基于马尔可夫过程的湖泊生态需水保障不确定性研究

湖泊生态需水对维持湖泊基本生态功能具有重要的作用，保障生态需水已成为湖泊生态保护的重要组成部分。目前湖泊生态需水的保障方法都是在同一时间尺度下维持一个确定的生态需水量；然而，湖泊水位是一个随机过程，湖泊生态状况与湖泊水位波动息息相关，仅保持湖泊在一个水位值不足以满足湖泊在不同时期的生态需水量；另一方面，生态系统的结果和功能在不断变化，导致湖泊的生态需水量也发生变化，只保障一个确定的生态需水量的方法不足以应对湖泊生态需水量未来可能存在的各种情况，也无法应对未来生态需水保障的不确定性。因此，亟需对湖泊生态需水进行不确定性研究，以保障不同时期的生态需水量。本研究以白洋淀为案例，将白洋淀水位划分成五个区间，代表五个水位时期，再将每个时期下的生态环境状况进行分析，得出每个时期有利于湖泊生物多样性的生态需水量。然后根据马尔可夫过程，利用改进加权马尔可夫链模型，计算出未来湖泊水位处于各个时期的概率，从而确定湖泊未来生态需水量的保障程度，对未来生态需水保障情况进行预测。     

基于生态系统服务价值的博斯腾湖小湖湿地生态需水核算

湖泊湿地生态系统是陆地生态系统的重要组成部分，适宜的水文条件保障着湖泊湿地生态系统的健康。本文以博斯腾湖小湖湿地为例，依据能值理论系统地计算湖泊湿地各项生态系统服务价值量，并运用相关分析、层次聚类分析等方法结合生态系统服务计算结果与四项关键水文参数，综合确定研究区适宜的生态需水范围。研究结果表明，博斯腾湖小湖湿地生态系统服务价值总量由2013年以前的上下波动（平均年增幅-0.2%，其中有7年为负增长）转变为2013年后的持续增加状态（连续6年增加，平均年增幅6%）；区域来水量则经历了2000-2003年的丰水期、2005-2013年的枯水期以及2013年以来的水量持续增加等三个阶段；生态需水核算结果建议博斯腾湖小湖湿地应保证一年之内日均流量低于8.3 m^3/s的天数不超过72天，而一年之中日均流量超过20.8 m^3/s的天数不低于80天，湿地生态需水量在8.0-8.7 10^8m^3/a之间，最适宜生态水位范围为1047.4-1047.6m。本研究利用生态系统服务价值核算了湖泊湿地生态需水，对区域水资源调控提供了积极的参考价值。     

面向鸟类栖息地保护的洪泽湖湿地植被种植方案研究

水生植物种植是实现水鸟栖息地恢复的重要手段。目前面向湖泊的水生植物种植设计主要是针对水质治理,对水鸟栖息地的保护研究较少,且很少考虑植物种植对水位过程的适应性。本文将湖泊水位过程及植物生长特性相结合,提出一种满足鸟类栖息地恢复的水生植物种植设计新方案。以洪泽湖国家湿地自然保护区为例,根据当地鸟类栖息地的实际需求,将芦苇（Phragmites australis）等7种水生植物确定为种植对象。依据洪泽湖湖底高程,结合不同植物的生长水位要求以及植物发挥鸟类觅食及遮蔽两大功能的需求,探究了历史极端水位过程、历史平均水位过程及优化水位过程下的可种植水生植物种类及其可种植区域,并给出种植方案。结果表明：历史极端水位过程下,仅能种植芦苇1种水生植物,对鸟类栖息地恢复作用有限；历史平均水位过程下,可种植植物增加到4种,有利于扩展鸟类栖息地面积；优化水位过程下,能种植全部7种水生植物,并有效恢复鸟类栖息地面积。本研究面向洪泽湖湿地保护区鸟类栖息地保护,依据鸟类及植物对水位过程的需求提出植物种植方案,提高了方案的针对性,准确性,可为洪泽湖湿地植被恢复及鸟类栖息地保护提供借鉴。     

洪泽湖渔业资源的现状与发展展望

<正>洪泽湖是我国第四大淡水湖泊,面积20.69万公顷。近年来,湖区渔业生态环境下降,严重影响渔业的发展。要想适应生态、和谐、高效渔业的发展,必须找准影响洪泽湖渔业资源持续发展的原因。本文对洪泽湖渔业资源进行调查分析,从洪泽湖的历史、现状与发展的角度,了解洪泽湖渔业系统对生物多样性的作用,揭示湖泊渔业系统在整个生态系统中的重要意义,为湖泊渔业生态、健康、可持续的发展奠定理论基础。     

