近40 年苏北海岸线时空动态变迁分析

海岸线对海平面上升、海岸侵蚀、港湾淤积、湿地生态资源和近海海域环境等具有重要指示作用。利用遥感（remote sensing, RS）和地理信息系统（geographic information system, GIS）技术获取苏北海岸在1978年至2018年5期海岸线数据,对海岸线长度变化、岸线速率变化以及岸线类型转变进行分析,并以河口为分界点对岸线变迁特征分段分析。结果表明:（1）40 年间研究区岸线总长度大致呈现递减趋势,岸线类型变化较为明显,随时间推移人工岸线和自然岸线分别表现为增长和削弱的趋势。（2）研究区在1978年至2018年,海岸线向海域推进速率远大于海岸线向陆域推进速率。（3）1978年至1988年,射阳河口至新阳港口之间的海岸线推进速率最为明显,主要以自然淤长的方式向海域推进,岸线平均端点速率（end point rate, EPR）为281.4 m/a;在1988至1998年,新阳港口到斗龙港口之间岸线推进速率最为明显,主要以自然淤长方式向海域推进,平均EPR为535.5 m/a;在1998年至2008年,斗龙港口到大丰港口之间岸线推进速率最为明显,主要以人工围垦方式向海域推进,平均EPR为502.1 m/a;在2008年至2018年,梁垛河口到方塘河口之间岸线推进速率最为明显,主要以人工围垦方式向海域推进,平均EPR为347.7 m/a。     

现代黄河三角洲的海岸侵蚀及其环境影响

现代黄河三角洲属粉砂淤泥质海岸,受陆域黄河水沙量变化与海洋水动力条件的共同作用,海岸侵蚀现象严重,且具有明显的时空变化特征.1976年黄河改走清水沟流路后,刁口河故道人海口岸线开始蚀退,初期侵蚀速度很快,近10 a来蚀退明显减缓;同时行水河口发生淤积.1990年后,尤其是近年来,泥沙供应大量减少,海陆作用力对比变化,除行水河口泥沙在有限范围内堆积造陆外,沿岸大范围内普遍表现为蚀退.岸线蚀退的同时,岸滩下蚀也很明显.在海岸侵蚀作用下,作为中国典型滨海河口湿地的现代黄河三角洲环境不断退化.应系统地认识海岸侵蚀灾害及其复杂性,建立综合管理体系,缓解侵蚀,改善滨海湿地环境.     

1990年以来我国大陆海岸线变迁及分形维数研究

选取1990年以来的9期的遥感影像共计371景,提取大陆海岸线数据,分析了海岸线长度历年变迁规律及分形维数的变化,得出以下结论:(1)近22 a来,我国大陆海岸线长度基本保持增长趋势;(2)自然岸线和河口岸线长度处于减少趋势,而人工岸线长度处于增加趋势,其增长速度大于自然岸线和河口岸线减少速度之和;(3)我国海岸线的分形维数呈直线增长趋势,其变化趋势与海岸线长度变化一致。     

桐梓河流域输沙量变化及其对气候和人类活动的响应

基于桐梓河流域二郎坝水文站1975-2015年长时间序列降水、蒸散量及输沙量数据,通过累积距平法、Morlet小波分析和Hurst指数等数理统计方法;定量分析了流域40年以来输沙量的演变过程以及未来变化趋势,并应用累积量斜率变化率比较法定量评估了研究区降雨量变化和人类活动对流域输沙量变化的影响和贡献率。研究结果表明：（1）40年来流域降水量介于608.10~1132.70 mm之间,其平均值为829.00 mm,呈不显著减小趋势,年均减小量为-3.10 mm/a。（2）流域年输沙量介于0.44万~478.01万t,其平均值为64.68万t,呈极显著减少趋势,减少速率为-4.13万t/a。未来流域输沙量呈持续递减趋势,但10年后将呈现出增加趋势。（3）1989年为流域输沙量的突变年份,1989年以前呈现上升趋势,1989年之后呈显著下降趋势,且突变年份后输沙量较突变年份前减少了76.82%。（4）输沙量存在12年左右的年代际震荡周期,形成了两个高震荡周期和一个低震荡中心,高震荡周期位于1976-1979年以及1986-1992年,低震荡周期位于1979-1985年。（5）多年季节输沙量呈持续性减少趋势,夏季输沙量在8年之后可能呈现出增加趋势,而其他季节则不存在持续性周期。（6）以1975-1989为基准期,降水量和人类活动对流域输沙量的贡献在1990-2015年分别达到4.87%和95.14%;如果考虑蒸发量对流域输沙量的影响,则人类活动对桐梓河流域径流量变化的贡献率在2003-2015年会增加到98.65%。流域输沙量在1990-2015年的减少主要由人类活动控制,人类活动每年导致输沙量减少1.57万t。     

