廊耦合度的变化可知,在城市化发展的初期,往往是需要一定的生态破坏为代价的,然而随着城市化的发展,生态环境必将随城市化而好转。因此,正确认识城市化与生态环境交互胁迫的动态耦合规律,采取适当的城市化发展模式,对于促进河西走廊城市化与生态环境的协调发展具有重大意义。     

峰丛洼地植被生态需水定额及其影响因素

以广西田东县峰丛洼地区域为研究对象,基于野外实地观测,构建了适宜的植被生态需水计算模型,估算了区域典型植物群落不同季节的植被生态需水及生态缺水定额,并分析了其主要影响因素。研究结果表明,4种优势植物群落的生态需水定额均是8月最大、1月最小;五节芒群落的生态需水定额最大,月均最大、适宜和最小需水定额分别为36. 85、25. 80 mm和23.95 mm,灰毛浆果楝最小,分别为23.99、16.80 mm和15.60 mm;生态缺水定额呈现出与生态需水一致的特征。植被生态需水定额与植被覆盖度、叶面积指数、空气温度和土壤容重呈极显著正相关(P0.01),而与田间持水量呈显著负相关(P0.05);植被覆盖度、土壤容重、土壤含水率和潜在蒸散4个指标是影响植被生态需水定额的主要因素。     

水文变异下的黄河流域生态流量

使用t检验和Mann-Whitney U检验对黄河干流7个水文站月均流量进行水文变异分析,探讨了水文变异成因,在此基础上,确定变异前各月月均流量序列最适概率分布函数,将概率密度最大的月平均流量定义为河道内生态流量。经与Tennant法、最小月平均流量发和逐月径流法比较,考虑水文变异的河道内生态流量计算方法是可行、合理的。水文变异后,黄河干流7水文站月均流量普遍减少,月均流量满足河道内生态流量的频率降低。研究结果表明,人类活动是黄河生态系统水环境恶化的重要原因。在流域生态管理中,确保变异后生态流量满足频率与变异前相当。研究对于理解在当前气候变化与人类活动双重影响下,干旱半干旱区流域水资源科学管理具有一定理论与现实意义。     

河流生态径流计算的逐月频率计算法

界定了生态径流、最小生态径流、最大生态径流、适宜生态径流的概念,提出了一种新的河流生态径流计算方法——逐月频率计算法,指出了方法的优缺点以及适用范围。以计算洛阳市境内伊河的栾川站和龙门镇站生态径流为例,说明了计算过程,同时用Tennant法作对比。结果表明:运用新的逐月频率计算法比用以往的逐月频率计算法得到的适宜生态径流过程径流量要大,河流的生态状况更好,更有利于河流自身的生态健康和河流周围生物栖息地的保护。     

Strategic planning for instream flow restoration: a case study of potential climate change impacts in the central Columbia River basin

We provide a case study prioritizing instream flow restoration activities by sub‐basin according to the habitat needs of Endangered Species Act (ESA)‐listed salmonids relative to climate change in the central Columbia River basin in Washington State (USA). The objective is to employ scenario analysis to inform and improve existing instream flow restoration projects. We assess the sensitivity of late summer (July, August, and September) flows to the following scenario simulations – singly or in combination: climate change, changes in the quantity of water used for irrigation and possible changes to existing water resource policy. Flows for four sub‐basins were modeled using the Water Evaluation and Planning system (WEAP) under historical and projected conditions of 2020 and 2040 for each scenario. Results indicate that Yakima will be the most flow‐limited sub‐basin with average reductions in streamflow of 41% under climate conditions of 2020 and 56% under 2040 conditions; 1.3–2.5 times greater than those of other sub‐basins. In addition, irrigation plays a key role in the hydrology of the Yakima sub‐basin – with flow reductions ranging from 78% to 90% under severe to extreme (i.e., 20–40%) increases in agricultural water use (2.0–4.4 times the reductions in the other sub‐basins). The Yakima and Okanogan sub‐basins are the most responsive to simulations of flow‐bolstering policy change (providing salmon with first priority water allocation and at biologically relevant flows), as demonstrated by 91–100% target flows attained. The Wenatchee and Methow sub‐basins do not exhibit similar responsiveness to simulated policy changes. Considering climate change only, we conclude that flow restoration should be prioritized first in the Yakima and Wenatchee sub‐basins, and second in the Okanogan and Methow. Considering both climate change and possible policy changes, we recommend that the Yakima sub‐basin receive the highest priority for flow restoration activities to sustain critical instream habitat for ESA‐listed salmonids.     

