辽河流域河流的分类

在分析国内外河流地貌分类研究的基础上,提出了应用河流等级、封闭度、河道数以及蜿蜒度4个指标所构成的河流分类指标体系,构建了河段尺度上的河流快速分类方法。以辽河流域为案例,将辽河流域3158个河段划分为20种河流类型。研究表明,本文的分类体系具有指标获取容易、满足大面积流域河流管理策略制定的优点。根据辽河流域每种河流类型的结构、功能、过程及生境类型,提出高蜿蜒度干流的3种河流类型和2种复式河道类型应作为优先保护的河流;源头区域的3种河流类型应重点防治流域水土流失,并减少人类对河道的干扰;平原地区的支流3种类型,应减少农田开垦、污水直排等人类活动的干扰。     

蒲河流域河流生境质量综合评价及其与水质响应关系

河流生境是河流生物赖以生存的环境,是维持河流生态完整性、维护河流健康的重要因素。本文结合蒲河流域环境特点,运用层次分析法建立了蒲河流域河流生境质量评价体系,对流域内25个河段的生境质量状况进行了综合评价,并进一步分析了河流生境综合评价指数与河流水质的相关关系。结果表明:(1)蒲河流域25个河段的生境质量状况差异显著,其中1个河段的生境质量等级为好,5个河段为较好等级,16个河段为一般等级,3个河段为较差等级。(2)生境综合评价指数与TP、NH4+-N、CODCr呈负相关,生境质量评价体系中其他指标也与水质指标具有相关性,表明生境质量是影响水质的重要因素。     

水电梯级开发对河流生境质量及纵向连通性影响评价——以五布河和藻渡河为例

河流物理生境是维持河流生物多样性及生态功能的关键因素。生境质量的好坏能反应河流健康的程度。以我国西南地区的五布河和藻渡河为例,采用河流生境调查方法(RHS)和树状水系连通性指数(DCI)定量评估水电梯级开发和水坝建设对河流物理生境质量和河流纵向连通性的影响。结果表明,水电梯级开发后,五布河干流未受水坝明显影响河段、库区河段、减水河段分别为20.48、43.34、18.09 km,占总长度的25.0%、52.9%、22.1%。藻渡河干流河口至双河口段未受水坝明显影响河段、库区河段、减水河段分别为58.61、8.28、18.99 km,占总长度的68.2%、9.6%、占22.1%。水电梯级开发后,五布河干流河流片段由26个增至29个,藻渡河干流河流片段由2个增至5个。两条河流纵向连通性分别降低了7.8%和38.0%。五布河坝下减水河段生境质量降低14.1%,库区河段生境质量变化不明显。藻渡河减水河段生境质量与近自然河段无显著差异;两座坝后式电站库区河段生境质量明显低于近自然河段。水电梯级开发对两条河流物理生境的影响与水坝位置选择、建坝前的自然阻隔数量与分布、河流地貌特征、水电资源开发方式等密切相关。     

无定河流域不同地貌区径流变化归因分析

分析了无定河流域干流与其支流(黄土丘陵区的大理河和风沙区的海流兔河)的年径流变化(1960—2012)及其成因,并预测了其径流的变化趋势。结果表明:无定河及其不同地貌区支流海流兔河和大理河流域1960—2012年径流量均显著下降,但年降水量未发生显著变化;无定河和海流兔河流域年蒸散量未发生显著变化,仅大理河流域年蒸散量在1990s年代后期显著增加。无定河流域径流变化突变点发生在1979年和1996年,海流兔河流域径流变化突变点在1971年和1990年,而大理河流域径流突变点发生在1971年。人类活动对大理河流域1972—2012年径流减少的贡献大约占50%,对海流兔河流域1972—1990年和1991—2012年两个时期径流减少的贡献率分别为44.4%和82.4%。未来,无定河及其支流年径流量均呈持续下降趋势。归因分析表明大规模的水土保持治理措施减少了大理河流域侵蚀产沙量的同时,也在一定程度上减少了大理河流域的径流量,而过度的农田灌溉引水是海流兔河径流量下降的主要原因。因此,未来在大理河流域要优化现有植被建设布局,减少流域蒸散发,减缓径流下降;在海流兔河流域要进一步退耕还林(草),适当控制农田灌溉面积,提高灌溉用水效率,在减少灌溉用水的同时提高流域水源涵养能力。     

