1987—2022年新安江水库(千岛湖)水面面积时空变化及其与水位、蓄水量的响应关系

水面面积、水位、蓄水量是水库水资源管理的重要基础数据,遥感是湖库水体提取、水位和蓄水量估算的重要技术手段。由于不同水体提取方法的适用性差异、测高卫星数据的有限时间覆盖度和开源数据集的时空分辨率不足等原因,湖库水面面积、水位、蓄水量的长时序、高频率时空变化监测仍存在一定挑战。本研究以新安江水库为研究区,结合多源遥感、气象、水文和土地利用等数据,基于Google Earth Engine云平台,运用水体指数法,分析1987—2022年新安江水库水面面积时空变化特征,构建水位—水面面积、水位—蓄水量和水面面积—蓄水量响应关系,探究水面面积时空变化成因。结果表明:(1)Landsat 5、Landsat 8和哨兵2号数据的最佳水体提取指数分别为AWEIsh和GNDWI,F1-score分别为91.93%、91.03%和93.14%。相比于开放数据集GSWED(32.61%)、JRC GSW(76.17%)和ReaLSAT(69.76%),基于最优水体指数的水体提取结果具有最高的F1-score(91.26%);(2)时间上,1987—2022年新安江水库水面面积呈显著上升趋势(R^(2)=0.20,P=0.01),总体增长速率为0.96 km^(2)/a;空间上,永久性水体(淹没频率大于75%)面积占比为73.44%,主要分布在湖心等水体开阔区域;季节性水体(淹没频率>25%且≤75%)面积占比为10.17%,主要分布在湖汊区域;(3)三次多项式函数可以较好地模拟新安江水库水位—水面面积、水位—蓄水量和水面面积—蓄水量的响应关系;(4)千岛湖流域上游降水和人类活动导致的土地利用变化是影响新安江水库水面面积动态变化的主要因素。

新安江水库(千岛湖)热力学状况及热力分层研究

利用2012年1 12月在新安江水库(千岛湖)6个点位的每月一次的水温及其他环境因子的周年观测资料,分析了水库水温逐月变化、季节变化、垂直分布及温跃层的形成与变化,探讨了温跃层特征量(温跃层深度、厚度、强度)与表层水温、水体透明度的关系.新安江水库表层和中层水温与气温存在显著的线性相关,又以表层水温线性关系最好,而下层水温与气温没有显著相关性,说明下层水温受气温的影响很小,全年处于相对恒温状态.水库表层和中层水温逐月变化明显,呈现夏季最高、春秋季次之、冬季最低的变化趋势,其中中层水温最高值出现的季节较表层水温明显后延,下层水温没有明显的逐月变化和季节变化.水温垂直分布显示,4个季节均存在不同程度的温跃层和温度分层现象,其中水深最深的大坝前水温分层最明显.小金山、三潭岛和大坝前3个典型点位从春季的4月份到冬季的2月份温跃层深度由1.61±0.47 m逐渐增加至39.37±5.35 m,而温跃层厚度和强度则在夏季最高、冬季最低,温跃层随着季节的变化呈现增强稳定减弱消失的周期变化.温跃层深度与水体透明度存在显著正相关,与表层水温存在显著负相关,并基于透明度和表层水温建立温跃层深度的多元线性回归模型.

夏季新安江水库(千岛湖)颗粒物吸收光谱特征分析

通过对2013年夏季新安江水库（千岛湖）53个站点悬浮颗粒物的吸收光谱进行研究,系统分析了总颗粒物吸收系数ap（λ）、非藻类颗粒物吸收系数ad（λ）和浮游藻类光谱吸收系数aph（λ）的变化规律以及影响因素.结果表明：总颗粒物吸收除西北河流区上游段外,其他各站点均呈现出明显的浮游藻类吸收特性,反映新安江水库总颗粒物中浮游藻类贡献较高.全库ap（440）在0.068 ～0.629 m-1之间变化,西北河流区总颗粒物吸收系数显著大于其他水域,而湖泊区与西南河流区则显著小于其他水域.非藻类颗粒物吸收光谱随着波长增加大致呈现出指数函数衰减的规律,其光谱斜率Sd均值为8.52±1.62μm-1,存在显著的空间差异,但整体偏低,与新安江水库无机颗粒物含量低有关.ad （440）与浮游藻类色素浓度存在显著的线性相关,表明夏季新安江水库非藻类颗粒物可能主要来源于浮游藻类降解.浮游藻类的光谱吸收在440和675 nm附近有明显的吸收峰.aph（440）和aph（675）存在显著的空间差异,其与浮游藻类色素浓度存在极显著的正线性关系,而与总悬浮颗粒物浓度相关性较弱.

