城镇化下流域不透水面扩张对洪峰的影响——以南京秦淮河为例

长江下游秦淮河流域近年来由于城市化崛起导致不透水面迅速扩张,改变了流域水文过程,导致暴雨洪水灾害风险增大.本文以南京秦淮河流域为例,基于1988-2015年间下垫面和水文气象资料建立了流域水文模型,通过不透水面扩张情景分析,探讨了1988-2015年间不透水面空间扩张及对流域洪水过程的影响.研究结果表明:(1)秦淮河全...     

城市化对水系结构及其连通性的影响——以秦淮河中、下游为例

针对当前城市化所引起水系衰减、河流连通受阻以及由此所引起洪涝与水环境的问题,以秦淮河中、下游为例,选取1979和2006年两期流域遥感影像,分析了城市化影响下的下垫面变化特征;选取1980s和2009年的地形图对河流水系进行提取,借鉴景观生态学中河流廊道空间结构分析方法,通过不同时期水系分级,探讨了城市化对水系结构及其连通性的影响.结果表明:(1)城市化使得2006年城镇用地面积相比1979年增加84.54 km²,增加了9倍多,大量林草地、耕地以及水域转变成城镇用地;(2)河流长度在过去的30年里减少了41%,河道主干化趋势明显;河流发育呈现由多元到单一、由复杂到简单的趋势;(3)连通性参数连接率、实际结合度分别由原来的1.28、0.43下降到0.79、0.26,河流的连通性呈下降趋势.该研究将为城市化地区河流水系保护提供支持与参考.     

城镇化流域氮、磷污染特征及影响因素——以宁波北仑区小浃江为例

我国快速的城镇化过程造成了河流氮、磷等营养盐的污染和潜在的水体富营养化问题.对城镇流域水体氮、磷污染特征及其演变趋势的识别具有重要意义.本研究选取长三角典型城镇地区宁波市北仑区小浃江流域为研究对象,在流域内根据空间分布、土地利用类型、人类活动强度等情况布设样点,于2017年夏季和冬季采集水样,研究流域水体氮、磷污染的时空分布特征并分析其污染来源和评估其富营养化水平.结果表明：流域内铵态氮（NH₄⁺-N）、;硝态氮（NO₃^--N）、亚硝态氮（NO₂^--N）、总氮（TN）、总磷（TP）和叶绿素a（Chl.a）浓度范围分别为0.63~3.25 mg/L、0.52~3.75 mg/L、0.02~0.22 mg/L、1.61~12.86 mg/L、0.02~0.74 mg/L和0.6~60.57 μg/L.各个采样点氮、磷分布具有较大的空间异质性和季节变化规律.富营养化综合指数EI评估结果显示,整个流域富营养化程度属于贫至中营养级.氮、磷浓度与土地类型面积占比的Spearman相关性统计表明,100 m缓冲区建设用地面积占比与NH₄⁺-N、NO₂^--N、TN、溶解氧（DO）浓度具有显著相关性,湿地面积占比与DO浓度呈显著正相关.汇水区域内林地面积占比与NH₄⁺-N、NO₂^--N、TP、PO₄^3--P、COD、Chl.a浓度呈显著负相关,与DO浓度呈显著正相关.相关性分析和冗余分析表明城镇化的面源污染及可能存在的点源污染是小浃江流域氮、磷污染的主要来源.因此,在小浃江流域100 m范围内,控制建设用地的规模和污染排放是减轻流域氮、磷污染的主要途径.在汇水区域内,增加林地植被的面积对减少氮、磷污染具有重要影响.     

