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。     

河湖水系连通战略研究:理论基础

河湖水系连通是我国新时期的重大治水方略,但相关的理论尚处于探索阶段,不能满足水行政主管部门管理与工程实践的需要。在总结梳理相关研究成果的基础上,探讨了河湖水系连通的基本概念与内涵;从河湖水系服务功能角度,分析了河湖水系连通的驱动机制;从研究目的、研究对象、研究方法等方面,初步构建了河湖水系连通的理论框架,为河湖水系连通的深入研究奠定了基础。     

河湖水系连通战略研究:关键技术

河湖水系连通是我国新时期的重大治水方略。基于河湖水系连通的理论基础研究相关成果,分别从连通的必要性、可行性和合理性方面分析了河湖水系连通规划设计层面的关键技术;从风险控制、监测、调度、后评估等方面探讨了河湖水系连通运行管理层面的关键技术;在此基础上综合构建了河湖水系连通的关键技术体系,并对各项关键技术的技术要求进行了深入分析,为今后我国河湖水系连通战略的进一步开展奠定了基础。     

芭蕉湖-南湖连通工程的连通性评价

江湖水系连通是改善水环境、修复水生态和提高人居环境的重要措施,但有关城市内湖水系连通工程的动态连通性定量评价不够完善。基于岳阳城区芭蕉湖-南湖连通工程方案,从长江引水至芭蕉湖通过王家河流域新开挖河道自流至南湖,以改善王家河和南湖水质状况与修复水生态功能。采用MIKE21水动力模型分别模拟汛期和非汛期时6、12和24 m~3/s的流量条件下,南湖出口最低控制水位为25.86 m和26.06 m的12种工况,分析不同引水条件下两湖的连通性,并提出一个定量评价指标。结果表明:引水初期流量取24 m~3/s和控制南湖出口最低水位为25.86 m时,汛期和非汛期连通性均达最佳状态,此时换水周期分别缩短至5.59、5.17 d。从连通性指数的变化来看,"引江济湖"和"两湖连通"增强了水系连通性,可提高水体自循环能力。     

城市化进程下南昌市城区水系格局与连通性分析

针对当前城市化引起的水系结构单一化、河流连通性减弱以及水生态环境等问题,以南昌市城区为例,选取1990年、2000年、2010年3期遥感影像图像,分析城市化影响下土地利用的变化;基于1958年地形图与2010年江西省水系图,通过GIS提取两期南昌市城区水系图,选取数量特征和结构特征指标进行水系格局分析,并引入图论理论讨论两时期的水系连通性。结果表明:(1)20 a间城镇用地面积增加174.73 km~2,水域面积减少34.04 km~2。研究区水域面积随城镇用地增加而缩减;(2)城市化进程中,研究区河流水面率、河网密度和河频率均下降,支流发育薄弱,河网复杂度下降;(3)赣江以北水系连通度降低,赣江以南区域水系连通度提升。该研究将为城市化地区河流水系保护提供支持与参考。     

基于大型底栖动物完整性指数的河湖生态系统健康评价——以安徽铜陵为例

大型底栖动物是河湖水系生态健康的重要指示。2020年8月和11月在沿江城市铜陵市开展了典型河湖水系的大型底栖动物调查,构建了大型底栖生物完整性指数(Benthic Index of Biological Integrity, B-IBI),并进行了生态健康评估。根据铜陵市河湖生态系统43个底栖动物样点(8个参照点和35个受损点)数据,对46个候选参数进行了分布范围、判别能力和相关性分析,从中筛选出总分类单元数、腹足纲单元数、Margalef丰富度指数和撕食者单元数,构成大型底栖动物生物完整性指数的核心参数,采用比值法计算各指标的分值和评价标准。评价结果表明,铜陵河湖水系的B-IBI平均得分为1.47,整体处于亚健康状态。在43个采样点中9个处于健康状态,14个处于亚健康状态,5个处于一般状态,7个处于差状态,8个处于极差状态。研究可为沿江城市河湖水系生态健康评价和河湖管理提供科学依据。     