新安江水库(千岛湖)水质时空变化特征及保护策略

为探索新安江水库(千岛湖)水质的变化规律及其影响因素,利用2009 2010年的逐月水质监测数据,结合文献资料,对新安江水库水质时空变化进行了综合分析.结果表明:在时间分布上,透明度、总氮、总磷及叶绿素受水文季节变化过程、浮游生物生长及人类活动等的综合影响,具有明显的季节变化特征,特别是上游街口断面各指标季节差异显著.空间分布上,上游水质明显劣于下游水质,上游水域透明度低,氮、磷及叶绿素含量高,反映出外源供给和人类活动对新安江水库水质的决定性贡献,控制外源污染是新安江水库水质提升的关键.统计分析表明,新安江水库主要感官指标透明度主要受控于藻类生物量,而藻类生物量变化与氮、磷营养盐的含量关系密切.严格控制入库营养盐通量,控制浮游植物生物量的季节性异常增殖已成为解决新安江水库水环境问题的核心.另外,新安江水库经济鱼类赋存量与捕捞量对水质有一定影响,年度捕捞量与水体透明度具有反相关关系,不能排除鱼类密度过高导致的生态系统失调的可能.因此,要进一步开展渔业养殖的水质效应研究,加强渔业管理,确定科学合理养殖模式,保证新安江水库水质的改善.

千岛湖(新安江水库)表层水中全氟化合物的残留水平及分布特征

为查明千岛湖水体中全氟化合物(PFCs)的污染特征,于2017年丰水期和枯水期分别采集13个监测断面的表层水样品,采用固相萃取净化、富集水样,超高效液相色谱串联质谱联用法测定水中16种PFCs,研究其残留水平和分布特征.监测结果表明,千岛湖表层水共检出5种中短链PFCs,包括C 4全氟烷基磺酸以及C4、C5、C6和C 84种全氟烷基羧酸.ΣPFCs浓度范围为1.70~6.21 ng/L,以全氟辛酸(PFOA)为主要污染物,其浓度范围为0.52~3.61 ng/L,全氟辛烷磺酸(PFOS)则未检出.与国内外同类水体相比,PFOA和PFOS浓度水平均处于低污染水平.枯水期千岛湖水中PFCs污染程度高于丰水期,整体上呈现点源污染特征.各断面水体中ΣPFCs浓度枯水期差异较大,而丰水期基本处于同一浓度水平.空间分布上主要入湖河流新安江上游断面街口和威坪的PFCs浓度明显高于其他主要入湖河流断面以及湖区断面.

FY-4A和GPM卫星降水数据在新安江水库流域的适用性

为对比评估GPM和FY-4A卫星降水数据在新安江水库流域的适用性,利用2012~2022年站点面雨量小时数据、GPM的Late Run日值降水数据和2018~2022年FY-4A卫星AGRIL2级降水数据,选用7个评价指数对降水量误差、降水量时间演变特征、不同等级降水事件探测能力和强降雨过程准确性等多个方面进行了综合评估。结果表明,GPM和FY-4A面雨量与站点面雨量在日尺度和月尺度上一致性较好,2020年开始FY-4A面雨量数据更加精准。GPM和FY-4A面雨量存在不同程度的低估,在4~9月对降水日数的命中率较高。GPM对不同等级降水过程的识别能力、准确率和判断水平均优于FY-4A,但随着降水强度的增加两者差异减小。FY-4A对大雨、暴雨和大暴雨的观测更精准。强降水过程中,FY-4A与站点小时值面雨量一致性较好,能精确反映实际面雨量的时间变化;其面雨量峰值多提前1h,对相邻面降雨量峰值的初次降水峰值存在高估,对二次降水峰值存在低估,可为水库调蓄预报预警提供依据。

