土地利用和气候变化对流溪河水库流域径流的影响

[目的]探究径流对土地利用与土地覆被变化(LUCC)和气候变化的响应,为华南地区流溪河水库流域未来水资源的合理利用开发及社会经济可持续发展提供依据。[方法]通过构建分布式生态水文模型CHESS和设置情景模式,定量分析了土地利用和气候变化对径流的影响,同时结合CA-Markov模型,对流域未来径流变化进行了预测。[结果]CHESS模型在流溪河水库流域径流模拟中有很好的适用性,率定期的纳什系数(NS)为0.82,R 2为0.91,验证期的NS为0.74,R 2为0.86;土地利用变化方面,耕地转化为林地或草地会导致年均径流量减少,林地或草地转化为耕地会导致年均径流量的增大,耕地、林地、草地对径流形成的贡献能力为耕地>草地>林地;气候变化方面,年均径流量与降水量成正比,与温度成反比;2000—2020年,流域年均径流量逐渐增大,气候变化促进了径流的形成,土地利用变化抑制了径流的形成,且气候变化的影响占主要地位;未来预估情景下,2030年、2050年流域内建筑用地面积会增大,林地、草地面积会减小,耕地、水体面积变化不大,且在2040—2050年,流域年均径流量呈现增大趋势。[结论]土地利用和气候变化分别抑制和促进了流溪河水库流域径流的产生,且气候变化的影响较大,未来流域年均径流量呈现增大趋势,应加强对洪涝灾害的预警。

广东流溪河水库湖沼学变量的时空动态特征

流溪河水库是位于北回归线上的大型山谷型水库,是一座典型的热带-亚热带过渡区水体.为了解该水库的特点,于2006年对水库的水文、营养盐状况及相关理化因子进行了逐月监测,对其主要的湖沼学变量的季节动态和空间分布进行了分析,探讨了湖沼学特征和生态过程的主要驱动因子.流溪河水库全年表层水温在14.9-31.6℃之间,水柱热分层开始于3月初,一直持续到12月,呈单循环混合模式.水库的水动力学主要受降水和水库用水的影响,2006年全年降雨量为2960mm,平均水力滞留时间长170d;降雨量集中在丰水期(4-9月),导致丰水期水力滞留时间短(65d),丰水期与枯水期水文水动力季节性差别显著,水文水动力学变化剧烈.2006年全年湖泊区的TN、TP、Chl.a、SD的平均值分别为0.66mg/L,0.016mg/L,2.2mg/m3,3.1m,指示该水库为贫中营养型水体.N/P的质量比为41:1,DIN/DIP的质量比为78:1,说明该水库浮游植物生长在强烈的磷限制性水体中,较高的N/P比是由流域中热带-亚热带红壤中营养盐组成特点所决定.营养盐、透明度和叶绿素a等变量的分布具有明显的时空异质性,丰水期初期(4-5月)营养盐浓度显著地高于其它月份,说明地表径流是输送营养盐入库的主要途径;沿入库河流至水库大坝方向,营养盐和Chl.a具有递减规律,即:河流区>过渡区>湖泊区.受季风的影响,丰水期的降水集中加上水库的本身形态是导致流溪河水库湖沼学特征呈显著的季节性和空间梯度的关键因素.

流溪河水库流域非点源溶解态氮磷污染负荷估算

流溪河水库作为广州市最重要的水源地之一,其水环境质量受到广泛关注.利用基于SCS模型的污染负荷输出,对流溪河水库流域非点源溶解态氮磷污染负荷进行估算.结果表明:流域非点源溶解态氮污染负荷为384.31 t/a,溶解态磷污染负荷为20.68 t/a.其中氮贡献最大的为林地,占50.93%;其次为园地,占18.10%.磷贡献最大的亦为林地,占49.22%;其次为旱地,占15.85%.溶解态氮单位面积污染负荷道路最高,为50.57 kg/(hm2.a);其次是水田,为33.60kg/(hm2.a).而溶解态磷单位面积污染负荷最大是水田,为3.43 kg/(hm2.a);其次是道路,为3.19 kg/(hm2.a).与水库流域颗粒态氮磷污染负荷比较表明,溶解态氮大于颗粒态氮,氮以溶解态迁移为主;溶解态磷则小于颗粒态磷,但由于颗粒态磷易随泥沙受阻或沉降,溶解态磷对水库水质的影响依然是总磷关注的重点.

