三峡工程蓄水对洞庭湖水环境质量特征的影响

三峡工程的运行给洞庭湖水环境质量造成了直接或间接的影响。本研究运用主成分分析法筛选了水质污染指标,采用基于超标权重的综合水质标识指数法对洞庭湖水质进行了评价,并重点分析了三峡工程蓄水后洞庭湖水环境质量变化特征。主成分分析结果表明,影响洞庭湖水环境质量的主要污染指标为总氮和总磷;典型断面综合水质标识指数评价结果表明,三峡工程的运行对洞庭湖水环境质量变化有一定影响,各典型断面多年综合污染指数高于三峡工程建设前,表现为2003 年前水质多以Ⅲ类为主,2003 年后以Ⅳ类为主;ArcGIS 支持下的洞庭湖水环境质量时空分析表明,三峡工程运行后,洞庭湖水环境污染格局发生变化,表现为局部污染区域发生转移,东洞庭湖及洞庭湖出口污染最重。     

湖泊学

TV122 20()4010088洞庭湖调蓄作用分析=AnalvsiS onn咖storage functionofthel)〕11gtingl月ke压慧玲,梁杏//地理与地理信息科学一2003,19(3)一63一66 介绍了洞庭湖及湖区概况;论述了洞庭湖调蓄作用,对增加洞庭湖调蓄功能提出了建议:适度退田还湖,堤烷放淤,搞好长江上游地区及四水流域的水土保持,植树造林,减少水土流失,是根治洞庭湖洪涝灾害的关键.图3表3参7(白识英)HBP444 2004010089太湖台风风暴流准三维数值模拟的应用=A quasi一3Dmi-merieal simulation of Storm。urge eurrents in Taihu肠ke/宋志尧,李瑞杰…//海洋湖沼通报一200…     

基于生态系统服务的洞庭湖湿地生态保护

基于洞庭湖湿地水文监测数据、洞庭湖湿地遥感卫星数据、湿地越冬水鸟观测数据及文献综述,对洞庭湖湿地主要生态环境变化进行了分析。结果表明:1近20年,城陵矶10月水位表现为显著下降趋势(Z=-2.26,p0.05),枯水期其它月份(11月-翌年3月)无显著变化趋势(p0.05);2受人类活动和水位变化影响,各湿地类型在1987-2011年整个时间序列变化较为复杂,而在空间上表现为相对稳定的分布规律;3 2005-2014年越冬水鸟数量和多样性指数无显著变化趋势(p0.05);4湿地退化会影响生态系统服务的供给能力及受益者的实际需求(使用)量。基于以上分析结果,探讨了洞庭湖湿地生态保护的重要性及现有研究在管理层面应用的局限性,并基于文献综述提出使用适合于洞庭湖湿地生态系统管理的驱动力-压力-状态-生态系统服务-响应(DPSER)框架。主要目标是使洞庭湖湿地生态服务由认知走向管理实践。     

典型年洞庭湖系统健康综合评价

以洞庭湖各典型年的遥感影像、相关图件、社会经济数据及水沙、水质监测等实测资料为依据,基于湖泊健康 “PSR”响应模型,构建了综合评价指标体系,确定了具体的评价指标、评价标准、指标权重和评价等级,采用主成分分析法评价洞庭湖系统健康状况的空间差异,以模糊综合评判法评价其典型年动态变化特征。结果表明：① 从各典型年来看,1986年和1998年洞庭湖处于不健康状态,1991年为临界健康;而三峡工程蓄水运行之后洞庭湖均处于临界健康状态。② 从空间分布上看,南洞庭湖系统健康状况相对较好,其次是东洞庭湖,最差的是西洞庭湖。③ 从压力-状态-响应健康指数来看,各典型年压力隶属度均为不健康,尤其是三峡工程蓄水运行后;其状态、响应隶属度一直保持在临界健康水平。这说明洞庭湖虽保持了较为完整的自然形态、结构基本合理、生态服务价值稳定,但已出现“病症”。作为国家级自然保护区,洞庭湖健康整体水平仍需进一步提升。     

基于MODIS数据的2000～2013年洞庭湖水华暴发时空分布特征

洞庭湖蓝藻水华直接威胁着洞庭湖流域的生态安全和沿湖居民的生产、生活。利用2000~2013年期间长时间序列中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)影像数据,通过计算水体的漂浮藻类指数(floating algae index,FAI),提取洞庭湖水华信息,系统分析洞庭湖水华暴发的时空分布特征。结果表明,过去14 a的洞庭湖水华面积相对稳定,虽然面积在减少,但无显著变化趋势;洞庭湖水华年内暴发呈典型的双峰特征,暴发时间主要集中在4~8月;洞庭湖水华主要发生在东洞庭湖的大小西湖地区,在其他地区尚未发现大面积水华;大小西湖水华暴发以小频率为主,但持续时间较长,尤其在2003年、2004年、2005年、2008年和2013年,基本常年都有水华现象存在。     

