长江靖江段刀鲚捕捞量的时间变化及相关环境因子分析

江苏靖江段位于长江近口段,是长江刀鲚渔汛最集中的水域。调查了靖江段2008、2009、2012~2015年6个渔汛期的捕捞数据,采用广义可加模型(GAM模型)分析了刀鲚捕捞量与靖江段表层水温、潮差、气压、降水量、浑浊度、CODMn等环境因子之间的相关性。调查显示,靖江段每年发放刀鲚专项渔业捕捞证84~95本,平均年作业天数28~43 d,2012~2015年的作业天数比2008~2009年明显下降。6个渔汛期刀鲚的年捕捞量变幅为3.71~17.38万尾和3.61~18.26 t,除2013年外,年捕捞量总体上仍呈下降趋势。采用GAM模型对10艘持证渔船的刀鲚日捕捞量与环境因子之间的相关性分析显示,日捕捞量随水温的升高而递增,汛期78.8%的产量在15~23.2℃水温范围获得。而当水温低于10℃时,空网率上升,仅获得5.7%的汛期产量。表明当水温不足10℃时,刀鲚可暂时停止其生殖洄游过程。分析还显示,69.1%的汛期产量在2.0 m以上的大潮差期获得,表明潮汐亦是影响刀鲚日捕捞量的重要因子。低浊度及气压、降水量、CODMn等对刀鲚的日捕捞量无显著性影响,但当浊度大于100 NTU时,日捕捞量迅速降低。可见,水温、潮差和高浑浊度是影响长江靖江段汛期刀鲚捕捞量的关键环境因子。     

葛洲坝上下游江段鱼类时空分布特征研究

2009年6月和11月在葛洲坝上下游江段使用SIMRAD EY60回声探测仪对鱼类时空分布进行水声学调查。结果显示，葛洲坝上下游江段鱼类密度范围分别为2.8～122.7、8.8～888.8 ind./1 000 m3。上下游江段鱼类呈区域性分布，主要集中在西陵峡口、大江电站下游及三江等水域。大江电站下游流水区，鱼类一直集中在中下层。而在其它的静水和缓流区，6月份鱼类主要分布在中上层水域，11月份鱼类较为集中在中下层。6月份鱼类体长与分布水深无相关性（P>005）或负相关（P<005），11月份体长与分布水深均呈正相关（P<005）。根据结果分析，由于葛洲坝上下游水文情势的差别，分布有不同生态类群的鱼类，因此形成区域性的水平分布。在静水和缓流区，垂直分布还存在季节间的变化。季节变化还对葛洲坝上下游江段鱼类体长与分布水深的关系有明显影响     

三峡库区172 m蓄水位实现后干流水体溶解态重金属含量变化特征

从2008年至2010年连续两年,对三峡库区涪陵至巴东段水体溶解态重金属含量进行监测,分析三峡水库自2008年首次以172 m高水位试验性蓄水以来水体溶解态重金属含量变化特征及其影响因素。结果表明：水体溶解态重金属含量在丰水期低水位时含量较高,而在平水期和枯水期高水位蓄水时,水体重金属含量较低,丰水期时水体溶解态重金属含量虽然相对较高,但仍然达到《地表水环境质量标准》(GB 3838 2002)Ⅰ类水域标准。重金属在水体与沉积物和消落带土壤中含量并无明显相关性,沉积物和消落带土壤重金属对水体溶解态重金属含量分布影响较小。库区水环境因素在丰水期和平水期、枯水期呈现出明显差异特征,特别是汛后水体悬浮物SS含量远低于丰水期。三峡水库水环境因素的变化对重金属的分配有着重要作用,丰水期过后三峡库区水体pH值和DO升高,水温和Eh降低,SS含量显著下降,水环境因素、气象条件、水位调度等因素的变化致使水体溶解态重金属含量降低     

