白洋淀水位变化及其对东亚飞蝗大发生的影响

根据近50年白洋淀最高水位、入淀水量、出淀水量和降水量等资料,分析了白洋淀水位变化呈现的特点及原因;并结合东亚飞蝗的生长发育特点,探讨了水位的年际、年内变化对东亚飞蝗大发生的影响.结果表明,近50年白洋淀最高水位呈波动中降低趋势,白洋淀逐月水位年内差异逐渐变小.原因主要为上游来水大量减少所致.白洋淀水位年际变化中,峰值回落阶段和波谷地段对应的年份易于东亚飞蝗大发生.5～10月白洋淀逐月水位偏低有利于东亚飞蝗大发生.这些结论为白洋淀水量调控和预防东亚飞蝗大发生提供依据.     

白洋淀地区近16年芦苇湿地面积变化与水位的关系

在野外实地调查的基础上，运用RS和GIS技术通过对1987年、1991年、1996年，2000年和2003年5期Land-sat TM／ETM遥感影像的解译和叠加分析，揭示了白洋淀地区16年芦苇湿地面积的变化规律，并分析水位与芦苇湿地面积关系。研究结果表明，16年间，就整个白洋淀而言，苇地变化经历了“落－起－落”的过程，水域与耕地是苇地变化的两个主要方向，苇地与水域的转变主要发生在地势较低的北部与东部地区，苇地与耕地的转变主要发生在西北与西南的地势较高地区。回归分析表明，在16年地表水位变化范围内，前2年的平均地表水位与当年苇地面积呈显著多项式关系y=－0.1573x^2＋215.90x－57989，决定系数为0.97；根据关系式，当地表水位低于6.9m时，苇地面积随水位的升高而增加，当水位高于6.9m时，苇地面积随水位的升高而降低。这一关系式对于利用水位来调控苇地面积，协调芦苇与其他生产生活用水的关系，促进白洋淀芦苇湿地的可持续发展与水资源的合理利用都具有重要意义。     

基于降水量的白洋淀最低水位预测研究

为了每年能够提前预测未来10月份至翌年4月份的白洋淀最低水位,指导水资源管理和防灾减灾,利用白洋淀区域多个气象站点雨季不同时段的平均降水量和白洋淀水位资料,采取历史资料回归和机器学习方法,对白洋淀水位随区域降水量的变化规律进行了分析,研究建立了一种利用当年雨季平均降水量和当年雨季前水位预测当年雨季后至翌年雨季前白洋淀最低水位的方法。通过建立最低水位预测模型对已有的数据进行验证,发现所建的模型模拟和预测的结果误差在5%以下,精度较高。根据2018年5月白洋淀水位和白洋淀区域2018年7-8月、7-9月平均降水量预测的2018年10月至2019年4月白洋淀的最低水位分别为8.52 m和8.38 m,根据最新监测的2018年10月至2019年2月20日的最低水位实况,预测误差在4%以下,预测精度较高。因此,所建模型能够提前3~7个月动态预测白洋淀即将出现的最低水位,可为提高雄安新区区域水资源综合管理水平、统筹分配区域水资源、合理安排补水等提供科学依据。     

白洋淀近20年土地利用变化及其对水质的影响

土地利用变化对明晰和诊断人类活动对湖泊水环境的影响具有重要意义。本文以白洋淀为研究对象,综合运用遥感影像解译、马尔柯夫转移矩阵和相关性分析的方法,揭示了白洋淀1987—2007年的土地利用变化规律,探讨了土地利用变化对白洋淀水质的影响。结果表明：白洋淀土地利用类型以苇地、耕地和水域为主,占总面积比例分别为45.66%~52.62%,17.92%~29.82%和11.31%~18.52%;1987~1999年间耕地向苇地和水域转变,转移概率分别为12.84%和7.2%;1999—2007年间水域转化为耕地和林地,转移概率分别为12.76%和6.37%,苇地转化为耕地和建筑用地,转移概率分别为3.03%和2.31%;1987—2007年间干草地和水域的面积分别减少24.06 km2和19.92 km2,耕地、建筑用地和苇地的面积分别增加20.98 km2、9.94 km2和9.67 km2,变化趋势主要是由干草地和水域向耕地、建筑用地和苇地的转变;除干草地与BOD5的相关系数为-0.711,P=0.048外,其他各土地利用类型与水质指标的相关性均不显著。该研究为在流域尺度下揭示土地利用空间格局变化对白洋淀水环境的影响奠定基础,并为制定该流域水环境管理措施提供科学依据。     