河流干支流水质与土地利用的相关关系

为探索不同等级河流水质状况及其对土地利用构成响应的差异,以江苏北部的灌河流域为研究对象,基于2006—2007年两个年度灌河及其支流的水质监测数据和研究区的Landsat TM影像,在河流两侧长度0.0—10.0 km、宽度0.0—0.5 km的范围内,运用多元回归分析,对研究区干、支流主要水质指标及其与相应土地利用构成的关系进行了研究。结果表明:2006—2007年间,研究区干流水质总体上显著好于支流,支流的总氮(TN)、总磷(TP)等营养盐指标显著高于干流,而干流的有机污染指标显著高于支流;比较不同观测尺度上土地利用构成对河流水质变化的方差贡献率发现,缓冲区宽度一定时,支流在所有观测尺度上的土地利用构成与水质变化皆存在显著相关关系,而干流仅在缓冲区长度0.0—4.0 km的观测尺度上其土地利用构成与水质变化的相关关系显著;缓冲区长度一定时,干、支流河道两侧0.0—0.3 km间土地利用状况对水质变化的解释能力较大。同时发现,氮、磷等营养盐浓度多与较大尺度上的土地利用构成相关,而化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)等多与较小尺度上的土地利用构成相关。研究结果显示,有必要区分不同河流等级,选择适宜的观测尺度,分别研究不同水质指标与土地利用构成间的相关关系。     

基于河段尺度的太湖流域城市河流生境评价

快速城市化背景下,太湖流域城市河流水环境与生态功能退化问题日益突出,系统开展城市河流生境评价尤为重要。本研究参考和修正了英国城市河流调查评价体系,基于太湖流域城市河流特点,构建了太湖流域城市河段生境质量指数(SHQI)评价体系,分析太湖流域城市河流生境现状及空间差异。结果表明: 50 个河段的SHQI值介于8～21,3个河段的SHQI值为好,6个为较好,27个为一般,9个为较差,5个为差。太湖流域城市河流生境中植被指数情况较好,物理生境、材质指数情况较差。生境总体状况在空间上表现为镇江>湖州>杭州>嘉兴>苏州>无锡>常州,各城市的物理生境、材质指数与污染指数存在显著差异。干流河段与支流河段的SHQI值无显著差异,但干流河段与支流河段的材质指数和污染指数差异显著。本研究构建的评价体系较好地反映了太湖流域城市河流生境现状,可为城市河流生态修复工作提供参考。     

海河流域河流生境功能识别及区域差异

城市群快速发展严重影响着区域水生态系统的完整性,大尺度流域的河流生境功能辨识和分析尚缺乏系统研究。以海河流域为例,根据河段蜿蜒度、河段比降、断流风险、盐度等4个指标,构建了河流生境功能的分类指标体系。通过多源空间数据和人工判读,划分了6254条河段,在此基础上将河流生境类型划分为15类。通过52个监测样点的鱼类调查数据,分析了不同河流生境的水生生物特征差异,揭示了鱼类多样性高的区域多位于河流比降大、断流风险低的区域,而河流蜿蜒度对于鱼类多样性影响较小。根据京津冀13个地级市的河流生境差异,提出京津冀城市群的生态安全构建需要充分考虑河流生境的空间异质性,并制定融合城市发展目标、水资源利用需求和河流生境功能的综合指标体系。     

挠力河流域河流的B-IBI评价

挠力河流域是中国东北三江平原地区重要的商品粮基地之一.选择挠力河流域干支流6个河段21个样点,2007年7月进行河流大型无脊椎动物样本的采集和鉴定,并分别采用3分法和比值法进行了河流大型无脊椎动物完整性指数(简称B-IBI)计算与评价.结果显示,使用两种方法得出的评价结果基本一致,且与水质、生境质量评价结果呈显著正相关关系.研究表明,挠力河流域河流生物完整性总体良好,个别样点较差.全流域属于无干扰和轻度干扰的样点占71.4%,中度干扰的样点占23.8%,重度干扰的仅占4.8%.得分较高的样点多处于挠力河支流或干流上游的山区,人类活动较少,河流周围为茂密的森林植被;分值较低的样点主要位于支流下游或干流中游,均临近居民点,水体质量较差,河岸人类活动密集,植被覆盖度低,土地开发利用强烈等特征.这表明,河流B-IBI受到河岸土地覆被和土地利用(LULC)的重要影响.     

