基于模糊隶属度分布函数的博斯腾湖景观适宜水位确定

采用层次分析法识别博斯腾湖景观关键点,基于湖泊特征水位分析,构建了景观关键点水位和景观适宜度的模糊隶属度分布函数,计算了不同季节博斯腾湖景观适宜水位范围。结果表明:湖泊水质、年旅游业收益是识别博斯腾湖景观关键点的主要因素;博斯腾湖最佳景观水位为1046.70 m,低警戒水位为1045.00 m,高警戒水位为1047.90 m,低、高破坏边缘水位分别为1045.40 m和1047.40 m;不同季节博斯腾湖景观适宜水位存在差异,春季和秋季景观适宜水位范围为1045.90~1047.16 m,夏季为1046.00~1047.00 m,冬季为1045.85~1047.25 m。

永定河沿河沙地杨树人工林蒸腾耗水特征及其环境响应

杨树是我国北方最常见的人工造林树种之一。一直以来在干旱、半干旱地区,速生杨树用材林和生态防护林的耗水问题备受关注。研究不同生长发育阶段杨树人工林蒸腾耗水及其对各环境因子的响应对于实现杨树人工林可持续经营具有重要价值。采用树干液流法结合微气象观测系统和土壤水分观测,在2010—2011年对位于北京南郊大兴林场、林龄为13a的杨树人工林林分蒸腾耗水和环境因子进行了同步观测,以期能够探究该林分的蒸腾耗水及其对环境因子的响应。结果表明,树干液流密度(Js)日变化呈明显的单峰曲线,单株样木耗水量随着胸径的增加而增大。在半小时尺度上,单株树木Js与浄辐射(Rn)、饱和水气压差(VPD)存在时滞,这种时滞现象随土壤水分条件不同而变化。林分蒸腾耗水总量在2010和2011年生长季内分别为113.7 mm和174.8 mm,占同期降雨的30.2%和36.9%,与该杨树人工林前期研究相比,随着林龄的增长2010—2011年的蒸腾量呈减小趋势。日尺度上,该人工林蒸腾耗水与净辐射(Rn)、饱和水汽压差(VPD)和土壤体积含水率(SWC)显著相关,在不同土壤水分条件下Rn与林分蒸腾的相关关系发生变化,而VPD过高会对林分蒸腾产生抑制。林分月蒸腾和年总蒸腾主要取决于同期降雨量,因此,降雨年际差异较大时,蒸腾的年际变化也相应较大。

永定河沿河沙地杨树人工林林下土壤蒸发研究

【目的】探讨沙地杨树人工林林下土壤蒸发的变化特征及规律。【方法】以永定河沿河沙地杨树人工林为研究对象,通过称重法测定其林下土壤蒸发量,同时应用主成分法和回归分析法分析各环境因子对土壤蒸发的影响。【结果】2010-2011年生长季内土壤蒸发量分别为155.4mm和209.8mm,分别占同期降雨量的42.4%和41.5%。影响土壤蒸发的主要因子为土壤水分、土壤温度、大气因子,当土壤水分条件较差时,土壤蒸发与土壤温度和大气因子之间的关系不显著。【结论】沙地杨树人工林林下土壤蒸发作用较强,并且主要受到土壤水分的限制,同时大气因子和土壤温度对其也有不同程度的影响。

不同时空尺度下土地利用对博斯腾湖水质的影响

水资源是区域社会经济发展的重要战略资源,尤其在地表水资源稀缺的干旱区,湖泊的水文循环调节、水资源调蓄、水质净化等作用在干旱区显得尤为重要。为研究干旱地区不同空间尺度土地利用对内陆干旱湖泊水质的影响,以博斯腾湖为研究对象,分析湖泊水质时空变化特征,并通过与周边六期土地利用进行统计相关分析,阐明土地利用变化对不同水质指标的影响。结果表明:2005—2019年博斯腾湖水质有较大改善。根据标准,氨氮的浓度在地表水环境I~II类水水质标准之间,高锰酸盐指数和总磷处于地表水环境Ⅱ~Ⅲ类水水质标准之间,但湖水总矿化度仍大于1000 mg/L的淡水标准,属于微咸水。相关性分析表明:耕地、城市、未利用地等面积占比与水质指标之间具有强相关性;多元线性回归和冗余分析结果表明:有效改善水质主要需要从城市用地、耕地和草地三种土地类型规划和布局着手。

