白洋淀生态需水:进展及展望

采用文献计量、统计分析等手段收集了国内外关于白洋淀生态需水核算的研究成果,系统梳理了15种白洋淀生态需水核算方法,获得了白洋淀不同时间尺度、不同等级生态需水核算结果,并结合雄安新区规划对白洋淀生态需水核算存在的问题及未来的需求提出了展望统计结果表明,白洋淀最小生态水位为7.45±0.66 m,适宜水位为8.61±0.52 m,最大水位为9.46±0.51 m;各等级生态需水月际变化趋势大致相同,8 9月最大,5月最小,但各月不同等级生态需水量的变幅较大;白洋淀最小生态补水量为1.35亿m~3,适宜补水量2.40亿m~3,最大生态补水量6.20亿m~3从支撑雄安新区规划建设的角度来看,目前白洋淀生态需水核算中面临的不足主要集中在生态管理目标和方法选择导致核算结果差异较大、缺乏淀区生态需水机制的阐释、生态需水核算时间尺度较粗略、未考虑淀区空间异质性的需水差异以及忽略河湖水文连通关系与过程5个方面;最后,以恢复白洋淀良性生态系统为导向,从分级分区开展白洋淀生态需水精细核算、分时分段淀区生态需水量质耦合模拟和考虑河湖沼连通的淀区水动力过程恢复3个方面提出了未来研究的建议与展望.     

生态补水对白洋淀湿地植被格局的影响

白洋淀位于雄安新区腹地,是雄安新区重要的生态屏障与后花园,生态补水与植被恢复是白洋淀生态修复的重要内容.本文运用遥感影像资料,对比分析了雄安新区设立以来(2017年和2020年)白洋淀挺水植被、沉水植被、陆生植被、开阔水域、建设用地和裸地6种土地利用类型的变化趋势,深入剖析了挺水植被、沉水植被和陆生植被的时空分布格局、生长期内逐月生物量变化及其演替规律,探讨了水位变化对挺水植被和沉水植被生物量的影响,分析了雄安新区设立以来生态补水对淀区植被恢复的整体效果.结果表明:白洋淀水生植被主要分布在淀区北部、西北、西南和沿岸水深较浅的区域,相比2017年雄安新区设立之初,生态补水作用下,2020年淀区水位平均上涨0.63 m,沉水植被、陆生植被分布面积分别扩大了7.5%和21.4%,挺水植被和裸地面积则缩减了19%;挺水植被在8月生物量达到最大值,其分布面积和生物量随水位的增加整体呈减小趋势,同时受季节演替影响,温度升高则会显著促进挺水植被生长;与之相反,沉水植被随季节演替,其年内生物量最大出现在5、9和10月,但分布面积未有明显变化,且其生物量变化受水位影响不明显.总体而言,雄安新区设立以来,白洋淀年内植被生物量明显增加,为淀区水环境质量和水生态安全提供保障.     

近60年来白洋淀流域河川径流演变及湿地生态响应

白洋淀是雄安新区的核心生态功能区,近几十年来面临水源不足、湿地萎缩等生态环境问题.选取白洋淀流域上游王快、西大洋及拒马河3个子流域开展河川径流演变研究,结合1969年以来18期白洋淀湿地遥感影像,揭示白洋淀流域河川径流驱动湿地演变的过程机制.结果表明：近60年来白洋淀流域山区径流量呈持续衰减趋势,从P1阶段(1961—1979年)至P3阶段(1997—2019年),典型子流域年径流系数均值由0.29降至0.12,山区年径流总量由30.84×10⁸m³/a降至11.37×10⁸m³/a,降幅达63.1%,梯田修建、地下水开采等人类活动是导致径流衰减的主要原因;不同子流域产流和基流减少对径流衰减的贡献率存在差异,以变质岩为主的王快子流域径流衰减的主要原因是地表产流减少,碳酸盐岩分布较广的拒马河子流域径流衰减的主要原因是基流减少;白洋淀湿地面积变化受控于地表水位波动,近60年来白洋淀湿地退化的直接原因是入淀流量减少,根本原因是人类活动影响导致的山区径流衰减.     

