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。     

鄱阳湖湿地植物生态系统结构及湖水位对其影响研究

通过对鄱阳湖水文过程和湖盆地形特点的分析,利用3S技术对鄱阳湖湿地进行了分类,研究了各种类型湿地植物生态系统的生境、主要植物群落结构和分布规律。结果表明,鄱阳湖湿地植物生态系统结构复杂,生物多样性极其丰富。湿地植物是以根茎为主要繁殖器官的克隆繁殖植物,以集群分布为主要特点。在宏观尺度上受地形高程、湖水位和洲滩出露时间制约,不同植物群落沿水分梯度分布;在景观尺度上受到土壤含水量、地下水埋深和土壤结构影响,形成水平镶嵌结构;微观尺度上还与微地形和土壤养分密切相关,部分区域表现为复合体结构。湿地植被对水分梯度的敏感性,导致湿地植物生态系统的易变性和脆弱性。近年来,鄱阳湖水位过低且持续时间长,使生态系统遭受一定损害。     

鄱阳湖表层沉积物中砷及重金属赋存形态及其潜在生态风险

重金属污染是水体沉积物污染的主要问题之一,研究沉积物中重金属元素的赋存形态,探索水体中重金属的来源,可以为水体重金属污染治理修复提供理论基础。采用BCR三步连续提取法对鄱阳湖枯水期表层沉积物中As和7种重金属元素（Cd、Co、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn）的赋存形态进行了研究,并基于重金属风险评价代码（Risk Assessment Code, RAC）方法评估了鄱阳湖表层沉积物中的As和7种重金属元素的潜在生态风险。结果表明,鄱阳湖表层沉积物中As、Co、Cr、Cu、Ni和Zn主要以残渣态的形式存在(6160%~8518%);Pb主要以残渣态（5097%）和铁锰氧化物结合态（4102%）为主要的赋存形态,其可提取态所占比例为4903%,具有较高的二次释放潜力;Cd的赋存形态主要以弱酸提取态（4160%）和铁锰氧化态（2719%）为主,其可提取态所占比例高达7749%,潜在生态风险较大。RAC分析结果表明,鄱阳湖表层沉积物Cd的生态风险整体上位于高风险,需要加强对鄱阳湖Cd污染的关注。所有站点Cr的弱酸提取态所占比例均低于1%,表明鄱阳湖Cr污染的生态风险为无风险,As、Ni和Pb属于低风险,而Cu、Co和Zn位于低风险至中等风险     

鄱阳湖夏候鸟小白鹭对环境样品中重金属的富集研究

通过采集鄱阳湖区北、中、南段小白鹭栖息区域（都昌县多宝乡洞子李村、鄱阳县珠湖乡瓢里山、进贤县前坊镇西湖李家）的环境样品（水样、土壤以及小白鹭食物）与小白鹭羽毛和蛋壳样本,分析其中Pb、Cu、Zn、Cd、V、Cr、Ni和As 8种重金属元素含量,判定鄱阳湖湿地环境中重金属污染状况及生物富集特征。研究表明,环境样品中土壤样品中的重金属含量符合国家Ⅱ类土壤标准,鄱阳湖水样重金属含量在Ⅰ类地表水标准范围之内,仅小白鹭食物（小鱼虾：小河虾、小鲫鱼、小八须鱼等）中的重金属含量高于国家食品标准。小白鹭对环境中重金属污染物的富集表现为：除3个采样点小白鹭羽毛中Cr元素,瓢里山与青岚湖采样点小白鹭蛋壳中Cu元素对其食物的富集系数>1,构成富集外,其他重金属元素均不构成富集,但小白鹭羽毛和蛋壳中的各重金属元素对水样的富集系数为14628～8 00610,富集程度较高。而水体样品中的各重金属在小白鹭食物样品中均存在富集,系数高达51716～14 21937     

丰水期鄱阳湖氮磷含量变化及来源分析

通过系统测定丰水期鄱阳湖湖水、主要支流水、长江水及部分农田水、地下水及城市污水的氮磷含量,对其氮磷含量变化及来源进行了分析,结果表明,鄱阳湖水体中主要的氮素形式是硝酸盐氮（090 mg/L）,赣江是其主要贡献者。鄱阳湖五大支流氮磷含量存在着较大的差异,赣江NO-3 N含量明显高于鄱阳湖其它主干流,而NH+4 N和TN含量以饶河的最高,TP以信江的最高。农田水、城市废水以及地下水含有较高的氮磷含量,是鄱阳湖及其五大支流氮磷的主要来源。农田水TN和TP含量最高,分别为1347、2863 mg/L。高含量的NO-3 N（735 mg/L）和NH+4 N（548 mg/L）分别出现在地下水和城市污水中。鄱阳湖水体氮负荷较大,N/P比值远大于7〖DK〗∶1。受滞留区及赣江和修水补给的影响,鄱阳湖主河道氮含量变化从上游至下游呈总体上升趋势。鄱阳湖湖体氮含量以下游最高,滞留区次之,上游主河道最低,TP含量呈相反的趋势变化。底层沉积有机物的降解和扰动导致鄱阳湖水体底层NO-3 N、NH+4 N、TN、TP的含量高于表层。     

