河湖水系连通功能及适应性分析

基于我国当前的基本国情和水利发展趋势,探讨了河湖水系连通的功能类型,将河湖水系连通的资源调配、水质改善、水旱灾害防御三大功能细化到二级功能,提出河湖水系连通功能体系。以大伙房水库输水工程为例,分析了河湖水系连通的适应性条件,可为河湖水系连通深入的研究提供参考。

水利工程对长江荆南三口水系连通功能变化的影响

为了揭示荆南三口地区水利工程与水系连通功能的定量关系,基于1954、1975、1990、2008和2016年5期的水利工程与水系连通功能的相关数据,运用集对分析和相关分析等方法,定量评价了水利工程对长江荆南三口水系连通功能的影响,结果表明:1)区内外水利工程与多年日均径流保证率、河道断流率、输沙效率的相关系数(R2)均>0.5,皆达到显著性水平。2)自然功能3个模块的联系主值数基本呈下降趋势,但物质能量传递功能与生态维系功能下降尤为明显。1990年之前物质能量传递与生态维系功能处于一个较好的状态,1990年后这2项功能的等级已下降至"差";社会功能3个模块的联系主值数的变化各不相同。洪涝防御功能一直处于上升状态,而水资源调配功能和水能与水运资源利用功能都在1954—1990年呈下降趋势,1990年后,水资源调配功能逐渐回升,水能与水运资源利用功能持续下降。3)1954—2008年自然功能等级和综合功能等级都有所下降,直到2016年才稍有回升,但升幅较小,等级较低;社会功能等级在1954—1990年较低,2008年以后回升,且明显高于自然功能等级。

水系连通功能变异下荆南三口流域径流特征

为了探究水系连通功能对流域径流的影响,以荆南三口流域为研究对象,运用模糊综合评判法对水系连通功能进行评判,采用月径流占年径流百分比、年内分配不均匀系数、Morlet小波分析、Sen′s slope等方法,定量分析了水系连通功能变异下荆南三口流域径流特征变化。结果表明:(1)荆南三口流域水系连通功能由1956年为Ⅰ级变为1989年为Ⅲ级再到2008年Ⅱ级,2016年保持为Ⅱ级,1989年为水系连通功能变异年,变异前后河道断流率等指标存在差异,变异后大于变异前。(2)水系连通功能变异下荆南三口流域月径流占年径流百分比更加集中在丰水月份,年内分配不均匀系数增加,表明径流年内分配更加不均匀,易造成旱涝灾害。(3)水系连通功能变异下径流序列演变过程存在的周期变化尺度由3~6 a,7~18 a,22~32 a变为3~6 a,7~8 a,9~12 a,13~16 a,第一主周期缩小12~13 a、第二主周期缩小3~4 a、第三主周期缩小1~2 a,径流丰枯震荡次数增加1~4次,表明荆南三口流域径流发生丰枯交替的频率明显。(4)水系连通功能变异下荆南三口流域径流趋势变化发生不同程度的改变,松滋河西支、松滋河东支、虎渡河径流、藕池河西支减少趋势显著,松滋河西支减弱速率较快,松滋河东支、藕池河西支减弱速率减慢,虎渡河径流减弱速率稍增加,藕池河东支无显著变化。

基于连通功能的河湖水系连通国内相关案例分析

河湖水系连通的功能可概括为三个方面,即提升水资源合理利用能力、改善水生态环境能力和抵御洪水灾害能力。本文根据河湖水系连通的历史演变过程,基于水系连通的三个功能对河湖连通工程案例进行分析,总结河湖水系连通工程的实践经验,为进一步的理论研究提供参考。

基于景观功能连通度的鄱阳湖草洲生境斑块重要性评价

以鄱阳湖草洲为研究对象,综合考虑水位变化与物种扩散生态过程,在识别不同水位梯度下草洲生境范围和斑块组成的基础上,通过基于图论的景观连通度方法分析不同水位梯度和不同扩散距离下草洲景观功能连通度的变化特征,分别运用可能连通度指数的相对值(dPC)和中介度指数(BC)识别重要草洲斑块和关键草洲节点.结果表明,鄱阳湖草洲呈现“水落滩出、水进草退”的景观特征,草洲生境同时面临水体的淹没效应和分割效应.随着水位的增加,草洲分布范围不断缩小,从7.54m水位下的1813.61km^(2)减小到17.17m水位下的182.36km^(2),大斑块破碎与小斑块消失并存.从水位变化过程来看,随着水位的增加,草洲斑块在生态功能上的链接数减少、难以连接的独立组分增加、连接的可能性降低,草洲景观功能连通度逐渐降低.从物种扩散过程来看,物种扩散距离对草洲景观功能连通度具有绝对正向作用,随着扩散距离的增加,草洲景观功能连通度显著增加.共识别出重要草洲斑块124个,这些斑块一般面积较大,主要分布在鄱阳湖中部,集中分布在两个国家级自然保护区内.共识别出关键草洲节点16个,这些节点主要由小型斑块构成且主要分布在鄱阳湖中部和南部的边缘地带.巨型斑块和大型斑块对于维持草洲景观功能连通度有着极其重要的作用,但处于关键节点位置的小型斑块作为脚踏石或连接要素的作用也不可忽视.