南极冰山是潜在的淡水资源

洞庭湖自古以来闻名天下，然而，号称八百里洞庭的湖面本应有六千多平方公里，至今日，天然湖泊面积已减少到二千六百九十一平方公里，枯水水面只剩下六百四十五平方公里，洞庭湖被分割成东洞庭湖、南洞庭湖、目平湖、七里湖等几个小湖泊。     

洞庭湖的演变与治理(上)——Ⅰ洞庭湖的沉积

1、湖泊与入湖河流概况 洞庭湖是长江流域三大淡水湖之一,据1977年量测,湖泊水域面积2740平方公里,容积178亿立米,在我国淡水湖中居第二位。今日洞庭湖及其入湖河流情况由图1所示。赤山以西称西洞庭湖,因受泥沙淤积,目前已分裂成许多小湖,有目草湖、大连湖与七里湖等。水面积共345平方公里,占洞庭湖面积的12.6％。赤山以东至湘江口称南洞庭湖,水面积917平方公里,占全湖面积33.5％。湘江口至城陵矶七里山称东洞庭湖,水面积为1476.9平方公里,占全湖面积的53.9％。     

洞庭湖生态系统最终服务价值评估

生态系统最终服务指生态系统直接提供给人类的,由人类直接享用、消费、使用的生态系统服务,目前生态系统服务评估多将最终服务与中间服务混淆,造成重复计算。以洞庭湖为例,建立洞庭湖生态系统最终产品与服务评估指标体系,并综合运用市场价值法、替代工程法和旅行费用法评估洞庭湖提供给人类的生态经济价值。结果表明:洞庭湖生态系统服务总价值为2 154.22×108元/a,其中洪水调蓄和气候调节占总价值的88.69%,是洞庭湖的主导生态系统服务。评价的10项生态系统最终服务按价值量排序,依次为调蓄洪水气候调节淡水产品水资源供给原材料生产释氧休闲旅游固碳水质净化内陆航运。评估结果比较全面地反映了洞庭湖对人类福祉的直接贡献,不仅能提高公众和管理部门对洞庭湖生态系统服务的认知,也为管理部门管理洞庭湖提供了重要方向。     

南洞庭湖湿地景观文化的结构与特征研究

洞庭湖是我国传统的风景名胜区,也是世界上唯一一个由三个国际重要湿地组成的湖泊。作为洞庭湖的最重要组成部分,南洞庭湖国际重要湿地蕴藏着独特的景观文化资源,在长江文明、中华文明乃至世界文明的发展中占有重要地位。根据1999～2005年的调查结果,系统地分析了南洞庭湖湿地景观文化资源的结构特征：①物质文化（稻耕文化、船文化、建筑文化、生产文化、工程文化等）;②精神文化（端午节、民俗艺术、湖乡忌禁、饮食文化、抗洪抢险、植物文化等）;③制度文化（傩文化、楚文化、历史遗迹、湿地文物等）;阐述了湿地文化的起源及地位,重点研究了15种景观文化内容。研究结果表明,南洞庭湖景观文化的本质特征（湿地文化与水文化）具有国际重要湿地背景,典型的湘楚文化特点,突出的湿地特色,独特的世界遗产特点,同时具有高度的真实性及完整性。     

洞庭湖平原耕地利用生态效率空间相关性与空间效应

以2007—2017年洞庭湖平原24县（区、市）为研究对象,基于碳排放和面源污染排放双重视角构建洞庭湖平原耕地利用生态效率评价指标体系,运用超效率SBM模型（Slacks-Based Measure of Super-Efficiency model,Super-SBM model）、空间自相关模型、空间计量模型等方法,分析洞庭湖平原耕地利用生态效率的时空变化、空间相关性,并揭示洞庭湖平原耕地利用生态效率的空间效应及影响因素。结果表明：① 2007—2017年洞庭湖平原耕地利用生态效率值呈现出平缓的“升?降?升”的演变趋势,总体上处于中等效率发展水平,区域县际间耕地利用生态效率差异逐步在缩小。② 洞庭湖平原耕地利用生态效率存在显著的空间集聚特征,高高集聚区主要分布在洞庭平原的西南部和南部,低低集聚区主要分布在洞庭平原的北部和西北部,空间格局的变化主要发生在高低集聚区和低高集聚区。③ 洞庭湖平原耕地利用生态效率存在显著的空间效应,城市化水平、地区科技投入、农业技术推广面积、农户人均纯收入和农户人均农业产值对耕地利用生态效率存在显著的正向效应,而城乡差异和财政支农支出额对耕地利用生态效率存在负向效应。     

