湖泊生态环境需水量计算方法研究

中国北方干旱和半干旱地区湖泊面临不断干枯、萎缩和水质污染严重的局面。水资源的不合理配置和使用,造成资源性缺水和水质性缺水;维护湖泊和水库的合理水位及其水体的自净能力已经成为淡水资源科学配置和永续利用的基本保证。确定和保证湖泊生态系统必需的最小水量是解决问题的关键和前提,计算湖泊最小生态环境需水量的方法有:①水量平衡法;②换水周期法;③最小水位法;④功能法。研究结果表明:对于受损严重的湖泊,功能法无论从理论基础、计算原则和计算步骤,还是从需水量的分类和组成,都比较准确地反映了湖泊生态系统的健康现状和湖泊生态系统需水量之间的相互关系,可以为防止湖泊生态系统日益恶化的趋势和生态恢复提供技术支持。针对不同类型湖泊、生态环境特性和生态系统管理目标可以选择不同的计算方法,在确定了湖泊最小生态环境需水量和生态环境建设实施方案,北方地区湖泊生态系统将进入科学管理和生态恢复阶段。     

博斯腾小湖最低生态水位与水量盈缺分析

近年来,博斯腾湖小湖水位大幅波动引发了湖区生态环境问题,基于最低生态水位的湖泊水量盈缺分析对小湖水量调度和生态保护有积极意义。基于1991—2019年达吾提闸实测小湖水位数据,结合湖盆DEM数据和遥感NDVI数据,分别采用年保证率设定法、湖泊地形分析法和曲线相关法计算小湖区最低生态水位;并利用其他水文、气象和农业活动和湖区水量调控数据,使用主成分分析法解析小湖缺水的主要驱动因子。结果表明:博斯腾湖小湖最低生态水位为1047.18 m,多年平均满足率为31.03%。1991—1998年、2005—2015年和2017年间博斯腾小湖区发生了生态缺水,平均缺水量为0.69×108 m3。上游来水量是小湖生态需水保证情势的主要驱动因素,农业活动和宝浪苏木水量调节活动次之,气候变化影响相对较小。2000年之前,生态缺水主要由湖区水位调控产生;2000年之后,灌区农业取水成为生态缺水主要诱因。该研究结果可以为博斯腾湖小湖水量调控和湿地生态系统恢复保护提供科学依据。     

湖泊生态需水研究进展

湖泊生态需水对于维持湖泊生态系统健康至关重要,针对国内外湖泊生态需水相关研究状况,本文在论述湖泊生态需水内涵及其组成的前提下,总结归纳了湖泊生态需水国内外总体研究进展和主要计算方法,提出了当前湖泊生态需水研究中需要面对的主要问题,最后提出了湖泊生态需水未来急需研究的热点问题和发展趋势。     

基于熵理论的湖泊生态系统健康发展评估

为评估湖泊生态系统的健康发展方向,基于薛定谔关于熵变与生命体关系的理论,引入信息熵的概念,建立评估湖泊生态系统健康发展的量化模型.采用基于指标所处状态的方法,划分指标为消极指标和积极指标,对指标性质和熵流方向进行辨识,权衡健康与发展两方面赋予权重计算.以2012年白洋淀各水域的监测资料为基础进行了实例应用,从计算结果可以看出,白洋淀生态系统整体处于亚健康状态,且若无重大治理措施近几年都会处于此状态,其中"水文水资源"、"生物"准则层情况最为严重.通过分析两准则层的关联指标发现,影响白洋淀健康的主要原因是甶于白洋淀的生态水位长期得不到满足,从而引发生物、水质下降,且后续实地考察得以证实.     

