2003~2009年鄱阳湖流域土壤水分时空变化特征及影响因素

鄱阳湖流域水文过程是区域研究的热点问题,但相对于其它水文要素而言,土壤水分的时空分布特征及其影响因素尚缺乏系统研究,成为流域水文过程研究不确定性的主要来源之一。采用AMSR E土壤水分数据,从流域、子流域及地表覆被等不同的空间尺度,阐明了鄱阳湖流域2003～2009年土壤水分的年际与年内变化特征,并分析其影响因素。研究表明：在流域尺度上,土壤水分总体呈现中心低、周边高的“漏斗式”空间分布形态,但夏、秋季节空间差异性减弱,年际土壤水分呈现较强的下降趋势,其中以湖区下降速度最大;在地表覆被尺度上,林地土壤水分最高、年际下降速度最低,表明其在年际尺度上对干旱具有较强的调节作用,不同地表覆被类型的土壤水分年内差异较明显,但在6、7及10月差异较小,地表覆被对土壤水分的调节作用减弱;在影响因素方面,降水是土壤水分的主要影响因素,气温、灌溉等则一定程度上影响了土壤水分的变化特征。研究结果不仅有利于加强对流域水文过程的理解与认识,同时可为水资源管理及防旱抗旱等提供科学的辅助依据     

基于SPEI指数的鄱阳湖流域近60 a干旱时空变化特征

量化研究干旱的时空变化特征,对区域干旱监测与抗旱减灾有重要的意义.基于鄱阳湖流域1961～2017年26个气象站点的观测数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI)定量分析了该流域干旱的时空变化特征及其影响因素.结果 表明:(1)鄱阳湖流域南湿北干,且四季差异明显.(2)鄱阳湖流域呈现显著湿润化趋势(p＜0.05),四季均存在变湿趋势,且夏季、冬季变湿显著(p＜0.05).从空间格局上看,所有站点年尺度均存在变湿趋势,变湿幅度较大的站点分布在流域中北部;在季节尺度上,除春季赣江流域的西北部、饶河流域和信江流域东部部分站点,以及秋季个别站点(德兴、遂川和龙南)呈现干旱化趋势外,其余站点各季节均呈湿润化趋势,只是在变湿的幅度和显著水平上存在一定差异.(3)鄱阳湖流域不同等级干旱的发生存在明显的年代际差异.除20世纪90年代及最近10年干旱发生的频率较低外,其他年代干旱发生的频率均相对较高,尤其是20世纪60年代.(4)鄱阳湖流域SPEI指数与降水呈正相关,与气温呈负相关,且与降水的相关性较气温的相关性高.在全球尺度的海气作用的驱动下,该流域的干湿变化与厄尔尼诺现象/拉尼娜事件之间存在着一定的相关性,且具有半年的滞后效应.     

基于时序NDVI数据的鄱阳湖流域常绿覆被季节性变化特征

选择位于红壤丘陵区的鄱阳湖流域作为研究对象,利用1 km×1 km分辨率的时序SPOT4-VEGETATION数据,对流域内典型土地覆被--常绿覆被的绿度值、峰值、谷值、年均NDVI(NDVI-I)和NDVl年内极差(NDVIMM)等特征值进行了提取.在此基础上,探讨了不同常绿覆被类型的NDVI指数年内季节变化规律.结果表明:时序NDVI指数基本上能够较好地刻画不同常绿覆被类型之间的差异性,植被指数NDVI特征值随覆被的类型及其生长状态有规律地变化,即NDVI年均值和最小值基本上按"常绿阔叶林＞常绿针阔叶混交林＞常绿针叶林＞常绿针叶一落叶混交林"的顺序变化;典型常绿阔叶林的NDVI指数年内变化曲线基本上没有大的起伏波动;常绿针叶林以及常绿针阔叶混交林占主导地位的常绿混交林NDVI指数年内变化比较和缓,但常在8月和11月有所波动;以常绿针叶林为主、但有较多落叶林混杂其中的常绿混交林,其NDVI指数年内变化曲线基本上呈和缓的单峰型波动.     

