流域环境系统演化概念模型:山-河-湖-海互动及对全球变化的敏感响应--以长江为例

流域是一个复杂的环境系统。长江流域环境研究表明,山-河-湖-海互动是流域环境系统变化的实质,同时也是流域对全球变化响应最敏感、最直接的体现。地貌过程变化,水、沙等物理通量变化,C、P、N等化学通量变化是系统内各子系统之间联系的纽带,也是流域环境系统中最活跃的因子。以山-河-湖-海互动为核心的流域环境系统模型,主要包括：山、河、湖、海各系统之间的能量流与物质流的输入、迁移和输出理论,系统演化平衡理论和系统自组织、自反馈理论。     

关于长江流域生态环境系统演变与调控研究的思考

长江流域丰富的资源、发达的经济、独特的自然特征、复杂的人地关系和严重的生态环境态势,决定了开展长江流域生态环境系统演变与优化调控研究,在国际流域科学研究和我国可持续发展研究中的重要意义。研究的关键科学问题是：流域生态环境系统的演化过程与退化机理及其主要驱动力;山--河--湖--海互动规律及其耦合关系;流域各子系统间的物理通量（水、沙等）和化学通量（碳、氮等）的传输和循环机理;流域资源和环境的承载力及流域生态安全的调控和管理等。主要研究内容包括：流域生态环境系统演化规律及动力学,流域山--河--湖--海的互动规律及耦合机理,流域物化通量的传输过程与循环机制,重大生态环境问题的成因与退化生态环境的修复途径,流域生态环境系统的结构、功能的区划与制图,保障流域生态环境系统安全的优化调控与管理等。用地球系统科学的思想为指导,以地貌过程、水沙过程和人--地水作用为主线,从流域环境系统整体演化角度着手,广泛收集各种资料,采取最先进的技术方法,强调点、线、面调查结合,定性与定量分析结合,自然演化系统与社会行为系统的结合等,是本项研究的主要技术途径。     

关于长江流域生态环境系统演变与调控研究的思考

长江流域丰富的资源、发达的经济、独特的自然特征、复杂的人地关系和严重的生态环境态势 ,决定了开展长江流域生态环境系统演变与优化调控研究 ,在国际流域科学研究和我国可持续发展研究中的重要意义。本研究的关键科学问题是 :流域生态环境系统的演化过程与退化机理及其主要驱动力 ;山—河—湖—海互动规律及其耦合关系 ;流域各子系统间的物理通量 (水、沙等 )和化学通量 (碳、氮等 )的传输和循环机理 ;流域资源和环境的承载力及流域生态安全的调控和管理等。主要研究内容包括 :流域生态环境系统演化规律及动力学 ,流域山—河—湖—海的互动规律及耦合机理 ,流域物化通量的传输过程与循环机制 ,重大生态环境问题的成因与退化生态环境的修复途径 ,流域生态环境系统的结构、功能的区划与制图 ,保障流域生态环境系统安全的优化调控与管理等。用地球系统科学的思想为指导 ,从流域整体演化角度着手 ,广泛收集各种资料 ,采取最先进的技术方法 ,强调点、线、面调查结合 ,定性与定量分析结合 ,自然演化系统与社会行为系统的结合等 ,是本项研究的主要技术途径     

贵州阿哈湖喀斯特小流域DOC输出特征

河流不仅是陆地碳循环的通道,也是碳交换的重要场所,而小流域更被认为是陆地碳循环的热点。为探究人类活动影响下喀斯特小流域溶解性有机碳(DOC)输出特征,于2017年6月～2018年5月对阿哈湖3条主要入湖小流域游鱼河、白岩河、金钟河河水主要理化特征和DOC含量进行分析,并计算流域DOC输出通量。研究期间游鱼河、白岩河、金钟河DOC含量分别为4.78±2.11、5.61±2.27、7.40±2.51 mg/L,输出通量分别为2.71、2.91、3.82 t/(km~2. a)。结果表明:(1)阿哈湖小流域河水DOC含量时空变化特征明显,与降雨、流域土地利用类型密切相关,人类外源输入对DOC有显著影响;(2)对比不同河流DOC输出特征发现,小流域通常具有更高的DOC输出通量,特别是受城市输出影响的中小流域,其河流碳过程在碳循环中的贡献可能被低估。     

