不同情景下干旱区尾闾湖泊生态水位与需水研究——以黑河下游东居延海为例

水位作为湖泊重要的水文要素之一,在反映湖泊水量变化,指示湖泊湿地生态环境状况等方面都有重要的生态意义。选取黑河下游尾闾湖东居延海为研究区域,采用湖泊形态学法对湖泊最小生态水面和最低生态水位进行了研究。依据水量平衡原理,结合已有研究对不同情景下的生态需水量进行了估算。最后结合黑河输水河道耗水规律,提出不同情景（水文频率）下各水文断面需下泄水量。研究结果对于干旱区流域湖泊湿地的保护和水资源的合理利用都有重要意义,同时也为黑河流域生态输水工程的实施提供现实的科学依据。     

联合Sentinel-3雷达测高和光学影像的青藏高原典型湖泊水量变化估算

青藏高原湖泊对气候波动表现出高度的敏感性,其动态监测数据为区域甚至全球气候变化研究提供重要证据。受恶劣自然环境的限制,青藏高原大部分地区缺乏实地观测数据,现有的青藏高原湖泊变化分析,多基于遥感,湖泊水位与面积等数据通常来自不同卫星,数据之间存在时间上的偏离。本研究融合Sentinel-3 SRAL (SAR Radar Altimeter)雷达测高数据与相同卫星搭载的Sentinel-3 SLSTR (Sea and Land Surface Temperature Radiometer)光学影像监测了2016年4月—2022年9月青藏高原四个大型湖泊(阿牙克库木湖、色林错、青海湖、纳木错)的水位及面积变化。通过将监测结果与实测水位及与DAHITI水文产品对比分析,确认Sentinel-3雷达测高数据能够准确地反映高原大型湖泊水位的周际和月际变化特征。结果表明：(1)四个湖泊的水位在监测期内逐年上升,分别上涨了3.01 m、2.04 m、1.62 m、0.28 m。四个湖泊的面积与水位季节变化特征一般表现为：夏季季风期湖面显著增大,非季风期逐渐减小。(2)湖泊水位在第二季度最低,第三季...     

3 万年来亚洲降水与大气环流变化重建和模拟综述

区域性的湖泊水位能反映有效降水及气候变化,已成为重建第四纪降水和水量平衡最重要的指标。亚洲分布着几乎全球各种成因类型的湖泊,第四纪湖泊演化在全球第四纪研究中占有重要地位。多年来通过对地貌学、沉积学、生物地球化学和考古学的研究重建了各个区域的湖泊水位变化,并据此建立了湖泊演变数据库,作为研究第四纪亚洲区域气候变化的重要基础。本文介绍湖泊水位气候理论的发展历程,回顾晚第四纪亚洲湖泊水位研究的历史;分析晚第四纪亚洲从西到东不同区域湖泊水位变化历史和地域特征,并根据晚第四纪冰期和间冰期的两个特征期湖泊空间变化特征,从古气候模拟的角度探讨了气候驱动机制下湖泊水位变化的成因。     

2003-2009 年中亚地区湖泊水位变化的时空特征

利用ICESat/GLAS 卫星测高数据产品获取2003-2009 年间中亚地区24 个典型湖泊的水位信息,分析该地区湖泊水位变化的时间过程和空间特征,并结合流域内气象观测数据和冰川、水坝分布图,分析不同类型湖泊的水位变化对气候变化与人类活动的响应。结果表明,湖泊水位变化与湖泊所在流域的年均降水量的变化呈显著的正相关;冰川融水对高山封闭湖泊的变化具有重要作用,其中在青藏高原北部、帕米尔高原和天山中部有大量冰川分布的流域,湖泊水位变化与湖泊补给系数呈正相关,水位主要表现为升高或稳定的状态;而在天山和阿尔泰山高地区无冰川补给的流域,水位随湖泊补给系数的增大而呈现负变化。水利枢纽或拦水坝为人类活动对湖泊的直接影响因子,其空间分布与近年来外流湖和平原尾闾湖的水位变化有关。拦水建坝的外流湖和尾闾湖的水位下降明显,而未建拦水坝或水利枢纽的外流湖水位相对稳定,进一步印证了近年来中亚水资源过度开发造成湖泊水位下降的事实。     

