东洞庭湖湿地生态水位阈值研究

水位是湖泊湿地水文情势和生态系统健康的关键指标,如何确定适宜生态水位阈值是确保湖泊湿地健康的关键.以东洞庭湖城陵矶站和鹿角站突变前水位过程(1959～1978年逐日水位资料)为基准期,采用RVA法、年内展布法和数理统计的方法建立了东洞庭湖适宜生态水位过程.结果 表明:(1) RVA法计算逐月生态水位阈值的波动范围均值是2.18 m,而年内展布法计算逐月生态水位阈值的波动范围均值是5.12m,水位波动较大,对于东洞庭湖适宜生态水位来说,RVA法计算生态水位的波动范围更有利于维持湿地植物群落健康和生物多样性;(2)受湖底高程影响,鹿角站的高低水位发生时间会比城陵矶站提前15 d左右,而高低水位的历时和波动范围以及动植物敏感期(3～6月)的平均水位变化速率并未有显著差别;(3)水位变异后(2003～2016年),东洞庭湖水位大部时间处于生态水位阈值内,只需要对不满足生态水位的消落期采取调整措施,鹿角站和城陵矶站年均水位差距减少0.46 m,洞庭湖的水动力系统减弱,给洞庭湖生态健康带来了消极的负面影响.研究可为东洞庭湖生态水位和三峡及上游电站联合调度提供依据.     

三峡工程对洞庭湖水位影响研究

利用河流动力学Ｓａｉｎｔ Ｖｅｎａｎｔ方程组，通过建立描述长江水情的数值模式，进行三峡工程对长江城陵矶站水位影响预测。在预测结果的基础上，根据城陵矶站与洞庭湖各湖区水位代表站的水位相关关系，研究三峡工程对洞庭湖水位的影响。     

三峡水库调节典型时段对洞庭湖湿地水情特征的影响

洞庭湖与长江联系紧密，三峡工程运行将改变洞庭湖的水文过程，影响湖泊湿地生态系统。为了评估三峡工程运行对洞庭湖湿地的水文影响，选取水文情势变化大且可能对植被生长产生重大影响的汛末蓄水和汛前腾空两个时段，运用反映江湖水动力交互的水动力学方法计算了三峡水库不同调节流量下湖泊水位与流量的变化特征，并结合湖泊高程和面积关系曲线，分析了不同增减下泄流量对洲滩湿地淹没出露的影响。结果表明，洞庭湖吞吐长江，复杂的江湖水动力交互作用使得湿地水文过程变化有明显的非线性。在恒定流条件下，汛末蓄水减泄4 000 m3/s流量可使城陵矶水位降低1 m。同样抬高1 m水位，汛前腾空约需增泄3 500 m3/s。在空间分布上，三峡水库调节对洞庭湖水情影响具有明显的异质性，受江湖关系和湖盆地形的影响，与长江水力联系紧密的东洞庭湖、南洞庭湖东部和西洞庭湖北部受三峡水库调节影响大，而西洞庭湖南部影响较小     

江湖洪水不同遭遇对城陵矶水位影响的实验研究

城陵矶位于长江干流和洞庭湖出流汇合处,因此影响城陵矶洪水位的因素除了河床淤积、洪水特性等以外,洞庭湖出流与长江干流的不同遭遇也起着非常重要的作用。采用模型实验的方法,研究了不同遭遇、不同流量、不同螺山水位下城陵矶河段水位的变化。结果表明：在城陵矶断面,当监利来水流量超过洞庭湖出流时,主流靠左岸;当监利来水流量少于洞庭湖出流时,主流靠右岸。洞庭湖出流与长江干流来水流量的不同遭遇对城陵矶断面水位的影响非常显著。当监利来水流量占螺山流量的百分比为55 %左右时,城陵矶断面水位最高,即此时长江干流来水流量和洞庭湖出流相互之间顶托消耗能量达到最大值。在中水流量下,当监利来水流量占螺山流量的百分比为55 %左右时,城陵矶断面左右岸水位差达到最小值。     