长江流域泥沙特点及对流域环境的潜在影响

泥沙是流域系统中的一个重要的物理通量,对流域环境具有直接影响。近40年来,长江上游流域的植被覆盖率减少近一半,水土流失扩大了一倍多。金沙江下游干支泥沙80年代较60年代增加了12％－60％,而通过长江宜昌站的泥沙年平均输沙量则没有增加。由水土流失、山地灾害等带给流域系统的泥沙大部分堆积在各支流的中下游河道。50％以上的支流河道出现了严重的泥沙加积,加积速率可达5－20cm/a,部分支流因泥沙过只而呈辫状河特点。支流河道泥沙的过度液积,构成长江环境的巨大隐患。当发展到一定程度或环境突然变化,堆积在支流的泥沙必然会进入主河道。一旦爆发,将严重影响到长江环境的安全。应尽快开展长江流域上游和支流泥沙的运移和淤积现状及规律调研。     

太湖洑东流域陆地侵蚀与入湖物质通量的定量关系研究

在太湖流域选择了一个典型的半封闭洑东小流域,通过对该流域及入湖口区域沉积物的元素和同位素地球化学研究,建立了反映流域陆地侵蚀与入湖物质输入量之间的定量关系模型。研究结果表明:近40 a来洑东流域的入湖物质通量约为6074 t/a,与实际监测结果一致。根据流域土地利用类型和土壤侵蚀速率的分布,估算出流域土壤侵蚀总量为25670 t/a,说明侵蚀总量的237%进入湖泊,其余在河道或土地内部沉积下来。近40 a来太湖宜溧河湖交界区入湖物质通量〖WTBX〗（Q）与流域土壤侵蚀速率（E）和流域面积（A）的数学关系为：E=422Q/A。〖WTBZ〗结合湖泊沉积物来源分析结果,计算出流域内不同土地利用类型的平均土壤侵蚀速率,林地、茶园和水田的土壤侵蚀速率分别为1266、58355和17293 t/（km2·a）。该结果与¹³⁷Cs示踪法计算结果基本一致,表明利用湖泊沉积记录可以较好地反演流域不同土地类型土壤侵蚀量及其入湖营养通量的变化。     

太湖流域上游外源氮、磷入湖通量模拟初步研究

湖泊-流域构成的复杂系统是湖泊富营养化研究的热点。应用SWAT模型对长江下游太湖流域上游外源氮、磷入湖通量进行模拟,以反映陆源入湖氮、磷营养盐的通量、空间分布和时间变化情况。以水文模拟为基础,引入相关系数（R）和Nash Sutcliffe效益系数（Ens）评价模拟结果。水文模拟率定期月均值R多在85%以上,Ens在024~090,模拟年平均径流量相对误差为32%。验证期各站月均值R均在80%以上,模拟年总量误差为81%。模拟结果显示,流域多年平均径流量为10415×108m3,营养盐输出浓度浙西区TN、TP分别为238 mg/L、018 mg/L;湖西区分别为568 mg/L、043 mg/L;武虞锡澄区分别为614 mg/L、040 mg/L。流域营养盐多年平均入湖通量TN为42 730 t/a,TP为3 075 t/a,2000年开始,流域TN、TP的入湖通量均有下降趋势。流域营养盐具显著空间差异,陈东港-大浦口、小梅口-长兜港、武进港-直湖港是最主要的入湖通道,贡献率分别达到27%、24%和20%,应作为流域外源营养物质管理和控制的重要区域     

