近20a来巢湖流域生态服务价值空间分异机制的地理探测

生态系统服务功能是生态系统和生态过程形成和维持的自然环境条件及作用。基于1995—2017年遥感分类数据,对研究区按3 km×3 km幅度网格化2019个样方,利用空间统计和缓冲区等方法进行巢湖流域生态服务价值时空演变特征分析,应用地理探测器工具揭示生态服务价值空间分异的主导因子及因子交互作用机制,并提出生态服务价值空间优化策略。结果表明：① 巢湖流域生态服务价值量由1995年的303.17亿元分别下降为2005年300.95亿元和2017年287.70亿元,近20a来减少约5.11%,年均下降率0.23%,其中合肥市区、巢湖南部和东部地区降速明显;② 生态服务价值等级空间转移分析表明,巢湖流域低级别生态服务价值区域在扩展,中等及高级别区域在缩小。以巢湖为核心的缓冲区分析表明,20a来缓冲区核心环带内生态服务价值量下降18.55%,巢湖流域水环境保护核心区的生态系统功能变化值得关注;③ 地理探测分析表明,人为影响综合指数是生态服务价值空间分异的主导因子;地形、气象因素是重要影响因子;人为影响指数因子、自然因子及社会经济因子的交互协同增强效应共同影响了流域生态服务价值在空间上的分异效果。研究结果在一定程度上可为巢湖流域生态系统调控与优化提供理论依据。     

西北以江淮分水岭为界 东濒长江 南与菜子湖白荡湖陈瑶湖毗邻 话说巢湖

巢湖水系位于长江中下游左岸,主体处于安徽省中部。流域西北以江淮分水岭为界,东濒长江,南与菜子湖、白荡湖、陈瑶湖以皖河流域毗邻。呈东西长、南北窄状分布。流域总面积13486平方千米(含铜城闸以下牛屯河流域404平方千米),约占安徽省总面积的9.3%。其中,巢湖闸以上9153平方千米,巢湖闸以下4333平方千米。主要包括合肥、巢湖、六安及安庆4市的16个县区。该水系主要支流发源于大别山区,自西向东流注,经巢湖,由裕溪河(及裕溪河支流牛屯河)进入长江。以巢湖为中心,四周河流呈放射状注入。较大支流有     

巢湖流域新石器至汉代古聚落变更与环境变迁

以GIS为手段,在对巢湖流域新石器中晚期至汉代聚落遗址时空分布特征进行分析的基础上,探讨流域内古聚落变更对环境变迁的响应关系.研究表明,巢湖流域新石器中晚期至汉代古聚落变更的规律主要表现为,随着时代推进聚落遗址从高海拔逐渐向低海拔地区转移并向湖泊靠近,这种变更响应于中全新世以来流域气候由温暖湿润向温和干燥的发展,以及由此导致的巢湖湖泊收缩、水位持续下降和生活范围扩展,反映了在气候变化的大背景下,地貌演化和水文条件的改变对古聚落变更的影响;而各时期聚落遗址西多东少的分布格局,则与流域东部极易受河道摆动和洪涝灾害影响的地貌条件有关.因此,气候变化成为巢湖流域古聚落变更的重要激发因子,对古聚落的分布、扩展、演变都产生了重要影响,古聚落变更对环境变迁的响应明显.     

近600年来巢湖流域旱涝灾害研究

基于历史文献中的水旱灾害记录,重建巢湖流域1370~1988年旱涝灾害等级序列,并进行连续功率谱分析。结果表明:近600多a来,巢湖流域涝灾和旱灾发生的频率几乎相当,平均为2.28~2.40 a一遇;但特大涝灾和大涝灾的频率远高于特大旱灾和大旱灾。巢湖流域水旱灾害存在准周期的变化,主要为:2~3、7~10 a,这与长江中下游的洪涝灾害变化步调基本一致。自然气候因素和人类活动对环境演变的影响是今后进一步研究的主要方向。     