基于时序NDVI数据的鄱阳湖流域常绿覆被季节性变化特征

选择位于红壤丘陵区的鄱阳湖流域作为研究对象,利用1 km×1 km分辨率的时序SPOT4 VEGETATION数据,对流域内典型土地覆被--常绿覆被的绿度值、峰值、谷值、年均NDVI(NDVI-I)和NDVI年内极差(NDVI MM)等特征值进行了提取。在此基础上,探讨了不同常绿覆被类型的NDVI指数年内季节变化规律。结果表明：时序NDVI指数基本上能够较好地刻画不同常绿覆被类型之间的差异性,植被指数NDVI特征值随覆被的类型及其生长状态有规律地变化,即NDVI年均值和最小值基本上按“常绿阔叶林＞常绿针阔叶混交林＞常绿针叶林＞常绿针叶-落叶混交林”的顺序变化;典型常绿阔叶林的NDVI指数年内变化曲线基本上没有大的起伏波动;常绿针叶林以及常绿针阔叶混交林占主导地位的常绿混交林NDVI指数年内变化比较和缓,但常在8月和11月有所波动;以常绿针叶林为主、但有较多落〖JP2〗叶林混杂其中的常绿混交林,其NDVI指数年内变化曲线基本上呈和缓的单峰型波动。     

基于卫星降水的鄱阳湖流域旱涝分析及其可靠性检验

基于热带测雨卫星(TRMM)３B４２降水数据,通过Z 指数方法对鄱阳湖流域１９９８年１月~２０１０年１２月
旱涝的时空分布进行分析,并利用流域内１５个雨量站观测降雨数据同样采用Z 指数方法分析流域旱涝变化,与
TRMM 结果进行对比,检验其精度和可靠性.结果显示:TRMM 降水与地面雨量站观测降雨具有较高的一致性,
能正确反映流域的降水情况;其计算的Z指数在１９９８~２０１０年以０为中心呈锯齿状增大减小交替变化,所反映的
洪涝事件主要发生在４~６月,占全年的６０％左右,而干旱主要发生在９月~翌年１月份,其与鄱阳湖流域降水的
年内分布特征是一致的;同时,基于TRMM 降水反映的流域旱涝等级与降雨量的空间分布基本一致,TRMM 降水
能够用于流域旱涝的空间分布监测.     

近50年鄱阳湖五大流域降水变化特征研究

基于鄱阳湖流域在江西省内部分对应的79县市气象站1960～2006年逐日降水观测资料,采用线性回归的方法分别研究五大流域的年降水量、降水日数、暴雨日数等3要素的变化趋势,并用Mann法进行了变化趋势的显著性检验,用距平与均方差之比达到15和20作为气候异常检验指标,对各流域的各时间序列进行了异常检验,采用了Mann Kendall法对各时间序列进行突变检测。结果表明：（1）各流域的年降水量变化趋势基本一致,年降水量与年暴雨日数密切相关;饶河流域强降水事件较多,降水强度大,赣江中游流域降水时间分布相对较均匀,强降水事件较少;（2）各流域年降水量、暴雨日数总体呈波动上升趋势,20世纪90年代以来暴雨日数异常偏多的概率最大;（3）年降水日数以20世纪80年代中期为界,之前呈波动上升趋势,之后呈波动下降趋势,2002年至今各流域降雨日数明显偏少;（4）各流域的年降水量、降水日数、暴雨日数均未出现趋势性的突变;（5）近50年来鄱阳湖流域降水时间分布不均的情况加剧,旱涝灾害风险增加。     

鄱阳湖流域水化学环境参数的变化特征

分别于2010年2月和7月,对鄱阳湖湖区和入湖河流的pH、TDS以及主要离子浓度进行了测定,分析了主要离子组成的时空变化特征及其影响机制。结果表明,鄱阳湖流域水体属于弱矿化度软水,Ca2+是湖水和河水的主要阳离子,分别占阳离子总数〖JP〗的5935%、4989%;HCO-3是湖水和河水的主要阴离子,分别占阴离子总数的5337%、5937%,水质类型为Ca-HCO-3型水;主要离子组成和TDS浓度具有明显的季节和沿程变化特征,这与降雨季节性变化以及不同水系的地质背景有关;从河流水系上游至湖区的水化学特征依次为HCO-3型、HCO-3-SO2-4和SO2-4型。从水化学控制机制上看,鄱阳湖丰水期受大气降水作用和地质条件影响显著,而枯水期降雨量大大减少,主要受岩石风化、蒸发沉淀作用和人为输入的影响。除此之外,SO2-4型水的增加与长江干流酸化以及丰水期长江顶托倒灌现象有密切关系     