鄱阳湖老爷庙水域细菌群落组成分析

通过提取鄱阳湖老爷庙水域水体细菌总DNA, 构建细菌16SrRNA基因文库和序列测定等手段,以期揭示鄱阳湖老爷庙水域的细菌群落组成并探讨细菌多样性与湖泊水体理化参数之间的关系。研究结果认为：来自老爷庙水域的2006年10月（PN06 10）和2007年5月 (PN07 5) 的细菌文库中的180个阳性克隆产生了66个细菌分类操作单位（OTUs）,这些细菌主要分属于：变形菌Alpha 纲,Beta 纲,Gamma 纲,Epsilon 纲,拟杆菌门,放线菌门,浮霉菌门,酸杆菌门和OP10等9大类型。2006年10月老爷庙水域的优势菌群为Beta 变形菌;2007年5月优势菌群为Gamma 变形菌和拟杆菌,表明鄱阳湖细菌组成在不同的季节显著不同。进一步系统发育分析表明：大部分细菌的最相似序列来源于淡水,湖泊和土壤的未培养细菌,且部分细菌与环境污染物降解有关     

城镇化过程对鄱阳湖流域生态系统的影响

城镇化是社会经济发展和现代文明的重要标志,但带来了严重的资源危机和生态环境问题。以鄱阳湖独特的流域特征为研究对象,以城市人口数量表征城镇化的进程,分类解析1990~2011年江西省统计年鉴数据,通过讨论鄱阳湖土地资源结构变化、水资源变化特征、湿地生态系统、生物多样性等资源消耗程度,以及大气污染和水污染为代表的城镇主要污染问题,探讨快速城镇化下鄱阳湖生态环境对干扰的响应。结果表明：鄱阳湖流域各城市的城镇化进展及其机制不同,南昌、九江和上饶城市扩张迅速,而景德镇和赣州发展较平缓;城镇化导致水资源日益紧缺,各城市年总用水量2003年以后均呈增加趋势,其中农业用水量逐年增加,工业用水量各城市年变化存在差异;生物多样性特征受到严重威胁,湖泊水面及湿地面积的持续减少,生物环境的组成和结构发生改变;九江等城市工业废气排放量加大、南昌等城市工业废水排放高,造成湖区环境恶化。根据分析,建议鄱阳湖流域未来从规划土地利用类型、统一调配水资源、制定生物多样性保护对策、加强环境污染治理、强化环保宣传和规划与政策法律化等多方面采取措施。本文为鄱阳湖生态系统可持续发展和生态经济区的城镇化建设提供理论参考     

永远保持鄱阳湖一湖清水

鄱阳湖是中国第一大淡水湖,鄱阳湖湿地是国际重要湿地和候鸟越冬栖息地.温家宝总理要求:"一定要搞好生态环境保护和建设,永远保持鄱阳湖一湖清水". 1985年江西省启动了"江西山江湖开发治理工程".经过20多年的努力,有效改变了鄱阳湖流域的面貌,提高了区域可持续发展能力.在人口增加近800万、经济社会发展不断加快、经济规模不断扩大的背景下,鄱阳湖流域受损害的生态环境得到恢复和重建,保持着较良好的状态;有力地支撑了江西省经济社会的发展,山江湖工程成为振兴江西的奠基工程.     

鄱阳湖丰水期不同底质类型下氮、磷含量分析

以2011年7月份(丰水期)鄱阳湖实测数据为基础,通过不同底质在遥感影像上的光谱特征,将鄱阳湖底质分为沙滩、泥滩和草洲3种类型,并就不同底质类型鄱阳湖水体和底泥总氮(TN)、总磷(TP)含量进行分析。结果表明:(1)底质类型不同时,鄱阳湖表层水体TN、TP含量以及底泥磷含量平均值:沙滩泥滩草洲。底泥TN含量平均值:草洲泥滩沙滩。(2)底质为沙滩的站点主要分布在饶河入湖口至都昌段、赣江北支入湖口至星子段和入江水道前段,饶河、赣江高含量氮、磷的输入,以及沿途陆源污染物的排放,可能是沙滩底质表层水体TN、TP含量较高的一个因素;泥滩底质的站点,有一部分分布在星子至湖口段,该区间陆源污染的影响是泥滩底质表层水体TN、TP含量居次原因之一;而底质为草洲时,草洲对水体中氮、磷的吸收使得草洲底质的站点表层水体TN、TP含量最低。     