平原河网区河流连通性评价研究

河流连通性对流域水文过程特征、水环境条件以及河湖蓄泄能力等有较大影响。平原河网地区是河流高度发育并受到城市化等人类活动深刻影响的区域,并且区域内水系结构破坏、河流连通受阻已成为洪涝灾害频发的重要原因之一。为此通过对现有的河流连通评价方法的分析,尝试建立基于水流阻力与水文过程的平原河网河流连通性评价方法,并以鄞东南平原河网为例开展了应用分析,结果表明2010年的河流连通性比1990年的明显减小。同时,通过对比分析几种河流连通性评价方法可以看出,基于水流阻力与水文过程的河流连通性评价方法能较好的评价平原河网区河流连通性,评价结果优于其他方法计算结果,更符合实际情况,可为平原河网区河流连通性定量评价提供参考     

城镇化下平原水系变化及河网连通性影响研究

针对平原区城镇化背景下水系减少及连通受阻等下垫面变化引起的洪涝加剧问题,综合考虑水系结构和水力特性等因素,建立满足行洪排涝需求的平原水系连通度量方法,并以浙东沿海平原河网区为例,分析了城镇化下平原水系特征变化及其对河网连通度的影响。结果表明:1近20a来研究区水系数量和结构复杂性均存在不同程度的衰减,河网密度和水面率分别减少20%和30%左右,水系尤其是低等级河道的减少导致河网结构趋于骨干化;2河网连通度受水面率等数量特征和水系空间连接结构的共同影响,在水系数量持续减少情况下,整个河网连通度呈现先减少后增加的趋势,说明了骨干河道工程对水系空间结构特征的优化,可缓解水系减弱对河网连通的负面效应;3建立的河网连通度方法合理反映了水系数量和结构变化下的河网连通度演变规律,以及水系变化下区域排涝能力的空间差异特征,具有操作性强特点。     

太湖平原武澄锡虞区水系结构及水文连通性变化分析

河网水系在太湖平原地区水源供给、洪涝排泄、水质净化过程中发挥着重要作用,但近几十年来该地区城镇化迅速,土地利用改变、水资源过度开发等人类活动导致河网水系衰减,水文连通受阻,并引发一系列洪涝与水环境问题.为此,以太湖平原武澄锡虞区为例,构建水系结构与连通性评价指标,分析该地区1960s～2010s水系结构和水文连通性变化特征.研究表明该地区:(1)1960s～2010s水系不断衰减,武澄锡虞区河网密度、水面率、河网发育系数分别降低了22.94％、25.09％和22.35％,河网复杂度急剧下降,其中武澄锡区河网衰减程度大于澄锡虞区.(2)水文连通性存在先下降后上升发展趋势,1960～1980年,该地区的平均水文连通性为0.89,1980～2000年平均水文连通性降至0.82,2000～2016年平均水文连通性恢复到0.91.(3)城镇化发展导致水系结构大幅度衰减,水系结构主干化以及水利工程建设使得水文连通性下降,而疏浚、拓宽河道在一定程度上可提高区域水文连通性.本研究将为平原区水系利用与保护提供一定的支持与参考.     