2000~2013年鄱阳湖流域蒸散量时空变化

蒸散是陆地表面水分循环的重要过程,是研究流域水资源、水循环等领域的重要参数。以鄱阳湖流域为研究对象,利用鄱阳湖流域5个主要子流域水文控制站监测流量资料和气象站监测降水资料,根据水量平衡原理计算各子流域年度蒸散,验证MODIS蒸散数据产品（ET_MOD）,并分析2000~2013年鄱阳湖流域蒸散时空变化状况和土地利用变化对蒸散量的影响。研究结果表明：（1）ET_MOD具有较高的精度,年蒸散量的平均误差为165.9 mm,平均相对误差为9.78%;（2）2000~2013年鄱阳湖流域的年蒸散变化范围875.4~912.2 mm;鄱阳湖流域总蒸散量呈先增加后减少的“几”字形季节变化特征;（3）从蒸散量与地形特征的关系看,鄱阳湖平原区蒸散量低,周边的山地丘陵区较高;各子流域的蒸散量表现为：赣江流域 > 抚河流域 > 信江流域 > 修水流域 > 饶河流域;（4）土地利用方式对蒸散量有显著的影响,各土地利用类型的平均蒸散量表现为：林地 > 农田 > 草地 > 未利用地。     

基于MODIS叶面积指数的大渡河流域作物生态需水研究

利用大渡河流域30年的气象资料,采用FAO最新修订的Penman Monteith方程计算流域参考作物腾发量。同时获取大渡河流域2007年内45期MODIS LAI数据,根据叶面积指数与作物系数的经验关系得到作物系数2007年年内的变化情况,利用GIS中的Zonalmean函数对大渡河流域平均作物生态需水量年内变化进行估算。在根据年干燥度进行干湿区划的基础上,对作物生态需水来源进行分析。结果表明：大渡河流域2007年内生态需水总量为6188 mm,月平均值为516 mm。其中作物生态需水量年内变化过程为夏季最高,占全年总需水量的357%,春季、秋季、冬季生态需水量逐渐减少分别占全年总量的304%、201%和138%。在雨季,降水完全可以满足流域生态需水量,降水是这一时期生态需水的主要来源。在旱季,半干旱区的生态需水来源受区域干燥度的影响较大,越干燥的地区降水占作物生态需水百分比就越高;半湿润区作物生态需水来源仍以降水为主,但降水占作物生态需水百分比除了受区域干燥度影响之外,可能还受到其它因素如：陡坡耕地占耕地总面积的比例的影响。     

未来50年鄱阳湖流域气候变化预估

据 ECHAM5/ MPI OM模式在3种排放情景（SRES高排放A2,中排放A1B,低排放B1）下所做的21世纪前50年气候变化预估试验得到的数据,研究鄱阳湖流域2001~2050年气温和降水相对于目前气候（1961~1990年）的可能变化。结果表明：①未来50年气温在3种排放情景下都将迅速增加,远远高于1990s的增加幅度和速度。A1B情景温度增加最明显,平均气温变化达到162°C。②降水量变化相对复杂,前30年主要为减少趋势,A2情景下减少幅度最大,2020s年均降水量减少了67%;后20年降水量增加,B1情景增加最显著,2030s年增加幅度达到108%。③根据预估的各季节变化结果,1~3月和 4~6月降水量增加;而降水减少主要在7~9月和10~12月,则赣江流域类似于2003~2005年的伏旱、秋旱连冬旱的情况将可能阶段性出现,并在2011~2030年加强。④降水量的空间分异非常明显,东部变化大于西部,南部变化大于北部。⑤如果2001~2050年在A2或A1B情景下,降水序列存在20a的周期振荡;在B1情景下,存在30a的周期振荡。人类排放增加可能弱化振荡强度,并使周期发生变化。     

1950年以来鄱阳湖流域水沙变化规律及影响因素分析

运用Mann-Kendall趋势检验法和回归分析等方法,对鄱阳湖流域赣江外洲站、抚河李家渡站、信江梅港站、饶河虎山站和修水万家埠站1950~2012年径流量和1956~2012年输沙量的变化进行了系统分析,并探讨了水沙变化的原因。研究结果表明:(1)鄱阳湖流域五大河流水沙的趋势变化特征相异,除李家渡站径流无明显趋势变化外,其余各站均呈不显著的增加趋势(未超过α=0.05显著性检验临界值);外洲站、梅港站和李家渡站输沙量呈减少的趋势变化,且1985年以后呈显著的减少趋势,而虎山站和万家埠站输沙量在1965~1999年呈不显著的增加趋势,1999年以后才开始减少;(2)入湖总水量呈不显著的增加趋势,发生突变的年份为1992年;入湖总沙量呈显著的减少趋势,发生突变的年份为1996年,入湖总沙量突变滞后于入湖总水量;(3)流域径流量变化主要受降雨量的影响,而输沙量变化主要受水土保持和水库建设等人类活动的影响,且水库拦沙是鄱阳湖流域输沙量减少的主要原因。     

