江湖关系变化下雁类生境格局模拟及雁类种群的响应——以都昌保护区为例

2003年后江湖关系变化导致鄱阳湖湿地秋季快速退水,滩地提前出露,草洲面积不断扩张。1998—2020年环湖调查数据表明:越冬候鸟种群总量稳中有升,但雁类种群数量急剧增加。为分析候鸟生境及数量变化成因,从“水文-洲滩-植被-雁类”耦合关系入手,针对鄱阳湖雁类分布最为集中的都昌保护区,基于水动力模型分析了2003年前后保护区水域、洲滩的动态变化规律,根据洲滩梯次出露的特征,结合苔草(Carex spp.)、蓼子草(Polygonum criopolitanum)两种优势洲滩植物群落的淹水时长建立了反映高程梯度的生境适宜度评价模型(Habitat suitability index, HSI),结合鸿雁(Anser cygnoides)、豆雁(Anser fabalis)及白额雁(Anser albifrons)的数量变化分析了模型的敏感性。结果表明:2003年后,同一高程带洲滩在退水期的出露时间比2003年前提前约30 d, 2003年后相同日期的洲滩出露面积较2003年前增加约一倍。1990—2019年雁类生境适宜度指数(HSI)分值总体呈增加态势。9—12 m不同高程带洲滩的出露时间及其面积占比是HSI分值变化的主要因素。相关性分析结果表明鸿雁、豆雁和白额雁的数量随HSI分值增大显著增加,并呈指数曲线变化。当HSI分值大于0.5时,雁类数量急剧增长,尤其在2017—2019年表现明显,洲滩出露过程与雁类迁飞节律较为匹配是该现象的主要成因,确定了洲滩适宜出露时间窗口期——从9月15日(年内自然日第258天)到11月4日(年内自然日第308天)。提出了江湖关系变化下雁类生境保护的建议。研究可为基于越冬雁类保护的生态水文过程调控方案提供科学依据。

长江中游通江湖泊江湖关系研究进展

自然通江的洞庭湖和鄱阳湖与长江之间形成复杂的江湖水沙交换关系,其变化影响着区域洪水灾害防治、水资源利用、水环境保护和水生态安全维护,是长江中游水问题的核心.从长江中游大型通江湖泊江湖关系的概念与内涵、江湖关系演变过程、江湖关系变化的影响因素及效应等方面,系统梳理了长江中游通江湖泊江湖关系研究的进展.针对当前研究现状和存在的问题,提出了研究江湖关系表征指标体系是正确认识江湖关系的前提;定量区分人类活动和气候变化影响的贡献率是江湖关系研究的重点和难点;深入跟踪研究三峡等重大工程对江湖关系变化的影响是一项长期任务;评估江湖关系调整背景下江湖关系的健康状况,研究以江湖水系重大水利工程群联合调度为核心的江湖关系优化调控原理,维持江湖两利的长江中游健康河湖系统格局和相互作用关系是江湖关系研究的根本目标.

江湖关系变化对鄱阳湖沉积物氨氮释放风险的影响

选取了鄱阳湖北部湖区、“五河”入湖尾闾区、湖心区共14个不同高程的表层出露沉积物样品,通过研究其总氮（TN）含量和氨氮（NH4＋-N）释放热力学及动力学特征,试图揭示江湖关系变化导致的水位变化对鄱阳湖沉积物氨氮释放风险的影响.结果表明,鄱阳湖沉积物 TN 含量在377～3875mg/kg 之间；NH4＋-N 吸附/解吸平衡浓度（EC0）在1.49～2.99mg/L 之间；单位沉积物 NH4＋-N 的最大释放量在17.00～140.97mg/kg 之间,NH4＋-N释放主要集中在0～5min时段,占最大释放量的50.84%～73.34%,TN含量、EC0浓度、NH4＋-N的最大释放量及初始释放速率均随沉积物所处高程的增高而增大,由此可见近年来由于长江来水量减少,鄱阳湖与长江之间江湖关系的改变,引起鄱阳湖枯水期提前及低枯水位持续时间增加,导致沉积物出露时间延长,进而促使沉积物TN含量、EC0浓度、单位沉积物NH4＋-N最大释放量及0～5min时段NH4＋-N释放速率升高,进而引起沉积物 NH4＋-N 释放风险增大,是导致鄱阳湖水质恶化的重要机制之一.如果此江湖关系变化持续,枯水期低枯水位持续,势必引起沉积物出露面积进一步增大及出露时间的延长,最终可导致来年丰水期鄱阳湖沉积物NH4＋-N释放风险增大.