Structure and variation of the Paraguay River phytoplankton in two periods of its hydrological cycle

The structure and distribution of the Paraguay River phytoplankton (between 16° 03 and 26° 53 S and between 57° 13 and 58° 23 W was studied during June–July/95 and December/95–January/96. Phytoplankton density values were lower in winter (mean value between 731 and 878 ind. ml^–1) in summer (between 1113 and 1876 ind. ml^–1), and mean biomass (biovolume) ranged between 0.215 and 0.372 mm³ l^–1 and between 0.586 and 1.223 mm³ respectively. In all, 332 algal taxa were identified: 298 in the upper section (Pantanal) and 143 in the middle and lower sections. They pertained to the Cyanophyta, Chlorophyta, Euglenophyta, Cryptophyta, Pyrrhophyta, Bacillariophyceae, Chrysophyceae and Xanthophyceae. Small Chlorophyta (Chloromonas gracilis, Choricystis minor, Crucigenia quadrata, Scenedesmus ecornis, Monoraphidium contortum and M. minutum) and Cryptophyta (Cryptomonas marssonii, C. ovata and Rhodomonas minuta) dominated. Bacillariophyceae (genera Aulacoseira and Cyclotella) increased in the lower section of the river. Biomass was dominated by centric forms of the genus Aulacoseira (A. granulata and its morphotypes, and A. herzogii). The diversity index varied between 1.99 and 5.0 bits ind.^–1 in winter and between 1.49 and 4.87 bits ind.^–1 in summer. Species richness (between 4 and 105 taxa per sample) showed a decrease in north–south direction. The presence of one of the largest wetlands of the world may explain the high algal diversity in the upper section. The Bermejo River, with highly mineralized waters and a high content of suspended solids, causes a strong discontinuity in the lower section of the main course, viz, a decrease in water transparency and in the density, biomass, diversity and species richness values of phytoplankton, before its waters meet the Paraná River.     

非一致性水文频率计算的基因途径Ⅰ:水文基因遗传、变异和进化原理

随机水文过程受到随机性和确定性因素的综合影响,其时间序列不仅具有反映遗传特性的纯随机成分,还含有反映变异特性的确定性跳跃、趋势、周期成分和随机性相依成分,使得随机水文过程表现出复杂的变化形态和演变规律.为了对上述复杂的变化形态和演变规律进行统一认识,本文从随机过程模拟和时间序列分析两个角度描述了非一致性水文序列的遗传和变异特性或规律,同时对非一致性水文频率计算途径进行比较,说明非一致性研究面临的主要问题.在此基础上,本文借鉴生物基因概念来定义水文基因,并分别利用常规矩、权函数矩、概率权重矩、线性矩等描述水文基因的构建和表达过程;同时定义跳跃、趋势、周期、相依和纯随机成分为构成水文基因的5种水文碱基,综合考虑非一致性水文序列的遗传成分和变异成分,并阐述其遗传、变异和进化原理,以揭示水文要素概率分布遗传、变异和进化的演变规律.     

生态足迹理论方法的改进及应用

针对生态足迹理论关于耕地一年只耕种一次的假设,对生态足迹方法中的耕地类足迹用复种指数进行调整,使计算得到的耕地类足迹是人们所需要的耕地面积而不是复种面积.用改进的方法,对江苏省滨海县和阜宁县两个区域生态经济系统1995—2003年的情况进行了分析.结果表明:在1995—2003年,采用Wackernagel方法,滨海和阜宁的人均生态足迹分别由1.79hm2、1.38hm2增加为2.22hm2、2.81hm2,生态足迹中耕地足迹的比重分别由42.65%、45.73%下降为38.81%、38.85%;采用改进后的方法,滨海和阜宁的人均生态足迹则分别由1.43hm2、1.12hm2增加为1.88hm2、2.43hm2,生态足迹中耕地足迹的比重分别由28.45%、32.94%下降为22.89%、29.42%.表明采用改进后的方法所计算得到的生态足迹为土地面积,增强了生态足迹与生态承载力的可比性;使得生态足迹的大小及构成发生变化,更能准确表征人类对自然资源的利用程度.     

