典型高原湖泊人类活动净氮磷输入时空变化及其影响因素——以云南星云湖为例

星云湖作为人类农业生产活动影响下环境问题突出的代表性高原湖泊,其水体健康与生态平衡对于区域可持续发展至关重要。因此,量化解析星云湖流域人类活动净氮磷输入时空来源变化及影响因素对于流域管理和湖泊恢复具有重要意义。基于社会经济统计数据,采用人类活动净氮输入(NANI)、人类活动净磷输入(NAPI)模型量化星云湖流域NANI、NAPI强度。结果表明,1989-2020年研究区NANI、NAPI均值分别为(14614±2196)和(3135±452)kg/(km²·a),时间上呈现先上升后下降的变化趋势,且峰值出现在2015年,分别达到18076和3889 kg/(km²·a);空间分布上,除东部NANI、NAPI较低外,其余区域均较高;化肥和食物/饲料输入分别是NANI和NAPI的最大来源,占比分别为58.2%~63.8%和30.5%~59.5%。此外,基于模型选择和变量重要性分析发现,经济作物产量和畜禽密度是影响NANI、NAPI变化的最主要因素。因此,星云湖流域氮磷管控应从调整种植结构和模式等控源措施入手,加快经济模式转型。本研究结果可为星云湖流域建立有效的氮磷综合管理措施提供科学依据。     

城市湖泊时空演变的遥感分析——以武汉市为例

在GIS技术支持下,以多时相Landsat TM/ETM 遥感影像为数据源,利用NDWI指数提取武汉市1991年、1995年、2000年、2002年的湖泊水域面积信息,引入湖泊萎缩强度等测度指标,从时空两方面对主城区湖泊水域变化和26个主要湖泊的发展演化特征进行了系统地分析.结果表明,从1991年到2002年,武汉市主城区湖泊水域面积急剧减少,达38.67km2;主要湖泊水域的面积变化具有时空分异特征,湖泊萎缩变化与湖泊所处地区的城市建设水平、道路交通规划、政策导向等因素密切相关.分析认为,城市湖泊转变为公园后,萎缩现象得到明显遏制,通过立法加强湖泊保护力度并尽早制定城市湖泊的规划管理措施,是保护武汉幸存湖泊的有力手段.     

基于生态适宜性分析的湖泊保护与利用——以湖北斧头湖为例

为了湖泊生态系统健康及湖泊资源的可持续利用,需要根据湖泊的具体情况加强对湖泊生态系统的管理.建立在生态适宜性分析基础上的湖泊生态功能分区,可为科学合理地开发湖泊资源、协调湖泊生态系统结构与功能提供依据.以湖北省斧头湖为对象,在对斧头湖生态环境调查基础上,选取具有代表性的水质、生物及人为干扰因子;根据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)确定水质评价等级,采用专家论证法确定生物及人为干扰因子评价等级,建立起湖泊生态养殖适宜性评价等级体系;采用主成分分析法确定评价因子权重,并在GIS技术的支持下,采用因子叠加法,对斧头湖生态养殖适宜性进行综合评价.根据各区域生态养殖适宜性综合评价结果,同时考虑到湖泊生态环境和综合资源保护要求、斧头湖自然生态系统功能和生态渔业的可持续发展,可将斧头湖划分为极适宜区、高度适宜区、中度适宜区、轻度适宜区和较不适宜区;各适宜区面积分别占斧头湖总面积的12.04%、24.81%、49.65%、9.58%和3.92%.从湖泊生态系统保护及渔业的可持续利用角度看,极适宜区、高度适宜区适合开展生态养殖;中度适宜区和轻度适宜区要以生态恢复为主,可进行一定规模的放养养殖;较不适宜区应进行生态修复,不适宜进行各种开发活动.     

鄱阳湖流域大型湖库水生生态环境变化及驱动力分析——以柘林湖为例

鄱阳湖流域内湖库资源众多,柘林湖作为鄱阳湖最大的入湖湖库,是鄱阳湖流域内最大的调节湖库,对鄱阳湖入湖径流有一定的影响,在鄱阳湖的入湖流量中占重要地位.本文以鄱阳湖流域内纳入水质良好湖泊的柘林湖为例,通过对柘林湖的形成及湖泊水系生态环境演变进行探讨,分析近30年来该湖水生生态环境的变化及其关键驱动力因子.综合研究表明:柘林湖水生生物多样性有下降趋势,水质有先变差后改善的趋势,其变化的驱动力主要是流域内人口数量增加、城镇化工业化进程加快、入湖污染负荷逐年增长、滨湖区生态安全屏障受人为破坏以及资源开发不合理等.只有处理好"人湖"和谐、"三次飞跃"和"四大转变",并采取科学合理的措施进行集成研究和综合治理,才能行之有效地改善柘林湖水生生态环境,并发挥其应有的生态效应,从而保障鄱阳湖入湖"一湖清水".     