白洋淀湿地生态环境需水量研究

采用生态水位法对白洋淀湿地生态环境需水量进行了计算.该方法主要是从湿地的水文条件出发,通过对其长序列的水文资料分析,得出该湿地较适宜的水文条件,然后再与生态环境状况进行对照分析,从而得出湿地的理想和最小生态环境需水量.通过计算,得出白洋淀湿地的最小生态水位系数是0.94,理想生态水位系数大于1.10.由此,进一步计算出生态水位和生态环境需水量,该生态水位系数也为其它类似湿地提供了生态水位计算标准.白洋淀全年的月平均最小生态环境需水量为0.87×108m3,理想生态环境需水量为2.78×108m3.计算结果表明,湿地生态环境需水量夏季最大,冬季最小,符合季节气候水文条件变化规律;从实践角度看,其生态水的配置是可行的.同时,该方法可为国内其它湿地的生态环境需水计算提供参考.     

中国西南地区近千年湖泊水位变化（英文）

重建湖泊水位历史、掌握其演变规律和机制,对水资源管理、生态环境保护、旱涝灾害防治以及认识区域水文气候变化机制皆有重要意义。中国西南地区拥有大量湖泊,其水位变化及驱动机制广受关注。本文通过汇总历史文献记录并将其与邻近地区的其他湖泊水位重建进行比较,总结了过去一千年中国西南地区湖泊水位的变化。结果显示中国西南地区近千年的湖泊水位变化可大致分为四个阶段:900 AD之前为高水位阶段、900—1350 AD(中世纪暖期)总体水位偏低、1350—1800 AD(小冰期)水位再次升高,而近100多年来(现代暖期)湖泊水位普遍下降。通过进一步与印度季风区其他湖泊水位变化对比分析,发现中国西南地区近千年湖泊水位变化与多数印度夏季风区湖泊水位及季风降水变化模式相似。这种水位变化趋势及水文气候模式可能与受热带海洋海表面温度变化调控的大气环流位置移动有关。人类活动对干旱期湖泊水位下降速度及幅度可能也有重要影响。     

抚仙湖流域生态系统结构与功能分析

从湖泊地质结构、湖泊水文、湖泊生态系统的不稳定性、湖泊水环境承载能力特征进行了分析，结果表明：抚仙湖的生态系统不稳定，水环境的承载能力有限，湖水补给水量较小，水资源消耗量大。湖泊的功能是由各种资源相互作用而维系的，直观的资源过度利用造成对其功能的危害。全面实施抚仙湖保护，成为关系玉溪市社会经济可持续发展的头等重大问题。必须实现湖泊资源利用和经济的可持续发展，保护湖泊的生态服务功能，确保湖泊的生态安全。     

五里湖生态重建影响因素及其对策探讨

简要介绍了五里湖的概况、主要生态环境问题和对五里湖生态环境现状及其变化过程的调查,并从水文、水质、底质等方面分析了五里湖生态重建的影响因素。在此基础上结合蠡湖新城建设规划及五里湖综合整治规划,提出了相应的生态重建对策,即通过控源、利用生境修复措施创造生态恢复条件、人工重建水生植被和湖泊生态系统管理,重建良性的湖泊水生态系统。同时,从体制和机制创新的角度出发,探讨了湖泊生态系统的管理方式和途径。      

中国西南地区近千年湖泊水位变化

重建湖泊水位历史、掌握其演变规律和机制,对水资源管理、生态环境保护、旱涝灾害防治以及认识区域水文气候变化机制皆有重要意义.中国西南地区拥有大量湖泊,其水位变化及驱动机制广受关注.本文通过汇总历史文献记录并将其与邻近地区的其他湖泊水位重建进行比较,总结了过去一千年中国西南地区湖泊水位的变化.结果显示中国西南地区近千年的湖...     

