基于遥感及数值模拟的崇明东滩冲淤与植被关系探讨

首先提取多时相卫星影像的水边线信息，借助水动力模型模拟水边线对应时刻的水位，根据水边线水位及实测潮滩高程断面推算潮滩的高程及冲淤变化信息，同时利用高分辨率遥感影像（Quick Bird）对潮滩植被进行模糊分类及变化监测，并通过植被覆盖度指数及现场观测数据反演植被的发育程度信息。依据上述计算结果探讨了崇明东滩冲淤变化与植被及潮间带高程的关系。结果表明在崇明东滩中低潮滩附近存在冲淤峰值，由峰值位置向海向陆侧递减。年平均沉积速率与潮滩高程(<3.4 m)的相关性〖WTBX〗R〖WTBZ〗2=0.8 106。中低潮滩出现最大沉积速率主要是受植被的捕沙作用及沉积滞后的影响，高潮滩沉积速率较小则归因于高潮滩淹水机率相对较小导致泥沙在高潮滩落淤量降低，相反低潮滩则由于高程较低加之缺少植被保护沉积速率较小。结果同时表明由于南北部潮滩动力条件及植被状况的差异导致崇明东滩从北部滩面、中部滩面到南部滩面冲淤峰值出现的高程各不相同。总之，遥感技术结合水动力模型能够较方便地得到滩涂相关环境因子信息，克服了常规测量的困难，为分析海岸带冲淤变化动态提供了新的技术手段。〖     

基于多时相遥感数据的九段沙潮滩高程获取

潮滩高程获取是掌握潮滩冲淤变化、合理开发潮滩资源的一项基础工作。针对潮滩高程常规测量成本高、工作量大的问题,讨论了基于多时相遥感数据的九段沙潮滩高程获取方法。该方法主要包括遥感影像选择、水边线自动提取,以及水边点的高程计算3个步骤。遥感水边线通常被当作等高线,但对于范围宽广的九段沙潮滩而言,水边线具有明显的起伏特征,不应该被简单地当作等高线。从九段沙2004年3个时相的Landsat TM影像中提取了3组不同高程水平的水边线;以水边线的顶点为水边点,依据九段沙周围4个潮位站在遥感影像采集时刻的瞬时潮位,采用简单趋势面插值法计算了所有水边点的高程。与潮滩实测数据对比分析的结果表明：水边点高程的平均绝对误差约为0138 m,精度约为9374%。     

基于灰度形态学和小波变换的淤泥质潮滩水边线提取

平坦的海岸带淤泥质潮滩水边线是模糊的水陆边界，在遥感图像上呈现复杂的边缘，特征获得连续、准确的水边线轮廓是水边线自动提取过程中的难点之一。以长江口崇明东滩为例，选取两景有代表性的Landsat TM影像，采用灰度形态学方法对图像进行预处理，然后采用小波模极大值法获取不同尺度下的水边线轮廓，解决了高细节区边缘的破碎问题，实现了淤泥质海岸带潮滩模糊边界的水边线自动提取。     

三峡水库上空甲烷浓度时空变化及与水库甲烷通量的关系

2010年,对三峡水库水-气界面上空05m处和岸边甲烷的浓度进行全年的观测,并采用静态浮箱-气相色谱法测定水库水-气界面上的甲烷通量,研究了三峡水库上空的甲烷浓度的背景值及其与甲烷排放强度之间的关系。结果表明：三峡水库上空甲烷浓度的年平均值为2216±0224 mL/m3,岸边甲烷浓度的年平均值为2211±0206 mL/m3,两者差异不显著;除夏季时云阳上空的甲烷浓度较高外（2850 mL/m3）,其余地点上空的甲烷浓度都接近年平均值;三峡水库上空的甲烷浓度存在明显的空间差异,上游地区（云阳）上空的甲烷浓度（231±033 mL/m3）显著高于下游地区（秭归：214±013 mL/m3,巫山：220±018 mL/m3）,坝后河流（三斗坪：221±016 mL/m3）上空的甲烷浓度高于坝前秭归处,但差异不显著。这一格局与水库中甲烷通量的空间变异基本相同,即从上游到下游（云阳、巫山、秭归）江面上甲烷通量依次为0454,0260和0115 mg/（m2·h）,呈下降趋势,坝后三斗坪处的甲烷通量（0280 mg/（m2·h））显著高于坝前秭归处通量,这表明：水库的水-气界面上的甲烷排放强度是影响水库上空甲烷浓度变化的主要因素     