新安江水库流域降水时间演变特征

为了解新安江水库流域降水的长期演变特征,利用2006~2022年GPM降水数据、GLDAS土壤含水率数据和典型站点的降水量与水位数据,结合HYSPLIT、PSCF、CWT模式,分析了降水量和水位的时间演变特征、不同降水气团的差异和降水的潜在来源。结果表明,干流单一站点的降水量可用于代表新安江水库流域的降水量变化特征。降水量、0~200 cm土壤含水率和水位存在明显月际变化,降水量在6月最高,土壤含水率和水位在7月最高。2006~2022年新安江流域的降水气团共分为六类:1型西南内陆远距离气团(31.8%)、2型西北内陆气团(7.2%)、3型局地气团(19.7%)、4型西南内陆近距离气团(15.7%)、5型东部海洋气团(3.8%)和6型西部内陆气团(21.8%)。不同类型气团降水的时间分布特征存在显著差异。新安江流域降水的PSCF分布与CWT分布类似,高值区均位于其西南方向。新安江流域的降水潜在来源贡献主要是江西全省和湖南省的东部地区,在对其降水过程预报时应多关注该区域的降水气团变化。研究结果可为新安江水库防汛和水力发电提供理论依据。

新安江水库(千岛湖)湖泊区夏季热分层期间垂向理化及浮游植物特征

2010年7月对亚热带特大型水库——新安江水库湖泊区水体的垂向物理、化学参数以及浮游植物群落进行了观测研究,并应用Water-PAM对水体浮游植物垂向光合作用参数进行了测定.研究结果表明:夏季该水库湖泊区在水下10～20 m处形成明显的温跃层,垂向pH值、溶解氧及浊度的变化同叶绿素a浓度呈现高度一致;夏季浮游植物群落以硅藻占绝对优势,水体表层以梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)为主,表层以下其它各层均以巴豆叶脆杆藻(Fragilaria cro-tonensis)为绝对优势种,垂向分布表现为5～10 m区间为浮游植物高密度区域,温跃层以下浮游植物密度显著下降,水温分层可能是决定浮游植物垂向分布的重要因素之一.浮游植物最大光合效率从表层向下层逐步降低,实际光合效率最大值出现在垂向10 m区域.

千岛湖(新安江水库)4种同域共存的鱼食性鱼类生活史策略比较研究

千岛湖(新安江水库)是我国大水面生态渔业发展的典型湖库,其渔业主要以鲢、鳙等滤食性鱼类增殖为主,对鱼食性鱼类资源的研究和关注相对匮乏。而鱼食性鱼类是水生食物网的顶级捕食者,对维持水生态系统结构和功能具有重要作用。近年来,受过度捕捞、生境退化等影响,千岛湖鱼食性鱼类资源下降明显。鉴于此,2021年3月—2022年12月,逐月在千岛湖收集4种同域共存的鱼食性鱼类样品1032尾,包括翘嘴鲌(Culter alburnus)、蒙古鲌(Culter mongolicus)、大眼鳜(Siniperca knerii)和斑鳜(Siniperca scherzeri),系统研究并比较了4种鱼食性鱼类年龄、生长、繁殖等生活史策略的分化特征。结果表明,千岛湖4种鱼食性鱼类优势年龄组均未超过3龄,说明其种群呈现低龄化现象。生长式型上,翘嘴鲌和蒙古鲌属正异速生长,而大眼鳜和斑鳜属负异速生长,说明4种鱼食性鱼类具有不同的生长策略。条件系数(CF)的变化趋势与繁殖活动密切相关,其中大眼鳜的条件系数最高(1.92%±0.03%),其次为斑鳜(1.72%±0.02%)和蒙古鲌(1.14%±0.01%),翘嘴鲌的条件系数最低(0.97%±0.03%)。繁殖时间上,斑鳜最早进入繁殖期(3月),其次为大眼鳜(4月)、蒙古鲌(5月),翘嘴鲌最晚(6月)。大眼鳜和斑鳜均出现了2次繁殖高峰(5月和7月),翘嘴鲌的繁殖高峰相对持久(6—7月),蒙古鲌繁殖高峰则最为集中(7月)。繁殖力上,翘嘴鲌((254±16)粒/g)和蒙古鲌((192±10)粒/g)的相对繁殖力较高,显著高于大眼鳜((88±19)粒/g)和斑鳜((88±10)粒/g)。翘嘴鲌和蒙古鲌卵径为单峰分布,推测为单批次产卵类型;而大眼鳜和斑鳜卵径为双峰分布,推测为多批次产卵类型。综上,千岛湖4种鱼食性鱼类在生长速率、生长式型、条件系数等生长策略以及性比、繁殖力、繁殖时间、繁殖方式等繁殖策略均出现了分化,支撑其实现了同域共存。研究结果对进一步理解鱼类同域共存机制,保护、恢复和科学利用千岛湖鱼食性鱼类资源,优化和完善鱼类群落结构具有重要意义。

