生态环境需水量评估方法与例证

首先评价了生态环境需水量概念内涵, 包括概念的界定、生态环境水的组成结构和需水特点. 在此基础上, 提出了生态环境需水量分级和计算方法. 以黄淮海地区为研究实例, 估算了研究区生态环境现状用水量、最小需水量、适宜需水量, 并计算了相应的缺水量. 然后根据相关的规划, 对未来的水平年2010年, 2030年和2050年生态环境需水量进行了预测. 结果显示, 随着功能设定的不同, 水资源参照平台的差异, 最小和适宜生态环境需水量不同, 相应的缺水量也会产生差异. 研究表明, 黄淮海地区最小生态环境需水范围在2.84×10¹⁰~1.02×10¹¹ m³, 适宜需水量范围在6.45×10¹⁰~1.78×10¹¹ m³, 最小需水时的缺水量范围为9.1×10⁹~2.16×10¹⁰ m³之间, 适宜需水时的缺水量范围为3.07×10¹⁰~7.53×10¹⁰ m³之间. 通过不同的缺水量数值, 可以安排配水的优先性. 三个预测年的生态环境需水量范围分别为4.49×10¹⁰~1.73×10¹¹ m³, 5.99×10¹⁰~2.09×10¹¹ m³和7.44×10¹⁰~2.52×10¹¹ m³.     

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.     

基于生态系统恢复力的干旱区植被生态需水阈值计算方法与应用

本文以石羊河流域中下游为研究区,采用考虑生态系统恢复力(latitude of ecosystem resilience, LER)的月尺度生态需水评估方法计算1982-2020年植被月适宜生态需水量、最小生态需水量以及相应的生态缺水量,并与土壤水分特征值法(characteristic value of soil water, CVSW)进行比较,分析不同类型植被生长期的水分盈亏关系。结果表明:LER法和CVSW法计算结果相近,但LER法具有更大的生态需水阈值区间;天然降水基本可以满足植被的基本生存,但无法满足正常生长需求;LER法的适宜需水条件下,各植被生长期总体处于缺水状态,缺水严重程度排序为灌木林＞其他林地＞疏林地＞高覆盖度草地＞中覆盖度草地＞有林地,全部植被生长期总适宜生态需水量为3.7×10⁸ m³,亏缺水量为1.2×10⁸ m³,同一植被亏缺水量基本符合春秋多、夏季少的规律;最小需水条件下,只有其他林地存在生长期缺水情况,全部植被生长期总最小生态需水量为0.8×10⁸ m³;在缺乏土壤水分数据的干旱地区,LER法具有良好的适用性。研究结果可为石羊河流域水资源高效利用和干旱区生态系统的恢复与重建提供理论参考。     

嗨，扎龙

扎龙是我国最大的鹤粪等水禽为主体的珍稀鸟类和湿地生态粪型的自然保护区,位于黑龙江省西部的松嫩平原．乌裕尔河下游．占地面积21万公顷,是我国北方同纬度地区保留最完善、最原始、最开阔的湿地生态系统。     

基于长时间序列(1975—2020年)生态耗水的岱海动态生态需水分析

生态需水是湖泊生态系统的重要指标,维持着湖泊生态系统的良性循环.以内蒙古中部半干旱湖泊岱海为研究对象,对湖泊动态生态需水进行分析.本研究在遥感和气象数据的基础上,获得1975-2020年长时间序列高精度水文要素数据,分析岱海水文要素时空演变规律;通过天然生态水深分析法、水深经验频率分析法和湖泊形态分析法分析岱海的水深随面积变化的关键水深;构建基于生态耗水规律的湖泊生态需水模型,计算自然状态下岱海生态需水动态变化范围.研究结果如下:岱海地区6-9月为丰水期,10月至次年5月为枯水期;45 a以来岱海水面面积呈显著下降趋势,近年来下降速率减缓;枯水期岱海适宜生态水深为8.72~9.92 m,丰水期为9.40~10.69 m,适宜生态需水量为5.62亿~7.71亿m³,适宜湖面面积为70.92~84.77 km².本文构建了长时间序列气候水文数据库,确定岱海动态生态需水范围可以实现对湖泊生态健康的实时监测,为相关规划与管理提供科学依据及可操作性指导,从而为岱海湖泊治理提供理论参考.     