末次盛冰期以来中国湖泊记录对环流系统及气候类型的响应

为了探讨中国长时间尺度湖泊时空演变规律和潜在的驱动机制,本文在柯本气候分区和中国季风—非季风区的划分基础上,对中国34个有明确数据的典型湖泊运行CCSM 3.0气候模拟系统和水量能量平衡模型模拟其水位变化,同时利用NCEP/NCAR再分析资料对中国按水汽输送划分的季风区进行验证。结果表明,末次盛冰期以来中国湖泊演化主要受千年尺度大气环流的驱动影响,在各个柯本气候区内没有明显的规律性。末次盛冰期以来,在季风区中国湖泊演化主要有早中全新世湖泊水位相对较高以及末次盛冰期和早全新世湖泊水位均较高2种演变规律;在东亚干旱区主要有中晚全新世期间湖泊水位相对较高以及末次盛冰期和中全新世湖泊水位均较高2种演变规律。本文为中国过去气候变化及湖泊演化机制研究提供新的证据,同时为人类全面认识末次盛冰期以来湖泊水位变化提供了新的视角。     

鄱阳湖"斩秋湖"水位调控方式对湖泊湿地的影响及启示

鄱阳湖由于其长期的水文和地质过程形成了独特的碟形湖泊群。人类活动历史演变形成的、与大型通江湖泊节律性水文特征相互协调的"斩秋湖"水位调控是长江中下游季节性湖泊中的一种重要渔业方式。采用PRA方法调查和统计渔业数据,分析了"斩秋湖"人工调控的成因和调控方式;基于"斩秋湖"渔获物组成和年龄结构,分析其对湿地生态系统和关键物种生境的影响。结果表明:"斩秋湖"水位调控会显著改变湖泊湿地物种组成和群落生物量,提出了该调控方式对湖泊湿地保护与管理的启示。     

新疆博斯腾湖水质水量及其演化特征分析

于2008年8月对博斯腾湖进行了系统的水质和水量监测,并结合近50 a来气候水文资料,进行了博斯腾湖演化过程和阶段特征分析。结果表明,目前湖泊最大水深为13.9 m,湖泊面积928 km2,蓄水量52.65×108m3,湖水体矿化度平均1.48 g/L。近50 a来,博斯腾湖水质水量经历了3个明显的不同时期。1966年以前,湖泊处于1 048 m以上的高水位,矿化度低,湖泊受人类活动影响弱。第二个时期为1966~1996年,湖泊水位低,矿化度高,其中1987年湖泊水位处于历史低值而矿化度为最高。随后,湖泊水位明显上升、矿化度下降,湖泊扩展水体淡化。第三个时期为1996~2005年,湖泊水位处于历史高值段,矿化度有所下降但不明显。期间,人类活动对湖泊的影响显著,除流域农业用水影响外,城市和工业用水的影响也明显增加。最近几年,湖泊水位快速下降,并于2007年出现历史的低水位,湖泊矿化度也呈现升高趋势,鱼类种群和产量受人类强烈干预。另外,流域社会经济发展带来的城市化和工业化,也导致湖泊污染和富营养化,引起水质进一步恶化,湖泊面临新的生态环境压力。     

湖泊水文情势变化及其生态响应概述

湖泊水文情势(幅度、频率和持续时间)是湖泊生态系统的主要影响因素之一,理解湖泊水位变化的生态响应机制对制定有效的生态水位调控策略具有重要意义。从湖泊水位变化的时间尺度,水位变化对湖泊物理环境的影响,以及水位变化对湖泊大型植物、底栖藻类、大型底栖动物、鱼类和鸟类的影响等方面论述湖泊水位变化的生态后果,为实现湖泊水位的生态调控提供参考。     