气候变化对鄱阳湖流域干旱灾害影响及其对策

以我国历史气候变化的事实与过程重建的成果为基础,以历史文献为依据,分析了两宋以来鄱阳湖流域气候变化与洪水干旱灾害发生的关系,结果表明,不管气候处于温湿期还是冷干期,发生洪水灾害的频率没有显著区别;但是当气候处于冷干时期,发生干旱灾害的频率增大,特大干旱年和连续干旱年组频频出现。利用气象、水文资料统计分析表明,最近60 a来,气温呈现增高趋势,逐年的日降水强度明显增加,洪水干旱等极端事件发生更加频繁。为了更好地应对干旱灾害,必须加强水需求管理、坚持节约用水为先;加强病险水库的治理,使其充分发挥作用;对现有水利工程进行再评估,实施适应性管理,充分挖掘工程潜力;加大力度,新建与自然和谐相处的水利工程     

阳澄西湖叶绿素a的时空分布及其与环境因子的关系

根据2015年3月~2016年2月对阳澄西湖水体叶绿素a和水质理化因子的逐月监测结果表明,阳澄西湖叶绿素a浓度存在着明显的季节变化,其全年变化范围为11.93μg/L~66.67μg/L,平均值为27.54μg/L±20.34μg/L。最小值出现在2016年1月,最大值出现在2015年8月。叶绿素a在空间分布上也存在着差异,叶绿素a在断面Ⅰ浓度最高,其次是断面Ⅱ和断面Ⅳ,断面Ⅲ最低。根据综合营养状态指数法计算阳澄西湖营养状态,得出综合营养状态指数范围为50.7~59.3,年平均值为55.6,水体总体处于"轻度富营养"状态。综合pearson相关系数和逐步回归方程,结果表明叶绿素a与水温呈极显著正相关,与溶解氧呈极显著负相关,与透明度呈极显著负相关。结合生产实践对阳澄西湖总氮(TN)、总磷(TP)和氮磷比(N/P)取对数进行pearson相关性分析并建立一元线性回归方程,结果表明叶绿素a浓度与总氮无相关关系,与总磷呈极显著正相关,与氮磷比呈极显著负相关,阳澄西湖可能是一定程度的磷限制湖泊。     

鄱阳湖水位-淹水面积关系不确定性的分析

湖泊淹水范围的时空变化特征往往决定了湖泊湿地的景观结构和功能。鄱阳湖是我国最大淡水湖,水位和淹水范围的季节变化悬殊,鄱阳湖淹水特征对研究鄱阳湖湿地生态系统的结构与功能都具有显著意义,过去很多研究关注鄱阳湖水位-淹水面积关系,不同的研究者得到的水位-淹水面积关系各有差异,表现出一定的不确定性。利用多时相的卫星遥感影像提取的鄱阳湖水面面积的基础上,结合鄱阳湖长时间序列的水位观测资料,探讨鄱阳湖水位-淹水面积关系不确定的原因。研究结果表明:(1)尽管鄱阳湖水面面积与水位表现分段线性关系,但在相同水位条件下,鄱阳湖水面面积表现出较大的不确定性;(2)鄱阳湖水位表现南高北低的空间异质性格局,随着水位增加,鄱阳湖水位的空间异质性降低,并且水面坡降具有季相性,相同水位下退水期的水面坡降大于涨水期的水面坡降;(3)受洲滩地形和"堑秋湖"渔业方式的影响,相同水位下退水期出露洲滩中子湖泊的水面范围大于涨水期中子湖泊水面范围;(4)此外,鄱阳湖采砂显著改变采沙场的湖盆地形,从而改变低水位下的主要采沙场的淹水范围。综上所述,鄱阳湖水位-淹水面积关系的不确定性除了受湖盆地形、"五河"来水、长江顶托等自然原因,还有采砂和堑秋湖渔业方式等人类活动的原因。     