中国湿地初步遥感制图及相关地理特征分析

以1999～2002年累积的597幅Landsat ETM＋遥感影像为数据源,采用人工目视解译为主,同时结合全国高程、土壤、土地利用和Google Earth数据,对全国9ha以上的水面、沼泽等湿地进行了初步遥感制图．在此基础上,利用1km分辨率的全国地形高程数据,1：100万土壤数据、植被数据和1：400万的气候区划数据对湿地分布进行了相关地理特征分析．本次湿地遥感制图得到全国湿地总面积为359478km^2,其中内陆湿地占339353km^2,非农田人工湿地占2786km^2,滨海湿地面积为17609km^2．与我国先期的湿地调查统计数据对比,表明除由于制图标准和调查规范不一致引起的差异外,本次制图结果较可信,且更客观、快速和经济．与相关的土地利用数据、沼泽湿地、海涂资源和《中国沼泽志》记录的沼泽等数据的对比表明,专门针对湿地的制图和定期变化监测十分必要．分析表明全国湿地主要分布在海拔〈600和2600～5000m的区域,93％的湿地分布在3°以内的坡度．湿地中,除水面外,淋溶土、水成土和半水成土占了35．33％．全国湿地土壤碳储量大约为3．67Pg．全国湿地主要分布在中温带和高寒气候区、湿润区,湿地分布更多地与年干燥度有关．湿地内的主要植被类型包括草甸（23．95％）、草原（11．18％）和栽培植被（22.39％）等,沼泽植被仅占湿地面积的4．59％．     

云南抚仙湖窑泥沟复合湿地的除氮效果

为了延缓抚仙湖局部湖湾水体富营养化趋势,在北岸建设了净化面积1hm2.的复合人工湿地.综合利用生物氧化塘、水平潜流湿地和表面流湿地治理技术,对入湖河道窑泥沟污水中氮的去除效果进行了试验研究.试验结果表明,湿地系统的除氮效果十分明显,水力负荷年平均为437mm／d,氮负荷年平均为3.315 g／(m2·d),湿地系统氮滞留量年平均为1.91g／(m2·d).其中,通过植物吸收同化作用除氮量为0.142g／(m2·d),占总氮滞留量的7.5％左右.湿地系统对污水中硝酸盐及亚硝酸盐氮(NOX-)、氨氮(NH4+)、有机氮(TON)和总氮(TN)的去除率年平均分别为62.7％、53.8％、62.4％和57.5％.在湿地系统各功能区中,表面流人工湿地除氮效果最佳,氮去除率年平均为39.4％,硝化和反硝化作用均较强;生物净化塘除氮效果次之,氮去除率年平均为18.5％;潜流人工湿地氮去除率年平均为10.6％;沉淀池中氮去除率年平均只有3.6％.     

2009年环太湖入出湖河流水量及污染负荷通量

通过对2009年环太湖水文巡测及同步水质监测数据整理,得到2009年环太湖河流入出湖水量以及污染负荷,并将之与前期文献资料数据进行对比.结果表明,2009年环太湖河道入出湖水量分别为88.40×108 m3、93.27×108m3.入湖水量超过5×108m3的依次为陈东港、大浦港、梁溪河、太滆运河、望虞河.出湖水量最大...     

表面流湿地沉积物再悬浮及其对湿地净化效果的影响

选取典型表面流人工湿地——盐龙湖人工湿地为研究对象,通过对沉积物理化性质分析,湿地系统水动力模拟,风场与悬浮物(SS)再悬浮浓度关系的拟合及全年再悬浮对湿地净化效果的影响估算,探索表面流湿地沉积物在动力条件下的再悬浮特征及此过程中营养物质的再悬浮量.结果显示:0.3～0.5 m水深沉积物的理论起动流速在18.54～22.62cm/s之间,模拟得到湿地运行过程中水体流速最大值为1.62 cm/s,会远小于理论起动流速值,因此湿地内部流动产生的底部扰动难以形成湿地底泥的大规模再悬浮现象.但湿地内部仍存在一定的底泥再悬浮效应,风场扰动是主要影响因素,风场作用受植物影响显著,萌发期(3-4月)和收割期(11月-次年2月)再悬浮贡献量大于生长期(5-8月)与成熟期(9-10月),并且当风速4 m/s时再悬浮浓度明显增加.再悬浮浓度与运行水深也有关,0.3 m水深SS再悬浮浓度分别高出0.4 m和0.5 m水深12.48%和18.67%;高锰酸盐指数(CODMn)分别高出12.61%和19.52%;总氮(TN)分别高出248.12%和341.94%;总磷(TP)分别高出35.53%和43.48%.全年SS、CODMn、TN和TP再悬浮量分别达到2.8、0.47、0.15和0.011 kg/m2.     