鄱阳湖水位变化的复合驱动机制

基于对鄱阳湖开放水文系统特点和影响因素的深入分析,通过构建一组联合的神经网络模型,定量辨识了包括湖盆地形变化、三峡工程作用、长江流域气候变化等因素对湖泊水位变化的影响分量、时空差异及其发展趋势,并对其作用机制进行了探讨。结果表明：相对于1980—1999年,2003—2014年鄱阳湖湖盆地形变化、三峡工程运行、长江流域气候变化和其他人类活动对湖泊水位降低的平均贡献率分别为50%、18%和32%。由于影响机制的不同,湖泊水位对这3个驱动因子的响应表现出明显的时空差异。冬、春季节湖泊水位降低主要由湖盆地形变化引起,而夏、秋季节的水位降低则主要归因于长江流域气候变化及其他人类活动的综合影响。湖盆地形变化对湖泊水位的影响在湖区都昌站附近最为突出,并且该影响仍呈长期增加趋势。三峡工程引起的湖泊水位变化在湖口处最大,向南部湖区逐渐减弱,其长期变化趋势日渐稳定。长江流域气候变化及其他人类活动的作用值得特别注意,该影响年际间波动较大,在某些年份里（如2006年、2011年）可成为湖泊水位降低的主导因素,但年际变化趋势不明显。     

天目湖水文特征变化及其对上游湿地和湖泊生态环境的影响

水文过程在湖泊和湿地形成、发育、演替甚至消亡过程中起重要作用,探讨天目湖水文特征变化及其对上游湿地和湖泊生态环境的影响有利于天目湖的保护和利用。利用1960~2001年实测的水文和气象资料,研究了天目湖的水文特征及其变化。42 a来,天目湖区的降水量略有增加,蒸发量逐渐减少,入湖水量不断增多,水位明显上升。采用吴淞高程对典型枯水年、平水年和丰水年天目湖湿地出露情况进行了分析,结果表明,枯水年17 m高程以下,平水年19 m以下,丰水年21 m以下为湿地,湿地面积在不同水分状况年份差别较大。水位上升引起的湿地面积增加丰富了湿地生态系统生物多样性。天目湖水文特征变化对湖泊水质有一定影响,一方面,由于径流量增加,入湖水携带了更多外界的污染物使湖泊污染加剧;另一方面,入湖水量增加和水位上升又会稀释湖中的污染物浓度。近年来天目湖水质总体上呈下降趋势。根据天目湖水文特征的变化和湖泊生态环境状况,提出了建立湿地公园、退渔还湖,调整湖泊水位等湿地管理和湖泊水质改善对策。     

1987年后博斯腾湖水位的还原分析

新疆巴音郭楞蒙古自治州境内的博斯腾湖近年来水位达到了有史记载以来的最高值。通过还原计算得出以下结论文：(1)天然状态下博斯腾湖水位通常在1047．5～1048．5m之间变化,除非特大年径流量(50～100年一遇)水位难以超过1049．00m。(2)博斯腾湖死库容水位为1047．20m。(3)2002年博斯腾湖水位超过1049m完全是人为造成的。(4)现在孔雀河径流量年际变化、年内变化都大于天然状态下。     

新疆孔雀河流域生态基流与天然植被需水量研究

研究和确定流域生态基流及天然植被需水量是为了遏制因河道断流或流量减少而造成的生态环境退化,以确保流域生态系统健康发展。根据孔雀河流域植被类型分布及多年径流状况,将河道分为A、B两部分,A段为孔雀河上游塔什店至第三分水枢纽常年未断流河道;B段为第三分水枢纽以下天然植被主要分布区。基于塔什店水文站近50 a水文数据,结合Tennant法等4种方法对A段河道生态基流进行估算;选择潜水蒸发法、定额法对B段距河道1 km辐射范围内的天然植被需水量进行计算。结果表明:Tennant法估算的年均生态基流为9.13 m³·s^-1,对应基本生态水量为2.88×10⁸ m³·a^-1,满足A段河道2000—2018年多年平均河损,且近10 a(2009—2018年)塔什店实测年均流量均可满足此生态基流标准;B段河道辐射范围内天然植被总面积为4.66×10⁴ hm²,生态需水量为0.95×10⁸ m³·a^-1,以孔雀河生态输水工程为例科学调控水资源,在满足A段基本生态基流的同时兼顾B段天然植被需水量。研究结果对实现孔雀河河道修复和不同水平年下生态供水具有一定的意义。     