珠江三角洲海岸变迁及对城市可持续发展的影响

应用遥感技术,结合2003年野外实地调查,利用地理信息系统（GIS）将历史时期海岸线叠加处理,得出珠江三角洲最新岸线演变动态.论文回顾了历史时期珠江三角洲的发育演变,对珠江三角洲自1965至2003年38年间围垦土地增长速率和海岸线变化趋势作了定量分析和测算,认为珠江三角洲海岸演进呈越来越快的趋势,其中伶仃洋、磨刀门、黄茅海为海岸变迁的典型地段.以珠江口地区为重点对河口海岸演变的作用效应、人类活动特点及其引发的海岸环境地质问题、海平面上升对环境的叠加影响等进行了分析,论述了海岸异常变迁背景下,人类工程活动造成湿地破坏、水位壅高、航道淤积、污水滞留等不良环境地质问题.海平面上升造成珠江三角洲大片低地被淹没、风暴潮灾害加剧等,对城市可持续发展的形势影响巨大.     

珠江三角洲近期海岸变迁与滩涂开发利用

应用"3S"技术,对珠江三角洲自1965至2003年38年间土地围垦增长速率和海岸线变化趋势作了定量分析和测算,分析了海岸变迁的成因及未来口门滩涂的演变.1965年以来的38年间,整个珠江三角洲围垦成陆面积为730.64km2,平均每年成陆面积19.23km2,围垦的典型地段分布于伶仃洋区、磨刀门区和黄茅海两岸.人类在海岸的各种工程活动加速了珠江三角洲的发育与演变,珠江三角洲海岸围垦呈越来越快的增长趋势,预计未来海岸滩涂还不断向海扩展.本文还对海岸滩涂资源的开发利用现状和存在问题进行了分析.新增的滩涂是珠江三角洲宝贵的土地后备资源,滩涂的开发利用正朝着多元化的方向发展,但人类活动产生的环境地质问题影响了沿海滩涂的可持续发展,应该从长远、科学的角度做好江河口综合治理工作.     

珠江三角洲近期海岸变迁与滩涂开发利用

应用"3S"技术,对珠江三角洲自1965至2003年38年间土地围垦增长速率和海岸线变化趋势作了定量分析和测算,分析了海岸变迁的成因及未来口门滩涂的演变.1965年以来的38年间,整个珠江三角洲围垦成陆面积为730.64km2,平均每年成陆面积19.23km2,围垦的典型地段分布于伶仃洋区、磨刀门区和黄茅海两岸.人类在海岸的各种工程活动加速了珠江三角洲的发育与演变,珠江三角洲海岸围垦呈越来越快的增长趋势,预计未来海岸滩涂还不断向海扩展.本文还对海岸滩涂资源的开发利用现状和存在问题进行了分析.新增的滩涂是珠江三角洲宝贵的土地后备资源,滩涂的开发利用正朝着多元化的方向发展,但人类活动产生的环境地质问题影响了沿海滩涂的可持续发展,应该从长远、科学的角度做好江河口综合治理工作.     