太湖辐射和能量收支的时间变化特征

湖泊的辐射和能量收支的观测研究对于气象学和水文学研究都具有重要的意义。于2012年采用涡度相关系统和小气候观测系统观测太湖表面的辐射平衡、湖泊与大气之间的感热和潜热通量、水温廓线和常规气象要素数据,分析太湖表面辐射及能量收支的时间变化特征以及环境控制因子。结果表明:(1)太湖2012年辐射收支四分量(向下短波辐射、向上短波辐射、向下长波辐射和向上长波辐射)的年均值分别为146.5、9.4、359.7和405.4 W/m~2,反照率的年均值为0.06,各辐射分量日变化和季节变化特征明显;(2)净辐射和热储量日变化趋势相同,正午最高,午夜最低;湍流能量通量的日变化幅度较小;不同天气条件下能量分配具有一定差别:晴天条件下能量分配以潜热通量为主,阴天净辐射能量主要被水体吸收转换为热储量;(3)通过分析湍流能量通量与环境因子的相关性发现:感热通量变化最主要的相关因子是风速与湖–气界面温度差的乘积;风速与湖-气界面水汽压的乘积是潜热通量的主要驱动因子。本研究结果能为边界层气象学、全球能量和物质循环以及湖泊生态环境治理等研究提供理论基础和数据支持。     

长江流域地貌系统演化趋势与流域开发

长江流域地貌系统的演化趋势与流域经济开发密切相关。本文阐述了流域变量间相互关系,以及人类活动影响,流域消能率、河型控制因素与河相关系的一般情况,指出流域中自变量的变化必然导致流域环境的改变,今后几十年到一百年,长江流域将受全球气候变化冲击,人类不适当活动的干扰及地壳沉降累积作用等的迭合影响,流域产沙量会增多,中、下游洪水威胁加剧,航行条件变差,护岸投资达百亿元以上。因此,有必要修订流域规划,当三峡水利枢纽修建和运行时,也必须考虑上述迭合作用影响。     

鄱阳湖流域基本特征、面临挑战和关键科学问题

鄱阳湖流域总面积占长江流域面积的9%,占江西省国土面积的939%,鄱阳湖流域的生态健康维系着流域内,特别是长江中下游的生态安全,是区域经济、社会、生态可持续发展的重要保障。在全面认识鄱阳湖流域基本特征和面临挑战的基础上,探讨了鄱阳湖流域面临的五大科学问题：“山 江 湖”的相互关系与流域的生态健康;全球变化背景下流域生态系统的响应;流域生物多样性地理格局与社会经济合理分区;长江流域环境演变对鄱阳湖流域的影响;流域科学管理的理论与实践。为鄱阳湖生态经济区的建设和全流域的综合管理提供科学的建议和对策     

流域核心-边缘结构模式探讨——以赣江流域为例

流域作为区域经济中的重要地域单元,其总体空间结构规律却一直没有得到系统的归纳与总结。在介绍与评价施坚雅流域核心 边缘结构模式的基础上,对赣江流域空间结构特征与历史演化过程进行了较为深入的实证分析。结果表明,赣江流域可分为核心区、过渡区、边缘区,体现出明显的核心 边缘空间结构特征;山、江、湖,作为构成赣江流域的三大要素,其间存在着内在的时空耦合关系。具体而言,赣江流域最大的河流赣江纵贯流域南北,注入全国最大的淡水湖——鄱阳湖,成为连结上游山区和下游湖区的纽带,山、江、湖彼此相连,息息相关,构成一个互相关联、互为依托的生态大系统。因此,有必要将山江湖作为一个有机整体,不论在生态环境治理上,资源综合开发上,还是在工农业发展布局上,都应统筹兼顾,合理安排,进行全面的、有步骤的综合开发治理和建设。     