水电工程水生态环境效应评价方法与调控措施

围绕水电工程的水生态环境问题,重点梳理了水库运行下关键生源要素生物地球化学循环的变化及其水生态效应、底栖动物生境和鱼类生境以及鱼类洄游通道的影响、水生态环境保护工程与非工程措施等方面的研究进展,剖析了当前科学研究和工程应用中存在的难题,从理论、方法与技术角度阐明了出现这些难题的原因。提出了水电开发水生态环境保护未来需要重点开展的研究:长期系统性观测,揭示库内生源要素的滞留-转化-输送过程与机制及水生态环境累积效应;水库调控导致的鱼类性腺发育有效积温和产卵临界水温节律变化以及两者对鱼类种群繁衍的联合作用。最后特别指出当前针对鱼类保护的部分强制性措施存在的问题,并提出了高坝多环境因子调控的生态调度和支流生境替代等鱼类保护技术以及保护效果量化评价新方法。

小型水坝拆除后河貌演变模拟分析——以西河水坝为例

小型水坝随着服役时间的增长,其面临的安全、经济和生态方面问题日益突出,针对一些修复价值较低的病险水坝,实施降等或报废拆除已成为一种综合最佳的管理措施。拆坝后,原库区大量淤沙无控释放将改变原有河道形态,对水生生物栖息地造成影响。为预测拆坝后河道在不同时间尺度上的变化特征,以长江流域乌江水系内的西河水坝为研究对象,建立二维水沙数学模型,分别研究了拆坝后水沙输运造成的短期和长期河床形态变化。结果表明:拆坝后短期内,坝址上游主河道发生了强烈的冲刷下切,且水库淤沙前缘部分出现了显著的淤积抬高,相比而言,坝址下游河床变化并不明显,只有坝下河段及河口附近出现较显著的泥沙淤积;在拆坝后长期的河床演变过程中,坝址上下游河道均发生了不同程度的冲刷下切,拆坝2年后下游河床逐渐趋于稳定,而上游主河道由冲刷下切转化为冲淤交替的演变趋势,河床形态不断调整变化。本研究可为病险坝和小水电报废拆坝后的河道治理、水生生物栖息地修复提供参考依据。

水电开发对鱼类种群分布及生态类型变化的影响——以溪洛渡至向家坝河段为例

梯级水库修建后自然河流形成了河相段和湖相段,而河流生境的改变对鱼类种群空间分布和生态类型变化产生了重要影响。为探究金沙江梯级水电开发对鱼类资源的影响,结合2018年5月渔获物和文献记载水库修建前后的渔获物数据,分析了鱼类群落组成及变化,优势物种及群落多样性特点,以及鱼类在河相、湖相段生态类型的变化。结果表明,梯级水库建设后溪洛渡至向家坝鱼类的种类数减少,随着水库的运行该减少趋势放缓,而大型鱼的种类数占比呈增长趋势。受生境变化的影响,鱼类优势物种发生变化,水库河相段和湖相段生态类型差异较大。生态类型组成上以缓流型、生活于水流中下层、产卵初始水温高于18℃等生态类型占优。研究表明,高坝大库的运行会造成鱼类种群以生态需求为目标,形成明显的空间分布和群落结构特征,而梯级水库建设导致的水动力条件差异是鱼类群落生态类型差异的内在驱动力。