新安江水库夏季CDOM吸收光谱特征及来源分析

为探讨夏季新安江水库有色可溶性有机物(CDOM)吸收光谱特征、空间分布及潜在来源,于2013年7月份在新安江水库采集了53个表层水样,分析了CDOM吸收系数a(350)、比吸收系数a*(350)和光谱斜率S值的空间分布规律及CDOM吸收系数与水质参数的相关关系.结果表明:通过系统聚类分析,夏季新安江水库CDOM吸收系数空间分布可划为3类,吸收系数大小呈现出A类区(西北河流区)>B类区(库心区及东北库区)>C类区(西南库区及东南库区)的规律,空间分布与CDOM比吸收系数相似而与S值相异.CDOM吸收系数a(350)与叶绿素a(Chla)浓度、浮游植物吸收系数及悬浮物浓度存在极显著性正线性相关,表明夏季新安江水库CDOM主要来源于浮游植物新陈代谢及降解产物.

20世纪新安江水库4次泄洪极端降水与环流背景分析

用观测记录和再分析数据NCEP-2合成分析了20世纪八、九十年代新安江水库4次泄洪事件中降水及环流背景场的时空特征。结果表明,泄洪事件通常发生在江淮梅雨期间,泄洪前存在一个季节尺度多雨期,从4月中旬起降水累积量大都超过气候平均值;在临近泄洪前都出现累积降水量激增的暴雨过程,说明泄洪事件既有持续性多雨的气候背景,又有极端降水事件的参与。合成分析表明,4—6月从新安江上游至杭州湾一带存在一个区域尺度的降水偏多带,中心在水库产流区黄山附近。与此对应,对流层存在有利于江南降水的大尺度环流特征型和定常水汽输送场,6月呈现贝加尔湖阻塞型梅雨环流形势。统计分析亦揭示泄洪事件当年南海季风和梅雨爆发偏早,梅雨期偏长。这些结果表明,新安江水库泄洪事件有先期的天气气候背景,结合专业预测分析和管理决策,有可能避免某些泄洪事件,提高水库风险管理水平。

基于预报偏差的新安江水库短期优化调度模型研究

新安江水库作为多年调节水库有较大的调洪库容,在保证防洪安全前提下短期洪水调度追求发电效益最佳为调度的目标函数,从而有效地实现了洪水资源化。在分析新安江水库洪水预报误差前提下,利用随机动态规划法求解水库短期优化调度问题。计算表明,在考虑短期洪水预报偏差条件下调度的结果更加合理。

新安江水库太湖新银鱼Neosalanx taihuensis Chen生长特性的初步研究

对生活在新安江水库的太湖新银鱼进行了生长测算，并测定了各体长组的肥满度，结果如下：（１）体长和体重的相关关系Ｗ＝３．４３２×ｌ０￣（－６）Ｌ￣（３．０５６）（ｒ＝０．９９８），（２）体长和体重的生长方程分别为Ｌ＿ｔ＝８０［１－ｅ￣（－０．１２４（ｔ＋０．１９８）］￣3和Ｗ＿ｔ＝２．２５［１－ｅ￣（－０．１２４（ｔ＋０．１９８）］￣３；（３）拐点年龄为８．８１月龄；（４）体长增长以１～２月龄最大，体重增长以８～１０月龄最快；（５）体长５５～６０ｍｍ的鱼肥满度最大。

新安江水库水体春季二氧化碳分压的分布规律研究

为了了解水库温室气体的释放特征，于2010年4月利用喷淋一鼓泡式平衡器一非分散红外检测器系统对新安江水库表层水体二氧化碳分压p（CO2）进行了走航观测，及坝前水体剖面监测。走航结果表明库区河道p（CO2）区间为70～130Pa，库区中段p（CO2）区间为36～45Pa，库区坝前p（CO2）区间为60-70Pa；水库出水p（CO2）为140Pa，高于坝前表层水体；坝前剖面结果显示，在同一剖面上表面水体p（CO2）最低为68Pa，此后p（CO2）随着深度增大持续增大，至水下10m处开始保持稳定在105Pa附近。该水库总体表现为大气CO2的源，但是通过对上游入库水体的比较发现该水库对温室气体释放缓解作用明显。