渤海湾西岸入海径流量和输沙量的变化及其环境效应

以渤海湾西岸天津段入海河流的径流量和输沙量数据为基础,采用Kendall秩相关检验法和Mann-Kendall法对近50年入海径流量和输沙量进行了趋势分析和突变性检验.结果表明,近50年来渤海湾西岸天津段入海径流量和输沙量均呈显著下降的趋势.近50年来华北地区降水量减少、天然径流偏低是导致入海径流量减少的自然因素,而流域人类活动如水库和防潮闸的建设,以及沿河取水取沙也是不可忽视的重要因素.该段海岸入海径流量和输沙量的减少已导致河口区盐度上升、水质恶化、沉积物污染等问题,最终会影响河口生态系统的结构和生物资源的可持续发展与利用.     

黄河口径流变化对生态系统净生产力的影响研究

针对水文过程变化对河口生态系统整体平衡的重要作用,利用开放水体溶氧曲线法,分析了黄河口径流变化对生态系统净生产力的影响.径流显著变化的4月至9月期间,黄河口生态系统净生产力变化范围约为-5.32-4.84mg·L-1·d-1,且呈现显著的时空差异性.上河口区和中河口区比远河口区异养;丰水期8月至9月比枯水期5月至6月异...     

黄河口溶解无机碳时空分布特征及影响因素研究

河口是全球碳循环的重要区域.为了研究黄河口表层水中溶解无机碳(DIC)的时空分布特征,2013年春季、夏季、秋季、深秋分别对表层水进行采样分析,讨论了DIC含量与环境因子间的相关关系.结果表明,黄河口表层水体DIC浓度在26.34~39.43 mg·L-1,其分布趋势为淡水端高于海水端,在盐度小于15‰的区域发生明显亏损,最大亏损量为20.46%;季节分布规律表现为春季秋季深秋夏季.通过主成分分析表明,水温、悬浮物、盐度、叶绿素a是影响黄河口表层水DIC浓度变化的主要因素,其解释效率达83%,而碱度、p H、溶解有机碳、溶解氧等因素对DIC分布特征的影响不容忽视.DIC在低盐区亏损的主要原因是碳酸钙沉降.黄河口DIC呈逐年增长趋势,主要受水体停留时间、温度、外源输入及环境条件等因素的影响.     

黄河流域典型湿地生态环境需水量研究

运用科克兰(Cocnran)Q检验法,将黄河流域湿地分为河道湿地型、河滨湿地型、河口型3类.基于生态水文学方法,计算了黄河流域典型湿地生态环境需水量,提出了“湿地生态环境需水量计算时应主要关注湿地消耗水量”的观点,并进一步将黄河流域湿地生态环境需水量分为最小、适宜和理想3个等级.计算结果表明,黄河流域湿地最小、适宜、理想生态环境需水量分别为2 0 .3×10 8m3、3 7.6×10 8m3和5 4.9×10 8m3;黄河流域典型湿地与河道重复量为1.9×10 8m3.研究结果显示,要维持湿地基本的生态环境功能,需每年最小向湿地分配水量2 0 .3×10 8m3.为使黄河流域湿地恢复到理想状态的需水量为5 4.9×10 8m3.     

基于Landsat的黄河三角洲湿地景观时空格局演变

为全面揭示黄河三角洲湿地景观的演变,利用1973~2016年9期Landsat卫星影像,构建黄河三角洲湿地景观空间数据库,分析区域湿地景观的组成及其变化,应用景观格局指数分析方法,研究湿地景观格局演变的趋势,并结合质心模型探讨湿地景观空间位置的变化.结果表明：（1）黄河三角洲咸水湿地多分布于海岸带附近,淡水湿地多分布于河流沿岸,人工湿地多分布于距离海岸线15km以内的沿海区域以及河流沿岸.（2）黄河三角洲湿地总面积呈下降趋势,是由芦苇沼泽、翅碱蓬柽柳沼泽以及芦苇柽柳沼泽为主的自然湿地向人工湿地和非湿地的转换变化导致.（3）黄河三角洲湿地景观整体呈破碎化的萎缩趋势,景观空间构型不断朝破碎化、多样化,形状简单化的人工化特征突出的方向发展.（4）1973~1985年间,受黄河由刁口河流路改道清水沟流路初期的影响,加上充沛的淡水水源,黄河三角洲湿地呈以淡水湿地的东北向扩张变化主导;1985年后,黄河处于改道清水沟流路中后期,后又改至清8汊流路,加上黄河径流量的减少,使得区域湿地景观整体呈咸水湿地主导的东南方向萎缩变化.     