流域经济与海洋经济联动发展研究

陆海联动是发展海洋经济的新思维，也是解决沿海地区海陆经济发展和环境矛盾的一个有效措施，而流域是陆域上最接近海洋的部分，实施流域经济与海洋经济联动发展是实现陆海统筹发展的前提；促进流域 海洋联动发展、将内陆 流域 海洋互动作为区域经济发展思路是实现陆海联动的最佳途径。在分析流域经济与海洋经济联动发展的背景、意义、基础、效应等的基础上，以长江经济带为例，运用灰色关联分析方法，定量刻画了流域经济与海洋经济的关联程度，指出流域经济与海洋经济的关联度、海洋第三产业与流域第三产业关联度以及海洋主要产业与基本流域第二产业关联度等都非常高。最后从规划编制、建立流域 海洋互动产业网、发展海洋科技以及生态环境保护等方面，提出了促进流域经济与海洋经济联动发展的建议     

中国七大流域水环境效率动态评价

本文通过加强松弛变量限制,在EPI环境效率变化模型的基础上提出S-环境效率变化模型,并应用该模型实证分析了我国七大流域1998 - 2009年水环境效率动态变化,揭示务流域环境效率变化的趋势及动因,为环境经济研究提供新的分析工具.通过分阶段分析,发现我国七大流域水环境效率在整个研究阶段有年均1.53％的改善,呈现前期效率下降,中期效率提高,后期效率持平的特点.三个阶段环境效率出现下降的流域分别为:1998 -2001年,黄河流域、淮河流域、辽河流域;2002 - 2005年,长江流域、松花江流域;2006 - 2009年,珠江流域、海河流域.主要结论是:①流域水环境静态效率受流域环境承载能力影响较大,而减排才是解决流域环境问题的根本途径;②问题流域的不断变换表明我国流域水环境治理存在事后治理和大灾才大治的问题,缺乏事先干预;③根据流域环境压力种类、程度与流域经济结构特点,主动而有针对性地缓解各流域环境压力,可以有效促进流域动态环境效率的提高.     

鄱阳湖枯水期水体营养浓度及重金属含量分布研究

通过监测鄱阳湖枯水期的主湖区、五河入湖口以及碟形湖表层水体氮、磷等营养浓度以及重金属含量变化,对鄱阳湖全湖的营养状况以及重金属污染现状进行了系统分析。结果表明：2010年枯水期的鄱阳湖流域表层水体总氮、总磷、化学需氧量等含量较高,达富营养化水平,湖泊水质受总氮、氨态氮、总磷和pH的影响较大。且鄱阳湖水域的氮、磷等营养存在明显的空间差异。研究结果进一步显示,饶河入湖口水体N、P污染最严重（TN 314 mg/L;TP 025 mg/L）,修河入湖口污染程度次之（TN 134 mg/L;TP 009 mg/L）,而南矶山碟形湖水体污染最小（TN 049 mg/L;TP 005 mg/L）。鄱阳湖表层水体重金属Pb、Cd的含量较低,符合国家渔业水质标准要求,尤其是湖泊Cd含量低于地表水Ｉ类标准。但鄱阳湖流域Cu、Zn污染较严重     

论赤水河流域资源环境的开发与保护

通过对赤水河流域的资源环境综合考察,提出赤水河流域在资源环境方面的价值归结为生态河、美景河、美酒河和英雄河四大特点,具有重要的保护价值。从长江流域水资源开发、利用和保护的角度和视野．建议在长江流域选择1～2条自然生态支流,在开发利用长江水资源的同时,给长江留下1～2条不修大坝的自然生态河流。分析认为,赤水河具备了作为自然生态河流的条件和优势。在此基础上,提出建立具有流域性和综合性为特点的“赤水河流域综合性自然保护区”,保护对象包括赤水河两岸的陆生植物、水生生物特别是鱼类、自然景观和人文景观。从多个层面和角度阐明了建立流域性和综合性自然保护区的意义和作用。分析了当前赤水河流域开发和保护面临的主要矛盾,提出了“赤水河流域综合性自然保护区”的主要内容。最后,提出了国家应加强对赤水河流域的支持力度的具体措施。     