防止河道泥沙淤积的最小生态环境需水量

水土流失问题是生态系统面临的重要问题. 对于多沙河道来说,必须维持一定的生态环境需水量用于输沙,以保证河道生态平衡. 本文以多沙河流为研究对象,以输沙动力学理论为基础,分析了河流输沙能力和水流挟沙能力,在此基础上提出了河道在不冲不淤的临界状态下河流最小流量的计算方法,此为防止河道泥沙淤积的最小生态环境需水量. 通过实际算例,本文还说明了所提出的计算方法的应用,以期为多沙河道水资源合理配置及生态平衡维护提供科学依据.     

Estimation methods of eco-environmental water requirements: Case study

With the enhancement of knowledge on the rela- tionship between water resources and ecological environment, the eco-environmental water require- ments have become an important factor in the alloca-tion of water resources[1―4]. Because of different un-derstandings on the concept, there are many estimation methods for ecological water requirements[5―7], envi-ronmental flows[8―12], instream flows[13,14], and low flows[15―17]. Most of those methods are identical in the intrinsic contents and a…     

黑龙江扎龙湿地不同功能区浮游植物群落与环境因子的关系

为研究黑龙江扎龙湿地不同功能区浮游植物群落结构分布及其与环境因子的关系,于2010年7—8月在扎龙湿地4个功能区340个研究点进行水环境样品采集分析.样品共鉴定出浮游植物6门80属354种,各门类细胞密度变化范围为0.06×10~6~37.82×10~6cells/L.主要优势种为普通小球藻(Chlorella vulgaris)、梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、旋转囊裸藻(Trachelomonas volvocina)等.各功能区浮游植物优势种差异较大,核心区中放射舟形藻(Navicula radiosa)、弯棒杆藻(Rhopalodia gibba)、扁圆卵形藻(Cocconeis placentula)等为优势种类,而排污区中梅尼小环藻、普通小球藻、巨颤藻(Oscillatoria princes)、固氮鱼腥藻(Anabaena azotica)等处于优势地位.主成分分析表明在扎龙湿地水环境中浊度和总磷浓度是影响浮游植物生长的主要因素,典范对应分析结果表明总氮浓度、总磷浓度、电导率、浊度对浮游植物属种分布影响较大,梅尼小环藻、箱形桥弯藻(Cymbella cistula)、美丽星杆藻(Asterionella formosa)、普通小球藻、旋转囊裸藻等受环境因子的影响较为明显.     

Quantifying suitable dynamic water levels in marsh wetlands based on hydrodynamic modelling

The water level of marsh wetlands is a dominant force controlling the wetland ecosystem function, especially for aquatic habitat. For different species, water level requirements vary in time and space, and therefore ensuring suitable water levels in different periods is crucial for the maintenance of biodiversity in marsh wetlands. Based on hydrodynamic modelling and habitat suitability assessment, we determined suitable dynamic water levels considering aquatic habitat service at different periods in marsh wetlands. The two-dimensional hydrodynamic model was used to simulate the temporal and spatial variation of water level. The habitat suitability for target species at various water levels was evaluated to obtain the fitting curves between Weighted Usable Area (WUA) and water levels. And then suitable water levels throughout the year were proposed according to the fitting curves. Using the Zhalong Wetland (located in northeastern China) as a case study, we confirmed that the proposed MIKE 21 model can successfully be used to simulate the water level process in the wetland. Suitable water levels were identified as being from 143.9–144.2 m for April to May, 144.1–144.3 m for June to September, and 144.3–144.4 m for October to November (before the freezing season). Furthermore, proposed water diversion schemes have been identified which can effectively sustain the proposed dynamic water levels. This study is expected to provide appropriate guidance for the determination of environmental flows and water management strategies in marsh wetlands.     

基于长期水文变化的苏北高邮湖生态水位及保障程度

湖泊生态水位是维持湖泊生态系统结构和功能完整性、维持生物多样性的最低水位,研究湖泊生态水位过程对湖区动、植物栖息地保护和湖泊水资源管理具有重要意义.利用高邮湖1953-2013年日水位资料进行生态水位计算分析,采用M-K法和滑动T法对1953-2013年年均水位进行突变检验,分析高邮湖1953-1992年来水文变化规律,结合年保证率法和年内展布法得到高邮湖逐月最低生态水位过程,并计算出高、低水位发生时间及历时,在此基础上对其1993-2013年生态水位保障程度进行研究.主要结论有:(1)高邮湖年均水位过程突变发生在1997年;(2)高邮湖高水位时期(7-10月)的最低生态水位为5.8 m,水位高于5.9 m的天数要达到111 d左右;低水位时期(12-次年3月)的最低生态水位为5.1 m,水位低于5.3 m的天数要达到96 d左右;其余月份最低生态水位为5.2 m;(3)高邮湖生态水位年内保障程度最低发生在7月,为60.83%,年际保障程度1994年和2001年最低,分别为49.59%和50.41%,低水位天数得不到保障.     