Wetspa模型在流溪河水库入库洪水模拟中的应用

Wetspa模型是一个基于GIS技术的分布式物理水文模型。引进Wetspa模型,以广东省流溪河水库流域为例,利用流域的DEM、土地利用、土壤等数字化资料,以ArcView3.2为操作平台,经过模型预处理,建立了流溪河水库流域的Wetspa模型框架。从流域出口断面1980-2004年的流量资料中选取有代表性的大中小洪水20场,其中15场用来率定参数,另外5场用来验证模拟结果。研究结果表明,Wetspa模型适用于流溪河水库入库洪水的模拟。

ELCOM模型在流溪河水库水温模拟中的应用

水温是湖泊水库生态系统的重要驱动因子,其结构特征对水生态系统中的物理、化学和生物过程起着重要作用。流溪河水库是位于北回归线上的大型山谷型深水水库,一座典型的热带亚热带过渡区水库。本文运用西澳大利亚大学水研究中心开发的三维ELCOM水动力学模型模拟了流溪河水库2008年7月23日到8月24日共32d的水温变化状况,并通过水温实测值进行了验证,模拟值与实测值的相关性R2值达到了0.8342,模拟值与实测值较为接近,ELCOM模型较好地模拟了水温的日变化。最后对水温变化的原因和趋势进行了分析。

流溪河水库丰水年与枯水年营养盐动态的比较分析

流溪河水库是一座位于北回归线上的大型山谷型水库,典型的热带-亚热带过渡区水体。为了解该水库的营养盐动态特征,于2008-2009年对水库的营养盐状况和环境因子进行了逐月监测,分析了其丰水年(2008)和枯水年(2009)营养盐动态的动态特征和影响因素。两年的降雨量分别为2 660 mm和1 583 mm,降雨主要集中在季风期(4-9月)。丰水期初期(4-5月)是全年营养盐浓度最高的时期,该时期丰水年与枯水年的营养盐空间分布相似:营养盐浓度沿入库河流至水库大坝方向递减,地表径流带来的外源输入是这个期间营养盐变化的主要因素。河流区的营养盐主要受地表径流带来的外源输入的影响,湖泊区营养盐主要受水位变化导致的内源输入的影响。较大的降雨量差异导致两年不同的营养盐季节动态,丰水年有着更高的营养盐水平,更小的DIN/TN与DIP/TP值。河流区较高的营养盐水平会带来湖泊区较高的TN浓度,但不会导致湖泊区更高的TP浓度。

基于WebGIS的流溪河水库水质管理信息系统

基于WebGIS的流溪河水库水质管理信息系统是利用Supermap Deskpro软件把流溪河水库图矢量化并且进行图形数据编辑处理,以Supermap IS Java为开发平台,结合java语言开发的。系统不仅实现了对流溪河水库的基础地理信息、水文信息、水质信息等的查询、分析功能,而且可以利用水环境质量评价模型和水库富营养化模型进行分析和评价,从而为管理者的决策提供信息支持。