湖泊渔业研究:进展与展望

作为一种传统产业,渔业在我国经济社会发展中具有不可缺失的重要地位.而渔业作为湖泊最重要的功能之一,其资源变动是湖泊生态系统演变的重要影响因子,同时湖泊渔业资源的变动和退化也是对环境变化最直接的响应.自1980s以来,随着湖泊水环境的改变,湖泊渔业资源衰退趋势明显,中上层浮游生物食性鱼类在鱼类群落中占优势,鱼类资源小型化、低龄化现象严重.本文以湖泊渔业发展的历程为切入口,系统阐述人类活动及湖泊环境变化对渔业资源及生态系统的影响,厘清现阶段湖泊水环境管理、湖泊生态系统修复、湖泊渔业可持续发展等关系,展望我国湖泊渔业的发展前景及新型模式.     

近30年来鄱阳湖生态系统服务变化

鄱阳湖是我国最大淡水湖,在维持区域生态安全和生态平衡中发挥重要作用.为了解近30年鄱阳湖生态系统服务变化情况,本文对已有文献与监测数据进行收集整理,直接获取鄱阳湖水资源供给、渔业资源供给、水环境净化服务数据,通过输沙量法、Berger-Parker优势度指数计算泥沙淤积调控和生物多样性维持服务,利用RMSD方法分析19922014年鄱阳湖生态系统服务关系.结果表明:(1)渔业资源供给和水环境净化服务不断下降,水资源供给和泥沙淤积调控服务在2010s有所恢复;(2)冬候鸟种类和数量增加,鱼类种群结构逐渐恢复,但Berger-Parker指数总体上升;(3)浮游植物、底栖动物多样性上升,浮游动物多样性下降;(4)不同时间尺度各服务间均为高权衡关系,水环境净化服务相对收益始终高于其他服务.     

湖泊藻型富营养化控制——技术、理论及应用

湖泊富营养化防治走过了从控制营养盐、直接除藻、到生物调控、生态工程及生态恢复等艰难历程,各国为此投入了巨额资金、然而收效甚微,富营养化依然是全球性重大水环境问题。回顾和分析富营养化湖泊治理研究与实践的成功经验与失败教训,无疑将有助于采取更切实可行的技术有效控制湖泊富营养化。综观全球营养养化治理研究成果,不难看出,富营养化是一个典型的生态问题,生态问题只有用生态学方法解决。在全湖性富营养化难以快速根治的情况下,如何集中技术优势和有限财力,优先解决对人类生活影响较大的局部水域富营养化问题,逐步修复受损的湖泊生态系统,提高水体自净能力、改善水体环境质量并建立湖泊健康生态系统。     

近200 a来云南阳宗海摇蚊群落多样性及稳定性变化

云南省拥有丰富的生物多样性,其生态系统稳定性对于发挥生态系统服务功能十分重要,但近几十年以来的人类活动以及气候变化带来的干扰削弱了该区域的生态系统功能.本文以阳宗海为研究对象,探讨了1820s—2006年间人类活动背景下摇蚊群落多样性和稳定性的变化过程,并进一步探讨阳宗海摇蚊群落多样性与稳定性之间的关系.利用沉积物中的营养指标(总有机碳(TOC)含量、总氮(TN)含量和TOC/TN摩尔比)及摇蚊分别重建了湖泊营养变化及摇蚊群落物种丰富度、均匀度、相似度和稳定性(ar1),利用PCA第1轴代表摇蚊群落以检测突变点.研究发现摇蚊群落组成与湖泊营养变化有较好的一致性,二者在1990年左右发生突变,物种丰富度、均匀度和相似度指数分别在1950s、1990s初以及1970s初升高,说明摇蚊群落组成逐渐多样化,种属分布更加均匀.通过检测发现摇蚊群落稳定性在1960s初开始降低,比湖泊系统突变提前30 a左右.摇蚊群落的物种丰富度、均匀度以及稳定性指标伴随着湖泊外源营养物质输入比例增加而升高,群落多样性与稳定性之间的相关性分析表明群落稳定性随物种丰富度的升高而降低.     

