气候变化和人类活动对鄱阳湖流域径流变化的影响研究

20个世纪60年代以来,鄱阳湖流域径流呈现出增加趋势,特别是1990年代流域径流增加显著,与该时期多次出现洪水灾害事件密切相关.运用Mann-Kendall检验法对1961—2000年流域径流序列进行突变分析,结果显示1992年附近是流域径流突变发生的拐点.基于径流对降雨和潜在蒸散发的敏感关系,以1961—1991年为基准期,定量分析了1992—2000年流域气候变化和人类活动对天然径流的影响分量.结果表明:相对于1961—1991年,1992—2000年多年平均径流量增加211.7mm,其中气候变化引起的增量为282.2mm,人类活动引起径流减小70.6mm,分别占多年平均径流变化量的133%和-33%.不同子流域间,气候变化和人类活动对径流的影响分量相差较大.气候变化因子中,流域降水量的增加,特别是夏季暴雨频率的增加,是引起1990年代鄱阳湖流域径流显著增大的主要原因,其次是蒸发量的长期下降.人类活动对鄱阳湖流域径流起着减流的作用,主要是由于流域内工农业的快速发展,大量水利工程设施的存在提高了水资源的利用程度;另一方面,1990年代流域水土流失状况的有效缓解,有助于增加流域的贮水能力,减小径流.

鄱阳湖流域干旱气候特征研究

本文利用鄱阳湖流域127个站点1960-2007年逐日降水和温度资料,选用Z指数对鄱阳湖流域的气象干旱进行分析,并将干旱分为偏旱、大旱和特旱三个等级.研究结果表明鄱阳湖流域干旱基本呈现出南少北多、南强北弱的空间分布形式.鄱阳湖流域7-12月发生的干旱以偏旱为主,大旱和特旱主要出现在1-6月.线性趋势变化分析表明,2000年以来干旱范围和干旱强度均呈现出增加的趋势,其中,2003、2004和2007年的干旱较为严重.2003年大部分月份偏旱范围广、强度大,全年大旱和特旱出现的范围均较小,但3-4月和6-7月的大旱和特旱强度较大;2004年大部分月份偏旱范围和强度均相对较小,但在3月和6月出现范围较大且强度较强的大旱和特旱;2007年干旱分布更为极端,仅在7、10和11月出现范围较广或强度较大的偏旱,而在5月集中出现面积超过80%的大旱和特旱.

鄱阳湖流域水化学主离子特征及其来源分析

系统采集了鄱阳湖流域湖水、河水,分析测定各单元水体主离子组成.结果表明,鄱阳湖流域枯水期主离子浓度大于丰水期主离子浓度,TDS集中在60—100 mg.L-1,属于弱矿化度水;总硬度浓度40—60 m.gL-1,属于软水;其中Ca2+和SO24-是占绝对优势的离子,分别占阳离子和阴离子总量的45.0%和47.5%.湖区阴阳离子主要以SO24-和Ca2+为主,湖区的水化学类型为HCO3--Ca2+和SO24--Ca2+;河流的阴阳离子以SO24-、HCO3-和Ca2+为主,其水化学类型为受碳酸盐岩和蒸发岩溶解作用的影响较大的HCO3--SO24--Ca2+.鄱阳湖流域丰水期受大气降水和岩石风化影响显著,枯水期由于降雨量大大减少,鄱阳湖流域水化学成分此时主要受岩石风化和蒸发沉淀作用的影响,此时组分点分布在G ibbs图的中部偏向蒸发-沉积区域.通过SPSS软件做离子的相关性分析,各离子之间的相关系数都呈正相关,说明它们之间有共同的来源;各个离子与各产业之间的相关性均为负,除SO24-与第一产业和第二产业的相关性达到|r|>0.3,人类活动对水化学类型影响很小.

鄱阳湖流域气候变化特征及其对径流的驱动作用

以1960-2007年鄱阳湖流域14个国家气象站的气象监测资料以及＂五河＂水系中5个水文监测站的径流资料为基础,采用Mann-Kendall检验法分析了流域气温、降水、潜在蒸发以及径流的变化趋势,在此基础上,通过建立降水和潜在蒸发对径流的驱动模型,定量分析了不同年代气候变化对赣江、信江以及抚河径流变化的影响.研究表明,1960-2007年鄱阳湖流域气温升高,降雨增加,潜在蒸发量却呈长期的下降趋势,径流变化过程与降雨过程总体一致,但不同时期各站点变化趋势差异较大.气候变化对径流的驱动作用表明,相对于流域1960s的气候条件,其他年代气候变化均起着增大径流的作用,其中气候变化驱动作用最大的1990s导致径流增加194.3~321.3mm,最小的2000s导致径流增加32.7~106.5mm.此外,受不同年代流域降雨变率以及流域调蓄作用影响,1970s和1990s气候变化导致的径流增量以信江为最,而1980s和2000s则是赣江最大.