漓江大型底栖动物功能摄食类群时空分布及生态效应

基于2009年9月至2012年8月期间对漓江上中下游3个河流区段的4次采样调查,分析了漓江大型底栖动物功能摄食类群的组成与时空分布状况及其对河流生境变化的响应情况。结果表明:漓江大型底栖动物以刮食者占据绝对优势,其次依次是滤食者、收集者、捕食者和撕食者。刮食者中优势种为中华园田螺和黑龙江短沟蜷,滤食者中优势种为河蚬和纹石蚕,收集者中优势种为小蜉和摇蚊幼虫,捕食者中优势种为扁舌蛭和蜻蜓幼虫,撕食者中优势种为泥甲。根据功能摄食类群参数对河流生境以及人类活动影响的评价表明,人类居住生活对生境稳定性的影响显著大于旅游观光带来的影响,环境因子中溶解氧(DO)、pH、电导率(EC)、温度(Temp)、浊度(Tur)、化学需氧量(COD)和总氮(TN)等环境因子与漓江大型底栖动物功能摄食类群的相关性均较强。

基于四大家鱼产卵需求的汉江中下游生态流量研究

针对汉江中下游梯级电站开发后水文节律变化造成四大家鱼栖息地生境质量降低的问题,分别通过几种常用水文学法和栖息地模型计算了汉江中下游河道最小生态流量和四大家鱼产卵适宜生态流量,并在最小生态流量的基础上,结合四大家鱼产卵适宜生态流量以及生态水文特征在5-8月进行了脉冲设计,综合确定满足四大家鱼产卵需求的生态流量过程。结果表明,Lyon法和7Q10法最适宜汉江中下游最小生态流量的计算,流量为294~863 m^(3)/s;通过栖息地模型计算,彭市和仙桃江段四大家鱼产卵适宜生态流量为1233~3950 m^(3)/s;流量日涨幅在139.1~534.8 m^(3)/s,持续5 d的涨水过程可为四大家鱼产卵提供良好的条件。该研究从四大家鱼产卵需求的角度考虑,为汉江中下游梯级电站的生态调度提供科学参考。

鄱阳湖水利枢纽工程建设对草鱼江湖洄游潜在的影响

鄱阳湖是长江四大家鱼索饵、育肥的重要场所,近年来鄱阳湖出现了枯水季水位严重降低、枯水期延长、湿地面积缩小的现象。为解决鄱阳湖水资源、水文、水生态等问题,建议在鄱阳湖入江水道兴建控制闸水利枢纽。然而,拟建的水利枢纽工程将打破鄱阳湖与长江的天然连通性,可能会对四大鱼类洄游过程产生影响。通过构建二维和三维水动力模型,分析鄱阳湖水利枢纽建设后入江水道与枢纽洄游通道的水动力学特征,结合实验和文献获得的草鱼幼鱼和成鱼游泳能力参数,阐明了枢纽建设对草鱼洄游的影响。结果表明:在设计调度模式下,草鱼幼鱼入湖期间,湖口段适宜通过天数达到83.74%以上,说明湖口及入江水道的水动力条件对洄游的影响较小,同时,枢纽工程处在过鱼高峰期仍能保持较高的过闸效率;草鱼成鱼出湖期间,丰、平水年闸前水动力条件对洄游的影响较小,仅在枯水年闸前流速几乎静止,草鱼适宜出湖天数偏低。在该调度模式下,水利枢纽建设运行后鄱阳湖整体水动力条件能够满足草鱼洄游需求。目前设计的鱼道在高、低水位时期均出现局部流速过大的现象,不满足过鱼条件。从四大家鱼江湖洄游的角度为鄱阳湖水利枢纽工程设计和运行提供科学参考。