星海湖湿地土地利用变化及其生态需水研究

星海湖是干旱地区典型城市湖泊湿地,其生态环境及生态需水量极大程度上受土地利用变化及相关政策影响。以星海湖湿地为研究对象,利用GIS-遥感技术解译影像,提取不同时期土地利用类型面积,通过水量平衡原理、FAO56Penman－Monteith法开展1996-2018年星海湖湿地湖泊及周边植被生态需水研究,旨在为石嘴山市的生态环境保护、水资源合理利用及优化配置提供科学依据。结果表明：（1）星海湖土地利用格局以水域为主,建设用地、草地次之。水域面积整体呈现增长态势,从6.42km2（占比6.42%）增加至43.11km2（占比43.11%）;区域植被面积仅在1996-2005年期间迅速增加,增加至20.68km2(占比44.35%),之后逐年减少,至18年植被总面积为9.21km2（占比19.64%）。（2）星海湖湿地生态需水总量整体呈增长态势,仅在2014年有所下降,在2018年生态需水总量达到最高：最小生态需水总量为13449.80×104m3,适宜生态需水总量为13674.34×104m3;1996年生态需水总量达到最低：最小生态需水总量为2177.11×104m3,适宜生态需水总量为2314.37×104m3。合理的土地利用配置及管理,对水资源合理规划管理及局部生态环境改善、维护区域生态安全具有重要意义。     

1984－2017年洪泽湖湿地植被覆盖度变化及对水位的响应

为揭示洪泽湖湿地植被覆盖度变化状况,探讨其变化趋势,并分析植被覆盖度与水位的相关关系。本文基于1984－2017年间42期的TM/ETM+/OLI数据,采用像元二分模型估算洪泽湖湿地植被覆盖度,分析研究区域近34年来植被覆盖度的整体特征及动态变化趋势。利用归一化差异水体指数提取洪泽湖的水体信息,同时结合植被覆盖度与其对应的水位监测数据,运用统计分析的方法构建洪泽湖四季的植被覆盖度－水体面积－水位关系模型。结果表明：(1) 研究时段上,洪泽湖湿地的整体植被覆盖度呈略微降低的趋势,中高和高植被覆盖区主要分布于研究区域的西北部及南部。(2) 1984－2017年间,洪泽湖的植被覆盖情况以退化为主,退化面积约为576.1km2,其中不显著退化(82.3%)所占比重最大。(3) 整体上看,研究区的植被覆盖度、水体面积与水位呈极显著性相关,根据三者关系模型得出四季的最适宜水位为春季12.3m、夏季12.9m、秋季12.1m和冬季12.2m。研究结果可为洪泽湖湿地生态环境的科学管理提供理论支撑与技术参考。     

在过水性湖泊中网围养鱼新模式

网围养鱼是一种新兴的养殖业,是开发利用大中型内陆水域渔业资源的一项重要技术措施,在我国平水性湖泊搞网围养鱼已取得成功经验,象在洪泽湖这样水位落差较大的过水性湖泊搞网围养鱼成功先例尚少。1988年我们在洪泽湖西岸的泗洪县临淮乡,以“水     

青海湖1956-2017年水文变化特征分析

研究青海湖水文变化特征，为区域水资源管理、生态保护提供基础。利用1956-2017年青海湖水文气象及遥感资料，分析了水位、面积、水量变化情况，并从湖泊补给的构成角度分析了变化原因。结果表明，青海湖平均水位3194.50m，1956-2004年湖水位呈下降趋势，由于降水量和入湖径流量增加，2005年水位开始回升；青海湖平均面积4350.61km2，经历了先萎缩、后扩张的变化过程；湖泊边界主要是东岸、西岸、北岸发生了变化，南岸基本无变化；水量仍然处于负平衡，年均亏损量1.5×108m3；湖泊补给水量构成中，湖面降水量、地表入湖径流量、地下水入湖补给量分别约占40.3%、43.5%、16.2%；2005年以来地表入湖径流量增加主要是由气候变化引起的，降水起主导作用。     