鄱阳湖流域天然径流变化特征与水旱灾害

为探讨鄱阳湖流域河川径流的变化过程和规律,深入了解径流特征及其与鄱阳湖水旱灾害的关系,利用时间序列分析方法,对鄱阳湖流域五河水系干流河段主要控制水文测站的天然径流系列进行了研究。研究显示,鄱阳湖五河径流年内分配集中程度在0.43到0.56之间,集中期为每年的5月底6月初,比鄱阳湖汛期提前1-2个月。径流多年变化变差系数变化在0.28～0.33之间,径流年际变率较大,在年代际变化上20世纪90年代径流增加尤其突出;径流序列呈长期的增加趋势,1998年后增加趋势变缓;鄱阳湖流域五河水系出现特大枯水年和丰水年的概率较大,出现平水年的概率略小。以上结果表明,五河汛期来水是影响鄱阳湖洪水的重要因素,而其形成、发展过程还受到长江中上游洪水的控制;径流的长期变化中,气候因素是引起鄱阳湖流域径流变化主导因素,水土流失和水利工程的建设等人为因素起着一定的辅助作用;径流序列枯、丰循环周期的交替变化过程,与过去几十年间流域内出现的干旱、洪水现象具有较好的一致性。

网格大小选择对大尺度分布式水文模型水文过程模拟的影响

以鄱阳湖信江流域为研究区,分析了网格大小选择对大尺度分布式水文模型水文过程模拟的影响。研究结果显示,在同样参数条件下,1,2和4km这3种不同尺寸网格对模拟的总径流量影响较小,但网格大小显著地改变着模拟水流在地表径流和地下径流间的分配;不同网格的模型计算的实际蒸发量的差别不显著;大网格的模型计算的地下水补给量大。经过率定后的3种不同网格的模型均能较好地模拟流域的径流过程,但2km网格模型模拟的总体效果要好于1km网格模型和4km网格模型。研究表明,对于分布式水文模型,网格的精细并不一定提高模型的模拟效果,一定精度空间数据的输入条件下,分布式水文模型存在一个合适的网格大小使得模型的模拟效果最佳。在流域水文模型的具体应用中,应考虑流域本身的尺度以及模拟的目的和精度要求,选择合适的网格大小,同时应结合模型机理,解释模拟结果。

一个新的分布式水文模型在鄱阳湖赣江流域的验证

考虑同类模型在模拟大尺度流域时存在的一些弱点，开发了基于单元网格，并且结构较为简单、参数数量较少的分布式水文模型WATLAC。为了验证该模型在大尺度流域长时间序列的模拟效果，选取鄱阳湖流域的最大子流域——赣江流域（8．17万km^2）为验证区域。流域的空间非均匀性由单元网格离散并模拟。根据下垫面数据精度，选取4km×4km的离散网格尺寸，并应用ArcGIS等软件建立流域网格信息，生成模型输入数据。采用1960～1989年外洲站和峡江站的实测资料对模型进行了验证。率定期（1960～1969年）两水文站日、月和年径流确定性系数在0．81～0．93，Ens系数在0．79～0．99，年径流统计量相对误差均低于8％；校核期（1970～1989年）两水文站日、月和年径流确定性系数在0．76～0．92，Ens系数在0．75～0．91，年径流统计量相对误差均低于2％。结果显示，模拟的径流量与实测值吻合良好，模型在赣江流域得到了很好的验证。模型对赣江流域具有较强的适用性，在流域水资源管理中具有较好的应用前景。

鄱阳湖流域降水量变化对水沙演变影响研究

利用鄱阳湖流域"五大"入湖河流控制水文站实测水沙资料,探讨了鄱阳湖流域1961—2006年水沙变化特征及其演变趋势,在此基础上应用线性回归分析方法揭示了鄱阳湖流域水沙演变过程对流域降水的响应。研究结果表明,1961—2006年鄱阳湖流域降水量和入湖径流量总体略呈上升趋势,降水日数呈下降趋势,表明降水强度增加、降水时间分布不均匀更加明显。鄱阳湖流域降水和径流基本符合幂函数关系。相关分析结果显示,鄱阳湖入湖泥沙总量和径流量、降水量、降水强度均具有很好的正相关关系,水体中的泥沙含量和径流系数具有很好的负相关性,说明流域降水量和降水强度均对流域产沙量和输沙量有促进作用;流域月降水量与月输沙量基本符合幂函数关系,进一步说明了流域产沙量是降水量和降水强度综合作用的结果。