神农架大九湖湿地摇蚊群落组成及其环境指示意义

泥炭地是一种水-陆过渡型的湿地生态系统。水体沼泽化过程中,植被等生物群落也随之改变,进而影响泥炭地碳埋藏和发育过程。作为泥炭地生态系统重要的次级生产者,摇蚊群落结构变迁可以为追溯泥炭地环境演变和发育历史提供关键线索。泥炭地在发育过程中将经历各种不同阶段,然而,现有的泥炭地摇蚊群落调查仅限于泥炭生境或泥炭地中开阔水域,较短的生境梯度不足以提供更为全面的摇蚊群落变化信息。神农架大九湖湿地包含泥炭地、湖泊、临时性水体等多种生境,本研究选择该湿地公园作为研究区域,通过采集不同生境的表层沉积物及水体样品,提取底泥亚化石摇蚊头壳,分析大九湖湿地中不同生境下的摇蚊群落结构差异,并对其与环境因子间的关系进行探讨。结果表明:1)大九湖湿地不同生境中摇蚊优势种迥异,泥炭藓藓丘生境中Limnophyes、Psilometriocnemus、Pseudosmittia等半陆生种类为主要优势种,湖泊生境中则以典型静水种Polypedilum nubeculosum-type为主要优势种,而过渡性水域(泥炭地洼地、沟渠及水洼生境)中,静水种与半陆生种共存;2)烧失量、水位埋深和pH是塑造不同生境类型下摇蚊群落结构的显著环境因子,水文条件主要通过改变碳积累过程等其他环境条件间接影响生物群落组成;3)沿水生-半陆生生境梯度,有机质含量和类型均发生显著变化,而摇蚊群落也由静水种、静水/半陆生共存转变为以半陆生种为主,摇蚊群落对生境变化表现出良好的响应过程。本研究揭示了不同生境条件下摇蚊群落的结构差异及影响摇蚊群落结构的潜在因子,为未来基于摇蚊的长时间尺度上泥炭地发育过程分析提供参考依据。     

Determination of the health of Lunyangwa wetland using Wetland Classification and Risk Assessment Index

Wetlands are major sources of various ecological goods and services including storage and distribution of water in space and time which help in ensuring the availability of surface and groundwater throughout the year. However, there still remains a poor understanding of the range of values of water quality parameters that occur in wetlands either in its impacted state or under natural conditions. It was thus imperative to determine the health of Lunyangwa wetland in Mzuzu City in Malawi in order to classify and determine its state. This study used the Escom's Wetland Classification and Risk Assessment Index Field Guide to determine the overall characteristics of Lunyangwa wetland and to calculate its combined Wetland Index Score. Data on site information, field measurements (i.e. EC, pH, temperature and DO) and physical characteristics of Lunyangwa wetland were collected from March, 2013 to February, 2014. Results indicate that Lunyangwa wetland is a largely open water zone which is dominated by free-floating plants on the water surface, beneath surface and emergent in substrate. Furthermore, the wetland can be classified as of a C ecological category (score = 60–80%), which has been moderately modified with moderate risks of the losses and changes occurring in the natural habitat and biota in the wetland. It was observed that the moderate modification and risk were largely because of industrial, agricultural, urban/social catchment stressors on the wetland. This study recommends an integrated and sustainable management approach coupled with continuous monitoring and evaluation of the health of the wetland for all stakeholders in Mzuzu City. This would help to maintain the health of Lunyangwa wetland which is currently at risk of being further modified due to the identified catchment stressors.     