淠河流域河源溪流鱼类空间分布格局及主要影响因素

淠河是安徽省内淮河右岸最大的支流,也是淮河中游重要的水源地.为了解淠河流域河源溪流鱼类的空间分布格局及其主要影响因素,本研究于2015年4—5月对6条河源溪流鱼类及其环境因子进行了调查.研究结果表明,6条溪流共采集鱼类19种,其中杂食性种类占57.9%,肉食性和植食性种类分别占26.3%和15.8%.所有种类中,宽鳍鱲(Zacco platypus)是主要优势种,绿太阳鱼(Lepomis cyanellus)为研究区域首次报道的外来入侵种.就6条溪流各样点的平均值而言,淠河西部3条溪流鱼类种类数及个体数均明显高于东部3条溪流,但重量却并没有类似趋势.Sorensen相似性分析表明,6条溪流鱼类组成具有较高相似性,且相对较小值主要位于高、低海拔溪流之间.除趋势对应分析二维空间排序与相似性分析结果一致.Pearson相关分析表明,影响鱼类种类数的主要是局域栖息地参数(包括海拔、流速、底质、水深、河宽和电导率)和溪流的空间位置参数(溪流级别、流量量级和下游量级);影响鱼类个体数和重量的均仅有局域栖息地参数中的底质因素.本研究结果可为淠河流域鱼类的保护和管理提供重要的基础资料.     

平原河网区降雨径流污染负荷测算——以太湖流域望虞河西岸为例

如何精细量化降雨径流污染负荷是流域尺度实现面源精准治污全过程控制的重要前提.本研究以水污染较为严重的望虞河西岸综合示范区为例,通过开展不同土地利用类型的降雨观测实验,修正SCS-CN模型中的初损率,并基于土地利用类型遥感解译和降雨径流污染物浓度测定,精细刻画降雨径流中总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH3-N)、化学...     

城市河流细菌群落特征及影响因素——以鄱阳湖流域赣江南昌段为例

为了了解赣江细菌群落特征,探讨环境因子对城市河流细菌群落结构组成的影响,本文基于高通量测序分析鄱阳湖流域赣江南昌段2015年4月至2016年3月5个采样点(G1~G5)的细菌群落特征.采用R语言"Vegan"程序包中的"Bioenv"程序、冗余分析方法分析环境因子对河水细菌群落的影响,基于Bayesian统计方法的Source Tracker模型估算南昌城区对赣江细菌群落的改变比例.结果表明:赣江南昌段的优势菌门为放线菌门(Actinobacteria,34.05%)和变形菌门(Proteobacteria,31.59%),其次为厚壁菌门(Firmicutes,15.49%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,9.12%);气温和流量是河流细菌群落主要影响因子,其中气温是影响OTU丰度的最佳单参数,影响门丰度的最佳单参数是流量;水文气象条件(气温和流量)对河流细菌群落的影响大于水化学指标,包括营养盐(溶解有机碳、总磷和铵态氮)、水化学离子(HCO_3~-、Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、Na~+、K~+和Mg~(2+))和重金属元素(Mn、Cd、Cr、Pb、Cu、As、Ba和Fe).除Proteobacteria外,其余门的细菌相对丰度在5个采样点之间不存在显著差异;Source Tracker模型结果表明南昌城区对赣江细菌群落结构组成的影响为6.33%~34.67%,对赣江南支细菌群落的影响显著高于其他河段;南昌城区对细菌群落的影响较小,主要的影响门类为Proteobacteria.     

城市化对平原河网水系结构及功能的影响——以苏州市为例

针对城市化对平原河网水系结构的影响所引起的洪涝灾害频发等一系列水文问题,以我国典型平原河网地区苏州市为例,根据不同城市化程度分为主城区、市辖区、其他市县区,基于1991、2001和2015年三期遥感影像与1960s、1980s和2010s三个时期的水系数据,应用RS/GIS等技术,构建水系结构参数指标,重点探讨了城市化对河网水系结构及功能的影响.结果表明：城镇用地迅速增长,主要以牺牲水田、水域等土地利用方式为代价,到2015年全区城镇用地面积所占比重已达到41.35%,土地利用类型的变化规律与城市化进程的差异性保持一致;水系结构变化主要受城市化影响,且基本与城市化进程呈现同步性.近50年来,全区的水面率、河网密度、支流发育系数、主干河流面积长度比、河网复杂度和河网结构稳定度分别减少了19.63%、6.91%、7.34%、1.06%、5.49%和7.87%,城市化水平与各指数均呈负相关关系;人类活动不仅直接影响河流功能,也间接地通过改变平原河网的水系结构导致其功能发生改变,如河网调蓄能力下降、河流生态功能受损等.该研究为城市化地区河流水系保护及防洪减灾提供参考与理论支撑.     