从’98洪水看鄱阳湖流域的水土保持可持续发展

’98洪水给鄱阳湖流域造成了严重的灾害 ,笔者在分析洪水成因和鄱阳湖流域水土流失现状的基础上 ,指出传统农业生产模式单一、毁林开荒、林地林种结构单一等是影响鄱阳湖流域水土流失的重要因素。并针对鄱阳湖流域的情况 。

鄱阳湖五河流域越冬水鸟的多样性

于2016年1月和2017年1月,利用样线法和同步调查法对赣江、信江、饶河、抚河、修河五河流域水鸟现状开展调查,共记录到越冬水鸟7目11科46种,包括目、鹈形目、鹳形目、雁形目、鹤形目、鲣鸟目和鸻形目;其中国家Ⅰ级保护动物2种:黑鹳(Ciconia nigra)和中华秋沙鸭(Mergus squamatus);国家Ⅱ级保护动物2种:小天鹅(Cygnus columbianus)和鸳鸯(Aix galericulata).在居留型方面,冬候鸟33种,占总数71. 74%.五河流域中越冬水鸟的物种数以修河和抚河最高(各24种);越冬水鸟物种多样性指数最高的为修河(2. 998),抚河流域最低(1. 924).利用R语言基于个体数据进行了稀疏外推,预测了五河流域对越冬水鸟的最大承载力.结果表明:抽样强度充分,五河水系水鸟种数估计值与观察到的物种数一致;同时,五河流域虽有相当数量的越冬水鸟分布,但鄱阳湖越冬水鸟并没有向五河水系扩散.

长江中游典型河湖湿地主要水环境问题及生态环境地质风险评价区划

为查明长江中游河湖湿地主要生态环境地质问题,选取鄱阳湖、洞庭湖、丹江口库区官山河流域等典型工作区开展了综合地质调查。从区域、流域尺度查明工作区主要水环境问题、评估官山河生态环境地质风险是项目主要任务之一,结果表明:(1)江汉-洞庭平原及鄱阳湖平原赋存区域性原生高砷、铵、铁、锰地下水,鄱阳湖平原发育高碘地下水;江汉-洞庭平原出现高磷地下水;Fe(Ⅲ)还原溶解是高砷、磷地下水形成的主要过程,微生物介导的有机质降解是高铵、磷、碘地下水形成的主要因素;土壤N、生活污水和化肥是鄱阳湖平原地下水硝酸盐主要来源;在洞庭湖平原,受污染的地下水向地表水排泄增加了后者污染物载荷,潜在的导致地表水污染。(2)官山河流域地表水体总氮、总磷浓度多劣于Ⅲ类水质标准,导致水质劣于Ⅲ类标准,有机氮对总氮贡献较大;其子流域存在不同等级的土壤侵蚀、地质灾害、人为污染、饮用水源、水环境、水生态、水生境风险。上述成果提升了典型河湖湿地区地质调查工作精度,为长江中游生态环境保护修复及水资源管理提供科学依据,支撑了长江大保护与长江经济带战略。

鄱阳湖流域水文效应对气候变化的响应

以鄱阳湖流域为研究区，以地表地下耦合的分布式水文模型WATLAC为模拟工具，探讨流域水资源对气候变化的响应。水文模型以2000~2008年为模拟期，以流域河道日径流量来率定（2000～2005年）与验证模型（2006~2008年）并取得了满意的模拟效果。基于此，假定未来气候变化情景方案，通过径流量、土壤蒸发量和基流量来探讨气候变化对流域水资源的影响。结果表明，径流量与基流量对降雨变化有着较强的敏感性，而土壤蒸发量对温度变化的敏感性较强。在降雨一定条件下，水文变量均与气温变化近似呈线性关系；在气温情景一定条件下，水文变量均与降雨变化呈非线性关系。随着降水的减少，气温对径流、土壤蒸发和基流的影响也随之减弱；气温对上述变量的显著影响主要表现在降水增加的情况下。相同的气温变化情景下，降水增加比降水减少对径流量的影响更加显著，降水减少比降水增加对土壤蒸发量与基流量的影响更加显著，表明降水变化对水文变量有着不同程度和方向的影响作用。