近期长江口北槽河段河槽演变对人类活动的响应

利用多波束测深系统在2014年11月期间测量长江口北槽河段的河槽地貌形态,获取高精度的床面微地貌资料,结合北槽河槽底质资料和1979～2019年期间的海图水深数据分析近期北槽河段的河槽演变特征,探讨人类活动对北槽河槽演变的影响。结果表明:在人类活动的强烈干扰下,1979～2019年的40年期间,北槽河段(上段至口外段)以河槽侵蚀为主,净冲刷的泥沙体积达0.36×10~(8 )m~3,平均每年冲刷0.009×10~(8 )m~3,北槽河段水深增大可能加剧了盐水入侵;在流域大型工程尤其是三峡大坝的影响下,长江流域输送到河口的沙量持续减少,致使近期严重的河槽侵蚀发生北槽河段口外段;在深水航道治理工程的影响下,近期北槽河段(上段至下段)总体上呈现主槽侵蚀、两岸淤积和深水航道泥沙回淤严重的特征;北槽床面上存在着常见床面微地貌形态(平滑床底、沙波和冲沟)和人为强干扰下的床面形态(疏浚痕、凹坑和洼地);在北槽中段和下段发育的沙波的波长的均值分别为39.41和11.11 m,波高均值分别为0.48和0.33 m,与沙波有关的河槽糙率(Ks)的值分别是0.14和0.19,且此次观测到的小范围沙波为首次在北槽河段(长江河口最大浑浊带)观测到的沙波微地貌。     

南水北调西线引水区近50年径流变化趋势对气候变化的响应

选取南水北调西线工程引水区5个水文站与相应气象站近50 a径流、降雨、温度、日照时间序列资料,首先对自相关性显著水平5%的序列进行去白化处理,运用Mann Kendall法进行趋势检验和突变分析,并通过Spearman法和双累积曲线图形法对结果进行验证。此外,运用Pearson方法分析径流与各气候因子间的相关性。结果表明：50 a来,引水区年径流量变化趋势总体不明显,但近10 a来,除直门达水文站外,其余4个站有进一步减少的趋势;雨量和日照时间变化趋势并不明显,温度有较显著升高。总体而言,气候变化是流域径流量变化的主要影响因素,未来径流量变化还需从气温、降水、径流、冰川等时空分布特性综合研究     

基于GIS与RUSLE的武陵山区小流域土壤侵蚀评价研究

以长江中下游武陵山区女儿寨小流域为研究区，基于数据观测积累及实地调查采样等方法，计算了研究区降雨侵蚀力、土壤可蚀性等因子，运用GIS与RUSLE评价了流域土壤侵蚀强度并分析了其与土地利用方式、海拔高度的关系。结果表明，流域平均土壤侵蚀强度为78844 t/（km2·a），属微度侵蚀，流域面积9518%的范围发生轻度以下的侵蚀，强烈以上侵蚀仅占1.19%。从土地利用类型来看，耕地、果园侵蚀强度较大，均达到中度侵蚀，有林地除竹林地为轻度侵蚀外均属微度侵蚀，耕地、果园、竹林地是今后水土流失防治的主要地类。不同海拔高度中，低海拔（200～400 m）区域侵蚀量占到流域侵蚀总量的6442%，是水土流失防治的重点地带。研究为应用修正通用土壤流失方程在武陵山区进行土壤侵蚀评价提供范例，为研究区防治土壤侵蚀和流域管理规划决策提供相应参考     

长江上游区的坡面土壤流失及侵蚀防治

长江上游区的嘉陵江流域、金沙江渡口至屏山河段流域、三峡库区及库周区,土壤坡面流失量都超过3000t/a·km~2,属长江上游流失严重之最,应列为首批治理重点区;三峡区长江主航道及近主航道支流两岸的重力侵蚀十分严重,给长江输入大量难以排除的砂石物质,应重点加强此区域的重力侵蚀防治。最后对此区的水土保持提出了6条意见。     