鄱阳湖流域水文连通性的影响因素和环境效应

在气候变化和人类活动的双重影响下,流域下垫面情况发生了显著变化,这些变化很大程度上改变了流域的水文连通性,进而导致一些生态环境问题的发生。以鄱阳湖流域为研究区,采用自动地球科学分析系统(SAGA),引入考虑景观单元地形和土地覆盖等多因素的地形湿度指数和网络指数方法,分析了鄱阳湖流域水文连通性的空间格局,揭示了坡度变化、土地利用方式和土壤类型等对水文连通性的影响与贡献,并以此探讨水文连通与水土流失、洪涝等方面的关联性。研究发现,鄱阳湖流域的水文连通性呈北高南低的分布特征。总体上,鄱阳湖流域可分为近湖区的强水文连通区、河流水系周边的中等水文连通区和上游山区的弱水文连通区。进一步空间分析得出,坡度低缓的低洼区通常NI值较高,而起伏变化大的地区NI值较低,表明了地形因子对水文连通性具有重要影响。就鄱阳湖流域不同土地利用方式和土壤类型而言,灌木林和森林的水文连通性最弱,湿地、水体和耕地的较好,黄壤和黄棕壤的水文连通性最差,冲积土、水域和水稻土的较好。这是因为在地形的主导作用下,流域下垫面的土壤入渗能力、蓄水和产流特点等共同影响了水文连通性的空间差异性。研究虽然侧重于从宏观角度上识别鄱阳湖流域的水...     

基于最小累积阻力模型的贵阳市景观生态安全格局构建

贵阳市是我国典型的喀斯特地区,水土流失严重,生态环境脆弱。在生态重要性、景观连通性和生态需求分析的基础上进行生态源地识别,根据土地覆被状况、人为干扰程度和夜间灯光数据构建了生态阻力面,基于最小累积阻力模型识别生态廊道网络,在此基础上构建了贵阳市域和市区的景观生态安全格局。结果表明:(1)贵阳市最重要和重要生态斑块总面积5 393.43 km2,主要分布在西部和北部;生态用地斑块的景观连通度总体较高,其中园地最好,林地最差;生态需求较高的区域主要分布在人口密集的城市建成区周边。生态源地占总面积的18.56%,集中分布于北部及西南部红枫湖、百花湖等区域;(2)贵阳市生态廊道总长为933.58 km,其中关键廊道长287.6 km,沿东北向西南方向延伸。现状廊道遍布市域,主要为河流水系;潜在廊道和关键廊道98%都为林地,主要分布于北部和西部生态环境较好的山地丘陵区;(3)市区景观生态安全格局中,生态源地主要集中在百花湖、红枫湖、香纸沟、相思河等风景区,花溪湿地和南明河作为市区关键廊道纵贯南北。最后,在此基础上提出了"保护和建设并重、区县间统一规划的"生态系统管理对策,为贵阳市生态环境建设提供切实可行的科学指导。     

洪湖湿地植物多样性与保护对策

在气候变化和人类活动多重因素影响下,自20世纪50年代以来洪湖湿地的生态环境发生了深刻变化.依据多年监测结果,分析了洪湖湿地植物多样性和植被现状,认为湖滨带过度开发、江湖阻隔、旱涝频发、水体富营养化、入侵种泛滥等可能是影响洪湖湿地植物多样性保护的突出问题,就此提出了"退垸还湿"恢复滨岸带湿地、实施水系连通和水资源优化调控、改善水质和积极控制入侵种等对策建议.同时认为,长江中下游河湖水网的自然水文联系是维持区域水生植物多样性的重要基础,应注重域内河湖湿地恢复、提高流域内大小河湖湿地的植物多样性、恢复自然水文过程和水系联系、形成多样性保护的河湖网,才能为流域湿地植物多样性维持奠定基础.     

土地利用规划的生态满意度评价与环境影响分析

摘 要： 土地利用总体规划的环境影响包括对传统环境影响评价要素的影响及对区域人-地系统的影响。土地利用总体规划中的刚性方案与弹性方案的环境影响有着不同的表现形式,它们使得土地利用规划的环境影响评价变得更为复杂。鉴于土地利用总体规划这一环境影响评价对象的特殊性,提出了土地利用总体规划环境影响分析与生态满意度评价的方法。根据仙桃市土地利用总体规划方案,识别了各种污染源。在MAPGIS支持下进行了面域分析与空间统计处理,预测了规划实施后主要环境指标的变化;根据预测的规划实施后的生态指标变化,进行生态满意度评价。结果表明：规划区预测生态满意度值为7485,生态环境总体处于良好水平,但水污染还比较严重,应该加强治理,固体废物无害化处理也应该得到重视。土地利用总体规划环境影响评价存在着诸多不确定性,评价过程中应根据规划内容与区域差异选择合适的指标建构生态满意度评价体系。     