中国湖泊生态系统突变时空差异

人类活动的加强导致湖泊生态系统发生"突变",造成生物多样性下降、藻类暴发、水质恶化等等环境和生态问题.中国许多湖泊已经发生"突变"或面临着突变风险.获悉湖泊生态系统发生突变的时空差异对于区域湖泊的保护,预防湖泊突变的发生以及制定合适的修复策略至关重要.本研究收集了中国55个不同区域湖泊的古湖沼学数据,探讨了湖泊突变的区域特点.研究确定了湖泊生态系统发生突变时间和区域差异,并揭示了空间差异的原因.结果表明,中国湖泊生态系统突变时间的区域分异特征为:长江中下游湖泊最早出现突变;东部和东北湖区湖泊突变时间明显早于西南、内蒙古和新疆湖泊;各湖区内,城郊湖泊突变时间早于乡村湖泊.人类活动强度是造成湖泊突变时空差异的主要驱动力.研究认为,区域人类活动强度影响了湖泊生态系统的演化进程,造成了中国湖泊生态系统突变的区域差异.本研究从生态系统突变的角度,利用古湖沼学综述了中国湖泊生态系统在人类活动下的演化进程,更深刻地认识了中国湖泊现状,为湖泊保护提供了有力的科学依据.     

河川环境规划之景观生态原则应用——以台湾北部淡水河流域为例

河川是一个复杂的生态系统,河川主支干道即为系统中的主要动脉,各种物质循环、能量流动、物种讯息传输,均依赖河川水系为之.但因人类迁入活动及过度利用水资源,干扰了水的自然循环,土壤与微生物的自然演化,生物的迁徙与演替平衡等.且目前河川治理大多以取水、防洪为优先,忽略了景观生态原则在河川中的作用,致使城市与水环境关系日益疏离,物种的栖息地逐渐被破坏.本研究以台湾北部淡水河流域为例,探讨河川流域中之景观生态功能,并将景观生态原则纳入流域治理的综合目标之一,研拟可持续发展的策略.     

湖泊生态修复基准环境的制定:古生态学面临的机遇

全球范围内的湖泊生态环境均出现了不同程度的退化,对其进行生态修复的最终目的,就是要将受损的生态系统尽量恢复到人类干扰前或接近人类干扰前的生态状况,即基准环境.湖泊生态系统是长期演化的产物,其形成及演化机制必须从历史的视角加以考察,因此基于湖泊沉积物的古生态学技术在制定基准环境方面有着独特的优势.本文从基准环境的定义、建立的常用方法、基本特征和典型应用几个方面介绍了古生态学手段在湖泊生态修复中的应用,提出中国今后利用古生态学手段在水环境治理工作的应用前景.     

水生态评价方法研究进展及展望

水生态系统是人类赖以生存的基础,近年来气候变化和水资源开发、水体污染、过度捕捞等人类活动导致水生态系统严重受损,水生态系统的保护和修复已成为全球面临的重大挑战。科学合理的水生态评价方法是实现水生态系统稳定、健康和可持续管理的基本保障,也是目前我国各相关管理部门高度重视的关键问题,多个部门围绕水生态评价展开了积极探索与实践。本文系统回顾了水生态评价方法的发展历程并阐释了水生态评价的内涵,梳理了常用的水生态评价方法,明晰了各方法的基本理念和应用场景,分析了各方法的优点和不足,提出了基于生态完整性的水生态健康评价方法,最后对目前我国水生态评价需进一步完善的工作进行了展望。本文以期与相关领域研究者和管理者在水生态评价理论和方法方面进行探讨,为我国水生态考核工作提供理论支持。     

Biological and ecological characteristics of Tamarix L. And its effect on the ecological environment

Through studying biological and ecological characteristics of Tarnarix L., we foundwide adaptability to different ecological environment and high endurance of adversity. Whenplanted in the edge of desert and periphery of oasis, Tamarix will act as excellent sand-fixingshrubs, improve ecological environment and play a positive role. However, introducing Tamarixunreasonably will deteriorate the ecological environment and reduce biodiversity and play a nega-tive role. Grasping the biological and ecological characteristics of Tamarix will do much to benefitfurther developing and utilizing of the resources.     

广西红树林湿地现状与生态保护的研究

红树林湿地是湿地系统中的非常重要而又较为特殊的组成部分。广西是我国几个有红树林湿地的省区之一,然而由于人类的经济活动及人类对湿地认识的片面性,对湿地的不合理的开发利用,湿地遭受破坏,功能和效益在衰退,如再不进行科学保护,将严重危及红树林湿地生物的生存,制约红树林湿地周边社会经济的发展和人民生活的提高。     

