长江中游荆南三口河系径流演变特征及趋势预测

以荆南三口五站1951~2015年实测径流数据,利用Mark-Kendall趋势突变检验法、累计距平、Morlet复小波等方法分析三口河系径流演变特征;选用ARIMA模型和时间序列模型预测荆南三口河系径流演变趋势。结果表明:(1)荆南三口径流年际变化较大,径流年内分配不均匀,5~10月为丰水期,11月~次年4月为枯水期,呈现出明显季节差异;(2)三口径流总体上呈下降趋势,其中以1959~1980年径流下降趋势最为明显,其趋势幅度p的绝对值达到了698.313,2003~2015年径流下降趋势较为缓慢,无明显趋势,但其p的绝对值仍达到了166.524;(3)运用Mark-Kendall突变检验及累计距平法共同检验,三口径流突变年份为1970年、1985年;(4)1951~2015年间三口径流变化过程主要存在48~58 a、20~28 a、10~18 a 3个尺度的周期变化,以55 a、24 a、14 a为周期中心,其小波方差显示三口径流序列第一、第二、第三主周期分别为55 a、24 a、14 a;(5)三口径流在2016~2030年呈现出先减小后增大的趋势,即2016~2018年为波动增减期,2019~2026年前后为枯水期,2026~2030年为丰水期。     

黄浦江上游地区水环境质量演变趋势

为全面反映黄浦江上游地区水质情况，在黄浦江上游地区共选取包括黄浦江干流及上游主要来水水系的7个监测站点的15年监测数据，作为本次黄漓江上游地区水质状况演变分析的主要依据。黄漓江上游水源地处东部平原感潮河网地区．水源地内河道密布、纵横交错，水系结构极为复杂，水源承接上游江苏、浙江来水，其水源保护具有鲜明的区位特殊性和区域综合性。长三角地区河流有机污染严重，普遍出现水体黑臭现象，尤其是近10年来，这一问题日趋突出，许多中小河流的水体溶解氧几乎为零。出现季节性的或终年的水体黑臭。如果不能保证上游江浙来水水质，即使能有效控制水源地点源、非点源污染，而水源水质也很难保证。因此．除了加强对黄浦江上游点源、非点源污染的控制力度，江浙来水亦将成为决定水源水质的重要因子。     

洞庭湖演变趋势分析

洞庭湖的演变制约湖区的资源开发与环境整治。根据洞庭湖的湖底淤积与湖泊水面缩小的速率，分别论述了目平涌，南洞庭湖和东洞庭湖的自然演变趋势。结合三峡工程对洞庭湖的影响。分析了建坝后洞庭湖泊水面的变化及河流入湖三角洲的发育。     

太湖水环境演变与流域经济发展关系及趋势

运用多元线性回归分析,定量研究了1990~2000年太湖水环境演变与流域内社会经济发展之间的关系,并根据此相关关系对未来30年太湖水质的污染状况进行了预测。根据研究成果推断：太湖地区的污染物来源在未来30年内可能将发生较大变化,农业及生活污水所占的比重可能会持续增加,并成为主要的污染来源。因此,建议在开展针对工业点源污染而采取的达标排放的同时,还必须加强农业面源污染的治理力度,“点源与面源相结合”,以利于太湖水环境的有效改善。     

三峡工程对洞庭湖水环境质量的影响

通过实地调查与水样检测,运用BP神经网络模型、湖泊富营养化评价法以及Shannon-Weaver指数分别评价了三峡工程蓄水前后典型年(1986、1991、1998、2004、2006和2010年)洞庭湖水环境质量、营养化水平和水生生物状况。结果表明:三峡水库蓄水后,典型年洞庭湖水质总体变差,各断面水质超标率有明显上升,呈现以氮、磷污染为主并伴有有机污染的特征;营养化指数有上升趋势,东洞庭湖2008~2010年综合营养指数超过50,出现轻度富营养;隐藻门代替硅藻门成为洞庭湖浮游植物优势种,其生物多样性下降;东洞庭湖底栖动物优势种为梨形环棱螺,而苏氏尾鳃蚓成为西、南洞庭湖的优势种,其种类和密度呈波动下降的趋势。影响洞庭湖水质的因素除了"三口"、"四水"污染物聚集和湖区生活污染、面源污染外,三峡水库运行后入湖水沙量大幅减少以及土地利用格局变化也是其关键。     