基于水沙过程的洞庭湖系统功能健康内涵及其表征

洞庭湖与江河相通,其生命的兴衰与水沙过程密切相关.文中将洞庭湖系统视为湖泊系统,探讨洞庭湖系统功能健康内涵及其表征指标体系.研究认为:①洞庭湖是一个由其形态系统功能、生态系统功能和社会经济服务系统功能所构成的有机整体.在这个有机整体中,水沙过程是湖泊系统各项功能之间相互联系的纽带;②水沙过程与湖泊系统功能及其健康状态之...     

洞庭湖水环境健康风险评价

为研究洞庭湖水环境污染对人体健康产生的危害风险,根据2009-2011年洞庭湖水质监测数据,采用美国环境保护署(USEPA)推荐的水环境健康风险评价模型,对洞庭湖通过饮用水途径引起的水环境健康风险进行了评价。结果表明:由毒性物质所致健康危害的个人年总风险在1.37×10-5³.06×10-5/a之间,平均为1.84×10-5/a,低于美国环境保护署(USEPA)推荐的最大可接受风险水平1×10-4/a。毒性物质总健康风险主要来自As,水环境健康风险表现为东洞庭湖、南洞庭湖>西洞庭湖的空间分布特征和丰水期>枯水期>平水期的水期变化特征。水环境健康风险污染物As主要来源于湘江,因此,加强湘江流域重金属,特别是As的污染治理是降低洞庭湖水环境健康风险的有效途径。     

洞庭湖湿地生态系统服务价值评估与生态恢复对策

为了评估洞庭湖湿地生态服务价值,提出生态恢复对策,运用市场价值法、影子工程法、碳税法、替代费用法等方法评估其生态服务价值,基于评估结果和恢复生态学原理,提出其生态恢复对策系统。研究结果表明,洞庭湖湿地生态服务价值多样且巨大,尤以生产性价值、调蓄洪水的价值、净化水质和维持生物多样性的价值最为显著。因此洞庭湖湿地管理策略,应以洞庭湖湿地生态恢复为首要任务,以发展适应湿地生态环境的产业群和促进经济与生态良性循环为目标,外生态恢复和内生态恢复有机统一,以保障洞庭湖湿地的生态服务功能。     

洞庭湖的冲淤变化和空间分布

在实测的1974，1988，1998年1：2.5万地形图的基础上，利用地理信息系统的数据处理和空间分析方法，分析洞庭湖24年来的冲淤规律，得到了2个时期（1974-1988，1988-1998）洞庭湖冲淤量和冲淤区域的空间分布位置，研究表明，洞庭湖近24个来总的趋势冲淤厚度没有明显的变化，为0.017m/a。以两期冲淤变化的趋势预测了2010年三峡工程全部完工时洞庭湖的冲淤变化状况，结果表明，1998-2010年间洞庭湖将平均淤高0.33m。最后以3年数字地形模型为基础，分析了洞庭湖24年来的不同水位下湖盆容积的变化。     

基于Copula函数的洞庭湖流域水沙丰枯遭遇频率分析

受人类活动的影响,水沙灾害事件相继发生,对人们的生产、生活造成了威胁。以洞庭湖流域代表性水文站的年径流量和年输沙量系列数据为基础,应用P-III型曲线分别拟合并求得“松滋口、太平口、藕池口”三口入湖、“湘江、资江、沅水、澧水”四水入湖和城陵矶站出湖年径流量、年输沙量的边缘分布函数,再采用水文事件遭遇分析中广泛应用的Copula函数,建立洞庭湖流域水沙联合分布模型,分析洞庭湖流域水沙丰枯遭遇频率。研究结果表明洞庭湖三口、四水和城陵矶站的水沙丰枯遭遇频率关系与洞庭湖流域的水沙运动有密切联系,运用该水沙耦合模型可以为洞庭湖流域防洪减灾提供重要的理论依据。     

洞庭湖国际重要湿地生态系统健康和价值评价

构建了评价指标体系,通过实验室测试、遥感解译和问卷调查,获得了研究数据,采用市场价格法、影子工程法和成果参照法等,对洞庭湖国际重要湿地生态系统的健康和价值进行评价。结果表明,东洞庭湖、南洞庭湖和西洞庭湖3处国际重要湿地生态系统健康等级都为中等级,湿地表现出较高的稳定性,湿地总价值达到273.86×108元/a,单位面积价值为10.37×104元/(hm2·a),湿地发挥了重要的生态、社会和经济价值。     