流溪河水库敞水区轮虫多样性与群落的动态特征

流溪河水库是位于北回归线上的大型峡谷型供水水库,于2013—2014年对该水库敞水区轮虫群落及其环境因子进行观测,分析敞水区轮虫多样性与群落动态特征。流溪河水库介于贫营养到中营养水平之间,丰水期(5月—9月)的总磷、透明度均高于枯水期(10月—4月),两年的总磷的平均值为0.019mg/L,透明度为2.55m。两年共检出轮虫40种,单月检出物种数波动范围为8—19种,月均检出轮虫13种。螺形龟甲轮虫、真翅多肢轮虫、沟痕泡轮虫和胶鞘轮虫是主要优势轮虫。2013、2014年轮虫年均总丰度分别为68.9、66.9个/L,两年物种丰富度在丰水期大于枯水期,但枯水期轮虫群落Simpson多样性指数均大于丰水期。采用Bray-Curtis距离测度群落之间的相异性,计算表明两年的枯水期轮虫群落之间的平均距离均大于丰水期,即丰水期时轮虫群落相似性较高,枯水期时轮虫群落变异较大。丰水期的水温和水质参数的变化相对稳定,种类的优势度更为明显,导致丰水期群落之间更为相似。主成分分析表明,无柄轮属、胶鞘轮属、多肢轮属、异尾轮属、泡轮属、晶囊轮属和皱甲轮属的主要种类的全年分布有较大的差异,而其余多数轮虫种类全年分布差异较小,反映了我国南亚热带地区水温全年变幅小,可维持较多的全年性种类共存。群落的方差解析与RDA分析表明,相对于生物与化学变量,物理环境变量主导了流溪河水库敞水区轮虫群落的变异,就单个变量而言,水温和食物是影响流溪河水库敞水区轮虫群落结构的重要因素,降雨则是影响轮虫群落结构变异的宏观因素。绝大多数轮虫为滤食性的,处于食物链底端,个体小、生活史短,轮虫群落在对环境因子变化的响应上与浮游植物具有相似性。

广东流溪河水库盔型溞(Daphnia galeata)休眠种群与现生种群的单倍型多样性和遗传分化

休眠卵库作为淡水枝角类生物与遗传信息的储藏库,从沉积物休眠卵库中萌发的枝角类对现生种群的数量与种群遗传结构有着直接的影响.分别采集流溪河水库盔型溞的现生种群和沉积物表层(0~10 cm)的休眠卵,扩增现生种群与休眠卵的线粒体细胞色素C氧化酶亚基I基因,构建了单倍型网络.休眠种群相比现生种群有着较高的单倍型多样性和核酸多样性,初期现生种群分别为0.562、0.00104,末期现生种群分别为0.726、0.00331,休眠种群分别为0.815、0.00761.流溪河盔型溞现生种群与休眠种群存在双向基因流,现生种群到休眠种群的有效迁移率为490.9,休眠种群到现生种群的有效迁移率为527.5.通过构建贝叶斯系统树验证了休眠种群和现有种群中并不存在隐种或者亚种的分化,休眠种群与现生种群之间没有出现较大的遗传分化,现生种群遗传多样性来自于休眠种群,水库的休眠种群更能反映种群真实的遗传多样性.休眠种群与现生种群之间的基因流与休眠卵库大小无关,与休眠卵的萌发有关.

BP神经网络在流溪河水库径流量预测中的应用

流溪河水库是广州市的主要饮用水源地,所属地区降雨量年际变化大,不利于水资源的优化配置。对流溪河水库径流量进行预测研究,可为其水资源的优化配置提供科学依据。目前人工神经网络（ANN）技术在水文序列模拟预测中有较多的应用,本文根据流溪河水库1959-2000年水文数据,利用BP神经网络对径流量进行预测,从模型检验结果看,所建模型有较好的拟合效果和预测精度,说明神经网络在预测径流量方面有良好的实用性。

广州流溪河水库沉积物粒度端元模型分析及其沉积动力学意义

探讨广州市从化区流溪河水库建库以来50多年沉积环境和沉积物来源的空间差异及其演变过程。以流溪河水库不同区域的4个沉积柱为研究对象,利用端元模型分析粒度组分,结果显示:(1)河流搬运是流溪河水库的主要沉积物来源,从入库河流至水库大坝,沉积物颗粒由粗变细,说明水动力逐渐减弱。(2)入库口主要受河流搬运营力的影响;库湾区远离入库口,水动力较弱,以悬浮沉积为主;过渡区受水动力和建库初期原地沉积再搬运、再沉积的共同作用,经历了受多个物源的共同影响到单一河流占主导的演变过程。(3)建库以来,流溪河水库沉积速率呈现"高-低-高-低"的演变进程,与流域内降水量和土地利用的变化相关。水库沉积物组成存在明显的空间分区,且随水库环境演变而发生变化。