湿地景观格局演变研究评述

湿地景观格局演变研究是湿地生态学领域研究的热点问题。由于湿地具有独特的生态结构与功能并蕴涵丰富的生物多样性价值,其生态变化备受关注。同时,湿地资源作为一种重要的自然资源为人类的生存与发展提供了物质保证,深入了解湿地演变时空特征及其驱动机制是了解湿地生态演变规律和制定湿地保护对策的基础。通过分析近年来国内外湿地景观格局演变领域的主要研究理论、方法和成果,对包括景观格局指数、景观动态变化模型等湿地景观格局演变特征的研究方法和成果进行了探讨,分析了目前湿地景观格局演变驱动力研究的制约因素,对驱动因子的选取及定量表征驱动力的模型研究等各个方面的优缺点进行了评价,并在此基础上,进一步指出了本领域相关研究的研究趋势和发展方向。     

宋至清荆江南岸分流四口的演变

在历史时期荆江地区的经济开发与江湖关系的演变历程中,分流诸口是极其重要的影响因素。以宋至清的志书为主要资料,立足于历史学的实证方法,以今荆江南岸存在的4个分流穴口,即虎渡口、调弦口、藕池口和松滋口为主要对象,考察四口在宋元明清时期的分塞情况,并对今人存在的一些认识进行了辨析。其中,虎渡河的形成时间说法不一,南宋以后,虎渡口逐渐形成稳定分流。调弦口自元代大德年间开浚后时开时塞,直至清朝才基本保持分流,1958年调关设置后此口渐废。藕池口早在五代时即已存在,北宋以后湮塞,直至1852年藕池堤溃不筑,藕池河再次形成。松滋河则在1869年以前由于黄家埠堤溃决而形成。研究表明,宋代以降,四口的分塞情况较为复杂,因此,考察荆江穴口分流与湮塞的历史变迁,厘清以往的相关歧见,将有助于更正确、客观地理解今天的人地关系、江湖关系的格局及其走向。     

宋至清荆江南岸分流四口的演变

在历史时期荆江地区的经济开发与江湖关系的演变历程中，分流诸口是极其重要的影响因素。以宋至清的志书为主要资料，立足于历史学的实证方法，以今荆江南岸存在的4个分流穴口，即虎渡口、调弦口、藕池口和松滋口为主要对象，考察四口在宋元明清时期的分塞情况，并对今人存在的一些认识进行了辨析。其中，虎渡河的形成时间说法不一，南宋以后，虎渡口逐渐形成稳定分流。调弦口自元代大德年间开浚后时开时塞，直至清朝才基本保持分流，1958年调关设置后此口渐废。藕池口早在五代时即已存在，北宋以后湮塞，直至1852年藕池堤溃不筑，藕池河再次形成。松滋河则在1869年以前由于黄家埠堤溃决而形成。研究表明，宋代以降，四口的分塞情况较为复杂，因此，考察荆江穴口分流与湮塞的历史变迁，厘清以往的相关歧见，将有助于更正确、客观地理解今天的人地关系、江湖关系的格局及其走向。     

中国农业发展格局的演变特征与趋势

本文从农业经济、农产品生产、畜产品生产和农业多功能性四个方面分析了新中国成立以来农业发展格局的特征,对未来趋势进行了判断。结果表明,农业占GDP的比重下降速度将由以往的急进式转变为温和式,2020年前后中国农业在产值上将进入农牧基本平衡阶段,以牧为主的生产格局将最先在经济发展水平的中间地带出现;粮食生产呈现向主产区集中趋势,区域供需不平衡现象更加突出,东北地区作为国之粮仓的地位将日渐巩固,黄淮海地区由目前的供需有余转为供需基本平衡,长江中下游地区由目前的供需基本平衡转为供不足需;畜产品总体呈现北强南弱态势,肉类、禽蛋生产将进一步向黄淮海、东北地区集中,西南地区的奶业发展有较大的空间;农业的盲目垦殖与化学品的大量投入,导致了生态环境破坏与文化传承功能的全面衰落,尽快建立农业生态环境补偿制度是提升农业多功能性的重要途径。     

近61年来长江荆南三口水系连通性演变特征

基于1955～2016年不同时期的长江荆南三口水系相关数据,从水系水力连通性强度、水系连通度和水系连通性水平三视角分析研究区水系连通变化过程。结果表明：2016年与1955年相比,（1）区域的水文连通性呈现下降的趋势,但变化幅度不大;(2)水系连通环度α、节点连接率β、水系连通度γ分别减少了45.45%、10.8%、8.46%,节点连接率β下降得最为明显;（3）基于水系自然社会功能的水系连通性（E）和基于水流阻力与水文过程（F）这两种水系连通性评价方法,联合评价了荆南三口水系连通性,两种结果均显示,研究区水系连通性均呈下降趋势,由1955年的0.2367和0.3434依次下降到2016年的0.1588、0.2517。该研究可为该地区实施河湖水系连通工程,修复河流生态系统提供理论参考。     