长江中下游江湖关系演变趋势数值模拟

以长江中下游防洪系统为对象,概述了在大型复杂防洪系统洪水行为数值模拟基础上,成功地将长江中下游洪水演进数学模型转化为面向长江防洪系统防洪规划方案评估需求的长江中下游江湖水沙演变的数学模型。为适应防洪规划方案论证涉及江湖水沙相互制衡相互关联客观情况,建立了面向江湖水沙关系及其演变的数学模型。针对长江中下游江湖水沙运动特点,在水沙数值模拟的范围内侧重对下荆江河道冲刷、荆江三口分流分沙模式、洞庭湖泥沙淤积、江湖耦合等环节进行了讨论,提出了合理可行的数值处理方法。模拟结果较好反映了江湖水沙演变规律,主要成果已应用于长江中下游防洪规划和防汛调度方案中。

水库群联合作用下长江中下游江湖关系响应机制

长江干支流水库群的总库容约占长江入海年均径流量的37.6%,水库群的联合作用改变了进入长江中下游江湖系统的水沙条件,引起江湖系统水沙输移、冲淤演变及江湖关系等发生新的变化,呈现新的特点。本文在综述近年来长江中下游江湖系统水沙输移与冲淤演变特性及江湖关系变化等研究成果的基础上,重点阐述水库群联合作用下长江中下游江湖关系响应机制,形成的主要认识有:水库群联合作用下中下游江湖系统的径流量及比例组成没有明显变化,但输沙量及比例组成发生显著变化,干流宜昌站变化最为明显;中下游河道由自然条件下的中沙河流变为少沙河流,江湖系统由自然条件下的累积性淤积转为持续冲刷,并在较长时期内进行重新塑造与调整;水库群的联合作用对江湖水沙交换与湖区冲淤产生影响,两湖枯水期有所提前,湖区泥沙沉积率显著下降,江湖关系总体趋于向好的方向调整。鉴于长江水沙条件变化的不确定性、人类活动影响的加剧与江湖系统演变的复杂性,今后仍须加强变化环境下中下游江湖系统响应机理研究。

三峡工程运行后泥沙问题与江湖关系变化

泥沙问题是影响三峡工程调度运行和寿命的关键因素之一,在工程论证、规划、设计、施工和运行过程中,利用多种研究手段对三峡工程泥沙问题进行了广泛深入的研究,取得了重要研究成果。采用三峡水库蓄水以来的实测资料进行分析,检验以往泥沙研究成果的合理性与可靠性。分析结果表明:三峡工程经10 a的运行,泥沙问题基本态势良好,局部问题经认真应对,处于已控或可控之中。但随着时间的推移,这些泥沙问题有可能积累、发展和转化,仍应继续高度重视。针对三峡工程运行后长江中下游江湖关系的变化进行了分析,指出:三峡工程运行后坝下游河道产生强烈的、大范围的冲刷;洞庭湖和鄱阳湖的湖口水位下降,对2湖分流分沙等产生了一定的影响;出现了枯水期2湖水资源供需矛盾尖锐等问题;通过洞庭湖和鄱阳湖的湖口建闸等措施对解决所存在的问题是有效和可行的。

三峡水库蓄水后江湖关系的研究

针对三峡工程投运后江湖关系的变化是影响长江中下游治理、水资源开发利用与保护策略的关键,分析了荆江河道冲刷、荆江三口分流、城陵矶水位及洞庭湖区冲淤的变化,基于三峡工程投运后的实测资料,指出长江中下游江湖关系变化的复杂性是长期研究的焦点,并评价了前人研究结果。

江湖关系演变对洞庭湖水质变化影响研究

利用长江中下游地区监测站点1950～2009年逐日水文监测数据及1995～2010年水质分析资料，结合Spearman相关分析和综合污染指数评价法，分析了长江中下游江湖关系演变对洞庭湖水质变化影响，并面向洞庭湖水环境安全提出一系列调控措施，旨在为洞庭湖地区水质改善提供理论基础与技术支持。

江湖关系演变对洪湖湿地的生态影响与对策

从区域角度谈江(长江)湖(洪湖)关系的演变,将其划分为江湖一体、逐步阻隔和人为调控3个阶段。详细阐述了江湖关系演变给洪湖湿地带来的不利生态影响。主要表现在:加剧围垦、改变江湖水系格局、加重自然灾害以及土壤潜育化、沼泽化,破坏了江湖复合生态系统平衡。在此基础上,探讨了重建江湖联系的必要性和对策,为长江中游江湖关系治理及生态环境建设提供借鉴与决策支持。

洞庭湖区气候及江湖关系历史变迁的探讨

洞庭湖历经沧桑变迁.汉末以前湖盆与水位均较荆江低,东汉后期,天然植被不断遭到破坏,使湖水水位渐高于荆江,造成湖高江低,出现江、湖两安之势.宋代湖区周围垦辟活动增强,森林破坏极大.荆江江面束狭,河床逐步增高.元明时期,多次疏浚调弦、虎渡等穴口,造成江水入湖.清代水土流失加剧,藕池、松滋相继决口,从此四口分泄荆江洪水与泥沙,造成湖面萎缩,洞庭湖退居为第二大淡水湖.

