水工程规划设计关键生态指标体系

从河流开发与保护的流域生态安全概念出发,基于驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)的模型方法,构建了水工程规划设计关键生态指标体系。在分析流域生态系统结构和功能的基础上,提出该指标体系包括5个生态属性层,即水文水资源、水环境、河流地貌、生物及栖息地和社会环境,分析各属性主要生态要素,并进一步细分为19个要素层。根据中国水工程规划设计类型和阶段划分,考虑不同的空间尺度效应,建立了该指标体系的结构框架,并采用专家咨询、频度分析方法,筛选确定了36个关键生态指标。该指标体系具有多维度、多层次的特点,可适用于不同空间尺度、不同规划设计阶段及水工程类型。     

珠江河口水环境时空变异对河口生态系统的影响

分析近20年来珠江河口水环境变异的特征,探讨珠江河口水环境与水生物相互联系和相互作用的关系。结果表明,珠江河口形态、地貌、水文情势和入河污染物等变异改变了珠江河口水生物的栖息条件,削弱了河口生态系统的自动调节修复能力和稳定性,对河口生态系统的物质循环、能量流动和发育演化平衡构成了重大影响。     

筑坝对河流生态系统影响研究进展

河流是陆地生态系统和水生态系统间物质循环的通道,筑坝人为改变河流物理、化学、生物地球化学循环模式,影响河流生态系统的结构、功能.分析了筑坝对河流水文水力特性、生源要素(氮、磷、硅等)、水生态系统结构和功能的影响以及河流生态系统恢复等研究的进展.随着水库成为陆地水分循环的一个主要组成部分,对流域生态系统健康的影响日益显著,进而对大坝的生态效应、河流生态恢复等需要进行深入的研究,减轻大坝的负面效应.     

崩滑堰塞坝(湖)的地貌环境效应

崩滑堰塞坝(湖)具有显著的地貌环境效应,这种效应在时间尺度上分为短期和长期2种,主要表现在河流水文过程、地貌演变、环境生态、景观等方面.堰塞坝形成初期河流原有生境受到干扰,河流生态和景观出现退化.堰塞体溃决强烈改变下游水文过程及河流地貌,严重冲击河流生境和生态,并可能对下游基础设施和群众生命财产造成灾难性破坏.长期稳定维持的堰塞坝深刻影响河流地貌过程,并显著改善河流生境、生态,提升景观水平.堰塞坝(湖)是河床持续下切、岸坡失稳而自然反馈形成的裂点,能增加河流阻力,控制河床下切,如能长期维持是河流健康稳定的促进因素.     

大渡河金川-巴底河段河流地貌特征研究

对大渡河中游金川-巴底河段水系格局、河谷形态、河流阶地及第四纪沉积物进行研究,分析河流地貌的发育特征、影响因素以及发育演化史,为区域稳定性评价提供依据。研究表明,该区域为具有夷平面的深切峡谷地貌区,发育三级夷平面和4~6级阶地,河流地貌发育经历三个阶段,河流地貌的形成与演化受构造、岩性影响明显。     

基于构造地貌参数的新构造运动研究进展与思考

构造地貌是新构造运动与外地质营力以岩石为物质基础相互作用的产物,是反映新构造运动最为直观的信息载体。构造地貌参数是对内力作用形成地貌的外在形态特征的定量化表达,对于定量化揭示新构造运动信息具有较大的潜力。基于地貌过程对构造抬升的敏感响应,河流和山坡地貌形态特征成为记录新构造运动信息理想载体。分析了具有显著影响的基于河流水力侵蚀模型的河流地貌参数的应用原理,介绍了Martin D.Hurst等2013年在山坡地貌参数对构造隆升延缓响应方面的最新研究成果,并尝试讨论了这些地貌参数对构造抬升的指示意义。认为构造地貌参数能够较好地揭示隐含在构造地貌形态中的新构造运动信息;获取不同时段的地貌参数可以实现对现代构造地貌过程的动态研究,以获取最新的地壳活动信息。但是,构造地貌研究并不能解决构造活动的年代序列问题,同时也难以排除一些非构造因素的影响,目前构造地貌参数在新构造运动中的应用仍处于定性研究的瓶颈阶段。结合构造地貌参数和地质、地貌记录以及实验模拟,建立地貌参数的混合模型是实现利用地貌参数进行新构造运动定量化研究的重要途径。     