苏州盛泽湖湿地生态恢复初探

湿地是分布于陆生生态系统和水生生态系统之间具有独特水文、土壤、植被与生物特征的生态系统。盛泽湖是位于苏州相城区东北部的天然浅水湖泊,东临阳澄湖,面积为3.86 km^2。由于当地居民对湖泊进行过度养殖和捕捞、大量的围湖造田和进行农业生产建设、工农业废水和生活污水直接排入水体及湿地附近砖瓦厂的取土等原因引起盛泽湖湿地的生态退化。用生态规划的方法来探讨如何对盛泽湖湿地进行生态恢复,并从环境效益、社会效益和经济效益来分析规划方案实施后的效果。     

浅水湖泊水生植物适宜生物量评估方法的探讨

总结了水生植物对湖泊生态系统的影响、水生植物生物量控制与收割管理的研究,分析了目前浅水富营养化湖泊恢复过程中水生植物生物量确定方法的不足;立足于水生植物生长特点,提出了基于湖泊生态模型的浅水湖泊大型水生植物在生长期和衰亡期的适宜生物量评估方法的研究框架,本文可为指导湖泊生态修复工程及其后续维护,为完善健康湖泊的综合评价标准和湖泊生态修复理论提供科学支撑.     

风浪对湖泊沉积物再悬浮的影响及工程抑制研究

风浪引起沉积物再悬浮会直接影响水体光照条件,促进沉积物中污染物的释放,对湖泊生态系统的构建产生着重要影响。采用已发表数据验证了风浪要素和风浪切应力经验计算公式在浅水湖泊中的适应性,并从浅水湖泊风浪扰动机理出发,提出了临界起动应力简化计算方法和适用条件并加以验证。最后,基于简化模型和风致再悬浮影响评估方法研究了风浪对金湖水生态修复的影响,结合生态围隔、综合底质改良剂和复合微生物菌剂等综合措施,恢复金湖沉水植物150万m²。研究结果可用于评估风浪对浅水湖泊沉积物再悬浮的影响,为浅水湖泊水生态修复、内源污染治理工程设计提供理论参考。     

河流流量变化的生态效应及水资源管理策略

分析了河流生态系统中流量变化的生态效应,应用基于RVA的生态流量估算方法,计算了绥江干流各月的生态流量,发现枯水月份流量变化更易引发生态风险。据此以水文连接度的概念,描述了河流生态系统结构及功能的衰退与恢复过程,并提出了基于河流流量变化的水资源管理策略。     

江汉湖群典型湖泊生态系统健康评价——以梁子湖、洪湖、长湖、斧头湖、武湖为例

湖泊生态系统健康评价对湖泊生态健康状况评定、环境问题诊断和湖泊生态系统管理具有重要意义.根据江汉湖群实际情况和生态特点,选取江汉湖群五大湖泊—梁子湖、长湖、洪湖、斧头湖和武湖为研究对象,采用野外调查、资料收集并结合GIS技术的研究方法,从生物、水质、生境特征及生态压力4个方面选择15个代表性评价指标,构建江汉湖群典型湖泊生态系统健康评价指标体系,并利用基于模糊综合评价模型的评价方法,对江汉湖群五大湖泊生态系统健康进行评价.结果表明,江汉湖群五大湖泊生态健康综合评价得分值为5.47~7.46,梁子湖得分最高,其余依次为斧头湖、洪湖、长湖和武湖.从湖泊生态系统健康等级看,五大湖泊中梁子湖和斧头湖处于比较健康状态,而洪湖、长湖和武湖处于亚健康状态.通过实例分析表明,本研究建立的湖泊生态系统健康评价方法能够较客观系统地评价江汉湖群生态系统健康状况,具有较高的可行性和可靠性,可作为江汉湖群健康诊断的评价方法.本文研究结果可为江汉湖群的分类管理提供较为重要的参考依据.     