水利枢纽运用对江湖关系影响的模拟

利用一维江湖河网模型,结合实测资料,对三峡水库及城陵矶综合枢纽运用后,长江与洞庭湖江湖关系自2013-2062年的变化进行了预测。结果表明,三峡水库运用至2062年,荆江河段冲刷继续,但速度逐渐减小,枯水位下降最高为1.62 m,洪水位下降最高为0.41 m;城汉河段冲刷继续,枯水位下降最高为1.05 m,洪水位下降最高为0.15 m;三口分流量继续衰减,但年平均衰减率仅为三峡工程运用前的11.7%;三口河道松滋河冲刷约为0.57亿m3,虎渡河与藕池河为微冲微淤;洞庭湖淤积大幅减缓,淤积比为0.481。此外,城陵矶综合枢纽运用至2052年,使洞庭湖区各站枯水位抬高0.2-0.6 m不等,但对三口河道冲淤、分流分沙、长江干流冲淤、洞庭湖的淤积影响都较小,可以忽略不计。

基于健康江湖关系的长江中游库群多目标优化调度研究

针对实现江湖两利的长江中游健康江湖关系水库群优化调度需求,以洞庭湖健康、鄱阳湖健康及水库蓄水为目标建立了健康江湖关系的长江中游水库群多目标优化调度模型。提出了一种改进的多目标猫群算法(IMCSO),该算法通过引入外部归档集来储存进化过程中的精英个体,并对结合率进行改进,同时设计了精英变异策略防止算法陷入局部解。通过IMCSO算法对模型进行高效求解,得到不同偏好下的水库群联合调度方案。同时,构造了一种适用于系统方案优选的基于主观偏好和改进熵权的Vague集多属性决策方法。该方法通过多属性决策中专家群体偏好的集结,得到了综合反映专家群体主观偏好的主观权重向量,并结合改进熵权法计算出的客观权重可得到综合权重,最后根据所提出的排序函数对各方案的综合Vague值进行打分,获得方案的优劣排序。实例研究表明,所提出的方法合理有效,具有较强的工程实用性,可为改善长江中游洞庭湖和鄱阳湖的生态环境提供理论依据。

江湖关系的历史和未来

江湖关系是长江大保护中一对重要的关系,本文从历史文献、地质、考古的角度论证了江湖关系的变迁,剖析了其变化的主要原因,详细分析了1949年以来江湖关系变化的情况,提出维持江湖关系基本格局的必要性,认为处理江湖关系应以“维持格局,长期监测,修复生态,工程辅助,江湖库三利”为基本原则,并在水库优化调度、荆江河道岁修、洞庭湖三口清淤、两湖入江水道整治、开展生态调度、珍稀水生生物放流、水文与水生动植物耦合关系研究及泥沙监测研究等8个方面,提出了近期需采取的主要措施。可为长江大保护工作的开展提供新的思路。

鄱阳湖流域江湖关系研究综述

围绕鄱阳湖近年频繁出现的极端枯水位问题,从鄱阳湖、长江以及五河(抚、信、修、赣、饶)三者的江湖关系这方面介绍了近年来开展的具有代表性的研究方法及其成果,总结了当今鄱阳湖流域江湖关系的研究热点问题以及一些相关成果,表明了三峡水库运行以及鄱阳湖大规模挖砂是导致鄱阳湖水沙情势变化的重要因素并可能导致湖区环境污染加重,为解决鄱阳湖湿地退化问题提供了方向。