基于能值拓展的流域生态外溢价值补偿研究——以渭河流域上游为例

流域上、下游间环境保护成本和收益的区域错配问题严重影响我国流域整体发展的公平与效率,下游地区对上游地区给予适当的经济补偿已成为解决流域区域间经济发展失衡、实现流域水资源可持续发展的重要手段。文章首先构建基于能值拓展的流域生态外溢价值计量模型,从能量投入和能级转化的角度,以能值的形式反映流域客观存在的社会、经济和生态的功能服务价值,利用能值分析法测算流域生态系统服务能值与水足迹法确定流域自身消费的生态能值,通过比较流域生态系统服务能值和流域生态能值自身消费情况,判断流域的生态盈亏状态,并进一步利用能值-货币比率将生态外溢能值转化为生态外溢价值,得到相对客观和稳健的补偿标准。然后以渭河流域上游为例,测算得到2013年渭河流域上游的生态外溢能值为1.16×1022sej,可知流域上游在扣除自身消费的生态能值后还为流域下游提供生态服务,处于生态盈余的状态。为激励上游地区加大流域生态环境保护力度,同时也为实现区域发展的公平与效率和流域水资源的可持续发展,下游地区应对上游地区支付水资源生态环境补偿,根据能值-货币比率得到上游应获得16.31亿元的补偿金额,并根据水资源可利用量进一步分配,得到定西市和天水市应分别获得7.50亿元和8.81亿元的补偿金额。基于该研究结果,建议通过扩大对流域上游地区的转移支付、完善水资源市场构建、健全流域生态补偿立法等政策提高上游地方政府的生态保护努力水平,优化水资源配置,实现流域整体的可持续发展。     

长江水δ~(18)O和δD时空变化特征及其影响因素分析

稳定同位素示踪技术已成为研究河流的水文过程及其变化的重要手段,尤其在河网交错密集和水力关系复杂的长江流域。通过分析枯水期和丰水期长江水及大气降水中δ~(18)O和δD组成的变化,揭示其时空变化特征及其影响因素。结果发现长江流域大气降水δ~(18)O组成表征出明显的空间分布差异特征,长江河源区降水δ~(18)O值最低,随着海拔高度降低降水中δ~(18)O值自长江上游向下游地区逐渐减小,这与流域的水汽来源及海拔高度密切有关;枯水期长江水δ~(18)O和δD值明显要高于丰水期,原因在于丰水期河水受到较弱的蒸发富集作用和大量降水补给影响;无论在丰水期还是枯水期长江水自上游到下游其同位素值呈逐渐增大的趋势,这主要受不同河段支流和湖泊等水体补给的影响。三峡大坝的蓄水和放水过程对河水同位素组成产生一定的影响,丰水期对相应河段河水同位素组成的影响不大,但在枯水期则影响较为明显,这将对充分认识长江流域大气降水-河水-湖水间水力联系与探讨其水资源合理利用提供科学依据。     

Influences of soil erosion susceptibility toward overloading vulnerability of the gully head bundhs in Mayurakshi River basin of eastern Chottanagpur Plateau

Soil erosion in the upper catchment of lateritic belt of the Mayurakshi River is one of the major problems. Excessive soil erosion leads the gully head bundhs (reservoir) hyper sedimented. These bundhs were constructed under Massanjore Dam projects for arresting soil erosion and reducing sedimentation rate in the reservoir of the Massanjore Dam. This paper intended to investigate the present state of gully head reservoirs in connection with sedimentation and find out whether these vulnerable gully head bundhs are located at the extremely soil erosion susceptible zone. Soil erosion and gully head over loading vulnerability models generated in this aim, and it is found that highly vulnerable gully head bunds are located at the excessive soil erosion zone and therefore these two models are spatially correlated. It is revealed that in the extremely susceptible soil erosion zone, 105 nos. or 52.5% to total extremely overloading vulnerable gully head bundhs are located and frequency density of them in the same area is 0.1204 nos./sq km. From this spatial adjacency, it can be stated that extreme soil erosion susceptibility and soil loss (19.62 Mg/ha/year) are principally responsible for making the reservoirs vulnerable. These reservoirs play vital role for arresting soil erosion, and as these are not evenly distributed even in the extremely soil erosion susceptible zone, more number of such reservoirs can be installed there.     