土壤性质空间变异对飞蝗卵块分布格局的影响

利用地统计学方法,在GIS平台下研究了沿海蝗区南大港水库土壤空间变异对东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis卵块分布格局的影响。结果表明,研究区域内土壤含盐量、5 cm土层含水量、土壤有机质和pH具有明显的空间异质性,其中前两者表现出较强的空间相关性,后两者具有中等强度的空间相关性。飞蝗卵块亦具有明显的空间自相关,且集中分布在研究区域内土壤含盐量较低(<1.9%)、含水量适中(10.1%~29.9%)的中部和东部地块,而在土壤含水量较高(>30%)的西部和盐分过重(>3%)的北部几乎没有卵块的分布。表明研究区域内飞蝗卵块的分布与土壤性质在空间上的变化有一定关系,即蝗区土壤性质空间异质在一定程度上决定了飞蝗卵块的空间分布格局。     

黄河三角洲东亚飞蝗夏蝗发生的气象预测模型

利用黄河三角洲地区5个重点沿海蝗区1983-2008年东亚飞蝗夏蝗的调查资料和相应的气象资料,分别对飞蝗发生期、发生量与主要气象因子进行相关分析并组建回归预测模型。结果表明,夏蝗出土始期和出土盛期均与上年9月和当年2月的降水量呈显著的负相关关系,但方程系数不同;在发生量预测中,夏蝗发生密度与4月平均气温和2月降水量呈显著负相关,发生面积与3月和上年8月的平均气温呈显著正相关、与上年9月降水量呈显著负相关。利用历史资料对预测模型进行回代检验,模拟值的平均相对准确率达90.2%,可以满足实际需求。     

白洋淀水文变化对土地利用类型的影响

利用非参数Mann-Kendal、Theil-Sen’s slope及Bayes Information Criterion方法,研究水文及土地利用类型的变化趋势,探讨水文情况对土地利用变化的影响,结果表明:白洋淀水位和温度变化存在下降趋势,下降幅度分别为0.02m/a和0.11℃/a,降水量呈上升趋势,幅度约为0.04 mm/a。降水量和温度的时间序列未检测到突变点,水位时间序列的突变点为2004年。白洋淀水文改变对区域内的土地利用类型产生重要影响:该区域水体面积下降最为明显,湿地和农田是该区域目前最主要的土地利用类型。     

基于水位历时曲线的城镇化对区域水文过程影响分析——以太湖流域河网水位变化为例

以太湖流域为例,采用水位历时曲线(LDC)的方法,探讨以城镇化为代表的下垫面变化条件下区域河网水位的变化规律.从各年代LDC曲线分析结果来看,20世纪80,90年代是其坡度较高的年代.进一步将研究时间段分为50-70年代和1980-2006年,并选择其中平水年进行分析.结果表明,各站点1980-2006年的LDC曲线坡度均大于50-70年代,且后者的LDC曲线均位于前者上部.同时,2个时段的水位变化量在高水位端更显著,而在低水位端变化量最小.研究区降水量与代表站点水位的趋势分析表明,平均水位的显著上升与降水变化趋势不一致.分析认为,上述结果主要是由于城镇化的影响,即下垫面条件变化造成水位历时曲线坡度增加,水位变化对降水的响应速度加快,且高水位的上升更显著.     