江湖关系演变对洞庭湖沉积物重金属污染时空分布的影响

对洞庭湖沉积物重金属的生态风险和污染负荷进行评价,探讨江湖关系演变对洞庭湖沉积物中重金属分布和生态风险的影响,为洞庭湖重金属污染防控决策和湖泊生态风险管理提供科学依据。监测的重金属为Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As,评价方法为潜在生态风险指数法和污染负荷指数法。结果表明,洞庭湖全湖沉积物重金属总体上呈"中度污染"并面临"较高"潜在生态风险,Cd、Hg是洞庭湖沉积物中污染程度和生态风险最大的重金属。在空间分布上,RI值和PLI值总体上均表现为南洞庭湖>西洞庭湖>东洞庭湖,但不同季节分布不一致,丰水期空间差别最大。在水期分布上,重金属含量、RI值和PLI值总体上均表现为丰水期>枯水期,水文和水动力因素可能是产生此差异的重要原因。在季节分布上,RI值和PLI值总体上均表现为夏季最大,春秋季节次之,冬季最小,与洞庭湖水面面积、水位、"四水"径流量的季节变化规律基本吻合,洞庭湖的水情变化一定程度上影响着沉积物重金属污染水平。近年来随着江湖关系的演变,特别是三峡工程的运行,洞庭湖沉积物重金属污染变化显著,洞庭湖沉积物重金属含量相对于1984-2004年的递增趋势,2007-2015年递减趋势明显(Hg除外)。

江湖关系变化对长江流域水旱灾害防御的影响及对策

长期以来,长江与洞庭湖、鄱阳湖之间的江湖关系持续演变。在阐述江湖关系变化过程及其演变趋势的基础上,系统分析了江湖关系变化对长江流域洪水防御和水资源保障的影响,以“水旱兼治,江湖两利”为目标,提出构建和谐江湖关系、完善两湖洪水防御体系、提高两湖水资源保障能力的对策思路,为长江流域经济社会高质量发展提供坚实的水安全保障。

江湖关系变化条件下洞庭湖区撇洪工程对策研究

撇洪工程为洞庭湖区特别是四水尾闾地区重要的排涝设施之一。由于受江湖关系的变化和人类活动的影响,长江三口以及洞庭湖区泥沙淤积严重,导致洞庭湖区同流量下洪水位抬高、高洪水位持续时间延长;致使洞庭湖区撇洪工程自流外排机会减少、运行效率降低,撇洪河堤险情频繁出现,严重影响到了撇洪工程的运行安全。西洞庭湖区的常德市冲柳高水撇洪工程在洞庭湖区撇洪工程中具有一定的代表性,以该撇洪工程为实例,通过对比不同年代(20世纪70年代和21世纪初)的江湖关系变化条件下的撇洪工程运行效果,对其撇洪效果产生差异的原因进行了分析研究。根据分析结果,提出了适宜的应对措施及方案,即在撇洪工程出口处配套建设排涝泵站,同时,对该改造方案的排涝效果进行了论证和评估。研究成果可对类似地区排涝工程的规划设计提供借鉴和指导。

江湖关系的现状与问题

通过近期(1999～2004年)江湖实测水位、流量、泥沙资料的统计与长系列资料对比分析,反映在1998年大水后,江湖关系新情况,三口入洞庭湖的水沙急剧减少,但湖口水位抬升有增无减,江湖防洪形势依然艰巨,文章对江湖关系中几个主要问题,提出了异议。

洞庭湖治理与江湖关系

在洞庭湖治理的历史上 ,由于江湖关系的变化 ,长江中游早就出现了“两头低、中间高”的客观事实 ,江湖关系恶化 ,文中提出要纠正对江湖关系处理的认识偏见 ,治江治湖统筹兼顾、上下游相结合 ,真正做到江湖两利 ,南北兼顾。

江湖关系变化下的洞庭湖区水资源配置格局研究

在江湖关系逐渐发生演变的背景下,洞庭湖区入流量呈现出减少趋势,一定程度加剧了湖区水资源供需矛盾。以江湖关系现状为背景,构建了湖区水资源系统概念模型。首先对2008、2020及2030三个水平年下的水资源供需状况进行了分析。结果显示,汨罗-新墙区等5个分区主要的缺水类型为工程性缺水,在未来通过改扩建水厂等措施可逐步满足农业缺水及新增的城市需水;而三口地区则是受江湖关系演变影响最大的区域,在三口分流量逐渐减少的背景下,已无法满足其经济社会发展的需求,在三口择点建立闸控工程、在枯水期引长江客水增大三口河系的分流量,是改善江湖关系较为可行的措施。通过进一步在月尺度上从河道内生态需水与经济社会需水两个方面测算三口地区的水资源形势,在三种水平年下约分别需要151m^(3)/s.149m^(3)/s与169m^(3)/s的枯水期(特枯水年)补水流量。本文针对现有江湖关系下湖区的水资源供需形势进行分析,并根据研究区域内经济社会及生态保护的需求,提出了水资源综合配置的总体布局与江湖关系改善的相关建议。