流溪河水库沉积物粒度的时空分布及其沉积动力学意义

重建水库建库以来的沉积环境演变过程对水库管理具有重要意义。以流溪河水库4个沉积物柱状样为研究对象,分析沉积物的粒级组成及粒度参数特征。结果显示:(1)流溪河水库自建库以来,沉积速率经历了"高—低—高—低"的演变规律;(2)河流是水库的主要沉积物来源,沿入库口至大坝方向,水动力逐渐减弱,沉积颗粒呈现"由粗到细"的空间变化特征;(3)入库口(S3)主要受河流水动力作用影响;库湾区(S8)远离入库口,反映了稳定的湖心沉积环境;过渡区(S4和S6)受河流搬运营力、再沉积作用及库区消落带侵蚀的共同作用,呈现由"双峰向单峰"的变化,反映了上述三种主要营力互为消长的演变过程。

流溪河水库水环境容量研究

研究在流溪河水库水质现状调查的基础上,结合历史调查资料,采用了Vollenweider模型、OECD模型对流溪河水库水质进行了模拟并对TN、TP水环境容量进行了计算。结果表明,水库的TN、TP水环境容量在2005-2009年间分别是364.21-661.49 t/a、25.37-44.15 t/a,水环境容量与降雨量呈正相关,由于水库的降雨量年际变化比较大,导致水库的水环境容量的年际变化也较大。从流溪河水库4年的平均状况来看,水库总氮没有剩余容量,应削减负荷22.53%,总磷的剩余容量为2.27t/a,占其总环境容量的比重为18.27%。

广州流溪河水库叶绿素a遥感反演研究

叶绿素a是衡量水体初级生产力和富营养化程度的一项重要指标。本研究在讨论分析反演水体叶绿素a浓度的半分析生物光学模型理论基础上,利用Landsat TM数据及中巴资源卫星02星CCD相机高分辨率数据,结合实测数据建立广州流溪河水库叶绿素a浓度的波段比值型反演模型。该模型对两个不同监测日期的叶绿素a浓度反演效果较好,拟合系数(R2)分别达到0.860和0.715,均方根误差分别为0.102μg/L和0.198μg/L。反演结果表明,流溪河水库叶绿素a浓度整体较低,均在2.0μg/L以下,空间分布在湖库区较均匀,入库支流玉溪河水域叶绿素a浓度略高于湖库区。

流溪河水库底泥重金属污染记录

为了探究流溪河水库建库以来底泥重金属污染特征,于2013年3月在流溪河水库采集泥柱,测定泥柱中的重金属含量指标,进行多元统计分析并结合已有水质、水文等数据,综合分析了该水库底泥对人类活动的记录。结果表明,流溪河水库底泥早期未受到重金属污染,而中后期水库底泥重金属污染逐渐加剧。流溪河水库底泥对其流域内环境变化及人类活动做出了较好响应记录,与资料、文献记载具有较高吻合度。底泥记录了该水库5个时段重金属含量变化的历史时期,第I时段(20世纪50-60年代),未受重金属污染;第II时段(20世纪70年代),较弱的重金属污染,底泥重金属开始缓慢富集;第III时段(20世纪80年代),人类活动对重金属含量影响已开始显现,其含量开始有较大增加;第IV时段(20世纪90年代),底泥记录了一个显著的重金属含量上升过程,指示该时段重金属主要来源于人类活动,重金属含量变化比较大,指示污染最严重时期;第V时段(2000年后)指示重金属污染得到较好控制,由于污染积累部分重金属含量仍高于建库早期时段,该时段重金属主要是降低含量的人为污染及大气输送。研究结果能为大型水库水质管理提供长期数据支持及预警服务。