香溪河水质空间分布特性研究

运用聚类分析和主成分分析对香溪河19个样点水质的理化特性进行研究,聚类分析表明,根据各采样点之间水质组分的相似性可将香溪河大致分为3个河段,分别属于不同的亚流域,各亚流域问的特征差异显著,对各河段水质的主成分分析表明,上述3河段的主要水质信息差异很大,第1河段(在河流上游)水质的信息主要体现为总碱度和硬度,第2河段(河流中游)主要体现为可溶性磷酸盐、总磷和氯离子,第3河段(河流下游)则为pH、亚硝酸盐氮、总氮和COD,文中结合香溪河流域地理环境背景,探讨了香溪河水质空间分布格局的成因,为分析流域水质状况及成因提供了一条简单有效的途径。     

基于稳定同位素技术的辽宁浑太河流域水生食物网研究

为探究辽宁省浑太河流域水生生物营养结构特征及其变化,分别于2020年秋季(10月)和2021年春季(5月)对该流域开展渔业资源调查,依据主要消费者及饵料生物样品的碳、氮稳定同位素值(δ¹³C和δ¹⁵N),利用SIBER和MixSIAR模型分析渔获物群落营养结构的时空差异,并初步构建该流域的食物网。结果表明,主要渔获物的δ¹³C和δ¹⁵N值分别为–37.18‰—–19.28‰和7.98‰—16.51‰,且季节性差异不显著(P>0.05),但δ13C值空间差异极显著(P<0.01)。浑太河流域渔获物的营养级为1.71—4.39,同种鱼类营养级具有极显著的时空差异(P<0.01)。与春季相比,鱼类在秋季摄食的食物资源更丰富、所占的生态位更宽,同时太子河的各项群落营养结构指标均优于浑河。基础食源分析结果表明水生植物与陆生植物分别为浑太河两个季度的主要碳源,陆生植物和POM分别为浑河和太子河中鱼类的主要碳源。研究填补了对浑太河流域水生生物食物网及群落营养结构研究的空缺,为该流域后续的保护、修...     

城镇化背景下河流生境评价——以深圳市为例

城镇化背景下，河流生态系统退化趋势明显，有效评价河流生境状况是修复和保护河流生态系统健康的重要基础。深圳市作为全国经济发展的窗口城市，河流生境的调查研究十分匮乏。因此，为阐明深圳市不同城镇化程度的流域河流生境的差异与主要影响因素，对深圳市两个代表性流域的河流生境展开了研究。针对深圳市河流的生境特点，于2019年丰水期（8月）和枯水期（11月）对城镇化程度较高的深圳河流域的13个样点和城镇化程度较低的坪山河流域12个样点河段的生境状况进行定量调查与评价。采用综合评价法，从河床、河道和河岸带3个方面选取10个生境指标，构建深圳市河流生境评价指标体系和评价方法。结果表明：深圳河流域河流生境质量总体较差，生境评价等级为"良"、"中"、"差"的样点河段分别占7.7%、38.5%、53.8%；坪山河流域河流生境质量总体较好，生境评价等级为"优"、"良"、"中"、"差"的样点河段分别占8.3%、41.7%、41.7%、8.3%。方差分析结果表明两次调查河流生境状况无显著性差异，短时间跨度内河流生境状况变化较小；两个流域河流生境状况差异显著，城镇化程度较低的坪山河流域河流生境质量显著好于城镇化程度较高的深圳河流域。河流生境评估指标主成分分析结果表明人类活动强度、河岸稳定性、河道变化、底质、河岸土地利用及植被多样性是影响深圳市河流生境变化的主要因子。本文对河床、河道、河岸带3个方面分别提出针对性的修复建议，对深圳市河流的生境修复和保护具有重要的指导作用。     