汉江流域土地利用/覆被变化的水文效应模拟研究

针对流域LUCC驱动因子众多、驱动因子与土地利用/覆被变化之间存在复杂的非线性动态关系的特点，以汉江上游流域LUCC模拟为例，构建基于人工神经网络（ANN）与元胞自动机（CA）的模拟土地利用/覆被变化的CA ANN耦合模型，并应用该模型预测汉江上游流域2020s年代的LUCC变化情景。结果表明：2020s汉江黄家港站上游流域水田、旱地、灌木林与建设用地面积均有不同程度的增加，其中建设用地增幅最大，与区域交通和城市化的迅猛发展趋势相符；除建设用地增幅变化较大之外，1980s～2000s与2000s～2020s两个时期其余土地利用/覆盖类型的面积变化率都比较相近，表明CA ANN耦合模型能够刻画土地利用/覆盖类型的转换规律，在流域土地利用/覆被变化的复杂非线性动态演变情景的模拟预测方面是可行的。在此基础上，应用SWAT分布式水文模型模拟汉江上游流域水文过程。研究结果表明：在1980s年代、2000s年代及预测的2020s年代LUCC情景下，汉江上游流域年平均径流量呈增加趋势，LUCC对径流量年内影响较汛期显著，多年平均蒸散发量呈增加趋势     

基于排污权的闽江流域跨界生态补偿研究

为建立兼顾公平与效率的流域生态补偿机制，科学合理的测算生态补偿额，从经济学角度构建基于排污权的流域跨界生态补偿模型。以福建省境内的闽江流域为例，分别测算流域各城市2011～2015年理论排污权和排污权损失，核定生态补偿额。结果表明：各城市生态补偿总额存在明显的年际变化，福州作为闽江流域的下游城市，其生态补偿总额根据上游城市南平、泉州、宁德的污染物排放情况而定；南平、三明作为闽江流域中游城市，生态补偿总额根据上游城市以及自身的水污染物排放情况而定；泉州、龙岩、宁德作为闽江流域上游城市，生态补偿总额主要根据自身排放的污染物情况而定。研究结果可为福建省乃至全国跨界流域补偿总量测算的研究实施提供参考借鉴。结合闽江流域生态补偿测算结果，提出了明确生态补偿主客体、兼顾上下游利益、建立流域排污权制度等完善流域生态补偿机制的建议。     

基于GIS和USLE的小流域土壤侵蚀定量评价

通过气象数据分析、实地调查、野外采样及室内分析、DEM计算、遥感解译等,建立了南水北调中线水源地丹江口水库区典型小流域地理数据库,确定了计算USLE因子指标的方法。在ArcGIS支持下,模拟了小流域土壤侵蚀强度的空间分布。将模拟结果分为微度、低度、中度、强度、剧烈侵蚀5级,建立土壤侵蚀与土地利用/土地覆盖类型及坡度之间的关系。结果表明：研究区年均土壤侵蚀量2414 t/hm2,远超该地区容许土壤流失量5 t/（hm2·a）。96%的侵蚀区及95%的土壤侵蚀总量位于<25°区域。就土地利用/土地覆盖类型而言,陡坡耕作区是主要的土壤流失区。研究结果为水源区的土壤侵蚀治理提供参考意见,同时为USLE在无土壤类型图地区的应用提供一种方法借鉴     