崇明东滩沿海湿地生态系统健康评价

以生态系统健康及压力-状态-响应（PSR）模型作为研究方法，根据沿海湿地生态系统的特点，建立一套沿海湿地生态系统适用的健康评价指标体系。以现有研究数据和统计资料为基础，对长江口崇明东滩湿地进行单因子和综合评价，分别计算其健康度、压力综合指数和响应综合指数。揭示崇明东滩湿地的生态系统健康状况以及形成原因，并提出保护对策和可持续利用的相关建议。研究结果表明：①崇明东滩湿地生态系统的健康度、压力综合指数和响应综合指数分别为0．72、0．64和0．79，总体上仍处于一个较为健康的状态；②崇明东滩湿地生态系统目前的主要压力并不直接来源于土地围垦，而是来源于水环境污染和外来生物入侵。     

东洞庭湖水面面积变化监测及其与水位的关系

开展东洞庭湖水面面积长时间变化监测研究对于湖区洪涝旱灾监测、灾害评估等具有重要意义。采用2000~2017年的经过辐射一致性校正的Landsat Collection 1遥感数据集，在ENVI遥感数据处理平台下采用4种常见的水体提取方法（单波段阈值、多波段谱间关系、水体指数、支持向量机）开展了水面面积遥感提取方法比较及东洞庭湖区长时间序列水面面积提取，以此数据为基础开展了东洞庭湖区近18年来湖区水面面积年内和年际变化研究，并探讨了水面面积与城陵矶水文站水位之间的相关关系。结果显示：Landsat Collection 1遥感数据集具有较高的空间和时间分辨率，可以满足东洞庭区长时间序列水面面积提取，且水面面积提取精度较好；采用支持向量机方法提取的湖区多年水面面积平均值为569.9 km2，丰水期水面范围波动较大，而枯水期变化较小；湖区水面面积变化与城陵矶水位变化存在紧密相关关系，不管线性模型还是多项式模型均能准确地描述两者变化关系，受湖区地形分布特征影响，水面面积与水位之间的关系在丰水期较紧密，而枯水期两者之间的相关关系明显降低。     

基于神经元网络模型的崇明东滩湿地生态系统健康评估

崇明东滩湿地位于崇明岛的东端，是全球重要的生态敏感区域，由于受到人类活动的干扰，生态系统健康遭受威胁，因此有必要对其健康进行定量的评价研究。以崇明东滩湿地为研究区域，以生态系统健康理论为基础，选取地形地貌、环境、生物、人类干扰等指标，并将研究区的健康分为五级，建立东滩湿地健康评价指标体系。结合GIS的技术，以网格为评价单元，并在神经元网络模型理论和技术的支持下，提出了一个分布式神经网络湿地生态系统健康评价模型，定量的分析崇明东滩湿地的健康状况，为湿地的合理利用与保护提供决策支持和科学依据。研究结果从空间上显示了崇明东滩湿地不同区域的健康状况，总体来说处于一个比较健康的状态，但健康状态较好的区域面积只占30％，相对一般区占70％，且生态系统健康将呈下降趋势。因此，需要对湿地加强管理，使湿地生态系统可持续发展。     

三峡水库蓄水期不同调度方案对洞庭湖出口水位的影响

洞庭湖水情受到长江和四水的综合影响，因此三峡水库蓄水运行必将对洞庭湖出口水位产生影响。通过构建模型对洞庭湖出口的水位过程进行模拟，以三峡出库日均流量、洞庭湖四水合成日均流量为输入，城陵矶站日水位过程为输出，以量化和分析城陵矶水位变化受三峡水库调度的影响。通过三峡入库流量代替出库流量，还原自然状态下的水位过程，并根据各调度方案计算的出库流量模拟各调度方案下城陵矶的水位变化过程。对比各调度方案下三峡水库蓄泄水对洞庭湖出口水位的影响可以发现：各蓄水方案对洞庭湖出口水位都造成了一定的影响，起蓄时间较早的方案影响时间较长，整体上平均水位变化也较大，但起蓄后水位变化较为平缓；起蓄时间较晚的方案影响时间较短，整体上平均水位变化相对较小，但起蓄后水位变化较为剧烈。考虑到不同年份和不同来水类型情况对洞庭湖出口水位的影响存在差异，各蓄水方案的优劣需要具体分析和讨论     