鄱阳湖径流量时间序列的混沌特征分析

流域径流受诸多因素影响,变化复杂,仅凭观测站统计数据难以发现其演变规律。以混沌理论为基础,以鄱阳湖入湖外洲站、李家渡站和渡峰坑站的月径流时间序列为研究对象详细说明了求取时间序列中混沌特征数的方法。首先利用C C方法选取相空间重构参数即时间延迟〖WTBX〗τ和嵌入维数m〖WTBZ〗,在此基础上进行相空间重构,采用G P关联积分法计算关联维数和Rosenstein小数据量法计算最大Lypanuov指数。结果表明鄱阳湖入湖外洲站、李家渡站和渡峰坑站的月径流序列的饱和关联维数非整数,同时最大Lyapunov指数也为正数,这充分说明鄱阳湖入湖外洲站、李家渡站和渡峰坑站的月径流序列均具有明显的混沌特征。而且通过最大Lyapunov指数和关联维数的计算表明鄱阳湖入湖的外洲站月径流复杂程度最大,混沌特性最强,对初值的敏感性最强,李家渡站次之,渡峰坑站最小     

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     

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     

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。     

鄱阳湖水生态安全现状评价与趋势研究

通过收集整理鄱阳湖社会经济、生态环境和水环境资料,运用PSR模型、层次分析法和综合指数法确定鄱阳湖现状年的水生态安全度并预测鄱阳湖水生态安全发展趋势。结果表明：城镇生活污水处理率、农业化肥施用量、万元GDP用水量、鄱阳湖水质、钉螺面积等指标对鄱阳湖水生态安全有较大影响;鄱阳湖现状（2005年）水生态安全度为0.513 3,属于“基本安全”;2010年鄱阳湖水生态安全度为0.565 1,较2005年有所提升,但仍属于“基本安全”的范畴;近期内,鄱阳湖水生态安全度将在“基本安全”的范畴内波动。随着湖区周边经济社会的发展,环境压力的不断加大,若维持现有的保护力度,则鄱阳湖水生态安全的变化趋势不容乐观。应对环境压力的响应措施不足,主动保护水生态系统的行为或意识较为欠缺,是导致鄱阳湖水生态安全等级不高的主要原因。     

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。     

基于MODIS的鄱阳湖湿地植被变化及其对水位的响应研究

针对鄱阳湖水情变化如何影响湖区湿地植被生长过程的问题,在鄱阳湖国家级自然保护区内的蚌湖-吴城生态断面上,选取3个梯度分布MODIS像元样点,基于2001~2010年MODIS 增强型植被指数（EVI）时间序列,分析了近10 a来退水期植被生长动态变化过程;结合星子站水位资料,探讨了鄱阳湖退水期水位变化对湿地植被生长的影响。结果表明：各样点EVI年内均值表现为先上升后下降的单峰特征,多年平均值在10月份最大,高程越高的样点其EVI达到年最大值的时间越早;不同水位持续长短及其起讫时期影响植被的生长变化,EVI均值与生长期的拟合优度（075）高于最大值与生长期的拟合优度（049）;样点每提前出露10 d,EVI均值约升高002,[JP3]二者相关性R2达到055。研究结果对湖区植被资源管理以及湖泊水位调控效应研究等具有积极的参考意义     

鄱阳湖区地下水位动态及其与湖水侧向水力联系分析

基于野外定点监测数据,运用统计学方法解析鄱阳湖区地下水位年内分布特征和动态变化,辨析湖水和典型区地下水之间的侧向水力联系与程度。统计结果表明,不同洲滩地下水埋深变化范围约–8.1~–0.1 m,洲滩地下水和湖水在6~9月份保持完全水力连通。湖水位和洲滩地下水位动态变化呈现高度一致性,表明了洲滩地下水和湖水具有密切的侧向水力联系。湖岸带不同典型区的地下水埋深变化范围介于–10~–2.2 m。湖岸带地下水位与湖水位并不具有日时间尺度变化上的高度一致性,但两者却很好呈现了月尺度上的较好一致性,表明了湖岸带地下水与湖水之间具有一定的相互关系和水力联系。小波分析得出,湖水位和洲滩、湖岸带不同典型区的地下水位均在60 d尺度的周期上存在着极大可能的显著相关,总体上两者呈正相关关系变化,表明湖水和洲滩地下水具有密切的水力联系,但与湖岸带地下水的侧向水力联系可能体现在个别典型时段。为今后鄱阳湖地下水方面的相关研究奠定基础,也为鄱阳湖湿地生态环境保护、水资源评价等方面提供科学依据和参考。     

鄱阳湖水体污染现状与水质预测、规划研究

从鄱阳湖的自然景观特征着手，在介绍了该水体污染现状的基础上，对其到本世纪末水质进行了预测、规划。