巢湖流域的土地利用变化及其生态系统功能损益

基于多时点TM影像解译数据,研究了巢湖流域近30年以来的土地利用/覆盖变化,并借助于生态系统服务价值理论,估算了研究区土地利用/覆盖类型变化所造成的生态系统服务价值损益。由于巢湖流域主要以水田为主,生态服务价值较高,同时考虑该区域水田一年两季的耕作特点,单位面积耕地生态系统服务价值是全国平均值的两倍,单位面积林草地的生态系统服务价值是全国平均价值的1.45倍。研究结果表明:巢湖流域近30年生态服务功能价值损失了831.68×10⁶元,年均损失27.7×10⁶元,并呈现逐年加剧趋势;流域生态服务价值损失量空间分布极不平衡,合肥每年生态服务价值损失量超过流域均值5倍,由此表明大城市扩张对巢湖流域生态服务价值损益作用明显。     

基于OWA-GIS的巢湖流域洪涝灾害风险评价

随着全球气候变化和城市化进程加快,洪涝灾害的灾情日益严重。在流域风险识别的基础上,从致灾因子、孕灾环境、承灾体和防灾减灾能力4个方面选取评价指标,建立评价指标体系。运用层次分析法确定指标的准则权重,基于有序加权平均法（OWA）计算指标的次序权重;构建OWA-GIS洪涝灾害风险评价模型,对巢湖流域洪涝灾害风险进行评价。研究表明：巢湖流域的东南部洪涝灾害风险较大,特别是庐江、无为、居巢区、和县等地。低风险区主要分布在巢湖流域的西南部、西北部和北部,舒城、肥西、肥东县风险低。随着决策系数的增大,决策者的态度由乐观到悲观,得到的风险值也越来越大。基于OWA-GIS的洪涝灾害风险评价是一种情景分析,评价不同决策态度下的风险状况,可拟定更多的复合情景,预测未来某种自然及经济条件下和不同决策态度下的风险,为区域制定规划和灾害风险管理提供科学依据。     

巢湖湿地生态系统能值分析

基于生态系统能值理论与方法,分析巢湖湿地生态系统能值投入和产出构成特征,并对巢湖湿地生态系统可持续发展水平进行了评价。研究表明:巢湖湿地生态系统每年投入的总能值为3590.12×1018sej,自然资源、周围营养物和社会经济投入分别占39.3%、53.7%和7.0%,可更新资源和不可更新资源投入分别占25.6%和74.4%。巢湖湿地生态系统每年产出的总能值为3469.66×1018sej,其中鱼类产出比重最大,其次为水禽和底栖动物。巢湖湿地生物多样性保护的能量-货币价值是巢湖湿地生态系统年产出的1.76倍,在生物多样性保护方面有着巨大的作用。巢湖湿地生态系统的能值产出率、环境负载率、能值可持续指标(ESI)和可持续发展能值指标(EISD)分别为13.75、2.90、4.74和7.01,去除污染项重新计算,分别为13.75、0.81、17.07和25.27,这些指标表明巢湖湿地生态系统的产业较为单一,能值产出率、可持续性和未来竞争力较高,但不可更新的污染物投入过大,造成巢湖湿地生态系统的环境负载率升高,可持续性发展水平下降,严重制约巢湖湿地生态系统的可持续发展水平。     

安徽巢湖全新世湖泊沉积物磁化率与粒度组合的变化特征及其环境意义

通过对获取的巢湖湖泊沉积岩芯的磁化率与粒度组合特征的分析,结合孢粉及相邻其它区域的环境考古资料,得出该岩芯柱样所反映的环境变化信息。结果表明:(1)巢湖湖泊沉积物磁化率曲线在117 cm以下总体上比较平稳而略有下降,117 cm以上人类活动所导致的侵蚀作用加剧使得磁化率值异常升高;(2)本岩芯柱样117 cm以下样品的磁化率强度与粘土的百分比含量呈正相关,而与粉砂组分的百分比含量成负相关;(3)根据磁化率与粒度组合变化特征,结合孢粉分析及全新世以来区域气候变化背景,9 870 Cal a B.P.以来的巢湖流域古气候环境演变可以划分6个不同的时期:9 870~7 000 Cal a B.P.,气候呈温和略干的特点;7 000~4 750 Cal a B.P.,气候温暖湿润;4 750~2 170 Cal a B.P.,流域气候温和干燥,巢湖湖盆局部地区可能出露水面以上;2 170~1 040 Cal a B.P.,气候总体上温和湿润,但是冷暖波动明显;1 040~2 00 Cal a B.P.流域处在温凉稍湿的时期,人类活动逐渐加强;200 Cal a B.P.至今,流域总体上处于相对温暖湿润阶段。     