降水与农业种植变化对黄河流域径流影响研究

黄河是我国西北、华北地区重要水源,了解其径流变化特征及成因有着重要意义。论文基于趋势性分析、广义可加模型（GAMLSS）等方法,采用黄河流域近60 a来流量、降水、主要农业种植面积及大型水库资料等数据,通过细化农业小麦生长期与玉米和大豆生长期以及假定不同降水情景,在季节尺度上深入分析了1960—2005年黄河流域气候、农业种植面积等变化对径流的影响。研究结果表明：1）黄河流域5个水文站点小麦生长期与玉米和大豆生长期径流变异点均发生于20世纪80年代中后期和90年代初期,且除花园口站小麦生长期间径流有少部分呈上升趋势外,黄河流域径流整体呈下降趋势,其中,唐乃亥、兰州的小麦生长期、玉米和大豆生长期及龙门、花园口的玉米和大豆生长期趋势均达到了0.05的显著性水平,呈显著下降趋势;2）对比两种降水假设状态,暴雨年的径流始终高于小雨年的径流,因此,降水仍是影响径流的主要因子之一,而农业种植面积变化对径流的影响程度,不仅与降水量的多少有关,还与流量分位数的大小有关,对于唐乃亥站小麦生长期的暴雨年时期,增加农作物种植面积,在低流量分位数时可以增加径流,而在高于0.75分位数时会减小径流,小雨年时期规律相反。该研究结果对变化环境下黄河流域水资源管理与优化配置具有一定理论与现实意义。     

黄河清水沟改道以来河口新生湿地动态监测研究

利用1976-12-2003-01共22个时相的卫星遥感数据,以及GIS空间分析手段,对黄河清水沟改道以来河口新生湿地的时空动态进行了系统研究。通过对不同时相遥感影像的目视解译获得水陆界限,在GIS支持下对研究区内的水陆边界进行比较,确定侵蚀区和淤积区,并计算其面积。结果表明,在黄河泥沙沉积和海洋侵蚀的双重作用下,河口新生湿地的增加和减少交替进行,且近年来净增加面积呈现减少趋势。27年余净增加河口新生湿地17154.41hm₂,1993年以前为净增加,此后则逐步减少。1993年之前的增加部位为新河口区和东南沿海区,减少部位在老河口区,之后则老河口区增加,新河口区和东南沿海区减少。     

黄河流域城市绿地生态需水时空特征分析

界定了城市绿地生态需水和生态灌溉需水的内涵与特征,构建了城市绿地生态需水和生态灌溉需水的计算模型,对黄河流域45个地级以上城市的绿地生态需水与生态灌溉需水进行计算与分析.研究结果表明:①黄河流域城市绿地年生态需水量为44 749.7×104m3,年生态灌溉需水量为22 783.5×104m3.约占2000年黄河流域城市市区供水总量的4.85%.其中90.2%的生态灌溉需水集中在绿地植物的生长期(4～10月份);②植物需水和生态灌溉需水表现出不同的月变化趋势和空间分异规律.月生态灌溉需水的计算结果为黄河流域城市绿地生态用水的合理配置提供了科学依据.     

黄河三角洲河口区浮游植物组成及多样性分析

通过对2010年5月、8月、11月黄河三角洲主要河口浮游植物的调查,该水域共有浮游植物42种,以硅藻门所占比例较大;细胞密度为5.3×107～2.41×109ind/m3;生物多样性H为0.56～1.4,植物物种丰度指数D为0.06～0.36,均匀度指数J值均在0.5以上。结果表明:与莱州湾、渤海湾海域相比,黄河三角洲主要河口区浮游植物具有一定的淡水特征,种类组成及数量差异较大。黄河三角洲主要河流入水口处浮游植物的Shannon-Weaver多样性指数、Pielou均匀度指数与莱州湾、渤海湾海域相比差别不大,均较低。渤海水域主要河流入水口处营养状态均为中营养型以下,且春季好于夏秋两季,表现出一定的季节趋势。     