水位变化对湖泊(水库)消落带生态环境影响的研究进展

消落带是水域生态系统与陆地生态系统的交替控制地带,具有生物的多样性、人类活动的频繁性和生态系统的脆弱性等特征。水位变化是影响湖泊特别是湖泊消落带生态系统主导因素,水位变化的频度、大小、持续时间等因素对消落带水-陆交换过程有重要的影响。本文回顾了近年来水位变化影响研究的基本概况,分析了水位变化对消落带物理因子、植物、动物、生物地球化学过程的影响,并讨论了国内外的研究趋势以及存在的问题。     

贵州草海基本生态水位分析

草海以其独特的地理位置和生态环境,是我国典型的高原喀斯特生态湿地系统。基本生态水位是保证草海正常运行的最低水位,常规计算方法有天然水位资料法、湖泊形态分析法和生物空间最小需求法,但由于缺少水位数据,无法使用天然水位资料法,因此本文从湖泊形态分析法和生物空间最小需求法推算了草海基本生态水位。     

湖泊生态安全及其评估方法框架

针对目前我国湖泊存在的主要生态安全问题,同时考虑流域人类活动对湖泊的影响,阐述了对湖泊生态系统及湖泊生态安全的深层认识和理解,并在此基础上建立了“4+1”湖泊生态安全评估方法框架. 该方法框架包括湖泊水生态系统健康评估、流域社会经济活动对湖泊生态影响评估、湖泊生态服务功能评估和湖泊生态灾变评估,以及在这4项评估的基础上建立的湖泊生态安全综合评估. “4+1”湖泊生态安全评估方法框架既可作为对湖泊生态安全进行整体综合评估的方法,又反映了湖泊水生态健康、流域人类活动对湖泊的影响、湖泊生态服务功能以及湖泊生态灾变4个过程对湖泊生态安全的影响关系,识别影响湖泊生态安全的限制性因子. 湖泊生态安全评估启示我国湖泊管理应由水质管理向流域生态系统管理转变,其实质是解决好“人湖”关系,实现“人湖”和谐发展.      

抚仙湖流域生态系统结构与功能分析

从湖泊地质结构、湖泊水文、湖泊生态系统的不稳定性、湖泊水环境承载能力特征进行了分析,结果表明抚仙湖的生态系统不稳定,水环境的承载能力有限,湖水补给水量较小,水资源消耗量大.湖泊的功能是由各种资源相互作用而维系的,直观的资源过度利用造成对其功能的危害.全面实施抚仙湖保护,成为关系玉溪市社会经济可持续发展的头等重大问题.必须实现湖泊资源利用和经济的可持续发展,保护湖泊的生态服务功能,确保湖泊的生态安全.     

基于生态功能考虑的西北干旱地区生态需水研究

在当前生态需水研究的基础上,选取植被盖度作为衡量绿洲生态功能的主要指标,根据植被盖度和侵蚀率之间的关系,从生态系统的需水机理出发,提出了基于生态功能考虑的西北干旱地区生态需水量计算方法.以额济纳绿洲为例,计算了2000年额济纳绿洲生态需水,并与额济纳绿洲不同时期的生态需水进行了对比分析.     

基于水动力过程的城市小微湿地生态补水量与补水路径评估：以北京汉石桥湿地为例

汉石桥湿地自然保护区在北京市涵养水源、调节气候以及保护生物多样性等方面发挥着重要作用。随着近年来华北地区气候暖干化、城市化,汉石桥湿地缺水问题严重,导致其生态严重退化。南水北调等输水工程缓解了北京地区的水资源紧张,为汉石桥湿地生态补水奠定了基础条件。然而,根据汉石桥湿地生态水系网络特征与生物多样性需求,制定科学、高效、可持续的生态补水方案,依然是亟待解决的问题。基于多年观测数据和实地测量结果,从水域面积、芦苇适宜生境、水文连通性3个角度探究确定湿地最适水位及对应生态补水量。研究表明,维持汉石桥正常生态功能的水位在25.7 m以上,最适水位为26.2 m。当超过最适水位后,生态补水的效用逐渐递减并趋于稳定。基于此,研究利用水动力模型对湿地的水动力过程进行模拟,发现单路补水使湿地北部水动力得到显著改善,但整体效果不佳;双路补水既能改善入水口区域水动力情况,又能提升总体水动力条件;而三入水口补水,则可以使水动力改善空间分布更均衡。该研究结果可为提升汉石桥湿地保护区生态补水效率、推进湿地生态系统的可持续发展提供理论支撑。