东江流域非点源污染模拟及时空分布研究

应用国外较成熟的半分布式水文模型HSPF,建立了东江流域径流与非点源污染模拟模型,在此基础上定量计算与分析了东江流域非点源污染的时空分布特征。结果表明:径流模拟的相对误差在10%以内,纳什效率系数大于0.8,泥沙以及非点源污染氨氮、总磷模拟的相对误差在15%以内,纳什效率系数大于0.6,所建立的基于HSPF的模型可以满足研究东江流域径流与非点源污染长期变化过程与时空分布特征的需要;丰水年是东江流域非点源污染物流失的关键年份,降雨对东江流域非点源污染过程影响很大,汛期是东江流域非点源污染防治的关键时期;东江流域氨氮、总磷非点源污染月负荷与月降雨量存在非线性相关,复合回归曲线可较好地拟合两者的时间变化;东江流域非点源污染的关键区域主要位于流域中下游源城区、博罗县、惠城区中耕地与建设用地集中的地块;各子流域非点源污染产生的氨氮、总磷浓度指标与耕地、园地、林地、建设用地面积比例存在显著的线性相关关系。     

闽江福州段支流污染负荷研究

借助地理信息系统对闽江福州段进行流域划分,通过污染源数据的调查和分析,在流域层面上进行了污染负荷研究．研究以COD、NH3-N为主要指标,计算各子流域污染负荷,并确定其主要来源和比例关系．结果表明：闽江流域福州段COD入河总量为9371．75t,NH3-N入河总量为992．63t,工业源与城镇生活源是主要污染源．市区内河是污染最严重的子流域,COD、NH3-N的入河量占流域总负荷的34。4％与61．3％．市区内河、闽江干流北港段、磨溪等流域水体受到各种点源污染的影响,而梅溪干流、大樟溪干流等流域水体则主要受到非点源污染的影响．     

艾比湖水盐变化原因及影响研究

从湖泊水文要素出发,基于湖泊和流域的关系,对半个世纪来艾比湖面积、矿化度等水文要素变化趋势进行了分析,并对变化原因进行了探讨,结果表明,相对封闭及较小尺度的流域面积等自身特性,决定了其水资源系统自我调节能力的脆弱性;而近年来流域上的人类活动,增大了降水径流滞留时间和蒸发作用,加大了对水资源的利用量,最终导致汇入湖泊的水量不断减少,矿化度在湖水量不断减少的情况下浓缩升高,最后就艾比湖水盐趋势变化及影响进行了讨论。     

巢湖西湖岸新石器-商周遗址空间分布规律及其成因

将地理信息系统空间分析方法引入巢湖西湖岸新石器-商周遗址考古工作,通过点密度分析、空间距离分析、三维分析、缓冲区分析等方法研究遗址空间分布规律及其影响因素。研究表明自新石器至商周时期研究区内遗址时空分布呈现:随时间推移由湖岸边逐渐向西北部扩展,后迁移至南部,再均匀扩散的遗址迁移轨迹;先民多选择靠近水源、地势平坦、土壤肥沃的自然岗地、河谷阶地、山麓面居住,导致古遗址空间上大致呈线状、团聚状、分散状等分布特征,具有明显的河谷谷地指向性、阶地岗地指向性、土壤指向性等规律。提出遗址分布在早期可能主要受到气候水文、地貌、植被土壤等自然因素影响,后期生产力发展水平、经济生活方式等人文因素影响加重。本研究为GIS支持下区域考古研究提供了合适的研究实例,同时GIS方法得到一些推论假设仍需要田野考古调查与发掘等进一步佐证。     