湖泊自生碳酸盐团簇同位素分析与区域古温度定量重建——以内蒙古达里湖为例

碳酸盐团簇同位素(△₄₇)是一种新型、可靠的地质温度计.湖泊沉积物中自生碳酸盐是利用团簇同位素手段重建湖泊水温的理想材料.然而,由于此类样品含有的有机质、硫化物等杂质会干扰团簇同位素的测定,从而引起明显的温度测试偏差,目前,碳酸盐团簇同位素手段在湖相碳酸盐上的应用仍然较少.因此,探究有效去除污染物的方法是将碳酸盐团簇同位素测温法广泛应用于湖泊沉积物的前提之一.通过控制不同浓度过氧化氢(H2O2)溶液与达里湖细颗粒自生碳酸盐进行不同时长的反应,进行了一系列条件实验,以寻求用于团簇同位素分析的最佳预处理条件.采用团簇同位素测试中获得的三个参数(△₄₇、△₄₈偏移量和49参数)来评估不同前处理条件下污染物的去除效果.结果显示,对未经处理的样品("0%-0"),其49参数呈现显著高值.经过氧化氢溶液处理后,49参数显著降低,而△₄₈偏移量出现增加.对于不同条件下处理的样品,虽然测得的△₄₇温度值变化范围较窄((17.0±1.3)℃~(22.8±1.6)℃),而△₄₇、△₄₈偏移量和49参数却呈现了显著的变化.在所有样品中,样品"3%-8"具有较小的△₄₈偏移量、49参数,且△₄₇温度较低,为(17.0±1.3)℃.因此,对于湖相细颗粒自生碳酸盐团簇同位素分析而言,"与浓度为3%的过氧化氢溶液反应8h"是去除污染物的最佳条件.当预处理条件过强(即过氧化氢(H₂O₂)溶液浓度>3%和/或反应时间>8h),封闭反应系统中可能会形成再生污染物,其最终转化态可能会干扰质量数为47、48的同位素信号.通过最佳条件预处理达里湖末次冰消期的6个自生碳酸盐样品,获得了合理的△₄₇温度值,发现我国北方在Younger Dryas (YD)冷期出现了约6℃的降温.研究表明,碳酸盐团簇同位素测温法在湖泊沉积物上具有巨大应用潜力,对古温度、古高度的定量重建工作具有重要意义.     

富营养化浅水湖泊藻源性湖泛的短期数值预报方法——以太湖为例

本文建立了一种富营养化浅水湖泊藻源性湖泛的短期数值预报方法.选取表征藻源性湖泛的代表性指标叶绿素a和溶解氧浓度作为预测变量,以天气预报中的风场为驱动力,求解浅水湖泊三维水动力水质耦合数值模型,计算未来3 d浅水湖泊叶绿素a和溶解氧浓度的时空分布,然后结合未来3 d的气象因子信息建立经验公式,计算湖泛易发水域发生湖泛的概率,并进一步确定湖泛发生位置和面积.以太湖为例,采用构建的方法于2013 2014年夏、秋季对太湖7段湖泛易发水域的湖泛发生概率及发生面积进行未来3 d的预测预报,预报正确率在80%以上.     

不同时间尺度下的湖泊沉积物环境记录——以沉积物粒度为例

在湖泊沉积记录与古气候研究中, 沉积物粒度的环境意义常常解释为: 粗粒沉积物指示低水位时期的干旱气候, 细粒沉积物指示高水位时期的湿润气候. 本文通过对云南洱海和程海现代沉积物粒度的研究, 揭示了沉积物粒度在不同时间尺度、不同时间分辨率的研究中具有不同的环境指示意义. 在长时间尺度、低分辨率(百年、千年)研究中, 粗粒沉积物指示湖泊收缩、湖水较浅的干旱气候期; 细粒沉积物指示湖泊扩张、湖水较深的湿润气候期. 在短时间尺度、高分辨率(年际、10 a)研究中, 粗粒沉积物指示降雨量较大的湿润年份; 细粒沉积物指示降雨量相对较小的干旱年份. 由于不同时间尺度研究中沉积分辨率、采样分辨率和定年精度的不同, 湖泊沉积物记录所反映的环境信息在不同尺度下因此可能存在差异. 在由以往的长时间尺度、低分辨率研究转向短时间尺度、高分辨率研究的过程中, 不能简单套用各种指标在长尺度研究中的环境指示意义, 必须结合研究的时间尺度和分辨率, 综合分析各种因素对环境记录的影响方式和程度, 才能得出可靠结论.     