鄱阳湖湿地苔草（Carex）景观变化及其水文响应

淡水湿地水文过程控制着湿地植被景观的形成与演变.基于Landsat TM/ETM+遥感影像数据,利用决策树分类法提取鄱阳湖湿地1992、1999、2006、2012年4期景观信息,通过景观格局指数、转移矩阵和质心迁移法对苔草景观的空间变化及其与水文过程关系进行分析.结果表明:研究期间,鄱阳湖湿地秋、冬季苔草景观分布面积受到水位和退水过程的影响,低水位年的中滩位缓慢退水与低滩位快速出露更有利于苔草景观的扩张;苔草景观的空间格局与水位关系密切,在低水位年份,低位洲滩提前出露,苔草景观分布高程较低,部分低位光滩被苔草所侵占,原苔草分布的部分洲滩转变为芦荻景观,景观的破碎化程度较重,在高水位年份,低位洲滩长期被水体淹没,苔草景观分布高程相对较高,部分芦荻分布区被苔草所侵占,而原苔草景观的部分区域转变为水体和光滩,由于该期间苔草主要集中分布在湖周和入湖河口地带的高位洲滩上,其景观破碎化程度较轻;水位年际间的升降变化会影响苔草景观质心位置,年均水位上升引起景观质心发生向湖岸方向推进,而年均水位下降则会导致苔草景观质心向湖心方向转移.     

杭州西溪湿地首期工程区浮游植物群落结构及与水质关系

2007年1-12月,调查了西溪湿地(Ⅰ-Ⅳ站)浮游植物的属类组成、密度和生物多样性指数,并将水质理化参数与藻类的群落指标进行相关性分析.4个采样站中共发现8门56个属藻类,其中绿藻门和硅藻门占73.21%.Ⅰ-Ⅳ站藻类年均密度分别为2.88×10~8、0.37×10~8、0.47×10~8和0.71×10~8cells/L,其中绿藻门和隐藻门占总浮游植物密度的93.76%,优势属为小球藻属(Chlorella)、隐藻属(Cryptomonas)和衣藻属(Chamydomonas).Ⅰ-Ⅳ站藻类Margle属多样性指数分别为1.17、1.10、1.08和1.06.根据藻类各项指标值,西溪湿地已遭受污染,水体为富营养型.相关分析结果表明:Ⅰ站和Ⅲ站的浮游植物密度对数与COD_Mn指数呈极显著的正相关关系(P<0.01),Ⅰ-Ⅳ站浮游植物密度对数与水质电导率之间均有显著或极显著的正相关关系.     

2012年夏季三江平原湿地抚远地区浮游植物群落结构及多样性

2012年6月(夏季)对三江平原湿地抚远地区水域的浮游植物进行调查,设置了10个采样点,经鉴定共有浮游植物262个分类单元,包括239种19变种4变型,隶属于7门9纲22目32科73属.通过对浮游植物群落结构的初步分析,得出三江平原湿地抚远地区水域浮游植物群落结构组成以绿藻门、硅藻门、裸藻门为主,种类数为绿藻门(42.6％)＞硅藻门(22.8％)＞裸藻门(20.9％),细胞密度在3.88×104～278.07×104cells/L之间.聚类分析结果显示,可以将10个采样点分为两组,即农场区5个样点为一组,非农场区5个样点为另一组,两大区域的浮游植物群落结构差异明显,水体类型及生态环境的不同是其存在差异的主要原因.浮游植物多样性指数相对较为一致,Shannon-Wiener多样性指数均在2左右,Margalef丰富度指数均大于3,Pielou均匀度指数在0.3 ～0.5之间.综合群落结构以及多样性分析表明,三江平原湿地抚远地区水域浮游植物物种丰富度较高,多样性良好.     

黑龙江省安兴湿地秋季浮游植物群落结构

于2010年10月(秋季)对黑龙江省安兴湿地浮游植物群落组成、丰度及优势种进行分析.共设置9个采样点,经鉴定共有浮游植物146个分类单位,包括128种17变种1变型,隶属于6门8纲12目25科45属,其中绿藻为优势门类,占浮游植物总数的39.7%,裸藻次之,占浮游植物总数的30.8%,硅藻居第三位,占浮游植物总数的21.9%,调查期间浮游植物的总丰度为181.4×106cells/L.优势度分析显示,安兴湿地秋季各采样点的浮游植物优势种都在3个以上,主要优势种有细粒囊裸藻(Trachelomonas granulosa Playf.)、梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana Kütz.)、细粒囊裸藻齿领变种(Trachelomonas granulosa var.crenulatocollis(Szab.)Hub.-Pest.)等.样点聚类和非度量多维标度分析表明,9个采样点浮游植物群落在相似度60%时可分为5组,各样点浮游植物种类在空间组成上相似性低,差异性较大,主要与其生境特点相关.典范对应分析显示优势种类变化与环境条件相一致,主要受温度、pH的影响.此外,在安兴湿地内还鉴定出大量的β-中污带指示种,结合多样性指数分析,本文初步推断安兴湿地水质可能受到了一定的污染.