博斯腾湖的水环境保护与可持续利用对策

本文通过实地调查和对1999～2001年的监测资料的分析,从水环境污染物特性、水环境质量变化、排污源分布及排污量计算等方面探讨了博斯腾湖水环境问题及其成因。提出建立博斯腾湖保护区,加大管理检查和执法力度,加强对农田排污水的控制,强化重点排污口和重点城镇生活污水的排污管理,并通过湖滨湿地生态恢复工程、增源节水工程、加速湖水循环工程等措施,保护和改善博斯腾湖水环境     

近50 a博斯腾湖逐年水量收支估算与水平衡分析

据博斯腾湖流域1958-2010年期间主要河流开都河、黄水沟、清水河、孔雀河的逐年流量资料,结合焉耆盆地降水、蒸发要素的同期观测资料,对大湖区的逐年水量收支进行计算,并依据水量平衡原理对博湖大湖区残差水量进行了逐年分析。结果表明：（1）1958-2010年期间年均入湖水量14.34×10⁸ m³/a,其中入湖河水约占95%;年均输出水量13.96×10⁸ m³/a,其中大湖区输入孔雀河水量约占43%,湖面蒸发耗水量占57%;湖区年均蓄水量71.57±3.92×10⁸ m³10⁸ m³/a,湖水年均水位为1 047.01±0.94 m;（2）极端水文年度水量平衡分析指出：1986年为最枯年份,入湖河水是多年平均值的62%,而出湖河水量是多年平均值的153%,导致年内湖区水位下降0.94 m;2002年最丰年份入湖河水是多年平均值的2.6倍,致使年内水位上升0.80 m;（3）残差水量逐年“正负”变化指出,湖水与地下水之间存在互补关系,过去53 a间湖水补给地下水的年均水量为0.87×10⁸ m³/a。     

全球气候变化下新疆湿地变化特征的初步分析——以博斯腾湖为例

在全球气候变暖的大背景下,中国西北地区呈现出了由暖干向暖湿转型的变化特征,且新疆是显著转型区,温度上升,降水量、冰川消融量和径流量连续多年增加,湖泊水位显著上升。博斯腾湖水质的变化,水位的变化以及湿地芦苇资源的变化都直接或间接的受全球或区域气候的影响。总体来说,博斯腾湖环境变化受自然和人为两种因素制约。但这两种因素对水位变化的影响力在不同时期是有差异的。20世纪70年代以前人为活动对湖水位变化的影响力略大于自然因素对湖水位变化的影响力,在80年代以后湖水位变化主要受自然因素影响。总体来说,湖水位变化以自然因素影响为主,但人为活动加剧了湖水位的变化。     

近50年来人类活动对博斯腾湖水位影响的量化研究

博斯腾湖是新疆最大的湖泊,也是中国最大的内陆淡水湖,其巨大的环境、生态和经济价值一向为人们所关注。近50年来,博斯腾湖水位发生了很大变化,1958~1987年水位持续下降,1988~2002年水位又转为持续上升,目前处于50年来的最高水位。针对其水位变化,利用近50年来的实测数据分析了人类活动对水位变化的影响,定量还原了天然状况下博斯腾湖的水位。研究结果表明,自1958年以来人类活动对博斯腾湖水位变化的影响经历了弱→强→弱的变化过程,其中20世纪70~80年代人类活动对水位变化影响最为显著,90年代以后影响强度有所减弱。     