浮游植物对湖泊水体生态重建的响应——以太湖五里湖大型围隔示范工程为例

根据太湖五里湖湾生态重建大型围隔示范工程的现场观测结果,分析了湖泊生态重建措施对浮游植物的影响,结果显示:(1)在生态重建的第一年,尽管生态重建区内种植了大量水生植物,水体氮磷含量也有较大幅度的下降,水体透明度也被提高了近一倍,但是藻类却大量生长,并暴发了蓝藻水华;第二年,生态重建区的环境条件逐渐对藻类(包括蓝藻和其中的微囊藻)产生了抑制作用,开始出现藻类生物量下降趋势;表明生态重建措施(以水生植被重建为中心的生态系统重建组合措施)可以在较短时间内(当年)建立起一定规模的水生植物群落,有效降低水体氮磷营养盐,提高水体透明度,但要在较短时间内(2年内)完善一个较大的水生态系统结构、有效降低藻类生物量(特别是夏季)有一定困难.(2)尽管氮磷营养盐对水体藻类总量增加有较大影响,但并不是蓝藻大量暴发的决定因素,上行作用力对蓝藻的控制(bottom-up effort)表现弱于下行作用力(top-down effort).(3)较低的TN/TP比值(15.9-35.6,平均30.5)既是蓝藻水华暴发的原因,也是其作用的结果,其可能有利于蓝藻的大量暴发.(4)生态重建措施较大幅度地改善了水环境,但并没有显著提高藻类多样性指数(Shannon index),因此,单凭藻类多样性指数并不能完全反映水环境改善状况,在评价水环境质量方面需要结合其它多种指标进行综合评估.     

湖泊沉积物14C年龄硬水效应校正初探——以青海湖为例

在深入探讨湖泊硬水效应成因和变化规律的基础上,借鉴海洋碳库效应校正方法,首次利用湖水和大气14C放射性比度之间关系的方法对青海湖沉积物14C年龄进行硬水效应校正,并重建了青海湖硬水效应在过去8 ka中的变化过程.笔者认为,青海湖表层沉积物有机质14C年龄不老于1549 aBP,青海湖硬水效应在7000-1000 aBP期间是逐渐增强的.     

隐伏区活动断层遥感地质解译研究——以新乡—商丘断裂南支为例

综合利用GF-1、PALSAR雷达数据、Landsat 8 OLI等多种数据源,分析了商丘路河地区地质地貌的遥感影像特征,进行了水文地质解译和地层遥感解译,综合判定新乡—商丘断裂南支为NW走向并建立了该断层解译标志,有效地弥补了传统技术手段无法在较深覆盖区进行活动断层探测的缺陷,对覆盖区隐伏活动断层探测工作具有借鉴意义。     

基于遥感影像光谱与纹理分析的地物分类——以长白山天池火山地区为例

利用遥感影像的光谱分析和纹理分析技术,研究了长白山天池火山地区IKONOS影像的光谱特征以及纹理特征。对照野外实际调查结果,选取了8种训练样本类别,首先使用波谱角技术(SAM)和最大似然法进行分类,并通过混淆矩阵评价分类结果;然后,引入了ENVI的二阶概率矩阵法的纹理分析,利用差异性(Dissimilarity)纹理特征图对地物建立了纹理解译标志;最后,通过光谱和纹理结合的方法得出了最终的分类结果,使得分类精度得到了很大提高。以研究区广泛分布的浮岩为例,确定了浮岩的分布范围和相对厚度分布,分析了不同厚度浮岩的地形特征     