黄河济南段水资源特点与可持续利用对策

黄河济南段多年平均来水量359×10⁸m³,来水年际、年内变化大,最大年径流量是最小年径流量的21.8倍,且主要集中在汛期的7～10月份,占多年平均值的60.7%。近年来黄河济南段径流量逐年下降,断流日益加剧,1997年泺口站全年断流132天。与此同时,济南黄河水含沙量高,多年平均含沙量24.9kg/m³,且呈逐年上升之势。近年因上游来水量减小,用水量增加,水资源浪费严重,水质存在一定污染,引黄工程能力不足,水资源缺乏持续利用的调度和管理,极大地影响了济南黄河水的可持续利用。黄河济南段水资源可持续利用的主要对策有:以可持续发展战略为原则,统筹规划、统一管理、集中调度;充分发挥水利工程的枢纽作用,保证生态用水;地表水地下水联合运用;建立节水型生产体系和社会,提高水资源的有效利用率;合理调整水价,促进节水意识的增强和节水措施的落实;淤背加固黄河干堤,植树治沙防汛凌,实现黄河济南段区域可持续发展。     

近30年黄河流域降水量的时空演变特征

利用中国气象局和黄河水利委员会近30年269个观测站的降水资料,采用光滑薄面样条插值法对黄河流域各月及年降水量进行插值,在ArcMap/ArcInfo中进行图象处理和分类,完成了1km×1km栅格降水的空间化,在此基础上分析了降水的空间分布。利用GIS软件编程实现了Mann-Kendall非参数统计法与空间化技术的结合,生成了各月及年降水在空间上随时间的变化趋势图。结果表明:27年来,流域总降水量呈下降趋势,空间上表现为北半部以增加为主,南半部以减少为主。各月间差异很大,在秋冬季节,以下降趋势为主,部分地区达到显著;春夏季节除少数月份外,大部分地区降水量有不显著的增加趋势。全年降水呈下降趋势的月份占多数,但主要集中在降水较少的秋冬季节,呈增加趋势的月份集中在雨水充沛的春夏,这种变化趋势使得降水的分布更加不平衡,表现为秋冬季的降水减少,而雨水较多的5～7月降水有微弱的增加趋势。     

黄河中游河龙区间径流量变化趋势及其归因

黄河水沙变化关乎黄河流域生态安全和全流域的高质量发展。近年来黄河水量出现大幅锐减,制约了当地社会经济和下游可持续发展。量化气候变化和人类活动对径流量减少的贡献对于解析黄河水沙变化动因具有重要意义。由于研究尺度和研究方法的不同,径流量变化的因素和影响程度存在较大差异。本文采用MK趋势检验和双累积曲线法系统分析黄河中游河龙区间四个典型流域（皇甫川、窟野河、无定河、延河）1960—2015年间水文要素的变化趋势,利用Budyko水热平衡方程阐明气候变化和人类活动对流域径流变化的作用。结果表明：1960—2015年皇甫川、窟野河、无定河、延河流域径流量均显著下降（P<0.01）,且径流量均在1979年和1999年前后发生突变,而降水量变化不显著。同基准期（1960—1979年）相比,P2时期（1980—1999年）气候变化对径流减少的贡献率达64%~76%;随着退耕还林还草工程的大规模实施,P3时期（2000—2015年）人类活动成为径流减少的主要影响因素,其贡献率达71%~88%。     

黄河下游影响带地下水资源评价及合理开发利用

论文研究黄河下游影响带(河南段)地下水资源评价及合理开发利用问题。在概要介绍河南省黄河影响带水文地质条件基础上,运用FEFLOW建立研究区三维地下水流模型,计算出地下水多年平均补给资源28.35×10⁸m³/a和可开采资源量19.43×10⁸m³/a。重点阐述新增9个水源地的开采条件,并通过地下水模型预测新增133×10⁴m³/d开采量条件下,浅层地下水位最大降深小于20m,开采5～10年后地下水趋于稳定,新增开采量的62.58%来自黄河水的补给。研究表明,黄河对研究区地下水具有重要的补给作用,新增地下水开采量是有保证的。同时阐述了研究区地下水可持续开发利用的对策。