南四湖湖泊湿地生态健康评价

通过对南四湖湿地生态系统的现状特点的诊断分析,建立了湿地自身组织结构、整体功能和外部社会经济环境3个亚类21个指标的生态系统健康评价指标体系,并设立了4级评价等级,以模糊综合评判模型作为研究方法,对南四湖湿地生态健康状况进行评价,南四湖湿地生态系统的健康度为0.535。表明南四湖湿地生态系统处于亚健康状态,其主要病因在于工农业及生活废水污染、水产养殖及泥沙淤积、人工围垦和修筑桩台等活动。随着南四湖流域水污染治理与管理力度不断加大,湿地生态系统健康状况已有所好转。     

基于循环神经网络的洞庭湖水位预测研究

洞庭湖流域分布了3个重要的自然保护区,是我国大型淡水湖泊湿地系统之一,生态资源丰富.水位是维持其生态系统结构、功能和完整性的基础.为预测长江和流域"四水"来水组合影响下的洞庭湖水位变化,该文采用两种循环神经网络方法——长短期记忆(LSTM)和门控循环单元(GRU),构建了洞庭湖水位变化的预测模型.LSTM和GRU的优势在于能够学习网络的输入和输出之间的长期依赖关系,这对于模拟受上游来水影响的水位累积变化至关重要.模型以湘江、资水、沅江、澧水入湖流量和长江干流宜昌站前期流量作为输入条件,预测洞庭湖不同湖区的水位变化过程.利用1980～2002年水位流量时间序列数据对模型进行测试,2003～2014年数据进行验证,并对两种模型的预测结果进行了比较.结果表明:(1)循环神经网络LSTM和GRU方法均可合理预测洞庭湖水位的变化过程,NSE和R2均为0.91～0.95,各站水位预测的RMSE值为0.41～0.86 m,NSE和R2均为0.91～0.95;(2)LSTM的预测精度稍高于GRU,但GRU计算更高效,是LSTM一个很好的替代方案;(3)模型能够较准确的模拟一次洪水事件,洪水位的预测值与真实值的最大相对误差低于5％;且模型具有较好的多步长时间序列预测能力,有在水文模型应用方面的潜力.     

洞庭湖淤积、围垦对湖区江湖洪水影响的模拟

应用数值模拟技术，通过建立洞庭湖与长江耦合的水动力学数值模型，并利用长江沿江的宜昌、枝江、沙市、监利、螺山和洞庭湖区沿湖的南咀、小河咀、沅江、鹿角、岳阳和城陵矶等水文测站的水文资料，开展洞庭湖区湿地恢复的洪水效应模拟计算，选用1998年6月15日~8月31日洪水资料作为模型计算依据。通过模拟计算，对1952年以来洞庭湖淤积、围垦对江湖洪水的影响进行了定量评估。结果显示，1952~1998年的47年间，洞庭湖湖泊湿地围垦对江湖洪水位升高影响的相对量是湖泊淤积对江湖洪水位升高影响值的2～10倍。     

三峡水库运行下长江与洞庭湖交汇区水情态势及相互顶托作用

基于1990～2017年监利、城陵矶、螺山3站水位及流量数据,采用差值法、流量距平法、相关系数分析法,分析三峡水库运行下长江与洞庭湖交汇区的水情态势及相互顶托作用。与三峡水库运行前比较:(1)三峡水库不同调度方式运行后在不同流量、水位下江湖交汇区的监利、城陵矶、螺山3站水位流量均有所变化,调洪期3站在不同流量下水位降幅均大于0.50 m,不同水位下流量减幅均超过2 000 m~3/s,补水期流量增加幅度均在1 000 m~3/s以上,水位上升幅度都在0.50～1.00 m之间;(2)三峡水库全程调度运行后监利、城陵矶、螺山3站之间的水位流量相关系数在0.50～0.96之间,相关系数提升0.1～0.35,表明交汇区水位流量相互顶托作用均呈减弱状态;(3)三峡水库在预泄、调洪、蓄水、补水4个调度时段中,监利、城陵矶、螺山3站调洪期和补水期相关系数变动幅度分别为0.04～0.35和0.1～0.39,预泄期和蓄水期的相关系数变动幅度分别为0.01～0.1和0.005～0.4,总体上江湖交汇区的水文相互顶托强度有所减弱。     