新疆天山北坡河川径流对气候变化的响应研究——以头屯河为例

以天山北坡头屯河为例,结合近50年的径流和相应气象站的降水、温度等资料,运用Mann-Kendall非参数检验的方法对头屯河径流变化的时间序列进行了检验分析.结果表明:在过去的50年里,头屯河的年径流量呈单调下降趋势,20世纪90年代与50年代和60年代相比,分别减少了0.004×108 m3和0.072×108 m3;降水没有单调变化趋势,而年平均温度则表现出持续升高趋势,与1950's相比平均升高了1.12℃.对头屯河径流、降水和温度时间序列的逐月资料变化趋势检验分析发现,头屯河8～10月的流量呈较为明显下降趋势,降水变化在此期间也呈减少趋势.由此得出结论:头屯河流域降水季节变化趋势,尤其夏季降水减少趋势以及温度的明显增加,可能是造成径流减少的主要原因.     

新疆天山北坡河川径流对气候变化的响应研究——以头屯河为例

以天山北坡头屯河为例,结合近50年的径流和相应气象站的降水、温度等资料,运用Mann-Kendall非参数检验的方法对头屯河径流变化的时间序列进行了检验分析.结果表明在过去的50年里,头屯河的年径流量呈单调下降趋势,20世纪90年代与50年代和60年代相比,分别减少了0.004×108 m3和0.072×108 m3;降水没有单调变化趋势,而年平均温度则表现出持续升高趋势,与1950's相比平均升高了1.12℃.对头屯河径流、降水和温度时间序列的逐月资料变化趋势检验分析发现,头屯河8～10月的流量呈较为明显下降趋势,降水变化在此期间也呈减少趋势.由此得出结论头屯河流域降水季节变化趋势,尤其夏季降水减少趋势以及温度的明显增加,可能是造成径流减少的主要原因.     

一个概念性水文模型的参数区域化研究:以东江流域为例

氮是引发湖泊富营养化的重要元素之一,湖泊外源和内源氮的去除对湖泊富营养化的控制非常关键,其中填料对氨氮的去除是湖泊外源控制的重要途径．研究了4种填料（天然沸石、陶粒、蛭石和土壤）对氨氮的吸附行为、填料去除氨氮的主要途径以及溶液中pH值和温度对氨氮去除率的影响．结果表明沸石对氨氮的吸附效果明显,蛭石次之,土壤与陶粒效果较差．沸石去除氨氮的途径以离子交换作用为主,物理吸附作用很小;陶粒、土壤和蛭石3种填料的离子交换作用和物理吸附作用的效果相当4种填料的吸附量在温度为15-35℃内均随温度的升高而减小,在pH值为3—9范围内随pH值升高而增大,振荡6h均达到吸附平衡。     

南京秦淮河叶绿素a空间分布及其与环境因子的关系

近年来,流动的河流开始陆续暴发藻类水华,河流的水华现象是继湖泊水华现象之后又一倍受关注的科学问题.秦淮河水体污染严重并于2010年8月和9月间暴发水华.采用2010年8月15日和9月8日的秦淮河野外调查数据,对秦淮河水体叶绿素a的空间分布特征及其与环境因子的相关关系进行研究.结果表明,从上游到下游,秦淮河水体叶绿素a含量的分布表现出一定的空间差异性,平均值为73.7μg/L,其中马木桥样点的叶绿素a含量最高(184.52μg/L);秦淮河水体氮磷比为26.86,水体叶绿素a浓度的对数与TP的对数呈正相关,与氮磷比的对数呈负相关,表明磷可能是秦淮河蓝藻生长的主要影响因子;河流水体叶绿素a浓度与pH和DO呈极显著正相关,与NO 2--N呈显著相关,而与NH 4+-N、NO 3--N和TN无显著相关.     

淮河流域洪水极值非平稳性特征

基于淮河流域9个水文站的月径流量数据,采用Pettitt非参数检验法、GAMLSS模型与洪水频率分析模型等方法,揭示了淮河中上游洪水频率的演变规律,分析基于平稳性和非平稳性条件下的洪水发生强度及洪涝灾害所带来的影响.研究发现:潢川、横排头和蚌埠站点未发生明显变异,其余6个站点发生均值或方差变异,变异时间主要集中在2000年左右.淮河流域的最优拟合分布函数是Weibull;班台、蒋家集和横排头站适宜于非平稳性模型,其余站点选择平稳性模型.各站点非平稳性条件下10年和20年一遇设计流量值与平稳性条件下皮尔逊Ⅲ型分布设计流量值相差不大,但30年一遇、50年一遇和100年一遇的设计流量相差逐渐变大.横排头站和蚌埠站洪水放大因子随着时间增加呈上升趋势且大于1,百年一遇重现期不足80年.各站点年最大洪峰流量与淮河流域、安徽省水灾面积通过了95%或99%的显著性检验.     