基于BP神经网络的鄱阳湖水位模拟

考虑到鄱阳湖水位受流域五河与长江来水等多因素的共同作用而表现出高度非线性响应,采用典型的三层BPNN神经网络模型来模拟鄱阳湖水位与其主控因子之间的响应关系。分别将湖口、星子、都昌、棠荫和康山水位作为目标变量进行BPNN模型构建和适用性评估。结果显示：综合考虑流域五河及长江来水（汉口或九江）的BPNN水位模型,空间站点水位模拟精度（R2和Ens）可达090以上,各站点的均方根误差（RMSE）变化范围约050～10 m,若忽略长江来水的影响作用,仅将流域五河来水作为湖泊水位的主控影响因子,模型训练期与测试期的纳希效率系数（Ens）和确定性系数（R2）显著降低,且低于050,均方根误差（RMSE）也明显增大（124～288 m）,意味着综合考虑流域五河与长江来水是获取结构合理、精度保证的鄱阳湖水位模型的重要前提。同时建议针对鄱阳湖湖盆变化对水位的影响,尽可能选择一致性较好的长序列数据集来训练和测试BPNN模型。所构建的BPNN神经网络模型可进一步结合流域水文模型,用来预测气候变化与人类活动下流域径流变化对湖泊水位的潜在影响,也可作为一种有效的模型工具来回答当前鄱阳湖一些备受关注的热点问题,如定量区分流域五河与长江来水对湖泊洪枯水位的贡献分量,为湖泊洪涝灾害的防治和对策制定提供科学依据     

基于环境一号卫星高光谱数据的太湖富营养化遥感评价模型

采用环境一号卫星高光谱数据直接监测太湖富营养化状态的方法较多光谱影像监测有着更高的精度优势,对内陆水环境监测具有一定的意义。利用2009年4月地面实测高光谱数据模拟环境一号卫星星上数据,结合确定的太湖富营养化状态遥感评价的水质因子,构建富营养化状态评价模型,并采用实测数据和环境一号卫星高光谱影像数据对模型的精度和适用性进行验证。研究结果表明：（1）选用叶绿素a作为富营养化遥感监测的水质因子监测太湖富营养化状态与综合营养指数法相比,平均相对误差为597%;（2）采用模拟的环境一号卫星高光谱影像数据结合三波段模型与采用地面实测数据评价结果之间的相关系数r=0855,平均相对误差为919%;（3）结合环境一号卫星高光谱影像对2010年5月2日太湖进行富营养化监测评价,结果显示太湖水体整体成中营养状态,存在1129%的监测水域出现轻度富营养化状态     

澎溪河回水区水体叶绿素a含量与流速相关关系研究

以三峡库区支流澎溪河回水区为特征区域,研究三峡水库回水区水动力条件对水体富营养化的影响。根据三峡水库的调蓄过程,在175 m高水位、小流量、低污染负荷和145 m低水位、大流量、高污染负荷两种设计条件下模拟澎溪河水体断面平均高锰酸盐指数（CODMn）、总氮（TN）、总磷（TP）浓度和叶绿素a（Chl a）含量。研究表明：澎溪河回水段从上游到下游的CODMn、TN、TP浓度有增加的趋势,在接近河口处有趋同于长江水污染物浓度的趋势。145 m低水位的大流量、高污染负荷设计条件下Chl a含量较高,在弯道下游和河道水面开阔的高阳、双江大桥断面的流速减缓区段,出现Chl a含量峰值。拟合澎溪河水体流速及Chl a含量相关关系,在枯丰两种设计条件下建立水体流速(V)与Chl a含量(S)的相关关系式,分别为S=0186 0〖DK〗·V-0353 6(相关系数r2=0838 0)和S=10844 9〖DK〗·V-0293 9(相关系数r2=0825 4)。模拟结果表明：加大水体流速有利于抑制Chl a含量。通过改变水动力条件控制水体富营养化具有可行性     