山东寿光沿海湿地生态系统健康诊断

以寿光沿海湿地为例，运用二级模糊综合评判模型对湿地生态系统的健康进行了综合评价。首先从湿地生态特征、整体功能特征及外部社会环境三方面选取23项评价指标，构建了寿光沿海湿地生态系统健康的综合评价体系，整个指标体系分为单项指标、亚类指标和综合指标三个层次：然后进一步把评价指标划分为很健康、健康、亚健康、疾病4个等级，运用定量、半定量与定性相结合、定性描述等多种手法界定了等级划分标准，确定了各指标的等级隶一度，构造了隶属评判矩阵；通过专家咨询法．确定了各指标的权重，构造了权重向量；最后，运用加权平均型二级模糊综合评判模型对寿光沿海湿地生态系统健康逐级进行评价。评价结果显示，该温地系统在最大隶属程度上处于亚健康状态。     

上海市滩涂湿地生态系统健康评价及成因分析

上海沿江沿海地区是我国重要的滩涂湿地分布区，其滩涂湿地生态系统健康对上海乃至长三角地区的生态安全具有重要意义。基于“压力-状态-响应（PSR）”模型，构建了上海市滩涂湿地生态系统健康评价指标体系，采用熵权综合评价法对研究区域生态系统健康状况进行评价，并设定了相应的健康评价分级标准。结果表明：杭州湾北沿边滩、南汇边滩、浦东边滩、宝山边滩、长兴岛周缘边滩、横沙岛周缘边滩、崇明南滩、崇明北滩均处于亚健康状态；崇明西滩处于较健康状态；而崇明东滩和九段沙湿地处于健康状态。过度围垦、环境污染、互花米草（Spartina alterniflora Loisel）〖JP2〗入侵等胁迫因子是上海市滩涂湿地面临的主要压力。在多重胁迫因子作用下，近30 a〖JP〗来上海滩涂湿地面积锐减，生态系统结构改变，生态功能退化。应重点控制滩涂开发强度，减少污染物排放，并加强对上海市滩涂湿地尤其是大陆边滩的保护，以维护湿地生态系统健康，保障区域生态安全     

以植被生物完整性评价梁子湖湖滨湿地生态系统健康

湖滨湿地植被是湖滨带生态系统的主要特征,以湖滨湿地植被为对象可评价湖滨带生态系统健康状况。通过对梁子湖湖滨湿地植被的详细调查,共鉴定出植物182种,隶属于52科128属,其中湿生植物147种,水生植物35种。水生植物中有20种挺水植物,6种浮叶植物和9种沉水植物。采用植被生物完整性(VIBI)方法评价梁子湖湖滨湿地生态系统健康,对21个备选指标进行筛选分析,建立了以挺水植物物种数、多年生植物物种数、外来物种百分比、香农多样性指数、植物区系质量指数FQAI、耐受性物种百分比、敏感性物种百分比为核心指标的评价体系,三分法对指标进行赋值,将梁子湖湖滨湿地划分为健康、良好、一般和较差4个等级。评价结果表明,梁子湖湖滨湿地22个调查位点中,处于健康状态的有3个位点,良好6个,共占总位点数的41%,一般和较差分别为7个和6个,共占59%。总体上看,东梁子湖和牛山湖湖滨湿地位点健康状况较好,而西梁子湖湖滨湿地差异性较大,山坡湖南部湖湾和前江大湖北部位点健康状况良好,张桥湖湖滨湿地健康状况一般,评价较差的6个位点集中在宁港湖周围和前江大湖南部沿岸。底质和人类活动如水位调控、围网养殖、放牧等是影响梁子湖湖滨湿地植被生物完整性的主要原因。     