Water resources and ecological conditions in the Tarim Basin

Temporal sequential analyses of the hydrological observational data in the Tarim Ba-sin over the last forty years revealed an annual increase of 2 × 107m3 in the water quantities at thethree headstreams of the upper courses and an annual decrease of 3 × 107m3 in the water flowfrom Alaer, which is on the upper main stream. A prediction of the trends indicates that there canbe severe situations under which intermittent water interceptions occur. By means of approximateestimations on vegetative water consumption through phreatic evaporation combined with a quotaassessment, the ecological water demands required to maintain the ecological environment in themainstream area over the three different targeted years of 2005, 2010 and 2030 are defined asstanding at 31.86× 108m3, 36.27× 108m3 and 41.04× 108m3 respectively. Ecological fragility in-dexes are established on the basis of the selection of environmental sensitivity factors. Rationalevaluations give proof that the lower reaches of the mainstream have already turned into zoneswhere their ecological environments are gravely damaged. Multi-objective optimization should beconducted and protective schemes be framed within the threshold limits of the bearing capacitiesof water resources and the environment.     

洞庭湖区湖洲生态建设初探─以沅江市湖洲为例

根据１９９２年以来的调查研究,以沅江市湖洲为例,将洞庭湖区湖洲生态建设的模式归结为４种;以芦为主的芦,林（鱼）模式,以林为主的林,草禽,鱼模式,以草为主的草,禽畜牧模式和湖草资源开发利用的其它模式。同时,分析了湖洲生态建设中尚存在的问题。最后在分析４种茭伯基础上提出了湖洲生态建设的发展方向,同时建议建立湖洲开发利用领导小组。文章为更好地开发利用湖洲资源提供了理论依据。     

断层相互作用导致的布里季曼效应及其在发震中的意义

布里季曼效应是指脆性介质在５，０００ｂａｒ高围压下断层面静摩擦很大时若对剪切面施加一扭矩作用则粘滑很快发生的过程。本文研究了断层旋性变化及断层彼此交汇相互作用而产生布里季曼效应的问题，并结合１９３１年富蕴８级大震的断裂带具体讨论了该问题。     

用改进的经验格林函数方法模拟唐山地震动

建筑物的抗震设防需要尽可能地掌握未来大地震强震动记录信息,但大地震强震动记录的匮乏阻碍了抗震设防实践的发展。经验格林函数方法作为模拟地震动的主要方法,可以提供可靠的大地震强震动记录,但也存在着许多问题,如缺乏对大地震断层滑动分布不均匀的描述、用经验确定小震数目、模拟方法受到大小地震相似条件的限制等。文中对上述经验格林函数方法存在的问题进行了研究,改进的经验格林函数方法,有效地解决了上述问题。并用其对唐山大地震进行了模拟,并把模拟的地震动时程和反应谱与实际记录相比较,发现用改进方法模拟的地震动加速度反应谱比用未改进方法模拟结果更接近实际的地震动记录加速度反应谱。由此说明改进的经验格林函数可更准确的模拟地震动。     

2009年7月9日姚安MS6.0地震破裂方向性研究

2009年7月9日19时19分,云南姚安发生M_S6.0地震。10日17：02、13日00：01又相继发生M_S5.2、M_S4.7地震。利用近震CAP方法反演震源机制解发现,此次地震震源破裂方式以走滑为主,主震震源机制解2个节面走向分别为203°、295°。已有的考察资料尚未显示活动,故难以确定实际发震面。为此,采用相对质心震中确定破裂方向性的方法,利用主震与参考地震之间的P波到时差和CAP反演输出的波形时移,计算得到姚安地震起始震中与质心震中间的差异,推断震源机制解中走向为295°的节面为实际发震面,并对定位误差、发震时刻不准确以及机制解差异等因素进行了分析,发现这些因素对确定发震断层影响不大。     

A class of analytic solutions of the magnetic force-free field equations

Abstract

Formation of electric current sheets in the corona is thought to play an important role in solar flares, prominences and coronal heating. It is therefore of great interest to identify magnetic field geometries whose evolution leads to variations in B over small length-scales. This paper considers a uniform field B ₀[zcirc], line-tied to rigid plates z = ±l, which are then subject to in-plane displacements modeling the effect of photospheric motion. The force-free field equations are formulated in terms of field-line displacements, and when the imposed plate motion is a linear function of position, these reduce to a 4 × 4 system of nonlinear, second-order ordinary differential equations. Simple analytic solutions are derived for the cases of plate rotation and shear, which both tend to form singularities in certain parameter limits. In the case of plate shear there are two solution branches—a simple example of non-uniqueness.