湖泊流域水文学研究现状与挑战

湖泊蕴含丰富的淡水资源,是区域发展的重要支撑。气候变化和人类活动加剧全球水资源时空分布差异,伴随越发频繁的湖泊洪水和干旱问题,影响区域经济社会用水安全和湖泊生态系统健康。湖泊流域是一个相对独立完整的地理单元,具有明确的水文边界,因此,一直以来是水文研究的理想区域。针对21世纪以来湖泊流域新呈现的水文问题,基于文献调研,结合长江中游鄱阳湖流域案例,重点就流域水文极值与湖泊洪旱、湖泊水文对流域植被变化的响应、湖泊流域系统水文水动力集成模拟、湖泊流域水平衡演变及未来变化趋势预测等若干水文问题的研究现状和问题进行阐述,提出未来拟着重研究的若干主题。研究可望丰富流域水文学和湖泊水文学内容,对相关学科未来发展提供参考。

鄱阳湖流域水化学环境参数的变化特征

分别于2010年2月和7月,对鄱阳湖湖区和入湖河流的pH、TDS以及主要离子浓度进行了测定,分析了主要离子组成的时空变化特征及其影响机制。结果表明,鄱阳湖流域水体属于弱矿化度软水,Ca2+是湖水和河水的主要阳离子,分别占阳离子总数的59.35%、49.89%;HCO-3是湖水和河水的主要阴离子,分别占阴离子总数的53.37%、59.37%,水质类型为Ca-HCO-3型水;主要离子组成和TDS浓度具有明显的季节和沿程变化特征,这与降雨季节性变化以及不同水系的地质背景有关;从河流水系上游至湖区的水化学特征依次为HCO-3型、HCO-3-SO2-4和SO2-4型。从水化学控制机制上看,鄱阳湖丰水期受大气降水作用和地质条件影响显著,而枯水期降雨量大大减少,主要受岩石风化、蒸发沉淀作用和人为输入的影响。除此之外,SO2-4型水的增加与长江干流酸化以及丰水期长江顶托倒灌现象有密切关系。

鄱阳湖及五河尾闾演变特征

自然、气候变化和人类活动引起的江-湖-河关系的变化导致了鄱阳湖湖区及五河尾闾的演变加剧,给鄱阳湖湖区及五河尾闾地区的水文、环境、生态以及社会经济发展等造成了极大的响应性影响.本文对近年来鄱阳湖湖区和五河尾闾演变,鄱阳湖、长江和"五河"的江-湖-河关系尤其是水沙关系的变化及其驱动机制,以及相应的调控对策进行了综述.对江-湖-河关系及调控研究的研究方向提出了展望.

鄱阳湖流域农业生态环境变迁及其启示

为研究农业开发与生态环境的关系,总结不同历史时期鄱阳湖流域农业生态环境特征及其演变特佂。其总体特征反映在森林、土地、水、生物资源和生态环境建设方面。生态环境变迁历史对该流域农业发展具有重要的启示。

鄱阳湖流域水文连通性的影响因素和环境效应

在气候变化和人类活动的双重影响下,流域下垫面情况发生了显著变化,这些变化很大程度上改变了流域的水文连通性,进而导致一些生态环境问题的发生。以鄱阳湖流域为研究区,采用自动地球科学分析系统(SAGA),引入考虑景观单元地形和土地覆盖等多因素的地形湿度指数和网络指数方法,分析了鄱阳湖流域水文连通性的空间格局,揭示了坡度变化、土地利用方式和土壤类型等对水文连通性的影响与贡献,并以此探讨水文连通与水土流失、洪涝等方面的关联性。研究发现,鄱阳湖流域的水文连通性呈北高南低的分布特征。总体上,鄱阳湖流域可分为近湖区的强水文连通区、河流水系周边的中等水文连通区和上游山区的弱水文连通区。进一步空间分析得出,坡度低缓的低洼区通常NI值较高,而起伏变化大的地区NI值较低,表明了地形因子对水文连通性具有重要影响。就鄱阳湖流域不同土地利用方式和土壤类型而言,灌木林和森林的水文连通性最弱,湿地、水体和耕地的较好,黄壤和黄棕壤的水文连通性最差,冲积土、水域和水稻土的较好。这是因为在地形的主导作用下,流域下垫面的土壤入渗能力、蓄水和产流特点等共同影响了水文连通性的空间差异性。研究虽然侧重于从宏观角度上识别鄱阳湖流域的水文连通及其影响因素,但最终可为流域土壤保护、土地利用规划和自然灾害应对等方面提供决策依据。