洞庭湖主要生态环境问题变化分析

通过对近几十年来洞庭湖水情、泥沙、污染和湿地生态等不同方面问题的回顾分析,认为在三峡工程建设、洞庭湖退田还湖和极端天气事件影响下,洞庭湖主要生态环境问题发生了一些变化。由于气候干旱化,加之三峡水库蓄水影响,导致洞庭湖入湖水量季节性减少,湖区水位下降,干旱期延长。模拟显示2006和2009年三峡秋季蓄水使洞庭湖出口水位平均下降2.03和2.11 m;由于三口来沙急剧减少,入湖泥沙打破了以淤积为主的模式,2006年洞庭湖第一次出现从拦蓄泥沙变成向长江净输出泥沙。低水位运行不仅对洲滩演进和湖泊水质带来影响,也加速了对湖滩的开发利用,外来物种的发展威胁了湖泊湿地生物多样性和动物栖息地的稳定。同时,湖区复合型水污染威胁加重,洞庭湖水质从2008年的Ⅳ类水下降为Ⅴ类水。洞庭湖在缺水与洪涝矛盾中,正从单一洪灾为主转向矛盾的两个方面共存。这些变化一方面与气候变化有关,也是流域生产由传统农业转向农、林、水、工的综合发展,以及湖泊与流域关系改变的结果。     

大型水利工程对洞庭湖区水资源开发利用的影响

洞庭湖区北靠长江,南汇湘、资、沅、澧四水,水资源总量相对丰富,然而近年来在气候变化与人类活动的双重驱动下,开始呈现"旱涝并存、旱涝交替"的特征,水资源供需矛盾逐渐加剧。为探讨上游大型水利工程(主要为三峡工程与四水流域控制性枢纽工程)的运行对洞庭湖区水资源开发利用的影响,结合近50a来长江干流及四水水位与水资源情势的演变规律和总体趋势,对比分析了不同时间节点下洞庭湖区水位与水资源总量的年际、年内变化特征,以期从众多的影响因子中辨识出大型水利工程的影响,为湖区水资源的合理开发与保护提供一定依据。结果表明:三峡工程建成运行初期,对于洞庭湖区的水资源开发利用产生了一定的不利影响,且影响主要集中在荆南三口地区,而四水工程的影响相较之下并不显著。     

洞庭湖区城镇体系建设研究

洞庭湖区是国内重要的商品粮猪基地。从城市地理学和区域地理学的角度探讨洞庭湖区城镇体系的建设问题,就湖区城镇的规模体系,职能体系和空间体系３个方面展开了专门分析。在城镇等级体系建设方面,应着重加强其中心化趋势和有序性。强调中心城市对于中小城镇的带动作用,科学地确定在不同阶段较大城市的发展规模,形成大中小相结合,结构合理的城镇等级系统。在城市职能体系建设方面,应扬长避短,突出特色,强调产业结构的趋异和     

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。     

洞庭湖流域高温热浪风险变化特征

洞庭湖流域是我国高温热浪事件多发地区之一,严重威胁人体健康及农业生产,研究高温热浪特征和风险,对当地防暑减灾具有重要指导意义。基于气象站点气温数据(1960~2013年),综合利用MK检验、概率模型和Copula概率模型,以年最长热浪长度(HWL)、热浪平均高温(HWT)、高温天数(HDL)和高温天内平均高温(HDT)为指数,系统分析了洞庭湖流域高温、热浪的时空规律及风险变化特征。结果表明,流域平均4项高温指数表现出先下降后上升的趋势。总体上,流域东部和东南部高温、热浪强度较大,西部和西南部强度较小, 另外,流域高温、热浪的风险和强度变化有一定的空间差异,但总体上升。此外,基于Copula的分析结果表明,洞庭湖流域东大部地区发生高强度热浪和长期高温的风险上升,而西南部以及南部部分地区有所下降。     