环鄱阳湖区水足迹的动态变化评价

水足迹模型是计量水资源承载力的一个较新颖且日趋成熟的方法。水资源状况对鄱阳湖区生态系统的平衡、稳定以及生态系统良性循环有着重要意义。将水足迹模型运用于环鄱阳湖区进行实证研究,通过计量模型计算出环鄱阳湖区1989~2008年水足迹的时间序列值,并评价其承载状况。结果显示,近20 a来,环鄱阳湖区的水足迹需求由1989年的735亿m3增加至2008年的110亿m3,呈现出波动上升趋势。至今为止水足迹未超载,但盈余空间呈减少趋势。最后从优化水资源利用、倡导绿色消费和促进区域间贸易交流等降低水足迹的需求和增大水足迹供给的角度提出了提高水足迹承载力的对策。进而从水足迹的角度为环鄱阳湖区提高生态系统承载力提供理论依据,促进江西省鄱阳湖生态经济区的建设     

鄱阳湖枯水水位及流速时空分布模拟

大型通江湖泊鄱阳湖水文节律独特,水位和流速是其生态系统功能维持的关键因子。为探究其水位和流速时空特征,基于EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)模型,利用五河及湖口水文数据、气象数据及湖底高程作为输入条件,模拟出鄱阳湖的枯水水文统计年(2010-07-01~2011-06-30)水位和流速时空变化过程。模拟结果表明:(1)星子等4个站点拟合程度较好(r20.85),达到了复杂湖库水动力模拟的精度。(2)高水位期,湖区水位空间分布无明显差异,水深直接受湖底高程影响,自上游至下游呈逐级递增;低水位期,鄱阳湖水位在空间上出现明显差异,湖区外缘水位至入江水道逐级递减,水深分布空间差异不大,仅入江水道处水深明显高于其他水域。(3)流速也包括一系列时空变化特征,如高水位时期流速小于低水位时期;除大水面时期外,深水道流速大于主湖区;高水位时期上游流速略高于下游,但其他月份,北部入江水道流速均大于南部湖区等。(4)流速与水位关系密切,且不同水位对应流速大小及分布有所差异。鄱阳湖枯水水位和流速模拟分析可为大型湖库枯水水情管理提供科学参考和辅助决策支持。     

鄱阳湖出流水质2004~2014年变化及其对水位变化的响应:对水质监测频率的启示

通过对鄱阳湖湖口2004~2014年以周为单位的水质指标,包括溶解氧（DO）,氨氮（NH₄⁺-N）和高锰酸盐指数（COD_Mn）的变化特征及其与水位响应关系进行分析,并对合理的监测频率进行了探讨。结果表明：（1）就DO,NH₄⁺-N和COD_Mn而言,鄱阳湖出湖水质在2004~2014年没有显著恶化的趋势,然而在年内呈现明显的周期性变化,其浓度与湖泊水位波动有较显著的负相关性（p<0.01）,相关系数分别达到-0.63,-0.67和-0.36;（2）考虑水质指标在湖相状态与河相状态存在显著的差异（p<0.01）,概率密度分布曲线进一步表明,在鄱阳湖呈湖相时,湖口NH₄⁺-N浓度小于0.25 mg/L的概率为93%,而在河相时仅为32.8%。DO与COD_Mn浓度在河湖相的特征与NH₄⁺-N相似。因此,在湖相状态下,鄱阳湖出流水质良好的概率更大,而高水位下的稀释作用可能是影响湖泊年内变化的主要控制因素;（3）时间序列分析表明DO,NH₄⁺-N和COD_Mn存在明显的自相关性,1~2月一次的监测频率基本能够准确的描述NH₄⁺-N和DO的动态变化特征,而COD_Mn仍需要1~2周一次的监测,从而避免过多的损失动态信息。能够为将来更深入的研究湖泊水情与水质定量关系提供基础和思路,从而为湖泊水环境管理和调控提供对策和建议。     

鄱阳湖典型湿地土壤有机质及氮素空间分布特征

通过对鄱阳湖三个典型湿地植物群落带土壤有机质和全氮的空间分布特征的研究,结果表明：有机质和全氮在湿地土壤中的垂直分布规律具有一致性,表层含量显著高于下层,40 cm以下土壤养分含量基本稳定。表层土壤有机质和全氮含量不同植物群落间存在差异,有机质变化趋势为：刚毛荸荠群落带＜南荻群落带＜灰化苔草群落带;氮素含量的变化趋势为：南荻群落带＞灰化苔草群落带＞刚毛荸荠群落带。土壤碳氮比相对较低（10～23）;植物对养分的吸收能力、植被生长特征、湿地生态水文过程等影响着有机质和氮素含量的空间分布。