土地利用类型对渭河流域关中段地表水硝酸盐污染的影响

地表水硝酸盐(NO~-_3)污染会造成水生态环境损害,引起水生态系统发生退化。通过溯源研究能够及时发现隐患和危害的源头,对保障水生态环境安全具有重要的意义。本研究选取渭河流域关中段13个子流域为研究对象,运用同位素方法结合水化学研究土地利用类型与地表水NO~-_3含量的关系,准确识别NO~-_3的主要污染来源。研究结果表明,整个流域NO~-_3含量范围为4.2—150.1 mg/L,平均含量38.2 mg/L。约有35.3%的样品NO~-_3含量超过《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中硝酸盐的含量。渭河干流污染较支流严重,南岸支流较北岸支流污染严重。渭河干流、支流的源头及上游区域NO~-_3浓度普遍较低,说明受人类活动影响较小,沿着河流流向,NO~-_3浓度逐渐升高。耕地和城乡/工矿/居民用地面积与地表水NO~-_3浓度呈显著正相关(P0.05),相关系数分别为0.627和0.830。而草地和林地与NO~-_3浓度呈显著负相关(P0.05),相关系数分别为-0.775和-0.695。流域内,NO~-_3污染来源主要为动物排泄物及生活污水和工业废水的排放。农业活动中化肥的施用也是NO~-_3升高的一个重要原因。根据流域污染溯源结果,建议规范建设用地,加强污水排放和畜禽粪便的管理,同时提高化肥的使用效率,以达到减少水生态环境损害的目的。     

澜沧江梯级开发下鱼类支流生境替代效果

作为干流高坝水电开发导致鱼类生境丧失的一种补偿措施，支流替代生境近年来被广泛应用于受工程影响河段的土著鱼类保护，但替代支流发挥怎样的保护效果及干流对其的影响仍不清楚。以实施了澜沧江梯级生境替代的支流基独河与罗梭江为研究对象，并选择了邻近的对照支流，通过对鱼类调查数据的分析对比，揭示了各支流鱼类种类组成与群落结构的差异特征，初步阐明了梯级开发下鱼类支流生境替代效果以及干流工程建设对其的影响。结果表明：澜沧江支流替代生境对干流鱼类具有明显的保护作用，支流生境修复后鱼类物种丰富度明显提高，罗梭江土著鱼类、特有鱼类物种数分别增加了12种、7种，基独河则是7种、2种，替代生境能为澜沧江土著鱼类、部分濒危特有鱼类和洄游鱼类提供完成生活史的关键栖息地。干流对支流生境替代保护有着重要影响，罗梭江、基独河与邻近干流鱼类群落的Bray-Curtis相似性分别为21.76%、10.73%,支流河口段保持“河相”是支流生境替代保护效果可持续的关键。综合考虑生境替代保护的效益与投入，建议今后开展此类保护措施时优先选择库尾河相区的支流。     

生态建设条件下无定河不同地貌区径流变化归因分析

分析了无定河干流与其支流(黄土丘陵区的大理河和风沙区的海流兔河)的年径流变化(1960—2012)及其成因,并预测了其径流的变化趋势。结果表明:无定河及其不同地貌区支流海流兔河和大理河1960—2012年径流量均显著下降,但年降雨量未发生显著变化;无定河和海流兔河年蒸散量未发生显著变化,仅大理河年蒸散量在1990s年代后期显著增加。无定河径流变化突变点发生在1979年和1996年,海流兔河径流变化突变点在1971年和1990年,而大理河径流突变点发生在1971年。人类活动对大理河1972—2012年径流减少的贡献大约占50%,对海流兔河1972—1990和1991—2012两个时期径流减少的贡献分别为44.4%和82.4%。未来,无定河及其支流年径流量均呈持续下降趋势。归因分析表明大规模的水土保持治理措施是大理河径流减少的重要原因,而水利工程建设和农田灌溉引水是海流兔河径流下降的主要原因。因此,未来在大理河流域要优化现有植被建设布局,减少流域蒸散发,减缓径流下降;在海流兔河流域要进一步退耕还林(草),适当控制农田灌溉面积,提高灌溉用水效率,在减少灌溉用水的同时提高流域水源涵养能力。     