芦苇对白洋淀底泥重金属污染程度的影响效应研究

取白洋淀底泥制成3种不同厚度的基质种植芦苇，另外设置不含底泥的麦地土壤和旱地芦苇土壤，定期对基质采样，测定底泥中重金属Cu，Cd，Pb，Zn浓度并进行比较分析。试验表明，底泥和供试麦地土壤和芦苇土壤已受到重金属Cu，Cd，Pb，Zn不同程度污染；Cd浓度均已超过全国土壤质量三级标准，分别为1．35～1．59mg／kg和1．078～1．16mg／kg，污染程度严重。其次为Pb和Zn，Cu为轻微污染。随着芦苇的生长，底泥和麦地及芦苇土壤中大部分重金属浓度呈不同程度下降趋势，表明芦苇对有害重金属有一定抗性和富集作用，旨在为底泥污染治理提供科学依据。     

白洋淀湿地景观斑块时空变化研究

景观格局变化可以深刻地反映人类活动对生态环境的影响,研究白洋淀湿地景观格局时空变化对于明晰湿地水环境质量的恶化原因具有重要意义。通过综合运用GIS技术和景观格局指数法,对白洋淀1987、1999和2007年LandsatTM遥感影像进行解译分析,研究了白洋淀20年间景观格局动态变化。结果表明：苇地、耕地和水域是淀区主导景观类型,所占比例高达86.62%~93.06%,苇地为42.74%~58.02%。淀区斑块数和密度增加了23.01%,景观破碎化程度加剧。景观均匀度指数由0.74降至0.67,多样性指数由1.44降至1.25。苇地和耕地面积增加最多,分别为18.08%和28.05%;水域和干草地减少最多,分别为35.78%和76.53%景观分维数范围为1.05~1.27,受人类影响较大;苇地从1.27降至1.19,水域从1.16降至1.09,人为影响明显增强;裸地、林地和干草地的分维数最小,分别为1.06~1.08,1.05~1.09和1.07~1.09。根据主导景观类型时空变化,将白洋淀划分为G、WG和WS区。G和WG区主导景观类型均表现出从水域到苇地再到耕地转化趋势,WS区的水面和苇地在外源调水的作用下得以维持,水域整体向东部转移。建议白洋淀湿地保护以水域、苇地和草地为核心,控制淀内及周边人类活动对自然景观的扰动。调水要充分考虑白洋淀的景观时空特征,尽量降低对重要景观类型和生物多样性的影响。     

白洋淀水环境污染防治对策

研究表明目前我国白洋淀水资源蓄水量不足20世纪60年代的1/10,且水质不断恶化,Ⅳ类水面占29.7%,Ⅴ类水面占51.4%,超Ⅴ类水面占18.9%。白洋淀水环境污染物以有机污染物为主,CODMn和总N、总P严重超标,BOD5亦受到不同程度污染,总体达轻度富营养化程度,并提出防治对策。     

白洋淀水资源承载力研究

白洋淀作为华北地区重要的淡水湿地系统，从水量上来讲，只有在丰水年和平水年基本可以满足该地区现有社会和经济发展对水资源量的需求，而从水环境角度来看，水污染严重，水质已普遍超过Ⅲ类标准，因此水资源承载力很低。在近年来持续枯水年的前提下，该地区面临严峻的资源型和水质型缺水危机，而解决危机的根本途径是“开源节流、治理污染”。     

城镇化过程中滇池流域不透水表面扩张特征及其水环境效应

以云南省昆明市滇池流域为研究区,揭示了滇池流域近30 a来高速城镇化发展过程中不透水表面扩张特征,在此基础上利用距离衰减函数和重力学模型分析了不透水表面扩张背景下的水环境效应。研究结果表明,滇池流域不透水表面呈现出沿着滇池全面扩张的趋势,高强度城区由2001年的1个变为2017年的4个,自然地表面积向不透水表面面积转移了35%,高强度城区面积比例由0.06%增加到了12.05%;近30 a来流域不透水表面增长速率超过了21 km2/a,在2004至2017期间,其增长速率达到了38 km2/a;不透水表面空间影响力与湖泊水质呈现出显著的相关关系,溶解氧(dissolved oxygen,DO)、叶绿素a(chlorophyll a,Chl.a)、总磷(total phosphorus,TP)、高锰酸盐指数(permanganate index,PI)、酸碱度(potential of hydrogen,p H)、透明度(transparency,Trans)均通过了显著性检验;各水质参数呈现周期性变化,同时不透水表面扩张对水质参数的影响是显著的,表明滇池流域高速城镇化是导致滇池富营养化和蓝藻水华频繁爆发主要原因。     