新疆乌恰康苏地区构造地貌与景观生态格局研究

新疆乌恰康苏地区位于西昆仑山与西南天山对冲作用形成的盆山耦合带,其构造地貌具有显著的山地-平原分布格局特征.文章以"3S"技术为基础进行构造地貌填图,划分新疆乌恰康苏地区的景观类型,研究构造地貌对该区域景观生态格局的影响.采用垂向山地-平原构造地貌为指标,划分5个景观类;以土地利用类型+植被覆盖为指标,划分6个景观型;...     

水—粮食—能源—生态系统关联研究进展

传统的水—粮食—能源关联对生态系统的支持与反馈能力考虑不足,增加了协同保障区域水—粮食—能源安全的难度.综述了近年来国际上水—粮食—能源—生态系统关联框架的搭建,发现有必要从生态系统服务的角度统筹水、粮食、能源等资源部门的社会治理过程.基于生态系统类型,可分为农业、河流、森林、草地和城市生态系统的5种常见关联结构,但目前针对森林和草原生态系统的研究相对不足.量化评估中子系统边界的确定,关联预测中多主体对关联的影响,整合优化中结合资源管理和生态修复是难点所在.未来可以从把握区域特征、扩充指标体系、整合模型需求和优化国土空间4个方向入手优化水—粮食—能源—生态系统关联结构,为区域可持续发展提供整体决策依据.     

论平顺天脊山国家地质公区地质遗迹类犁及评价

山西平顺天脊山国家地质公园2011年11月由国土资源部审定为第六批具有国家地质公园建设资格的地质公园。公园内包括通天峡、天脊山和神龙湾3个景区,主要地质遗迹景观96处,其中国家级地质遗迹4处,省级地质遗迹39处,地方级地质遗迹56处。主要的地质遗迹为岩石地貌景观、流水侵蚀地貌景观、构造地貌景观和水体景观大类的泉水景观、河流景观和瀑布景观,其中最重要的地质遗迹景观是流水侵蚀地貌景观和瀑布景观．     

黄河三角洲地质遗迹景观特征与发展趋势

黄河三角洲国家级地质遗迹保护区总面积15．3万hm2,与国内外其他河流三角洲沉积相比,黄河三角洲的沉积环境和沉积模式有其独特之处,主要是黄河三角洲平原在发展演化过程中形成的各种河流沉积地貌景观、微地貌景观和河口地貌景观。研究和保护这些地质地貌遗迹,对了解黄河三角洲的演化过程、发展趋势以及提出合理的保护措施有重要意义。     

四个概念性水文模型在黑河流域上游的应用与比较分析

首先结合新安江模型、TopModel、HBV模型和Sacramento模型机理,从模型结构的土层划分、土壤水分计算、蒸散发计算、产流区不均匀性的考虑、产流机制、下渗机制等多个方面进行了理论上的比较,然后选择黑河流域上游为研究区,结合模拟结果对这四个概念性水文模型在黑河上游山区流域应用情况,从土壤水分、蒸散发、径流过程和各径流组分四个方面进行了分析比较。结果显示,概念性水文模型对黑河干流上游山区径流模拟有较好的模拟效果,但是对土壤水分、蒸散发等水文过程只能描述其变化趋势,难以定量,同时,我们还可以得出在所用四个模型中,HBV模型在黑河干流上游山区出山口的径流拟合中有和其他3个模型相当的Nash-Sutcliffe效率系数,并且在枯水期的表现也好,适用性最好。     

Impacts of climate change on flow regime and sequential threats to riverine ecosystem in the source region of the Yellow River