洞庭湖湿地柳属木本植物变化趋势及成因

柳属(Salix)植物是洞庭湖湿地唯一的原生木本植物,对湿地生态系统功能的维护具有重要意义,而以往研究大多关注草本植物,缺乏对木本植物的认识。本研究通过2008年5月和2013年11月的洞庭湖湿地大面积调查,揭示洞庭湖湿地柳属木本植物的变化趋势。结果表明,洞庭湖湿地柳属木本植物主要分布于东洞庭湖,其次是南洞庭湖,分布形式为小面积点状分布和大面积带状分布。2008年5月,洞庭湖湿地柳属木本植物分布区的面积为993.7 hm2,2013年11月减少至192.9 hm2。2008年5月,洞庭湖湿地柳属木本植物以原生型植物为主,2013年11月,其以种植型植物为主。在2008~2013年间,柳属木本植物呈现分布面积急剧减少、原生型植物减少、种植型植物增加的变化趋势,业已成为本地区的濒危物种。2013年11月,各柳属木本植物分布点的乔木层特征差异明显,树高为4.37~15.2 m,胸径为3.63~68.71 cm,原生型植物树高和胸径明显大于种植型植物。在原生型植物区,林下优势植物主要为短尖薹草(Carex brevicuspis);在种植型植物区,林下优势植物主要为芦苇(Phragmites australis)、荻(Miscanthus sacchariflorus)和短尖薹草。水位降低、淹水时间缩短、水质下降与大面积种植杨树等是导致洞庭湖湿地柳属木本植物退化的主要原因。     

洞庭湖湿地的面积变化与演替

洞庭湖湿地是一个与长江相连通的大型内陆淡水湿地,它具有复杂多样的功能和多方面的价值。本文利用遥感与地理信息系统技术对多时相的遥感卫星影像进行处理,获取不同年份、不同季节的洞庭湖湿地类型面积,结合多种文献资料,研究1949年以后洞庭湖湿地面积的季节变化与年际变化,以及近期湿地演替的规律。此外,讨论了影响湿地的面积变化与演替的几个重要因素。使得人民能较全面的地了解洞庭湖湿地,有利于合理地开发利用并保护湿地资源。     

基于GF-1影像的洞庭湖区水体水质遥感监测

湖泊水质监测是有效开展湖泊水环境综合管理与水污染防治实施的基础,也是湖泊藻华风险评估与生态安全建设的重要依据。本文基于GF-1号影像对2014-2016年洞庭湖水体的叶绿素a浓度、悬浮物浓度和透明度展开遥感监测,结果表明：叶绿素a主要集中在水流速度较慢的安乐湖、大小西湖和东洞庭湖西部地区,其他区域水体扰动力大,叶绿素含量a较低。透明度从北到南递增,与悬浮物浓度的分布趋势相反,符合常规监测规律。东洞庭湖水质较南洞庭湖和西洞庭湖差,水污染程度处于全湖最高水平。GF-1数据可精确反映叶绿素a浓度、悬浮物浓度和透明度指数的空间变化规律,也为后续高分遥感影像湖泊水质监测的应用研究提供了重要参考。     

应用Terra/MODIS卫星数据估算洞庭湖蓄水量的变化

以洞庭湖为例,利用2002年的美国Terra/MODIS卫星数据,以16天为周期将全年划分为23个时段,分别对湖区水位和蓄水量分布特征和变化规律进行动态监测和综合分析。具体测算方法包括以下4个步骤: (1) 根据湖区特性,将整个洞庭湖分为3个部分：自西向东依此是西洞庭湖 (WDL), 南洞庭湖 (SDL) 和东洞庭湖 (EDL)。这3个部分的蓄水量之和就是整个洞庭湖的总蓄水量。(2) 以水体和陆地的光谱差异为基础,使用Terra/MODIS卫星的NDVI 数据识别并量测湖区水面积。(3) 将湖区水面影像同湖区数字高程模型DEM相叠加,以被监测的湖区水面的平均高度值作为水面高度。水面高度与湖底高度的差即为相应点的水深。(4) 按50 m×50 m网格大小和相应位置的水深的乘积来计算每个水柱体积。最后,将整个湖内的所有水柱的体积值累加便得到洞庭湖的总蓄水量。用上述方法测算的水位和蓄水量与实测资料进行了比较表明,两者具有很好的一致性。