白洋淀柱状沉积物磷形态及其分布特征研究

应用淡水沉积物磷形态的标准测试方法（SMT）,调查了白洋淀6个典型湖区柱状沉积物中的磷形态分布、垂向及在两种沉积物粒级（砂土和粉砂/粘土）上的变化特征,分析了各形态磷之间的相关性。结果表明,白洋淀各湖区柱状沉积物总磷（TP）的平均含量为531~1223mg.kg-1DW,无机磷（IP）是白洋淀沉积物中磷的主要成分,占TP的72~83。湖区水体的污染及富营养化程度影响着生物可利用的铁/铝结合态磷（Fe/Al-P）在白洋淀不同湖区沉积物中的分布,从各形态磷含量和百分含量的变化幅度来看,均是Fe/Al-P〉有机磷（OP）〉钙结合态磷（Ca-P）。在垂向分布和两种粒级沉积物颗粒上,白洋淀沉积物各形态磷都有一定的变化规律,但不同磷形态的变化趋势不同,差异性也不一致。各形态磷相关性分析表明,在平均含量、垂向及粒级分布上,IP和Ca-P之间呈较好相关性,说明稳定的Ca-P是IP的主体;而在平均含量和垂向分布上,TP与IP和Ca-P之间都存在着较好的相关性,说明沉积物中TP的含量主要来自IP中的Ca-P。研究结果对于探讨白洋淀水污染沉积历史及内源磷释放对水体富营养化的贡献具有重要意义。     

太湖渔业发展对水环境的影响与对策

阐述了太湖渔业的发展现状,人工放流与封湖休渔对渔业的影响,网围养殖由粗放型向集约型和效益型发展,网围养殖对湖泊的富营养化有较大影响,渔业小型化趋势和低值鱼产量增加趋势明显。并提出太湖渔业治理湖泊富营养化和可持续发展的对策。     

TC-401水位监测传感器的开发及在农田水利中的应用

中国在水位观测中普遍采用压力式、浮子式,超声波式等传感器,但在实用过程中存在一定的缺陷,TC-401水位传感器按照仿生学的思路,应用仿神经理论思想,适应了水文仪器发展的趋势,可以解决水位监测中传感器使用不稳定、故障率高,抗干扰性能及可靠性低的问题。该文论述了TC-401水位传感器的原理及其构造,并结合盘石头水库应用实例进行研究。结果表明,TC-401水位传感器能够满足实用中水位监测的需要。     

白洋淀沉积物-沉水植物-水系统氮、磷分布特征

通过2015年4月份和9月份对白洋淀西部纳污区、中部生活水产养殖区以及淀边缘区优势沉水植物及对应沉积物和水中总氮(TN)、总磷(TP)含量测定,分析白洋淀水体氮磷营养分布规律,明确不同沉水植物对自然水体氮磷富集能力,为应用沉水植物修复富营养化水体提供理论依据。结果表明:白洋淀水体TN和TP浓度分别为0.77~13.65mg/L和0.05~1.21mg/L。受唐河和府河输入影响,纳污区水中TN和TP浓度最高,为IV~劣V类水,生活水产养殖区和淀边缘区水体TN和TP浓度差异均不显著(p0.05),水体氮磷主要受入淀河流输入影响;沉积物TN和TP含量分别为(3.16±1.86)g/kg和(0.72±0.20)g/kg。沉积物TN和TP标准指数变化范围为3.42~9.09和0.93~1.44,综合污染指数为2.19~5.26,白洋淀沉积物营养盐处于严重污染水平且受氮素影响更为严重。其中生活水产养殖区沉积物TN和TP含量最高,纳污区和淀边缘区差异不显著(p0.05);沉水植物对水中TN的富集能力表现为菹草金鱼藻篦齿眼子菜,对水中TP的富集能力表现为金鱼藻菹草篦齿眼子菜;水和沉积物中TN和TP之间均存在显著正相关(p0.05)。沉水植物体内氮磷含量与水体TN和TP浓度存在显著正相关,而与沉积物TN和TP含量无显著相关(p0.05)。总之,3种沉水植物均具有很强的修复水体氮磷污染的能力,建议适时收割地上部以有效去除水体氮磷污染。