试论新安江水库功能调整的必要性

随着国民经济和社会的快速发展,新安江水库以发电为主的功能已不适应当前形势发展需要。从防洪、供水的角度分析了新安江水库的作用及地位,以及水库功能调整的可行性,从而提出了对水库功能调整的必要性。

新安江水库防护林的经营与经济补偿

一浙江新安江水库总库容(兴利库容)178亿立米。该库1957年动工,1960年发电,到1979年已共发电265亿度,近年年发电量在17.8～18.6亿度之间,共为国家积累12亿多元,为建设投资42,300万元的2.9倍,年盈利在1.2亿元左右,是国内有名的大型水库之一。因其受到库区周围森林植被的保护,从根本上保证了水库碧水常流,保证了下游工农业建设与人民生活安定。尽管新安江水电站是由于森林生态效益及多种社会功能才保证了正常发电与持续发电的,但在森林的培育经营上,其效益却得不到必要经济补偿。多年来,库区有的森林经营要求自给自足,库区主要所在地淳安县的森林基本上按照用材林经营。

新安江水库四条入库河流水文状况的比较研究

根据武强溪、进贤溪、新安江和练江等4条入库河流近20年的水文和气象资料的比较分析,得到如下结果:4条河流的年输沙量与年降水量呈显著的指数相关。单位面积上单位降水量负荷的年输沙量,70年代与60年代相比有增加的迹象。这可能与河流流域森林植被资源的破坏有关。武强溪与进贤溪相比,前者的年迳流深、迳流系数较大,洪水迳流量所占比例较小,枯水迳流量所占比例较大,土壤流失量显著地少,这些可能是森林植被的差异造成的。因此,加强各流域的封山育林,提高森林复盖率,对保护新安江水库有重要意义。

新安江水库有色溶解有机质的时空分布

2011年3月至2012年2月对新安江水库表层水有色溶解有机质(CDOM)浓度的时空分布进行了研究。利用XRX-620快速多参数水质剖面仪测定和统计分析得到新安江水库表层水CDOM浓度在4个样点上的月变化,结果显示表层水CDOM浓度在春季明显高于其他季节,夏初表层水CDOM浓度为全年最低,上游至下游浓度逐渐降低。CDOM浓度与叶绿素a浓度无显著正相关关系,表明新安江水库表层水CDOM的主要来源是陆源。

新安江水库黄尾密鲴Xenocypres davidi Bleker生物学研究

通过对新安江水库黄尾密鲴三年的系统调查，结果表明：（１）黄尾密鲴个体绝对生殖力ｒ＝４．４２１５×１０－５Ｌ３．７７１８，个体相对生殖力与体长的增长关系和ｒ基本相同；ｒ与ｒ／Ｌ与肥满度基本呈正相关；（２）密鲴性成熟年龄２－３龄；体重（Ｗ）与体长（Ｌ）呈幂函数相关，Ｗ＝５．０８８７×１０－５Ｌ２．８１７０，（ｒ＝０．９６）（３）密鲴为腐屑泥食性鱼类；（４）产卵期５－７个月，５月中旬至７月中旬是产卵盛期，产卵水温为２２－２８℃；（５）受精卵在水温２４℃时经３５小时４０分钟孵化出苗，胚胎发育各阶段的特征与一般硬骨鱼类基本一致；

新安江水库黄尾密鲴资源增殖技术的研究

新安江水库黄尾密鲴资源增殖技术的研究ＡＢＡＳＩＣＳＴＵＤＹＯＮＡＱＵＡＣＵＬＴＵＲＥＴＥＣＨＮＩＣＡＬＯＦＴＨＥＲＥＳＯＵＲＣＥＳＯＦＸＥＮＯＣＹＰＲＩＳＤＡＶＩＤＩＢＬＥＥＫＥＲＩＮＸＩＮＡＮＪＩＡＮＧＲＥＳＥＲＶＯＩＲ罗仙池ＬｕｏＸｉａｎｃｈｉ（...