水文连通性对湖泊生态环境影响的研究进展

水文连通性对湖泊水资源调节、水质净化和生态安全等具有重要作用,但同时也可能带来潜在风险。因而厘清水文连通性对其生态环境的影响规律,对于开展水文连通性修复工作具有重要指导意义。基于广泛的文献调研,介绍了水文连通性的定义与内涵,分别综述了水文连通性对湖泊水文水动力、水质、水生态系统影响的研究进展。在此基础上,总结归纳了水文连通性通过改变水文水动力过程影响生态系统的路径：一是直接改变生境面积、植被格局和生物迁移繁殖特征,二是通过改变水质和沉积物特征而作用于生物的生长发育及其体内污染物累积转化过程。最后,对水文连通性变化的生态环境效应研究进行了展望：(1)加强对垂向连通性的研究以及拓展不同维度连通性耦合转化研究;(2）借助水动力-水质-水生态耦合模型研究水文连通性变化下的生态环境效应;(3）开展水文连通性的生态环境风险研究,并基于生态环境效益和社会经济效益权衡确定适宜的水文连通性。     

论长江流域生态危机与生态建设的对策

揭示了长江流域大面积山丘、水系生态系统普遍恶化,特别是中上游地区水土流失严重,以及因此而带来的一系列严重后果。根据史料、统计资料及实测成果等,分析了生态环境恶化的原因,着重研究了水土流失等生态失调现象与森林植被的紧密关系及其演变规律,探讨了进行绿色生态建设的必要性、可能性与可行性。最后提出了建设长江流域防护林体系的宏观战略和微观措施。     

社会资本与经济增长及环境影响的关系研究

"社会资本"作为一个多维度的概念,近年来引起了全世界的广泛关注。大量证据已证明,高水平的社会资本是生态、社会和经济职责和谐过程的先决条件,社会资本对于促进经济增长、缓解贫困、提高工程绩效、管理自然资源与保护环境非常关键。本文阐释了社会资本概念,分析了社会资本的主要成分、分析层次及主要类型等维度,指出社会资本的主要成分包括网络、规范、制裁,分析层次包括个体、中观、宏观,主要类型包括结合型、沟通型、联系型;在此基础上,梳理总结了社会资本与经济增长及环境影响关系的国际研究进展,阐释了社会资本促进经济增长、影响生态环境的作用机理,分析了社会资本与适应能力的关系,简要介绍了国际上理解和研究社会系统与关键资源之间的相互作用和影响的思想框架。最后,讨论分析了社会资本与经济增长、环境影响的关系研究中需要进一步完善的问题。     

苏北里下河典型区河网水系演变特征研究

在自然地理气候变化和人类活动胁迫的双重作用下，平原河网地区水系格局发生了很大的变化。以江淮下游里下河典型区--盐都区为例，基于1970s、1980s和2010s年的3期水系数据，利用GIS和遥感解译等技术，选取河网水系数量、结构和连通指标，对河网水系时空演变特征及其影响因素进行分析研究。结果表明：（1）研究区河网密度和河网水面率均呈不断减少趋势，两者分别下降21.3%和10.2%。研究区河流曲度较小，河网连通性较好，河网曲度和连通度总体上变化较弱。（2）研究区河网水系变化存在时空差异性。河网水系在缓慢城市化时期（1970s～1980s）的衰减率高于快速城市化时期（1980s～2010s），特别在城镇化发展缓慢区域表现显著。城镇化发展快速区域，其河网水系持续减少且变化剧烈。（3）研究区河道变化存在着等级差异性。城镇化等人类活动对河网水系的影响，呈现出先低等级（Ⅳ级）河道、后高等级（Ⅰ~Ⅲ级）河道的特征规律。其中，低等级河道数量持续减少且变化强度剧烈，高等级河道数量变化不大且其面积和长度均有所增加。 关键词： 平原河网；水系变化；演变特征；里下河地区     