平原河网地区人类活动对降雨-水位关系的影响——以太湖流域杭嘉湖地区为例

太湖流域快速城镇化、水利工程等一系列人类活动对流域水文过程产生了深刻影响.本文以快速城镇化的杭嘉湖地区为例,基于1961-2014年逐日降雨、水位观测资料,构建了水位涨幅（ΔZ）、水位增长速率（k₁）和退水速率（k₂）等指标,旨在揭示变化环境下该地区降雨过程中水位的变化特征及可能的驱动因素.结果表明：1）变化环境下杭嘉湖地区近54年降雨量呈微弱的增加趋势,但降雨过程中的水位涨幅呈下降趋势,尤其是平均水位涨幅呈显著下降趋势,且于2000年左右发生明显变化;突变后水位涨幅下降主要集中在10~50 mm/d的降雨过程中,而大于50 mm/d的降雨过程中突变后水位涨幅较突变前有所升高.2）从空间分布上来看,各站降雨量与水位涨幅存在明显的空间差异,降雨量总体呈增加趋势,增加趋势东强西弱;大部分站点的水位涨幅却呈下降趋势,其中位于区域南部站点的平均水位涨幅下降趋势较东北部更为明显,水位涨幅呈显著下降站点的空间分布与杭嘉湖南排工程等水利工程的分布较为一致.3）通过对杭嘉湖地区降雨过程中水位增长速率和退水速率的变化分析发现,突变后较突变前退水速率有所提高,说明近年来水利工程等设施的完善和有序调度使得杭嘉湖地区的排洪能力有所提高,该变化可能是导致杭嘉湖地区地区突变后一定强度的降雨过程中水位涨幅下降的主要原因.而杭嘉湖地区强降雨过程中水位涨幅依然较高,可能是该地区洪峰水位居高不下的主要原因.此外,由于该地区近年来起涨水位抬升明显,对洪峰水位的抬升也有一定影响.     

河流-湖泊三角洲相砂岩成岩作用的重建及其对储层物性演化的影响——以延长油区侏罗系-上三叠统砂岩为例

延长油区侏罗系和上三叠统河流-湖泊三角洲相砂岩储层的物性受沉积相及埋藏-成岩作用的控制.河流相砂岩的物性好于三角洲相砂岩（平均孔隙度和平均渗透率分别为14.8％和12.7×10-3μm2,9.8％和5.8×10-3μm2）.埋藏压实作用是导致砂岩孔隙丧失的主要原因.碳酸盐是造成砂岩物性降低的主要胶结物.晚期成岩阶段富含有机酸和无机酸的酸性孔隙流体及表生成岩阶段的大气降水是形成次生孔隙及导致砂岩物性改善的主要介质.     

复杂构造环境下水库地震活动性研究——以糯扎渡水电站为例

糯扎渡水电站位于澜沧江中下游,该地区构造环境复杂,活动断层发育,地震频发。本文利用区域构造、糯扎渡库区水荷载变化、云南省区域地震台网2000-2021年地震监测资料,对糯扎渡水库区域断层性质、库水位荷载变化、地震震源参数和水库蓄水前后的地震活动空间等进行综合分析。研究结果表明,糯扎渡水库影响区及附近区域活断层密集,构造环境复杂且存在应力水平较高区域,蓄水前库区地震活动强度较高。伴随蓄水量的增加,微小地震活动频度和强度逐渐增强,显示出蓄水对库区内断层上的应力分布具有明显的扰动作用。蓄水后水库坝区附近和澜沧江库区中段窝拖寨断层区的地震活动频度和强度有所增强,普洱大河库段地震活动强度则低于区域背景地震,但微小地震活动的频度有所上升,且与库水位的周期性变化有一定的相关性。地震活动的空间位置与库区内复杂的构造断层密切相关。在区域构造应力和库区水加、卸载的共同作用下,构成了糯扎渡水库影响区微小地震时间、空间、强度的活动图像。未来区内地震活动仍将受到区域构造应力影响和水位变化及水的渗透作用影响,其地震活动强度可能达到5.0级左右。     

中国东部城市地区隐伏断裂上断点与最新活动时代关系的初步分析——以邢台、唐山地震区为例

中国东部城市地区大多为较厚第四系松散物覆盖区,许多城市附近发育了具有相当规模的隐伏断裂。在这些第四系较厚覆盖区发育的隐伏断裂的上断点是否代表了断裂的最新活动时代?文中通过对邢台、唐山等发生过强震的中国东部城市附近地区地质、地球物理、地震活动、地形变等资料的综合分析,来讨论这些较厚第四系覆盖区隐伏断裂的上断点与断裂的最新活动年代的关系问题。初步分析表明,作为邢台地震和唐山地震发震断裂的新河断裂和唐山断裂带,并不象其上断点显示的为晚更新世不活动断裂或者为局部活动段,而均为大型活动断裂。由此认为,在中国东部沉积层较厚地区,不能完全根据断裂断错的最新地层确定断裂的最新活动时代。对于一条穿过新沉积较厚地区的断裂,其最新活动时代应根据构造背景、断裂对新地层的控制作用、断错最新地层、新地层沉积厚度、构造地貌、地震活动、地形变、现今构造应力场等综合判定