不同地貌条件下景观对河流水质的影响差异

景观对河流水质的影响在不同地区、不同空间尺度上存在差异。以赤水河流域为研究对象,根据地貌特征将研究区分为喀斯特地貌和非喀斯特地貌,在划分的29个子流域内采集测试水质数据,所选用的水质指标有溶解氧(DO)、电导率(EC)、总氮(TN)和总磷(TP),运用空间分析及数理统计方法,分析流域内不同地貌区景观之间的差异,探究不同空间尺度上景观与水质指标之间的关系。结果表明:(1)流域内景观组成以林地和灌草为主,建设用地和耕地次之,景观组成在不同地貌区各空间尺度上存在差异。建设用地和耕地对水质具有负面影响,且在碳酸盐岩地区更显著;林地对水质具有正面影响;灌草对水质的影响相对复杂。(2)流域内水质表现为碳酸盐岩地区优于碎屑岩地区。景观破碎化指数与总氮(TN)、总磷(TP)呈正相关,是水质变化的重要影响因素;景观聚集度指数与溶解氧(DO)呈正相关;景观破碎化指数和景观聚集度指数与电导率(EC)的关系在两个地区呈相反的结果。(3)不同地貌区景观对河流水质具有不同程度的影响。在两个地区,景观组成对河流水质解释能力最大空间尺度均为河岸带尺度,解释率分别为53.4%和59.1%;景观格局对河流水质解释能力最大的空间尺度在碳酸盐岩地区为河岸带尺度,解释率为62.9%,在碎屑岩地区为圆形缓冲区尺度,解释率为82.4%。因此,在不同地貌区应采取不同的景观优化措施以减少对流域水质的污染。     

生态建设条件下无定河不同地貌区径流变化归因分析

分析了无定河干流与其支流(黄土丘陵区的大理河和风沙区的海流兔河)的年径流变化(1960—2012)及其成因,并预测了其径流的变化趋势。结果表明:无定河及其不同地貌区支流海流兔河和大理河1960—2012年径流量均显著下降,但年降雨量未发生显著变化;无定河和海流兔河年蒸散量未发生显著变化,仅大理河年蒸散量在1990s年代后期显著增加。无定河径流变化突变点发生在1979年和1996年,海流兔河径流变化突变点在1971年和1990年,而大理河径流突变点发生在1971年。人类活动对大理河1972—2012年径流减少的贡献大约占50%,对海流兔河1972—1990和1991—2012两个时期径流减少的贡献分别为44.4%和82.4%。未来,无定河及其支流年径流量均呈持续下降趋势。归因分析表明大规模的水土保持治理措施是大理河径流减少的重要原因,而水利工程建设和农田灌溉引水是海流兔河径流下降的主要原因。因此,未来在大理河流域要优化现有植被建设布局,减少流域蒸散发,减缓径流下降;在海流兔河流域要进一步退耕还林(草),适当控制农田灌溉面积,提高灌溉用水效率,在减少灌溉用水的同时提高流域水源涵养能力。     

浑太流域实际蒸散的时空变化特征及影响因素

基于浑太流域1970—2006年气象、水文资料,采用参数率定后的平流-干旱（AA）模型计算浑太流域蒸散.根据水量平衡法得到的蒸散结果对模型的原始参数进行调整,并在4个子流域进行验证.采用线性趋势分析、滑动平均法、克里金插值、灵敏度分析方法研究浑太流域蒸散的时空变化和影响因素.结果表明： AA模型经验参数（0.75）在浑太流域上的计算误差为11.4%,表明AA模型在浑太流域上是可行的;浑太流域年均蒸散量为347.4 mm,并以1.58 mm·(10 a)^-1的速率略呈上升趋势,但上升趋势不明显,年内呈单峰变化,峰值出现在7月;季节变化上,夏季最大,冬季最小,春季高于秋季;整个流域实际蒸散量呈现从西北至东南逐渐减少的分布特征,但差异不大;净辐射是影响浑太流域蒸散变化的主导因素.
     