乐安河水环境现状及其治理措施

根据水文、水质和污染源调查结果,分析了乐安河流域水质的污染现状和综合环境质量,认为CODCr和氨氮是乐安河流域的主要水污染物,畜牧养殖业和城镇居民生活污水是最主要的污染源。根据这些分析,从乐安河流域的水质控制目标出发,提出了以污染源达标排放、筹建生活污水处理厂、控制面源污染、实施生态恢复、加强监控与管理等措施作为乐安河水环境综合治理的对策。     

河口盐沼植物分布对有效光合辐射的响应

对东滩植被带光量子通量密度的调查研究表明:互花米草带与海三棱藨草带光量子通量密度没有显著性差异,其值分别为1 570和1 556μmol/(m2·s)。光照对两物种的生长、繁殖等植物行为的影响只取决于其对光照的利用能力和效率;在互花米草和海三棱藨草混生带,到达互花米草和海三棱藨草的光量子通量密度之间存在显著差异(P0.05),互花米草对海三棱藨草的遮荫效应达63%,表明互花米草对海三棱藨草具有强的遮荫作用。光照不足严重影响海三棱藨草的生长,在混生带,海三棱藨草生长速率降低,种群密度和生物量减少,植株高度增加。因此,互花米草对海三棱藨草的遮荫作用,抑制了海三棱藨草在中潮滩的更新过程,因而也是造成海三棱藨草生境丧失的重要原因之一。     

流域水资源丰富度评价的MFP模型及应用

水资源系统与许多因素有关,如各种水资源量、人口、社会经济发展指标等,它们共同组成了一个典型的复杂非线性系统。以最大流原理为基础,导出了描述水资源系统的信息动力学演化方程,建立了水资源评价的信息动力学模型,运用信息动力学模型建立了评价标准。该模型无需人为给定参数,客观性强,操作简便。最后运用理论模型对辽西沿海诸河流域水资源丰富度进行评价分析,得到各流域的丰富度状况,并与其它模型评定结果做出了比较,结果表明该方法具有较好的合理性和可操作性。由于该模型从一定程度上体现了水资源丰富度系统的演化动力学机理和水资源系统时空演变特性。因此,不仅在评价上有较大的优越性,在水资源丰富度发展变化状态的预测上也具有潜力。     

渝东峡江区全新世环境考古与环境变迁研究现状

渝东峡江区全新世环境考古与环境变迁研究,目前的成果主要涉及部分遗址点的古环境复原、个别次流域环境变迁研究及初步建立的古洪水发生序列,在研究思路、方法和手段上仍需考虑区域特殊性并重视：①反映人地关系互动的环境考古研究,包括人类生存环境的生态条件、环境质量及人类对环境的影响能力方面;②遗址“次生堆积”的环境影响因素研究和“事件层”多成因分析;③遗址地层与自然地层的对比研究、区域环境考古及其比较研究;④区域古环境变化序列与全球变化区域响应研究;⑤确保获取高分辨率、满足多指标综合要求的沉积物样品。     

实施环境-水文-生态-经济协同管理战略,保护和修复长江湖泊群生态环境

长江中下游浅水湖泊群具有十分重要的生态服务功能。然而,该湖群正面临江湖阻隔和富营养化等严重威胁。近年来,湖泊生态环境的保护和修复越来越受到重视,但治理效果不甚明显。其根本原因是:对由流域诸多胁迫导致的湖泊问题缺乏系统全面的认识,导致头痛医头、脚痛医脚。为此,本文提出应对长江湖群实施环境-水文-生态-经济协同管理战略,即在湖泊及其流域实施环境工程以控制入湖污染,实施生态水文工程以恢复自然水文体制,实施生态修复工程以增强生物自净能力,制定水环境经济制度以建立湖泊保护修复的激励和约束机制,构建生态健康评价体系以实施适应性管理,前提是责任主体明确。