鄱阳湖湖口的水位特性及其对水环境的影响

水位作为重要的湖泊水文因子，对湖泊水动力过程、化学过程和生态过程具有重要的影响。通过2007～2008年鄱阳湖湖口的水位、水环境实测数据，分析了湖口的水位及水体各环境因子的变化特征，阐述了各水环境因子对水位变化的响应关系，并建立了水位与各水环境因子的回归方程。结果表明：湖口的水位及各水环境因子均呈现季节性变化，湖口水位与长江（九江站）水位呈直线正相关；湖口的水位变化对其水体各环境因子均存在明显的影响，其中水体透明度随水位上升而增大，悬浮物、溶解氧、高锰酸盐指数、氮化物和磷化物浓度随水位上升而下降。     

黄河河口淡水湿地生态补水研究

在河口地区植被类型、土地利用演变分析基础上,研究建立了黄河三角洲湿地生态补水的地表水-地下水模型,构建了湿地补水的景观生态决策支持系统和河口湿地生态需水的生态-水文模拟系统.选择丹顶鹤(Grus japonensis)、东方白鹳(Ciconia boyciana)和黑嘴鸥(Larus saundersi)为生态需水研究的指示物种,模拟补水量分别为2.8亿、3.5亿和4.2亿m3.模拟补水方案下,补水区域200m范围内地下水水位抬升1m以上,补水区域200～1000m范围内地下水水位抬升0.1～1m;植被类型演替,尤其是湿生沼泽、普通草甸、灌丛等面积增加;指示鸟类数量显著增加,生态承载力大幅提高,但承载水平并未随补水量持续增加而显著持续增长;湿地生态功能基本上得到恢复,湿地生态价值明显提高,但当水量增加到一定程度时,增加补水产生的生态价值差别较小.适宜的补水方案是:一般年份补水3.5亿m3,干旱年份补水4.2亿m3,湿润年份补水2.8亿m3.     

绿洲农业对博湖小湖生态需水的影响研究

水资源是制约绿洲农业发展的关键因素，同时绿洲的农业活动也直接或间接地影响着区域水资源的循环过程，造成水资源时空分布的差异。博斯腾湖小湖区位于博斯腾湖西部，其水资源主要来源于开都河及灌区地下水的补给，研究小湖区的生态需水是协调区域生态环境与人类生产生活效益的重要环节。因此，本文基于MIKE-SHE水文模型及水量平衡公式，以2017年为研究背景，量化了不同种植结构情景下的地下水及地表水对于小湖补给量的变化情况，核算了区域年补给总量，进而讨论了绿洲农业区最适宜小湖生态需水要求的农业种植结构。结果显示：模型在验证期模拟值与观测值的平均相关系数及纳什系数分别为0.89及0.79，表明模型具有较高的可信度；水稻及油菜分别为地下水及地表水对小湖补给量最大的农业种植结构，补给量约为10.628×10^6m3及538.023×10^6m3,其中地下水对于小湖的补给量与灌溉期、灌溉定额、作物种类有着强烈的相关关系,地表水对于小湖的年补给量远远大于地下水,且与总补给量高度相关,成为小湖总补给量的决定性因素；油菜及小麦的年补给量分别为544.939×10^6m3及541.158×10^6m3,进而讨论在生态需水要求下不同种植结构所需最小的配水量，为区域水资源决策管理及协调配置提供理论支持。     

乌伦古湖水质污染的空间分布特征

评价湖泊水质并探究其空间分布规律对于湖泊管理具有重要意义。通过对乌伦古湖2017年7-8月采样点(S1~S8)的8个水质指标(矿化度、pH值、透明度、总氮、总磷、高锰酸盐指数、溶解氧、五日生化需氧量)监测,运用主成分分析法(PCA)评价乌伦古湖水质现状,采用空间插值法分析其空间分布特征,并基于聚类分析法(CA)识别水质污染驱动因素。结果表明,乌伦古湖水体呈弱碱性,水质污染以氮、磷有机污染为主;8个采样点主成分综合得分排序结果为:骆驼脖子>小海子>码头>中海子>农十师渔政点>湖中心>吉力湖中心>吉力湖入水口,呈现出小湖区水质优于大湖区、湖中心区水质优于湖岸区、距离进水口越远水质越差的显著空间差异特征。骆驼脖子采样点(S1)水质污染最严重,吉力湖采样点(S7、S8)水质相对最好;基于湖区水质空间分布特征将乌伦古湖湖区分为3类,Ⅰ类湖区水质最差,Ⅱ类湖区水体呈咸化趋势,Ⅲ类湖区水质相对最好;水体矿化度、营养盐与有机污染物是乌伦古湖污染的主要来源,主要原因可归结为自2000年来乌伦古河常态化断流以及湖区渔业养殖、周边农业面源污染导致的盐分与营养成分及有机污染物由河道不断向湖泊的迁移富集。     