水坝拆除对黑水河鱼类群落结构和空间分布的影响

水坝拆除引起河流连通性、水动力、河流地貌等一系列变化,直接影响了鱼类群落结构和空间分布。黑水河为金沙江左岸一级支流,其上共建四级电站,出于支流生境恢复需求,第四级水坝老木河水坝于2018年12月实行拆除。为探明低水头坝拆除对鱼类群落的影响,结合2018年6月和2019年6月黑水河下游60.4km河段10个点位的渔获物调查,对拆坝前后鱼类群落结构和生态类型变化、优势物种与单位捕捞努力量以及不同河段间的群落相似性进行了分析。结果表明,水坝拆除半年后优势物种仍以鲤科和鳅科为主,但物种数和丰度整体上增加;生态类型上以杂食、喜急流和产微粘性卵鱼为主;拆坝后鱼类群落空间分布变化明显,靠近河口的自然河段鱼类上溯洄游到原坝址的上下游,部分长江上游特有鱼类在原坝址附近发生定殖行为,且拆坝后各河段的鱼类组成结构有同质化趋势。总体上,老木河水坝的拆除对黑水河下游的鱼类群落结构和空间分布产生了积极的影响。

水库泄水总溶解气体过饱和对鱼类的危害

水库建设促进了库区渔业养殖的发展,但高坝大库泄水导致的总溶解气体(Total Dissolved Gas,TDG)过饱和可能导致下游河道尤其下一梯级水库的鱼类患气泡病甚至死亡。为探究TDG过饱和对鱼类的胁迫效应,以金沙江梯级电站溪洛渡至向家坝江段为研究对象,构建立面二维TDG动态模型,推求库区控制断面的安全水深阈值,结合库区主要鱼类生活习性和网箱养殖深度,研究TDG过饱和对野生鱼类和网箱养殖鱼类的胁迫效应。结果表明:梯级电站库区的野生鱼类具有足够的垂向空间进行深度补偿以规避TDG过饱和的危害,其生活习性以及利用深度补偿的能力决定了受过饱和TDG胁迫的程度;但养殖鱼类受网箱限制难以自由下潜至安全水深,为保证养殖鱼类的安全,网箱深度至少应大于安全水深阈值,在TDG过饱和胁迫期,鱼类的游泳水深应持续限制在安全水深阈值以下。对于具有利用深度补偿能力的鱼类,梯级电站的库区比最后一个梯级的下游河道更安全,需要对最后一级电站实施比中间梯级更严格的坝下近区TDG饱和度限制标准。

考虑鱼类生态需水过程的漓江并联水库群生态调度

水库群联合运行带来巨大的经济和社会效益,同时也对河流生态造成诸多影响。为提升漓江流域水库群联合运行的发电、通航、生态保护和青狮潭水库蓄水综合效益,构建了考虑鱼类生态需水过程的并联水库群多目标调度模型,采用第三代非支配遗传算法(NSGA-Ⅲ)对模型优化求解。结果表明:(1)与常规调度相比,优化调度在保障发电工程效益的同时,实现了通航与生态效益的提升;(2)构建的并联水库群多目标生态调度模型,在枯、平、丰水年的生态流量满足率都维持在47%之上,尤其保障了鱼类越冬、产卵和繁殖期的生态需求;(3)实施漓江并联水库群联合生态调度,青狮潭水库在枯水年和丰水年蓄水量分别增加22.26×10^(6)m^(3)和24.55×^10(6)m^(3),缓解了青狮潭水库供水压力。研究可为并联水库群多目标生态调度提供相关参考。