珠江流域东江（东莞段）溶解氧时空变化及其影响因素

溶解氧是水生生态系统健康程度的重要度量指标,研究溶解氧时空变化及其影响因素对揭示河流溶解氧动态过程和理解水体生物地球化学循环具有重要意义.当前,许多河流均存在溶解氧偏低问题,严重影响河流水质.基于此,收集了珠江流域东江(东莞段)上游桥头、中游樟村和下游沙田泗盛3个水质监测站的实测资料,采用折线图和箱型图分析溶解氧在月、季节和年际时间尺度下的变化规律及其空间差异;采用最大信息系数、交叉小波转换和多元线性回归3种方法解析溶解氧时空变化的影响因素.结果表明:空间分布上,溶解氧浓度从上游到下游逐渐降低,低值区分布在入海口处的沙田泗盛站,多年平均溶解氧浓度仅为3.11 mg/L.时间变化上,2011-2019年溶解氧主要在11.64个月的周期下循环变化.溶解氧展现出明显的季节性.3个站点丰水期溶解氧浓度比枯水期分别降低1.68、2.03和1.77 mg/L.驱动因素上,溶解氧的时空变化受到多个因素的综合作用.桥头站和樟村站水质较好,水温是这两个站点溶解氧时空变化的主要影响因素.其主要在8～16个月的周期上调控溶解氧变化,在两个站点分别可以解释溶解氧整体变化的70%和57%.沙田泗盛站受多条支流汇...     

长江流域降水径流的年代际变化分析

应用1951-2001年长江流域年、季降水量资料、1885-2001年梅雨量资料以及一百多年以来长江重要控制站宜昌、汉口、大通年径流量资料,对长江流域降水径流的年代际变化、气候转折以及降水径流的变化趋势进行了分析研究.反映出长江流域夏季降水将有更加集中的趋势,即降水时间更集中、强度趋向于更大,对防洪不利.据趋势预测,宜昌、汉口径流量有减少的趋势,大通径流量有增加的趋势.     

Analysis of river runoff in the Poyang Lake Basin of China: long-term changes and influencing factors

An analysis of the variation characteristics and evolutionary trends in the runoff of five rivers in the Poyang Lake Basin was conducted using the MK trend test, Morlet wavelet transforms, correlation analyses, and other methods. For 1956–2011, the inflow runoff displays small, statistically insignificant trends. However, for 2000–2011, significant downward trends are present. River runoff in the basin is significantly correlated with precipitation, while water intake and use is less influential; the most significant impact on river runoff is climate variability. To analyse the effects of water conservancy project scheduling and operation, we also compare the inflow and outflow runoff processes of typical large reservoirs before and after peak reservoir construction. The scheduling and operation of large reservoirs in the five rivers is known to play a supplementary role in dry season inflow runoff. The recent reduction in inflow runoff was mainly caused by basin precipitation; reasonable scheduling of water conservancy projects in the five rivers plays a positive role in safeguarding the water required by the dry season ecosystem in Poyang Lake.     

长江下游湖泊水生植物现状及与水环境因子的关系

研究水生植物分布与环境因子的关系可为富营养化湖泊的生态修复提供重要科学依据.通过对长江下游10个不同营养水平湖泊的水生植物群落组成和环境状况进行野外调查,研究了长江下游湖泊主要水生植物分布状况及水环境因子对水生植物分布的影响.调查发现长江下游10个代表性湖泊主要水生植物共计6科7属11种,主要生活型为沉水植物.水生植物群落组成与环境因子的冗余分析结果显示,总氮、pH值和水深是显著影响这些不同营养水平湖泊水生植物分布的主导因子.     