互花米草在上海崇明东滩的入侵历史、分布现状和扩张趋势的预测

近20余a来,互花米草在我国沿海及河口滩涂快速扩散,已成为我国海岸盐沼中最重要的入侵植物。上海崇明东滩是我国长江口的国际重要湿地,目前受到了互花米草入侵的严重威胁。自1995年在崇明东滩首次发现互花米草以来,互花米草的分布面积已超过1 600 hm2。总结了近几年在崇明东滩进行的互花米草相关研究,旨在对互花米草的控制与管理提供科学依据。目前互花米草主要分布在崇明东滩的东部及北部,决定其入侵动态与分布的主要因素在于：（1）互花米草对沿海滩涂环境具有良好适应与耐受能力;（2）人为引种大大加快了互花米草的扩张速度;（3）崇明东滩湿地的水分盐度条件特征导致互花米草主要分布在崇明东滩的东部与北部。根据互花米草的生理学特征和长江口地区的水文特点可以推断：互花米草在东滩东部和北部将继续扩张,但目前尚难入侵东滩南部区域,而人类活动可能加剧互花米草入侵。根据互花米草的入侵现状和趋势,必须尽快采取多种途径对互花米草进行控制和管理     

南京地区7Be沉降特征

7Be是研究大气科学与地球化学的核元素之一,对研究短期过程的地表土壤颗粒迁移具有较大价值。为了解南京地区利用7Be进行土壤侵蚀示踪研究的合适时机,于2010年1月~2011年12月收集南京地区各月的7Be沉降样品,经实验室化学实验处理和γ谱仪测量,计算7Be沉降通量,并分析7Be大气沉降的季节性变化趋势。结果表明：南京地区平均7Be沉降量为1 62178 Bq/（m2·a）,沉降通量为066～1449 Bq/（m2·d）,平均沉降通量为444 Bq/（m2·d）;7Be沉降通量的季节变化呈现双峰型趋势,冬末春初和夏季是两个高值区;7Be沉降的а值冬春季较大,夏季最低;降雨量大小与沉降量存在明显的正相关     

汉江中下游早春冠盘藻（Stephanodiscus hantzschii）水华暴发过程及其成因初探

近年来汉江中下游早春频繁暴发硅藻水华,为探明汉江早春硅藻水华暴发过程及原因,2010年1月1日~3月6日,对汉江干流及部分支流进行了浮游植物采样调查。结果表明,早春期间汉江干、支流的浮游植物密度分布具有明显的空间差异性：襄樊及以上各个站点浮游植物密度明显低于襄樊以下,汉江干流各个站点的浮游植物密度明显低于入汉江支流--唐白河。1月7日,唐白河站点浮游植物的密度最高,达5050×106个/L,冠盘藻的比例占9609%;从1月27日开始,汉江干流开始出现水华（1442×106个/L）,2月23日达到峰值（2466×106个/L）,到3月3日,水华开始消退（666×106个/L）,前后共持续了1个多月。相关分析表明,汉江早春期间藻体密度与DO（溶解氧）、STN（溶解性总氮）、STP（溶解性总磷）有着极显著的正相关（Pearson (DO),r=063,p＜001; Pearson (STN),r=085,p＜001;Pearson (STP）,r=077,p〖WTBZ〗＜001）,与SD（透明度）有极显著的负相关关系（Pearson,r=-044,p＜001）,而与水体中的SSi（溶解性硅）呈显著的负相关（Pearson,〖WTBX〗r=-035,p〖WTBZ〗＜005）。依据汉江干、支流优势硅藻密度的时空差异,可以推测,唐白河中高密度的冠盘藻可能是汉江中下游水华暴发的种源之一;同时分析指出,2010年早春汉江中下游干流水华生消与气象因素密切关联     