猪野泽中全新世干旱事件时空范围和机制

以亚洲季风边缘区石羊河流域终端湖猪野泽为例,结合最新的沉积物年代、岩性、指标及古湖泊岸堤研究结果,从时间和空间尺度上探讨了猪野泽中全新世干旱事件时空范围和机制。从空间上对比了猪野泽中全新世地貌及沉积物岩性和指标,并配合石羊河中、上游地区的中全新世沉积剖面进行研究。在时间尺度上分析了猪野泽和石羊河流域近百个全新世测年结果,最终得出猪野泽地区在8.0~7.0 cal ka B.P.期间存在百年尺度的干旱事件,而不是以前研究提出的距今7000~5000日历年期间2000 a尺度的干旱事件,并且这次极端干旱事件影响范围主要在石羊河中、下游地区,对石羊河上游地区影响较小。根据时空尺度分析对猪野泽中全新世干旱事件机制进行讨论,结果表明这次干旱事件主要是由流域气候条件特征和水热配比改变所引起的,而不是以前研究提出的亚洲夏季风减弱导致。     

基于环境一号卫星的内陆水体水质多光谱遥感监测

基于环境一号卫星多光谱数据,针对我国内陆水体开展遥感监测研究。该研究建立分地区分季节经验模型反演叶绿素a浓度,基于生物光学模型的近红外单波段方法反演悬浮物浓度,以悬浮物浓度间接反演透明度,最终基于叶绿素a和悬浮物获得基于遥感监测的内陆水体营养状态指数。以2009年6月巢湖同步观测试验验证本文的水质参数反演算法,表明叶绿素a浓度反演精度不如悬浮物浓度,两者反演精度符合水环境监测业务需求。     

博斯腾湖的水环境保护与可持续利用对策

本文通过实地调查和对1999～2001年的监测资料的分析,从水环境污染物特性、水环境质量变化、排污源分布及排污量计算等方面探讨了博斯腾湖水环境问题及其成因。提出建立博斯腾湖保护区,加大管理检查和执法力度,加强对农田排污水的控制,强化重点排污口和重点城镇生活污水的排污管理,并通过湖滨湿地生态恢复工程、增源节水工程、加速湖水循环工程等措施,保护和改善博斯腾湖水环境     

Post-Marquette discharge from Glacial Lake Agassiz into the Superior basin

Glacial Lake Agassiz, the largest of the North American glacial lakes, discharged through several different outlets during its history, although the timing and location of discharge remain controversial. However, one discharge event is well established based on extensive onshore observations: drainage through the Nipigon Lake area into the Superior basin about 10,700 years ago, following retreat of ice of the Marquette advance from the basin. High-resolution, single-channel seismic-reflection data collected with a small airgun were acquired to test the hypothesis that the Post-Marquette drainage event left diagnostic stratigraphic and geomorphic signatures beneath Lake Superior. The unique bathymetry of northwestern Lake Superior, where water depth plunges off Nipigon and Black Bays, makes this location ideal for the characterization of the post-Marquette depositional and erosional features. According to our hypothesis, the initial, sudden discharge of high-velocity water would have eroded channels through the bays. The steep and sudden drop-off into the Superior basin would have caused the flow to slow and drop much of the sediment it was carrying. Our results confirm the existence of both erosional features and depositional sediment packages related to Lake Agassiz discharge at this time. The erosional features include deeply incised bedrock channels in the bays. The depositional features comprise subaqueous fans that are thickest in the deep water areas adjacent to the outlets and thin lakeward and laterally away from the channels. The seismic character of the basal units of the fans, proximal to the channels, is chaotic and only very weakly stratified, suggesting that these deposits represent coarse sediment laid down during the initial, high-energy stages of the flood. These sediments are overlain by a stratified package which is interpreted as the fine grained sediment associated with the later, low-energy stages of the flood. The combination of channels and subaqueous fans is inferred to be diagnostic of high-energy Lake Agassiz discharge into the Superior basin, and they serve as analogs for hypothesized discharge at other times.     