洞庭湖近年干旱与三峡蓄水影响分析

季节性水文干旱是洞庭湖近年突出的水情问题,并因三峡影响而倍受关注。基于洞庭湖水文干旱的关注焦点（湿地生态影响）及其与湖泊水情的对应关系,建立了湖泊滩地出露与持续时间为依据的干旱度量指标;并利用水文分析方法,揭示了洞庭湖水文干旱发生的时空特点和水情机制;最后,基于BP神经网络模型获取的三峡水库蓄水对洞庭湖的水位影响量化了三峡水库秋季蓄水对湖区干旱的贡献分量。结果认为：（1）2000年后,洞庭湖的干旱频次明显增多、旱情加重,干旱程度以西洞庭最剧,东洞庭次之,南洞庭最轻;（2）洞庭湖不同湖区干旱成因存在一定差异,其中全湖的春旱基本由洞庭湖流域来水偏少引起,而东洞庭湖秋旱主要由长江来水减少引起,西、南洞庭湖秋旱则由长江和洞庭湖流域来水共同减少形成;（3）三峡水库蓄水对东洞庭湖秋旱起到一定的加重作用,但并非洞庭湖近年干旱的主要因素     

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     

洞庭湖湿地生态系统管理面临的威胁及应对策略初探

生态系统管理可以实现自然资源的多目标管理。洞庭湖湿地生态系统优越，区域内社会经济发达，但面临保护与发展的双重压力。其中，开展洞庭湖区湿地生态系统管理面临众多威胁，包括自然灾害频发、资源利用不当、工农业污染突出、自然保护能力不足以及季节性缺水等新老问题交织在一起，共同导致了洞庭湖湿地生态系统功能降低，包括生物多样性降低、调蓄能力减弱、洪渍涝灾害加剧、地下水位升高、垸老田低等现象日益突出，而且这种人类不合理活动的后效放大驱动将长期存在，危及到了湖区水产养殖的自然增殖以及自然资源基础的安全性，成为湖区社会经济发展的严重制约因素。为此，建议在遵循生态系统方法的前提下，洞庭湖地区应该加强管理体制机制创新实践，加快湿地保护的立法与执法进程，通过编制洞庭湖区中长期发展总体规划，促进各种利益相关方参与和共管洞庭湖湿地退田还湖等生态恢复工程的巩固、湿地资源合理利用、湿地产业的开发以及湖区湿地生态与环境建设，最终实现湖区生态美好、民生改善的“人地和谐     

洞庭湖钉螺扩散与水情变化规律

洞庭湖区是目前我国钉螺分布范围最广且血吸虫病疫情最难防治的疫区。为揭示近年来洞庭湖区钉螺扩散与疫区水情变化的关系，从洪水对钉螺扩散及其孳生地环境淹没时间影响考虑，提出了表征疫区钉螺扩散及孳生地变化的水情指标，选用最能综合反映洪水年水情变化的汛期平均水位作为疫区水情变化的表征指标，并以洞庭湖为例定量分析了洞庭湖区钉螺扩散与以城陵矶站汛期平均水位为指示性指标的疫区水情的相关关系。其结果显示洞庭湖区钉螺面积与湖区汛期平均水位线性相关性显著，其相关关系式为y＝0.107 2x+14382(r=0822,p<005)，其中y为洞庭湖区钉螺分布面积，x为城陵矶站汛期平均水位。     

洞庭湖出口径流变化及对生态系统的影响

为了阐明洞庭湖出口径流变化及生态效应，根据城陵矶1960~2016年的日径流量数据，采用生态盈余和生态赤字两个生态径流指标，分别从年和季节尺度分析了洞庭湖出口径流变化，并讨论了其对洞庭湖生态系统的影响。研究结果表明：年生态盈余和年生态赤字的变化范围分别为0~0.39和0~0.47，且年生态赤字比年生态盈余的波动更加剧烈和频繁；季节生态径流指标差异较大，春季和冬季生态盈余波动比较频繁，夏季和秋季生态盈余变化不大；除冬季外，春季、夏季和秋季生态赤字在水文变异后呈明显上升趋势，且高于生态盈余；季节生态变化总值整体呈上升趋势，且在水文变异后更加离散，表明生态系统受到了较大的扰动。气候变化和人类活动是导致径流变异的主要影响因素。降水对生态赤字的影响较大；人类活动导致了高流量减少、低流量增加，使季节生态径流指标发生较大改变。径流变化与生态系统关系的基本准则表明，洞庭湖出口径流与生态系统具有紧密的联系，且径流改变对生态系统产生了负面影响。