从长江口南汇东滩冲淤变化探讨合理选择促淤造陆边界

随着上海人口与经济的发展,建设用地迅速增加,人-地矛盾越来越尖锐。按相关规划预计,至2010年,上海市建设用地总需求2 267.80 km2,现有建设用地存量2 224.39 km2,未利用的土地仅有9.00 km2,因此围垦造地是上海目前和今后解决人—地矛盾的根本出路所在。河口海岸地区动力条件复杂,地形变化剧烈,如何选择围垦促淤造陆与疏浚促淤造陆边界尤为关键。利用数字高程模型（DEM）和地理信息系统（GIS）研究长江口南汇东滩1996~1999年的冲淤演变规律,结果表明：0.5~1 m高程带为南汇边滩冲淤平衡带,年平均冲刷率为0.007 m/a,在此带以上,滩涂多年的结果表现为淤积,此带以下,滩涂多年的结果表现为冲刷。结合长江口水文泥沙的实测资料分析结果,根据低滩围垦造陆实践和长江口深水航道治理的实际情况,认为长江口低滩围垦促淤造陆和利用工程促淤造陆的边界定在0.5~1 m之间较为合理可靠。     

近期长江口崇明岛周边岸滩沉积特征及影响机制

大河入海河口由于巨量泥沙堆积以及潮汐作用,往往发育着河口沙岛。崇明岛是世界上典型的河口沙岛,近年来,随着长江流域泥沙来源锐减以及河口大型水利工程建设等,给崇明岛周边岸滩沉积环境带来深刻影响。研究依据2015年9月～2018年4月对崇明岛周边14个岸滩断面的表层沉积物采样数据和定点水文观测资料,分析崇明岛周边岸滩沉积环境特征和区域性差异,探讨不同岸滩断面沉积过程和作用机制。结果表明:崇明岛岸滩沉积物以砂质粉砂和粉砂质砂为主,沉积物中值粒径总体表现为南岸北岸东滩,平均为48μm。南、北岸岸滩总体表现为坡陡、滩窄,沉积物自西向东逐渐变细的特征,北岸岸滩坡度略缓,南岸崇头至庙镇之间存在局部细颗粒物质沉积区;东部岸滩滩宽、坡缓,整体表现为"北细南粗"的沉积特征。岸滩沉积断面上,上细下粗,高潮滩处粘土组分含量相对较高,水下斜坡和河槽底部粉砂含量较高。南、北支河势演变形成了崇明岛"南坍北涨"沉积环境的分布格局;径、潮流作用对岸滩断面沉积物分布特征影响明显;风浪对崇明东滩浅滩沉积物具有强烈的分选作用;潮滩植被主要影响细颗粒沉积物在潮间带的分布;流域来沙减少对崇明东滩前沿沉积环境趋势影响显著。     

面向对象的河口滩涂冲淤变化遥感分析

河口滩涂位于江河入海口前沿,其岸线受江河上游来水来沙、海水潮汐动力和人为因素影响处于不断变化中。针对遥感人工目视解译判读出岸线进行冲淤变化分析方法的不足,提出了面向对象的岸线遥感识别提取方法,阐述了整个遥感迭代识别提取过程。以长江河口崇明东滩为实验区,选取长江口1990年12月4日、1995年4月6日、2000年6月14日和2005年11月27日4个时相的陆地卫星TM/ETM+遥感影像,对其进行基于面向对象的识别处理,直接提取相应年份的岸线和滩涂陆域多边形,对4个年份的陆域多边形进行空间叠加分析,得到了崇明东滩自1990年以来15年间的冲淤空间变化。应用表明面向对象的遥感分析识别技术在河口滩涂冲淤变化分析中具有准确、快速、简便的特点。     

长江口滩涂地形冲淤分析研究

为获得长江口滩涂地形的冲淤演变规律,运用GIS的数据处理与空间分析功能,提出了基于分区的冲淤量时间序列分析、冲淤量与上游来沙量相关分析、沙洲质心推移分析、典型断面分析的滩涂地形综合分析方法,即以滩涂分区和江心沙洲为对象、分时段定量研究冲淤变化的方法。在对全系列实测滩涂地形资料逐年分析的基础上,对长江口滩涂地形进行分区域的冲淤分析,并选取1991、2001和2008年3个代表年份,研究了长江南支上段主要沙洲地形演变规律。总体上,崇明东滩、长江南支、长江南港、长江北港、南汇东滩、九段沙近期冲刷大于淤积,而崇明北沿、横沙东滩以淤积为主,长江南支冲刷作用明显,江心沙洲往东南方向推移,分析表明长江入海泥沙年输移量以及年均含沙量变化是造成长江口江心沙洲冲淤演变的重要因素之一。     