Early Holocene drought in the Laurentian Great Lakes basin caused hydrologic closure of Georgian Bay

Multiple proxies record aridity in the northern Great Lakes basin ~8,800–8,000 cal (8,000–7,200) BP when water levels fell below outlets in the Michigan, Huron and Georgian Bay basins. Pollen-climate transfer function calculations on radiocarbon-dated pollen profiles from small lakes from Minnesota to eastern Ontario show that a drier climate was sufficient to lower the Great Lakes, in particular Georgian Bay, to closed basins. The best modern climate analog for the early Holocene late Lake Hough stage in the Georgian Bay basin is Black Bass Lake near Brainerd MN. Modern annual precipitation at Brainerd is ~35% lower than at Huntsville ON, in the Georgian Bay catchment; warmer summers and colder, less snowy winters make Brainerd drier than the Georgian Bay snow belt. These values parallel transfer function reconstructions for the early Holocene from pollen records at five small lakes in the Georgian Bay drainage basin. Higher evaporation and evapotranspiration due to greater seasonality during the early Holocene produced a deficit in effective moisture in Georgian Bay that is recorded by the jack/red pine pollen zone that spanned ~8,800–8,200 cal (8,000–7,500) BP. This deficit drove late Lake Hough ~5 m below Lake Stanley in the Huron basin, following diversion of Laurentide Ice sheet meltwater from the Great Lakes basin. The level of Georgian Bay largely depends not on fluvial input from its own drainage basin, but rather from Lake Superior, where the early Holocene moisture deficit was greater. Reconstruction of paleoclimates in Minnesota, northwestern Ontario and Wisconsin produced a closed lake in the Superior basin, which removed the main water input to Georgian Bay. Once the inflow through the St. Marys River was reduced and inflow from other tributary streams was adjusted for isostatic and climatic differences, input was <5% of modern values. Consequent high evaporation rates produced a significant fall in lake level in the Georgian Bay basin and a negative water budget. This reduction in basin supply, together with the high conductivity of stagnant water in late Lake Hough inferred from microfossils in lowstand sediments, peaked at the end of the jack/red pine zone, ~8,300–8,200 (7,450 ± 90) BP. These major hydrologic changes resulting from climate change in the recent geologic past draw attention to possible declines of the Great Lakes under future climates.     

岱海近400年以来的环境变化:高分辨率XRF岩芯扫描结果的研究

岱海是东亚夏季风边缘地带的闭流型半咸水湖泊,其汇水流域降水量的变化易于引发湖泊水位和水化学变动。选用DH11-1岩芯进行1 mm分辨率XRF元素扫描分析,并对测试结果进行多元数理统计分析,旨在查明这些元素与外源碎屑、自生碳酸盐沉积以及岱海水位、水化学变化的关联。结果显示,Si、Al、Ti、K、Fe、Rb等元素相关性好,并呈现相似的变化趋势,其含量变化与主要河流带入的碎屑物的多寡有关;Ca元素主要反映沉积物中自生碳酸盐即文石和方解石矿物含量的增减。研究发现,在人类活动严重影响之前,岱海在过去~400年期间的环境特征总体可划分为4个阶段,各阶段的水位、水化学特征及水量平衡有所不同,总体受汇水盆地降水量变化的控制。此外,沉积物中Cu、Zn、Cr可能与人类活动影响有关。     

Historical and recent changes in Lake Texcoco,a saline lake in Mexico

Historical and recent changes in the nature of Lake Texcoco, a saline lake in Mexico, are described. These changes are particularly important since they significantly affect water supply, drainage and other urban issues in Mexico City, Mexico's largest city and capital located within the general boundaries of the lake basin and gradually sinking (mean annual sinking rate is 30 cm). After brief reviews of the present status of the lake and background geological, palaeolimnological and climatic features, human activities during historical and recent times are considered. Of particular note have been drainage basin activities, diversion of inflows, pollution and over-exploitation of groundwater and biological resources (especially fish and waterfowl). The major effects of these activities are water shortages, soil erosion, salinization, dust storms, sinking ground, poor water quality and decreased biological resources. Conservation measures are discussed.