雅鲁藏布江流域底栖动物多样性及生态评价

雅鲁藏布江起源于喜马拉雅山,是世界上海拔最高的河流之一,是流经我国西藏境内重要的国际河流,其河流生态系统具有特殊地貌及生态条件。研究该流域底栖动物多样性分布特征及其影响因子,是科学评价该区域河流生态系统健康状况,实现资源可持续开发利用的基础。2009年10月—2010年6月期间,以底栖动物作为指示物种,对雅江流域干支流及堰塞湖的14个采样断面进行河流生态评价。采用Alpha及Beta生物多样性指数分别指示局部采样河段及全区域的底栖动物多样性。对采样断面底栖动物组成分析发现:14个采样断面共采集到底栖动物110种,隶属57科102属。雅江干流底栖动物种类数最高为29,平均为19。支流年楚河种类数为17。支流拉萨河,尼洋河,帕龙藏布的最高种类数分别为25,33,36;平均种类数分别为21,21,22,生物多样性普遍高于干流。整个流域中底栖动物平均种类数相差不大,但种类组成和密度相差较大。调查区域的Beta多样性指数β高于低海拔地区的相似的山区河流,说明雅江流域内底栖动物群落差异性高于正常海拔地区。对14个采样断面的物种组成进行除趋势对应分析表明:影响雅江流域底栖动物多样性的主要因素为河型,河床阻力结构,堤岸结构,水流流速。保持稳定的阶梯-深潭结构和自然堤岸结构,以及适宜的流速有利于保护雅江河流生态。     

标准化方法筛选参照点构建大型底栖动物生物完整性指数

依据浑太河流域340个样点的栖息地和水质评价结果,采用标准化方法筛选参照点与受损点,构建大型底栖动物生物完整性评估指数(Benthic Macroinvertebrate Index of Biological Integrity,B-IBI),开展河流健康生物评价研究。标准化方法共筛选出参照点和6个受损点构建B-IBI指数。B-IBI指数包括8个大型底栖动物核心生物指标,涵盖了分类单元、相对丰度、耐污特征、优势类群和功能摄食类群的生物指标。利用构建的完整性指数开展浑太河河流健康评价结果显示,所有样点中"极好"与"好"占24.8%,"一般"占27.8%,"差"与"极差"的占47.4%,表明浑太河健康状况整体上偏差。B-IBI指数分值在参照、测试和受损点间的箱线图分布表明验证结果较为可靠;同时与2009年5月太子河全流域70个样点采用专家经验法构建的大型底栖动物生物完整性指数进行了对比,结果表明两种方法的评价结果一致性较高,健康等级完全一致的占58%,健康等级只相差一个等级的占40.6%。B-IBI与环境要素的回归分析显示,B-IBI指数与栖息地具有较高的直线线性回归关系(R2=0.25,P<0.01),与电导、高锰酸盐指数和氨氮(R2=0.23—0.34,P<0.01)均具有极显著的曲线相关关系。3个水质指标与B-IBI指数的回归方程的拐点分别约为1000μs/cm,5ml/L和1.0mg/L,当3个水质指标低于拐点值时,B-IBI指数表现为显著的下降趋势,当高于拐点值时,B-IBI指数的下降趋势明显减弱。表明高锰酸盐指数和氨氮在从清洁水体下降为III类的过程中,对大型底栖动物生物完整性的影响最为强烈。利用标准化方法筛选参照点构建的大型底栖动物完整性指数及其核心参数具有较好的敏感性,能够指示随人为活动强度增加河流生态系统健康状况的下降,适用于浑太河流域开展河流健康评估研究。     

东辽河河岸带草本植物物种多样性及群落数量分析

采用样线法调查了东辽河河岸带草本植物群落,分析了物种多样性特征,利用组平均聚类法和除趋势对应分析(DCA)分别对植物群落进行了分类和排序,探讨了影响东辽河河岸带草本植物群落分布的主要环境因子。结果表明:东辽河河岸带共有草本植物118种,属36科70属,草本植物的物种多样性自上游向下游呈现先增加后降低的变化趋势,而丰富度指数变化规律不显著,这与河流水文特征、河岸土壤基质类型、土壤含水量和人为干扰有关。聚类分析结果显示,东辽河河岸带草本群落可划分为11种类型,其中湿生植物群落占据优势。DCA排序轴与环境因子的相关性分析表明,海拔和河流等级是东辽河河岸带草本植物群落分布的重要影响因子。