三峡工程运行后洞庭湖水环境变化及影响分析

以入湖水系、湖体、出湖口为研究区域,基于20多年的监测数据,运用水质单因子评价、综合营养状态指数(∑TLI)等评价方法,系统地分析了洞庭湖水文、水质、营养化状态的时空变化规律,探讨三峡工程运行后洞庭湖水环境变化及原因。结果表明:(1)洞庭湖入湖水量及沙量均明显降低、水位变幅减小。(2)透明度(SD)、总氮(TN)、总磷(TP)、浮游植物等指标的时空分异特征较为明显,4个指标年均值均总体呈上升趋势,其中,SD、浮游植物种类数量及密度自三峡工程运行后变化尤为明显。西洞庭湖的SD高于南洞庭湖,东洞庭湖的SD最低。ρ(TP)在湖体最高,ρ(TN)则在湖体最低。(3)入湖水系水质最好,出湖口水质最差。入湖水系水质一直维持在Ⅱ～Ⅲ类之间,水质良好;出湖口、湖体水质自三峡工程运行后以Ⅳ～Ⅴ类为主,变劣趋势明显。湖体富营养化日趋严重,东洞庭湖的富营养程度稍高于西洞庭湖和南洞庭湖。(4)初步认为:洞庭湖水文水动力环境条件的变化,整体上对水质产生一定的不利影响,对湖体富营养化有一定的促进作用。     

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     

洞庭湖稻作区褐家鼠种群数量预测

1986年10月至1990年9月对洞庭湖稻作区褐家鼠的种群数量进行了逐月调查的基础上，对影响褐家鼠种群数量变动的因子(种群基数、种群年龄结构和气候等因子)进行了逐一分析和筛选。再从简单性、实用性考虑，确定了和预测月份(7月、9月)相关系数显著的主要影响因子，3月份农舍褐家鼠的夹捕率、3月农舍夹捕褐家鼠群体中的成功比和3月份月平均气温。根据洞庭湖稻作区农业耕作制度以及褐家鼠对该地区农业生产危害的特点，建立了2个农田褐家鼠种群数量预测模型：Y1=0.4590X1 0.6523X2-0.4194X3-7.4563和Y2=0.2773X1 0.3978X2-0.2459X3-4.5693,Y1模型预测当年7月农田褐家鼠种群的数量，Y2模型预测当年9月农田褐家鼠种群的数量。实际运用该预测模型对湖南省汉寿县1997年7月、9月，1998年7月、9月，1999年7月、9月，2000年7月农田褐家鼠种群的发生数量进行预报，发生数量级预测值与实测值吻合程度良好。     

洞庭湖区畜禽排泄物的环境效应

洞庭湖湿地是长江中游重要的生态功能区,其生态功能的退化制约了湖区经济的可持续发展。近些年来,随着湖区集约化畜牧业的迅速发展,畜禽粪尿等排泄物对湖区生态环境构成了严重威胁。从畜禽养殖量、粪尿等污染物的年排泄量、粪便猪粪当量及负荷量、土地畜禽粪便负荷承受程度4个方面估算并分析了洞庭湖各县（市区）畜禽养殖业的环境威胁性。结果表明:2007年洞庭湖区各类畜禽粪尿排泄总量为3 17279万t,相当于猪粪当量2 92113万t。全年畜禽粪尿流失总量达1 11048万t。畜禽排泄物中年流失化学需氧量50.80万t,氨氮7. 81万t。从畜禽粪便负荷量警报值及分级结果看,畜禽排泄物对岳阳楼区、汩罗市的环境威胁比较严重,对云溪区、临澧县、武陵区、岳阳县、津市市和湘阴县生态环境亦有一定的影响。〖     

从水量平衡看洞庭湖周边丘岗区农业生态建设

水平衡是生态系统生态建设的基本依据。通过对环洞庭湖丘岗地区坡地(垫面)、集雨区(微流域)两个层次上的定位观测,初步探明水平衡状况为:水资源呈季节性配置,有季节性富余(8～19旬311.3mm)与季节性亏缺(23～27旬134.7mm)。但雨水总量丰沛,可维持生态系统各个尺度上的水量平衡;可利用的集雨水量为最大灌溉水需求量的2.41倍。天降雨水大约只有76％产生派生资源参与系统水分循环,其余部分主要以径流形式溢泄入下游水域。这一过程使该地区每年流失或向洞庭湖水域输送水131×10~8m~3、泥沙16.4×10~4m~3、养分(N、P、K)0.89×10~4t。影响水平衡的主要因子是:集雨的有限性和局限性,与坡地生态系统的构建。因此,本地区水平衡生态建设要注重集雨水利建设,强化雨水人为资源化过程。坡地构建农林复合生态系统,合理地设计雨水自然资源化比重。