Climate change is expected to have substantial impacts on flow regime in the Upper Yellow River (UYR) basin that is one of the most important biodiversity hotspots in the world. These impacts will most possibly exert negative effects on the habitat availability for riverine species. Thus, it is necessary to understand the alteration of river flow regime under climate scenarios. In this paper, we use the modified hydrological model HBV in conjunction with three general circulation models under three representative concentration pathways (RCP 2.6, 4.5, and 8.5) to address changes in flow regime under climate change for the UYR basin in the mid-term (2050s) and end-term (2080s) of the twenty-first century. Flow regime is quantified using the Indicators of hydrological alteration approach. Thereafter, the potential threats to riverine ecosystem in the UYR basin are identified based on the projected alterations of various flow characteristics and their ecological influences. The results showed that the magnitude of monthly flow would increase during the dry period. The date of the annual 1-day minimum streamflow will likely shift toward earlier time under different scenarios, and significant increases in magnitude of annual minimum flow of different durations were detected under both RCP 4.5 and 8.5 scenarios in the 2080s. In addition, assessments of the modification degree of the overall flow regime revealed that climate change would remarkably modify (medium level) the overall flow regime in the UYR basin, particularly by the end of the twenty-first century or under the high emission scenarios. Besides, destruction of habitat and reduced availability of food induced by substantially increased hydrological instability in the 2080s would make two endangered fishes more vulnerable in the UYR basin. These findings provide insights into potential adaptive countermeasures for water resource management and environmental system restoration in the Upper Yellow River.     

祁连山黑河干流山区水文模拟研究进展

流域水文模拟是在认识水文规律的基础上, 对流域水文过程的一种数学描述.黑河流域作为典型的内陆河流域历来是研究寒区、 旱区水文过程的热点区域.祁连山黑河干流山区的水文模拟研究也备受学者们的关注, 经验模型、 概念模型和分布式水文模型在该区域均有应用, 虽然都对出山径流做出了准确的模拟, 但是引进的模型对高寒山区水文过程的刻画不够详细.内陆河高寒山区流域的水文模拟要充分考虑冰川、 积雪、 冻土等因素所引起的特殊寒区水文过程, 准确刻画这些水文过程是高寒山区流域水文模拟成功的关键.今后应该继续加强野外观测, 深入开展冻土水文过程、 冰雪水文过程的模拟研究, 发展真正适合于高寒山区流域水文过程的分布式水文模型.     

降雨和地形地貌对水文模型模拟结果的影响分析

概念性水文模型数量众多,判断模型是否适合研究流域可以通过模拟结果来体现,但是熟悉流域的产汇流特性可以筛选模型,从根源上大量减少工作量,也可以解决相似流域无资料的问题。选取6种概念性水文模型,以马渡王、板桥和志丹这3个半湿润与半干旱流域为研究区域,探讨流域特性与模型结构之间的关系,并通过降雨和地形地貌分析其对模型模拟结果的影响。研究结果表明,流域地形及植被对产汇流过程有重要影响,由于局部产流现象严重,河道坡度影响大于流域平均坡度,当区域气候条件相差不大时,地形地貌比降雨对流域产汇流特性影响更大。因此对于水文模型的选择,可以在熟悉流域产汇流特性的基础上因地制宜,必要时可以增加适合研究流域的模块来获得更好的预报,在半干旱与半湿润流域,同时具有蓄满和超渗机制的模型能得到更好的应用。     

气候变化对陆地水循环影响研究的问题

简要地回顾了现存的由气候情景驱动水文模型研究气候变化对陆地水循环影响的方法。指出这种单向连接方法很难将气候变暖及人类活动引起的陆地水循环变化反馈给大气。这既影响对降雨的预测精度,又不能正确地描写陆地水循环的变化。近10年来气候学家对大气环流模型中陆面过程模型的改进以及水文气候学家对大尺度水文模型研究所取得的进展,展现了它们之间的互补性,以及未来用水文-气候耦合模型方法研究气候变化与人类活动对陆地水循环影响及水资源预测的可能性。     