基于环境同位素的鄱阳湖与长江关系变化解析

在气候变化和三峡工程调节的双重影响下,长江中下游通江湖泊江湖关系发生显著改变,而最大的通江湖泊—鄱阳湖—水情的变化及其引发的一系列生态和环境问题受到了高度重视和关注。为了揭示不同时期鄱阳湖与长江间的江湖关系,并初步分析三峡运行对鄱阳湖水情的影响,通过对鄱阳湖北部通江水道湖水、降水和九江段长江干流水同位素特征进行调查并探讨长江水与湖水同位素联系。结果表明:湖水、降水和长江水中δ~(18)O和δ~2H值存在明显的季节和空间变化,可用于揭示湖泊与长江间的关系。在三峡调洪削峰期(7月)湖水δ~(18)O和δ~2H值明显要高于长江水,且湖水主要以外排形式补给长江为主,其比例达75%;在三峡蓄水期(10月)长江水位高于湖口水位,从鄱阳湖出口到老爷庙湖水与长江水同位素值具有较高的相似性,表明了此水域受长江水倒灌影响;而在三峡蓄水期(11和12月)湖水同位素值偏大说明了其受到一定较强的蒸发富集影响。三峡水库运行明显改变了长江水位和流量,进而影响了鄱阳湖与长江的补排关系,调洪削峰调度阶段,较高的长江水位对鄱阳湖存在一定的顶托作用,导致湖水难以排泄。因此,三峡水库的调度需要考虑到鄱阳湖流域水情,以免加重该流域丰水期的洪涝灾害和枯水期的水资源短缺。     

流量变化与齐口裂腹鱼产卵场栖息地生境指标的响应关系

流量变化与栖息地环境响应关系研究可以为河流生态建设及河流健康评价与修复提供理论依据,目前国内对此问题的研究通常是将加权可利用面积(WUA)作为栖息地环境的主要评判依据,据此判断最适宜的生态流量,而影响栖息地优劣的因素除了考虑有效栖息地面积外,还应包括栖息地的大小、形状、适应性、连通性及破碎性等指标。以大渡河金川坝址下游的复兴村及李家河坝产卵场为例,以山区河流较具有代表性的优势种群齐口裂腹鱼为研究对象,基于IFIM法对研究河段进行栖息地二维计算,分析不同流量下齐口裂腹鱼产卵场栖息地的适应性指数、破碎性指数、连通性指数,研究发现随流量增大三个产卵场生境指标均呈现出先增大至某一峰值然后逐渐减小的变化趋势。这一结果可为流量变化与生境响应关系研究的发展提供一定实践基础,同时可为以齐口裂腹鱼为优势种的山区河流鱼类栖息地的健康判断及恢复提供理论依据。     

基于多尺度指标的平原区河流连通及城镇化响应研究

针对我国目前对平原区河流连通综合评价指标和实例研究的不足,本文从形态、结构、功能三个方面,分目标层、准则层和指标层三个层面,定义了河流连通指数RCI,并以上海浦东片部分选区为例,结合Arc GIS软件及Ward开发的欧式平方距离聚类分析法,分析河流连通总体特征及差异,讨论城镇化影响下的河流连通空间分异特征及分区方案。结果表明:区域RCI整体为一般连通,形态连通基本为较差或不连通,结构连通50%以上为非常连通,功能连通50%以上为一般连通或较连通,各个指标层得分存在明显差异;聚类为四个集群,依据河流连通性和城镇化特征将区域划分为:形态提升区、功能恢复区、形态恢复区、连通提升区。