基于空间ICA和时间相关方法的人脑视觉皮层V5区的功能连通性研究(英文)

利用功能磁共振成像技术, 将空间ICA和时间相关方法相结合来研究不同活动状态下人脑视觉皮层V5区的功能连通性。首先利用空间ICA处理组块视觉运动刺激的数据, 定位V5区;然后分别计算静息和连续视觉运动刺激两种稳态下V5区与其它脑区低频振荡的时间相关, 检测出该区的功能连通网络。实验结果表明, 静息时V5区的功能连通网络更广泛,且与已知的解剖连通一致; 当被试接受连续视觉运动刺激时,与V5区连通的脑区网络局限在视觉皮层, 此时的网络特定于处理视觉运动这一任务。

基于独立成分分析和时间相关分析的脑功能连通研究方法[英文]

目的:利用静息状态功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)技术,提出联合独立成分分析(independent component analysis,ICA)和时间相关分析的人脑功能连通性研究方法。方法:首先采用空间ICA定位任务激活的脑区;然后选择一个激活区作为感兴趣区域(region of interest,ROI),采用时间相关分析方法检测静息状态大脑特定皮层的功能连通性,并通过检测人脑运动皮层的功能连通性验证方法的有效性。结果:大脑运动皮层功能连通网络包括初级运动区、辅助运动区、初级感觉皮层、背侧前运动区和后顶骨体觉区。实验结果表明,静息状态下,时间相关分析检测到的运动皮层的功能连通网络与已知的解剖连通相一致。结论:利用静息fMRI,结合空间ICA和时间相关分析方法,检测了静息时人脑运动皮层的功能连通网络,为脑区间功能连通的研究提供了一种简便的、无损的、有效的研究方法。

湿地水文连通研究综述

变化环境下湿地水文连通性显著下降,导致湿地面积萎缩和生态水文功能退化乃至流域水环境恶化与水旱灾害风险增大。在定义湿地水文连通性内涵和特征的基础上,系统总结了湿地水文连通的研究历程,可分为萌芽起步阶段(1980-2009年)和研究探索阶段(2010年至今);重点阐述了湿地水文连通的研究热点及进展,主要包括湿地水文连通性的定量评估方法、湿地水文连通功能、湿地水文连通在湿地保护修复和流域水管理中的应用;最后,针对当前湿地水文连通研究存在的问题和薄弱环节,结合新时期湿地保护修复和河湖水系连通等国家重大需求,提出了未来亟需加强研究的重点方向。

基于功能连接的逻辑计算认知任务脑默认功能网络的研究

目前功能连通(functional connectivity)已经发展为功能磁共振(functional MRI)研究脑认知活动的一个重要方法。我们采用时间相关方法,选取后扣带回(posterior cingulated cortex,PCC)为感兴趣区(regions ofinterest,ROI),提取ROI所有体素的平均时间信号,并与其他脑区血氧依赖的磁共振(BOLD)信号进行相关,同时去除全局效应和头动误差,对14例志愿者的计算和静息数据进行组内分析和组间分析,研究逻辑计算任务下默认网络(default mode network)改变情况。结果表明默认网络受到抑制,各脑区信号改变不一致,可能是由于逻辑计算状态下各脑区BOLD信号变化不同,与PCC时间相关性发生改变所致。

基于城市化水平的阜新市水系连通阈值区间的分析

城市河湖水系功能受城市化快速发展影响产生了明显变化。为定量分析水系连通受城市化发展的影响,建立城市水系连通功能和形态变化的两套指标体系,对不同指标间关系进行统计分析,并建立相关方程对定量描述水系连通形态对其功能的影响,最后以阜新市为实例,对其城市化发展规划下的水系连通阈值进行区间范围的确定。

基于功能磁共振的人脑视觉皮层V5区功能连通网络变化的研究

利用功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,f MRI)技术,将空间独立成分分析(spatial independent component analysis,sICA)和时间相关方法相结合研究不同活动状态下人脑视觉运动功能连通网络的变化特性。首先利用sICA处理组块视觉运动刺激的数据,定位V5区;然后分别计算静息和连续视觉运动刺激两种稳态下V5区与其它脑区低频振荡的时间相关,检测出该区的功能连通网络。实验结果表明,静息时V5区的功能连通网络更广泛,且与已知的解剖连通一致;当被试接受连续视觉运动刺激时,与V5区连通的脑区网络局限在视觉皮层,此时的网络特定于处理视觉运动这一任务。

铜陵市河湖水系功能连通性评估

以铜陵市河湖水系为研究区,利用土地利用类型、植被覆盖度、降雨侵蚀力、地形等数据,分别计算了针对总氮、总磷通量的功能连通性指数,对比分析了不同流域及其河湖水系的连通性情况,并提出相应的水文连通调控措施.结果表明:基于总氮的功能连通性指数的平均值在菜子湖、岱冲湖、连城湖、白荡湖、枫沙湖、陈瑶湖、顺安河和黄浒河分别为0.90、0.56、0.53、0.38、0.48、0.52、0.82和0.63;基于总磷的功能连通性指数的平均值在菜子湖、岱冲湖、连城湖、白荡湖、枫沙湖、陈瑶湖、顺安河和黄浒河分别为0.63、0.20、0.17、0.01、0.12、0.15、0.56和0.37;总体上河湖连通性差异显著.本研究从河湖功能连通性角度为河湖水系功能的修复提供数据支持.

基于回归分析的脑功能连通性方法

提出了基于回归分析的脑功能连通性的检测方法。首先，提取静息功能磁共振成像（Functional magnetic resonance imaging，fMRI）数据中0．01-0．1Hz的频率成分；然后，定位感兴趣区域（Region of interest，ROI），计算ROI内所有体元的平均时间信号并作为回归量；最后，分析其他脑区的体元的时间信号与回归量之间的统计依赖关系，从而达到功能连通脑区检测的目的。仿真数据与临床真实fMRI数据的分析结果表明，回归分析在探测人脑功能连通性方面的有效性及可靠性。