城市化生态水文效应

研究城市化的生态水文效应对于指导河流的保护与生态修复实践具有重要意义。基于河流径流情势在维持河道生态系统完整性方面的重要性,在分析现有生态水文指标体系的特征及可操作性的基础上,建立了以径流历时曲线、洪峰流量频率超出曲线和T_0.5(区域径流超出天然状态下重现期为0.5年的降水所产生的洪峰流量的时间占区域有径流总时间的比例)为代表的生态水文指标体系。利用SWMM(Storm Water Management Model)来模拟不同城市化程度下的降雨径流过程,并利用所建立的生态水文指标体系模拟其生态水文效应。结果表明:城市化程度越高,其时段流量幅度及历时越大,洪峰流量及发生的频率越大,T_0.5越小。城市化通过改变径流的大小、历时及频率,改变了水域生态系统完整性与多样性,进而对河道生态系统产生了负面影响。     

地理信息系统与水文模型集成研究述评

从地理信息系统与水文模型的集成方式,水文模型计算域的空间离散等方面讨论了GIS与水文模型的集成问题,再从四个方面分析了GIS与水文模型集成存在的问题。由于分布式水文模型对空间数据的需求,又从GIS、RS与水文模型的集成现状与发展讨论了集成研究的目标。     

Utilizing the MODIS-derived leaf area index to investigate the impact of vegetation processes on hydrological simulation of macroscale catchment

Integration of vegetation processes in rain–runoff (RR) models significantly affects runoff response by influencing evapotranspiration in mesoscale catchments. However, it is impossible to interpret the impacts of vegetation processes on runoff simulations in macroscale catchments using results from mesoscale catchments. Few studies involved vegetation process impacts on hydrological simulations by integrating daily vegetation information into conceptual RR models of macroscale catchments. In this study, we integrated the remotely sensed leaf area index (LAI) from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) into a daily Distributed Time-Variant Gain Model (DTVGM). Then, this study assessed the performances of two DTVGM versions, with and without vegetation processes, in the Wei River catchment, China. The results showed that: (1) Integration of MODIS-LAI into the DTVGM model improved the calibration and runoff simulation results of the initial DTVGM model. (2) Inclusion of vegetation processes in the DTVGM changed the simulated proportions of water balance components in the hydrological model and made the simulation of water balance components more accurate. (3) The fact that inclusion of vegetation processes could improve the hydrological simulation performance of the daily conceptual RR model in the macroscale catchment was consistent with studies in mesoscale catchment.     

Climate change impacts on a Mediterranean river and the associated interactions with the adjacent coastal area

The Spercheios river basin—coastal marine area is a complex natural and interdependent ecosystem, highly affected by human activities and interventions. Such sensitive systems are even more vulnerable to alterations of the hydrological cycle components and it is likely to be rapidly and severely affected by climate change. In order to examine the climate change impacts on water resources of the study area, the interaction between the hydrology of the river basin and the hydrodynamic of the coastal marine area was examined using two models. Based on the results, although the irrigation needs decrease for the years 2050 and 2100 due to corresponding decrease in cultivated areas, temperature increase and precipitation decrease are both expected to influence the water resources of the Spercheios river basin, which will directly affect the Maliakos Gulf hydrodynamics. The necessity to adopt a holistic approach which will treat river basins and coastal marine areas as an integrated whole, with regard to environmental, socio-economic and political framework, is evident.     

土地利用变化对流域生态需水的影响分析

人类对流域生态系统的干预,导致季节性淹没区减少,天然湿地丧失,生态环境的恶化和生物多样性锐减,土地利用方式发生了剧烈变化。以流域整体性理论、物种多样性理论、物种耐性理论和景观生态学理论为基础,分析了土地利用方式对生态需水的影响。结果表明,河岸天然植被生态系统通过削减洪峰、增补枯水和截留污染物的作用,来影响流域的水量分配和水质改善,使流域受水分不足威胁的程度降低,即在更大的时间与空间尺度上,保证了流域对生态水的需求。因此,为了流域生态系统的可持续发展,应采取保护湿地、河溪森林植被、水陆交错带等合理的土地利用方式。