1968～2018年洞庭湖江湖连通河道松滋口冲淤变化特征

探究江湖连通河道演变态势是评估重大人类活动事件对江湖关系变化影响的重要环节。以洞庭湖—荆江三口中松滋口河道为研究对象，通过建立其河道长期的水位—流量关系曲线分析其河道的冲淤变化特征，对其河道冲淤变化驱动因素进行分析，并采用实测河道断面资料验证其结果的可靠性。结果表明：水位—流量关系曲线法分析河道地形冲淤演变特征与实测横断面地形资料分析结果一致，松滋口河道同流量下水位下降对应于该时期河道冲刷，同流量下水位上升对应于河道淤积。不同时期松滋口东西分支河道冲淤变化主要驱动因素不同。1968～1981年间，下荆江裁弯引起的河势变化是西支新江口河道冲刷与东支沙道观河道淤积的主要诱因。1981～2003年间，其东西两支河道淤积主要是由于葛洲坝运行后引起的上荆江河道冲刷导致的。2003～2018年间，其河道冲刷主要是由于三峡大坝运行引起的河道水沙比例的大幅改变导致的。     

三峡水库上游流域非点源颗粒态磷污染负荷研究

为有效控制三峡水库上游流域因水土流失产生的非点源颗粒态磷污染，改善库区水质，以美国通用土壤流失方程为基础，从影响土壤流失年际变化的水文条件和人类活动两个主导因素着手，并从地形指数的角度考虑泥沙输移比的空间分布，提出了能反映流域输沙量逐年动态变化的新估算方法。在此基础上，建立了流域颗粒态磷污染年负荷模型。在GIS辅助下，应用所建模型，对研究流域1990~2006年颗粒态磷污染负荷进行了空间分布模拟和定量研究。结果表明：所建年输沙量模型和颗粒态磷年负荷模型有良好的模拟精度；金沙江中下游流域，雅砻江中下游流域和岷江的大渡河流域是颗粒态磷污染的主要源区，嘉陵江流域通过治理水土流失和颗粒态磷流失情况明显好转；“长治”工程后，三峡水库上游流域的颗粒态磷年负荷总体上有下降趋势，近5年的年均负荷为16 482 t/a，比治理初期的1990年减少约37%。     

基于InVEST模型的太行山淇河流域土壤侵蚀特征研究

基于土地利用数据、数字高程模型数据(DEM)、土壤类型数据、降雨数据、植被覆盖指数(NDVI),结合地理信息系统(GIS)和遥感,计算降雨侵蚀力因子(R)、土壤可蚀性因子(K)、植被覆盖因子(C)、水土保护措施因子(P),借助InVEST模型对淇河流域2015年山地生态系统的土壤侵蚀进行研究。结果表明:(1)淇河流域微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀面积分别为932. 80、617. 13、282. 46、159. 58、141. 64和93. 84 km~2;土壤侵蚀总量为7 225 839. 54 t,平均土壤侵蚀模数为32. 45 t/(hm~2·a);(2)在各土地利用类型中,土壤侵蚀主要发生在林地、草地和耕地。草地和林地多分布在地形起伏度较大的高海拔区,潜在的土壤侵蚀量较大,土壤侵蚀强度也较大。虽然未利用地占流域总面积很小,但侵蚀模数最大;(3)淇河流域土壤侵蚀与坡度、海拔和地形起伏度等地形因子具有密切关系,土壤侵蚀模数随着海拔的升高先增大后降低,海拔在1 200 m处达到峰值,土壤侵蚀模数随着坡度和地形起伏度的增加而不断增大。坡度和起伏度越大,坡面土壤的不稳定性愈大,在外力作用下发生下移的可能性就愈大。海拔600～1 200 m、坡度大于15°、地形起伏度70～500 m的区域土壤侵蚀状况严重,是土壤侵蚀防治的重点区。土壤侵蚀是山地生态脆弱性响应的重要指标,山地流域的土壤侵蚀研究对评估区域生态环境质量有重要意义。     