Analysis of the interannual variability of annual daily extreme water levels in the St Lawrence River and Lake Ontario from 1918 to 2010

We compared the interannual variability of annual daily maximum and minimum extreme water levels in Lake Ontario and the St Lawrence River (Sorel station) from 1918 to 2010, using several statistical tests. The interannual variability of annual daily maximum extreme water levels in Lake Ontario is characterized by a positive long‐term trend showing two shifts in mean (1929–1930 and 1942–1943) and a single shift in variance (in 1958–1959). In contrast, for the St Lawrence River, this interannual variability is characterized by a negative long‐term trend with a single shift in mean, which occurred in 1955–1956. As for annual daily minimum extreme water levels, their interannual variability shows no significant long‐term change in trend. However, for Lake Ontario, the interannual variability of these water levels shows two shifts in mean, which are synchronous with those for maximum water levels, and a single shift in variance, which occurred in 1965–1966. These changes in trend and stationarity (mean and variance) are thought to be due to factors both climatic (the Great Drought of the 1930s) and human (digging of the Seaway and construction of several dams and locks during the 1950s). Despite this change in means and variance, the four series are clearly described by the generalized extreme value distribution. Finally, annual daily maximum and minimum extreme water levels in the St Lawrence and Lake Ontario are negatively correlated with Atlantic multidecadal oscillation over the period from 1918 to 2010. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Changes in potential evapotranspiration and surface runoff in 1981–2010 and the driving factors in Upper Heihe River Basin in Northwest China

Changes in potential evapotranspiration and surface runoff can have profound implications for hydrological processes in arid and semiarid regions. In this study, we investigated the response of hydrological processes to climate change in Upper Heihe River Basin in Northwest China for the period from 1981 to 2010. We used agronomic, climatic and hydrological data to drive the Soil and Water Assessment Tool model for changes in potential evapotranspiration (ET₀) and surface runoff and the driving factors in the study area. The results showed that increasing autumn temperature increased snow melt, resulting in increased surface runoff, especially in September and October. The spatial distribution of annual runoff was different from that of seasonal runoff, with the highest runoff in Yeniugou River, followed by Babaohe River and then the tributaries in the northern of the basin. There was no evaporation paradox at annual and seasonal time scales, and annual ET₀ was driven mainly by wind speed. ET₀ was driven by relative humidity in spring, sunshine hour duration in autumn and both sunshine hour duration and relative humility in summer. Surface runoff was controlled by temperature in spring and winter and by precipitation in summer (flood season). Although surface runoff increased in autumn with increasing temperature, it depended on rainfall in September and on temperature in October and November. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

长江中下游流域刀鲚(Coilia nasus)生态表型的划分

长江流域是我国刀鲚(Coilia nasus)分布的重要水域传统意义上认为,刀鲚存在长颌鲚和短颌鲚2种表现型,其上颌骨的长或短是区分刀鲚溯河洄游、淡水陆封(湖鲚)和淡水定居3种生态型的关键外形指标然而这种主观分型经验尚需要野外调查数据验证本研究基于以往研究所获溯河洄游和淡水栖息刀鲚不同的耳石微化学图谱技术,首先对采集自长江中下游及附属湖泊的刀鲚群体共566尾个体有无溯河洄游"履历"进行了分析确认;再对其上颌骨长、头长、全长进行方差分析和回归分析结果发现长颌鲚、短颌鲚在早期发育阶段,长、短颌特征分化并不明显当发育至幼鱼阶段时,前者上颌骨长会长于头长;而后者全生活史过程中上颌骨长均短于头长发育至幼鱼阶段可能是刀鲚长、短颌鲚分型的临界生活史阶段此外,长颌鲚中同时存在溯河洄游和淡水定居两种生态型个体,其上颌骨长/头长比值(S/H)分别为1.170±0.075和1.165±0.064,两者S/H比值与形态上同为长颌的湖鲚比值(1.178±0.087)无显著性差异短颌鲚亦同时存在溯河洄游和淡水定居两种生态型个体,两者的S/H比值分别为0.922和0.918±0.062,与上述3类长颌鲚的S/H比值均差异极显著因此,建议把长江干流及太湖、鄱阳湖、洞庭湖等水域内3种传统生态型的刀鲚细分为溯河洄游型、淡水定居型长颌鲚,溯河洄游型、淡水定居型短颌鲚以及陆封型湖鲚5种生态表型.