长江河口越江工程在上海港建设中的重要作用

探讨了连接上海，崇明和江苏海门的长江河口桥隧工程在连接河口岛屿间交通，发挥崇明的区位优势，促进地区经济发展以及在上海港建设中的作用。详细论述了越江工程完成后上海新港的扩建，根据河口河水岸线的分布，提出了在横沙岛东滩修建人工岛的设想，最后对几种越江方案进行了分析比较，提出了作者的看法。     

潮汐循环影响下上覆水环境因子和氮营养盐的变化及其相关关系

潮汐循环对水体理化特征的短期影响是潮汐河口各种理化参数变化的一个重要原因。通过崇明东旺沙堤外低潮滩和东海农场低潮滩采样及环境因子分析，发现崇明东滩各环境因子之间（除浊度外）相关性较好，均呈宽 “U”型变化；东海农场各环境因子之间相关性较差，变化不一致，且盐度、电导率变化与崇明东滩变化相反；受潮汐循环影响，崇明东滩涨潮初期各形态氮有明显释放过程，而东海农场的近底层水体在涨潮初期NH4+ N急剧下降，NOX- N缓慢下降；无论是在崇明东滩还是在东海农场，营养盐浓度受环境因子的共同影响，整个潮汐循环过程中总无机氮（TIN）与盐度呈显著线性负相关，这与整个长江口近岸水体的营养盐负荷相一致，长江上游淡水带来的高负荷营养盐流经河口进入海洋。     

崇明东滩不同部位的季节性沉积研究

2002年4月至2003年4月，通过对崇明东滩南部、中部和北部的标志桩观测以及实地观测分析，发现崇明东滩在一年中不同季节冲淤变化过程存在很大差异：春季到夏季，南部以冲刷为主，中部和北部以淤积为主；夏季到秋季，南部和中部以淤积为主，北部表现为冲刷；秋季到冬季，南部、中部和北部都以冲刷为主；头一年冬季到次年春季，南部和北部以淤积为主，中部则表现为冲刷。在同一观测路线上，不同季节高、中、低潮滩冲淤也存在一定差异。通过对沉积物粒度、水体含沙量等指标的测试，并借助潮差等资料，探究了影响潮滩季节性沉积的因素，发现潮滩季节性沉积与潮滩基础地貌、水体含沙量、水动力、潮流等有密切关系；但在不同部位不同季节，各因素对潮滩冲淤影响程度各不相同。     

上海市滩涂湿地生态系统健康评价及成因分析

上海沿江沿海地区是我国重要的滩涂湿地分布区,其滩涂湿地生态系统健康对上海乃至长三角地区的生态安全具有重要意义。基于“压力-状态-响应（PSR）”模型,构建了上海市滩涂湿地生态系统健康评价指标体系,采用熵权综合评价法对研究区域生态系统健康状况进行评价,并设定了相应的健康评价分级标准。结果表明：杭州湾北沿边滩、南汇边滩、浦东边滩、宝山边滩、长兴岛周缘边滩、横沙岛周缘边滩、崇明南滩、崇明北滩均处于亚健康状态;崇明西滩处于较健康状态;而崇明东滩和九段沙湿地处于健康状态。过度围垦、环境污染、互花米草（Spartina alterniflora Loisel）〖JP2〗入侵等胁迫因子是上海市滩涂湿地面临的主要压力。在多重胁迫因子作用下,近30 a〖JP〗来上海滩涂湿地面积锐减,生态系统结构改变,生态功能退化。应重点控制滩涂开发强度,减少污染物排放,并加强对上海市滩涂湿地尤其是大陆边滩的保护,以维护湿地生态系统健康,保障区域生态安全