广东流溪河水库异尾轮属(Trichocerca)的分布模式及其影响因素

异尾轮虫是热带亚热带地区轮虫的重要优势类群.为了解其在水库中的分布模式和潜在影响因素,于2013-2014年对广东流溪河水库河流区、过渡区及湖泊区的异尾轮虫群落及环境因子进行逐月调查.2年共采集到异尾轮虫11种,其中对棘异尾轮虫(Trichocerca similis)、圆筒异尾轮虫(T.cylindrica)、暗小异尾轮虫(T.pusilla)和刺盖异尾轮虫(T.capucina)为优势种,主要出现在丰水期,具有明显的季节分布模式.2013-2014年河流区、过渡区和湖泊区异尾轮虫丰度平均值分别为142.9、102.5和53.6 ind./L,3个水域的异尾轮虫总丰度在夏季(5-9月)较高.从水库上游到下游,异尾轮属的物种丰富度和Simpson多样性指数呈现递减趋势,体现了群落对环境的分区和稳定性变化的响应.群落丰度组成的主成分分析表明,主要优势种的丰度全年分布差异较大,而多数种类全年分布差异小.冗余分析表明,叶绿素a浓度、晶囊轮虫丰度、水温+磷酸盐浓度分别为影响河流区、过渡区和湖泊区异尾轮虫群落结构的关键变量,而降雨则是影响整个库区异尾轮虫群落结构的潜在变量.

广州市流溪河水库监测布点优化研究

运用方差分析及模糊聚类分析,对流溪河水库监测布点进行优化研究,结果表明:水库水质良好,各监测点间及垂向采样点间均无显著性差异;4个库区监测点可分为3类,其余监测点可分为4类。综合考虑确定流溪河水库监测布点方案,应设置对照、控制、出水3类断面,共7个监测点,分别为玉溪河、吕田河、汇水区、库区3个和大坝监测点,每年6月进行垂向分层采样,其余月份进行表层采样。

流溪河水库网箱养殖加州鲈技术

流溪河水库于１９９２－１９９３年使用网箱试养加州鲈初获成功。产量２８００ｋｇ，产值８４０００元，成活率５０％，饲料系数７。本文阐述鱼排与网箱设计、网箱培育加州鲈苗种和养殖商品鱼技术，以及鱼病防治措施与用药治疗的一些成功经验。

浅地层剖面探测技术在山地型水库生态研究中的应用

山地型水库盆底地形复杂,沉积物分布空间差异大,对获取水库完整的沉积记录带来挑战。我们首次利用浅地层剖面仪,探测广东省大型供水水库水底地形和沉积记录,结果证实水库库底地形复杂多变,局部可见水下滑坡和泥沙淤积;沉积厚度由几厘米至上百厘米不等,部分区域可见明显层状结构,分辨率可达10 cm,是采取柱样的理想位置,并得到实地所采柱样剖面的证实。这说明浅地层剖面探测技术适用于研究山地型水库沉积物分布,是进行水库长期生态学野外采样的必要手段。

大面积种植桉树人工林对流域径流影响的模拟研究

桉树因生长速度快、适应能力强、经济效益高等特点,广泛种植于我国南方湿润地区。大面积种植桉树人工林对水资源量和洪水的影响已成为学者关注的焦点问题之一。以广东省流溪河水库流域为例,采用具有物理机制的分布式水文模型,应用情景分析方法,模拟不同桉树人工林种植下垫面条件对流域径流的影响。结果表明:相对一般树种(天然混交林等),大面积种植桉树人工林将减少流域年水资源量,桉树人工林面积每增加1万hm^(2),年水资源量减少约2200万m^(3);大面积种植桉树人工林对场次洪水影响较小,不同桉树种植条件下的洪水过程线比较相近,洪峰流量变化相对较大;每种植1万hm 2桉树人工林,洪峰流量可增加约10 m^(3)/s。总体来看,大面积种植桉树人工林加剧了水资源量流失,提高了洪峰流量,从而增加了水旱灾害防御的风险。