新型降水分布数学模型研究及其应用

在分布式水文模型中,单元栅格内的降水输入是准确模拟各种水文过程的关键因素,寻求产生分布式降水数据的方法是水文模型研究的热点之一.在对国内外降水模型分析基础上,认为流域面上实际降水分布是天气系统降水与下垫面地形影响共同作用的结果,如果不受地形影响,天气系统降水的降水量等值线在平面上的分布近似为一组同心椭圆.根据这一原理,建立了一种能够模拟天气系统降水分布,并利用牛顿插值法对模拟结果进行地形影响修正的新型降水分布数学模型,提出了对降水中心位置及其中心降水量的模型模拟.利用黄土高原西川河流域实测资料对模型进行了检验,结果表明,该模型具有较高精度.由于模型概念简单明晰,且能指明降水中心位置及其中心降水量,因此在流域暴雨分析和洪水预报中具有一定价值.     

基于相关系数的水文序列跳跃变异分级原理与方法

跳跃变异是环境变化影响下水文过程发生急剧变化的一种重要表现形式,体现了水文非线性系统对外界干扰的响应.目前研究主要是对序列跳跃变异发生的时间、次数等进行识别和检验,但缺乏对其变异程度进行定量描述和分级,给开展流域环境变化研究及其影响评价带来很大困难.本文选取相关系数作为基础指标,提出了一种理论严密且便于应用的水文序列跳跃变异分级方法,并利用统计试验验证了文中方法对变异点显著性的检验精度,以及跳跃变异分级原理的合理性和分级方法的可靠性.经推导相关系数与跳跃变异相对幅度的关系,选取不同显著水平下的若干典型相关系数值作为分级阈值,将跳跃变异程度划分为无变异、弱变异、中变异、强变异、巨变异5个等级.通过应用于分析我国不同气候区的5个实测水文序列,结合物理成因分析验证了该方法的实用性.     

Do stream macroinvertebrates use instream refugia in response to severe short-term flow reduction in New Zealand streams?

1. Demand for water is increasing and water managers need to know how much they can remove from a stream before there are significant detrimental effects on its biological integrity. Flow reduction alters a number of habitat variables known to be important to aquatic invertebrates such as depth, velocity, temperature and fine sediment accumulation. Some taxa may attempt to use instream refugia to mitigate the effects of flow reduction.
2. We experimentally manipulated flows by constructing weirs and diversions in three small New Zealand streams. Discharge was reduced by 88–96%. We tested the hypothesis that macroinvertebrates would use pools and the hyporheic zone as refugia during short-term (1-month) periods of reduced flow.
3. We sampled hyporheic invertebrates with colonization chambers and pool invertebrates with kick nets within a before-after, control-impact (BACI) experimental design. A suite of physicochemical parameters was measured concurrently including surface and hyporheic temperatures.
4. Flow reduction significantly decreased velocity (60–69%) in all streams. Depth (18–61%) and wetted width (24–31%) tended to decrease but these changes were not always significant. Sediment cover increased the most in farmland streams (10–80%). Apart from decreasing temperature range (18–26%), flow reduction had little impact on the surface water temperatures.
5. Flow reduction had no impact on the abundance of common pool macroinvertebrates or on the abundance, vertical distribution or community composition of hyporheic macroinvertebrates.
6. Our results suggest that aquatic macroinvertebrates are resistant to short-term, severe flow reduction as long as some water remains.     

城市自然生态安全动态评价方法及其应用

城市自然系统是城市社会经济发展的重要载体.城市自然生态安全评价最重要目的在于对未来可能出现的不安全状态预测和预警,以实现对城市生命支持系统--自然系统的可持续生态安全管理.针对目前城市生态安全评价方法实用性与可操作性差的缺点,基于城市自然生态安全因果互动关系,建立城市自然生态安全发展度动态评价方法,实现了对未来城市自然生态不安全状态的预警以及关键影响要素的识别.以厦门为例的评价结果表明,2007～2020年厦门自然生态不安全发展度将处于持续恶化蓝灯(轻度)预警的变化态势,其主导因素将是快速发展的对生态安全负反馈的来自社会经济系统的外部驱动;各子系统生态不安全程度排序为:大气系统>水系统>土地系统>生物系统.大气系统和水系统各项调控措施的发展度需予以提高.