南水北调中线水源区生态环境变化分析研究

南水北调中线水源区生态环境情况直接关系南水北调中线工程的水质安全。采用遥感监测技术,根据南水北调中线水源区2000年和2013年的生态环境监测结果,对比分析了整个水源区土地覆被、水土流失、土壤侵蚀等变化情况,从宏观上评价水源区生态环境状况,为有关部门制定相关政策提供参考。研究结果表明,在十多年中,水源区森林覆盖率提高,农田面积比例明显下降,水土流失面积减少,水源区生态环境总体上呈趋向变好的态势。随着农村人口向沿江地带城镇集中,在进一步加强山地植被保护的同时,要进一步重视和加强沿江地带的生态环境保护工作     

综合治理前后兰陵溪小流域生态系统健康格局与动态

兰陵溪小流域是三峡库区的典型小流域,其生态建设具有重要的战略地位和示范效应。基于生态系统结构、功能、适应力和社会价值研究的小流域健康状况评估,可为生态系统管理决策提供理论依据。利用遥感数据和实地调查数据建立基于Fishnet网格的兰陵溪小流域健康评价数据库,选用压力 状态 响应评价模型和层次分析法构建小流域生态系统健康评价指标体系,并对2002～2009年小流域生态健康进行评价,分析兰陵溪小流域生态系统健康状况的时空变化规律。从压力、状态、响应等3个方面选择12个指标构建了小流域健康评价指标体系,包括外界对小流域生态系统的干扰程度、小流域自身状态及响应指标,且健康评价数据可选用调查统计数据和遥感数据,具有较强的系统性和可操作性;随海拔的上升,人口密度减小和森林植被覆盖度提高,健康指数明显升高。因此,在兰陵溪小流域内海拔较高、森林植被覆盖度高、人类活动少的西南部健康评价综合指数明显高于海拔低、森林植被较少、人口密度大的东北部及中部河谷区域;在2002～2009年,小流域生态系统健康状况好转的网格数占总数的94444%,健康指数平均值从0531提高到0781;兰陵溪小流域生态系统健康状况的改善主要得益于土壤侵蚀强度的降低和生态弹性指数的提升,两者对提高健康指数的贡献率分别达到40887%和23153%。在水土流失严重区域,通过综合治理,特别是林业生态工程的实施,优化土地利用方式、提升生态系统的弹性和服务功能,可以大幅度改善小流域健康状况     

金沙江流域水土流失现状与河道泥沙分析

对金沙江流域水土流失、河道泥沙及主要影响因素系统作了分析,认为地质、地貌及气候因子是影响水土流失的主要因素,人为活动加剧水土流失的发生发展。河道泥沙主要来自金沙江下游,特别是下游干流河谷区间,流域的地面侵蚀与河道泥沙的空间关系不密切,影响输沙量的主要因素为年径流量和清水区年径流量,以及滑坡、泥石流等重力侵蚀,尽管水土流失治理对于流域的河道泥沙减沙效应显著,但短期内对流域干支流输沙量影响甚微。今后一段时间内金沙江流域河道泥沙不会有显著的变化     

小型季节性河流生态补水需水量及调度方案研究

针对目前城市河流经常断流的突出问题, 以重庆主城典型重污染河流伏牛溪为例, 开展城市小型季节性河流生态补水自动调度方案的研究。通过分析伏牛溪年内径流特征, 确定了其补水时段为每年的11月~次年4月;通过计算伏牛溪生态环境需水量, 认为对于小型季节性河流的补水不应一味地追求常年丰沛、稳定的水量, 而应以重塑季节性河流天然健康的自然流态为目标, 从而提出了一种基于天然健康需水量的生态补水调度方案, 并制定了河源水库电动阀门及补水泵的运行控制策略等具体技术措施。结果表明, 采用该调度方案, 不仅能实现伏牛溪生态补水系统的自动化运行, 而且与现有补水系统运行方式相比, 可节能67.4%, 为补水系统的可持续运行创造了条件。