博斯腾湖环境变化及其与焉耆盆地绿洲开发关系研究

章从自然和人类活动两方面分析了自1958年以来博斯腾湖环境变化。认为：近40年来，自然因素对湖水位变化的影响要大于人为活动对湖水位变化的贡献，绿洲开发引起的入湖水量减少和大量的高矿化度农田排水排入湖区使得博斯腾湖区迅速演变为微咸湖，控制着博斯腾湖水化学类型的变化和形成。在此基础上，探讨了博斯腾湖环境变化与恶焉煮盆地绿洲开发和绿洲环境变化相互作用的机理，指出尽管近10几年来绿洲环境的发展是可持续的，但整个焉耆盆地环境持续发展关键在于控制绿洲开发利用规模。适宜的绿洲发展规模，可保证绿洲环境和博斯腾湖环境的可持续发展。     

博斯腾湖环境变化及其与焉耆盆地[2]绿洲开发关系研究

文章从自然和人类活动两方面分析了自1958年以来博斯腾湖环境变化。认为：近40年来，自然因素对湖水位变化的影响力要大于人为活动对湖水位变化的贡献，绿洲开发引起的入湖水量减少和大量的高矿化度农田排水排入湖区使博斯腾湖迅速演变为微咸湖，控制着博斯腾湖水化学类型的变化和形成。在此基础上，探讨了博斯腾湖环境变化与焉耆盆地绿洲开发和绿洲环境变化相互作用的机理，指出尽管近10几年来绿洲环境的发展是可持续的，但整个焉耆盆地环境持续发展关键在于控制绿洲开发利用规模。适宜的绿洲发展规模，可保证绿洲环境和博斯腾湖环境的可持续发展。     

1974—2009年西藏羊卓雍错湖泊水位变化分析

羊卓雍错(简称羊湖)是青藏高原南部最大的一个封闭型内陆湖泊,位于西藏自治区浪卡子县境内,与纳木错、玛旁雍错一起并列为西藏三大圣湖,是藏南地区重要的风景旅游区。始建于1989年的羊湖发电站于1997年正式投入运营,为世界上海拔最高的抽水蓄能电站。在全球气候变暖和人类活动的影响下,其湖面水位变化及其成因备受国内外关注。利用1974—2009年羊湖白地水文观测资料,分析了36年来羊湖水位年际、年内变化特征及其与自然要素(气温、降水和蒸发等)和人类活动之间的关系。结果表明,羊湖平均水位为19.06 m,历史最高值出现在1980年,为21.37 m,2009年水位降至17.08 m的历史最低值。自1974年有水位观测资料以来,羊湖水位呈波动式下降趋势,其中,1974—1977年水位表现为逐年下降,幅度为0.26 m/a;之后至1980年以0.4 m/a呈上升态势,1980年羊湖水位达到了历史最高值;此后,至1996年水位呈显著下降趋势,减少速率为2.08 m/(10 a),1996年是羊湖水位上升的一个转折点,至2004年水位在逐年上升;2004—2009年是一个水位显著下降的时段,速率为0.57 m/a,也是水位下降趋势最为显著的时段。羊湖水位下降年份占整个时段的56%,而44%的年份水位在上升。1974—1984年及2001—2005年水位高于多年平均值,而1985—2000年及2006年之后水位都低于多年平均值。羊湖水位的年内最低值一般出现在6月,最高值则在10月。羊湖年内水位变化对流域降水量的响应具有一定的滞后性,时间为2个月左右。羊湖水位变化主要是由降水波动、气温上升、蒸发的变化等自然因素共同作用的结果,特别是,流域年际降水量波动是湖面水位升降的主要影响因子,人为和工程的影响范围和程度均较小。自羊湖电站1997年运行以来,流域的环境在暖湿的气候大背景下有所改善,且对羊湖水位变化无明显影响。但如果电站不能蓄水与发电并举,达不到总体不消耗羊湖水量的设计目标和水量平衡,对羊湖水位的影响将不可忽视。