黑水河下游岸边带植物群落空间格局与相对水位响应关系

探明河流相对水位与岸边带植物群落分布关系,为河流岸边带生态系统管理和修复提供理论依据。于2019年12月和2020年7月分别对金沙江一级支流黑水河下游进行植物调查,共设置6个点位108个植物样方,统计分析其植物群落组成、结构以及优势种,结合水文情势分析植物分布和相对水位关系。结果表明,黑水河下游岸边带共有21科45属50种植物,种类组成上以菊科为主,生活型上以多年生草本植物为主,乔木和灌木相对较少。在相对水位0.55~1.25 m分布的岸边带植物主要为一年生草本鬼针草(Bidens pilosa)和水蓼(Polygonum hydropiper),多年生草本芦苇(Phragmites australis)、白茅(Imperata cylindrica)和灌木蓖麻(Ricinus communis)多分布在相对水位1.25~1.80 m的位置,多年生乔木银合欢(Leucaena leucocephala)则占据相对水位1.80 m以上的生存空间。新生裸露岸边带在水位变化作用下,先锋入侵物种鬼针草被禾本科白茅和芦苇取代,灌木类杭子梢属成为灌木优势物种,合欢属成为乔木类优势物种,分布呈阶梯式,沿河床至高地依次为裸露滩地、草本和灌木优势种以及乔木优势种。

考虑植被对降雨变化响应的流域水量平衡

为研究降雨变化对流域水量平衡的直接及间接影响,该文基于Eagleson的生态水文最优性理论,建立了植被盖度降雨响应模型,用归因分析法区分了由降雨变化直接引起的水量平衡变化以及植被响应降雨变化对水量平衡产生的间接影响,并在科尔沁地区西拉木伦-老哈河流域对该方法进行了应用。研究结果表明:植被盖度和降雨量之间存在正相关关系,这一关系受到降雨强度和降雨频率的影响。降雨量增加主要增加了蒸散发和非生长季土壤水分蓄变量的占比。降雨量增加对水量平衡各项变化的直接贡献都是正向的,而植被响应降雨后对水量平衡变化产生的间接贡献对除了蒸散发以外的各项均为负向的。蒸发系数和降雨之间的关系受到植被对降雨变化响应的影响。

扬州市河网大型底栖动物群落结构及其生境特征研究

构建适用于城市大型底栖动物的生境适宜性模型,探究大型底栖动物与生境因子间的响应关系,对城市河流生态系统恢复具有重要指示意义.本文以长江下游北岸扬州市城市河网为研究对象,基于丰水期(2018年8月)和枯水期(2019年1月)的大型底栖动物调查数据,利用典范对应分析与相关性分析筛选城市河网生态健康的关键生境因子,采用GAM模型拟合关键生境因子与大型底栖动物优势种的关系,构建城市大型底栖动物生境特征研究模型.结果表明,本次调查共获得大型底栖动物48个物种,隶属3门6纲13目20科40属,其中,水生昆虫为优势类群,霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)为研究区域优势种.影响优势种霍甫水丝蚓的主要生境因子为溶解氧(DO)、COD_(Mn)、NH_(3)-N、电导率(Cond),当霍甫水丝蚓生境适宜度为1.0时,水体中NH_(3)-N含量界限值为0.554 mg·L^(-1),COD_(Mn)界限值为2.23 mg·L^(-1),DO界限值为7.87 mg·L^(-1),Cond界限值为272.5 S·m^(-1).GAM模型能识别城市水环境关键问题,有效解释城市大型底栖动物与生境因子间的响应关系,可为城市河网水生态修复提供参考依据.

为水土保持与荒漠化防治专业正名

很多同学听到水土保持与荒漠化防治专、世的名称时，也许第一时间想到的是“到大西北种树”，而且该专业义顶了个农学的帽子，让大家都误以为该专业口径窄，出来就业选择面太小。因此一般都不把它放在志愿考虑范同之内。然而，这样理解水土保持与荒漠化防治专业完全是错误的。我国生态环境的形势十分严峻，是世界上水土流失最为严重的国家。目前，我同政府已深刻地认识到水土流失和荒漠化问题的严重性，并给予强有力的人财物的支持，使得该领域的发展具有非常广阔的空间。下面从专业特点、就业前景、高校选择三个方面来为大家解读水土保持与荒漠化防治专业，让大家更多、更全面、更深入地了解这一专业。