赣江尾闾地区鄱阳湖湖汊健康状况评价

评价赣江尾闾地区鄱阳湖湖汊的健康状况,为鄱阳湖水生态修复和湖泊生态系统功能的提升提供科学的管理依据,并为尾闾地区水系综合整治工程提供指导。选择基础水面面积在3.0 km~2以上的7个湖汊,每个湖汊设置1个监测点,2017年2月-2019年2月每月监测1次。评价指标包括水质达标率、浮游植物、湖汊形态结构变化和用水保证率。熵权法评价湖汊生态健康状态,突变级数法评价湖汊功能健康状态,综合健康指数评价湖汊整体健康状态。结果表明:赣江湖汊生态健康及水功能健康均随季节变化而变化,水环境是湖汊生态健康评价的重要指标,其权重达到0.5以上;2018年湖汊健康状态好于2017年,同一评价年度内综合健康状态为夏季好于秋季好于冬季好于春季,各湖汊综合健康状态有明显的空间差异;南支所属湖汊综合健康状态优于中支和北支,湖汊水面面积大小及季节变化是影响综合健康状态的主要因素。通过水系连通等工程措施进行精准调控可提升湖汊综合健康状态。     

鄱阳湖湖口水位特性及其对水环境的影响

水位作为重要的湖泊水文因子,对湖泊水动力过程、化学过程和生态过程具有重要的影响。根据2007～2008年鄱阳湖湖口水位、水环境实测数据,分析了湖口水位及水体各环境因子的变化特征,阐述了各水环境因子对水位变化的响应,并建立了水位与各水环境因子的回归方程。结果表明:湖口的水位及各水环境因子均呈季节性变化,湖口水位与长江水位(九江站)呈直线正相关;湖口的水位变化对其水体各环境因子均存在明显的影响,其中水体透明度随水位上升而增大,悬浮物、溶解氧、高锰酸盐指数、氮化物和磷化物浓度随水位上升而下降。     

6个不同水域刀鲚的形态特征与聚类分析

为研究刀鲚(Coilia nasus)不同水域形态特点和分布特点,运用多元统计方法对嵊泗群体(嵊泗海域)、长江流域群体(长江河口、长江泰州段与鄱阳湖)和湖泊群体(洪泽湖与巢湖)的刀鲚24个形态性状指标进行形态差异性分析。单因素方差分析结果显示,各群体之间除尾柄高外其余指标均存在显著差异(P<0.05)。聚类分析结果显示,长江流域群体与嵊泗群体之间形态最为接近相聚成一个类群,洪泽湖群体和巢湖群体分别形成两个类群,并运用差异系数检验显示,这三个类群之间形态多样性差异尚未达到亚种水平,属于同一种群。主成分分析提取了6个特征值大于1的形态指标,累积贡献率为75.784%,并发现各水域刀鲚形态差异表现在头胸部、腹部与尾部性状上。判别分析中,综合判别率为87.9%。研究结果表明,嵊泗群体和长江流域群体形态最为接近,说明嵊泗群体最有可能洄游进入长江;而湖泊群体与嵊泗群体、长江流域群体形态有显著差异,说明湖泊群体的刀鲚最有可能为淡水定居型长颌鲚。     

河湖水生态系统服务价值核算研究及应用展望

科学有效地界定河湖水生态系统服务价值评估体系与评估指标，促进河湖水生态的可持续发展、合理制定水资源价格、为河湖水生态系统服务价值评估提供参考，同时也为河湖水资源纳入国民经济核算体系提供借鉴，为绿色经济核算提供有力的依据。从河湖水生态系统服务功能、评估体系和评估方法等方面总结了国内外研究进展，分析了现有河湖水生态系统服务体系和评估方法的优缺点。优化后的河湖水生态系统服务评估体系包括供给服务、调节服务、文化服务和支持服务4大类以及水资源供给、水质净化、科研教育和固碳能力等19项指标，优化了水资源供给、提供水产品、水质净化、防洪减灾、休闲娱乐、生物多样性保护等6个指标的评估方法。下一步要制订GEP核算技术标准，建设市场化、多元化的生态产品交易体系，将水资源开发、利用及保护情况、水资源管理生态环境效益等指标纳入审计范围，建立以水生态系统为整体、以维护河湖生态系统健康为总目标、以定量评判和可操作性为抓手的新的河湖长制考核体系。