关键词:
水文情势
生境适宜性
生态水位阈值
三峡大坝
遥感监测
洞庭湖
摘要:
洞庭湖,位于长江三峡大坝下游,是我国第二大淡水湖。季节性的水位涨落形成的洞庭湖湿地具有调蓄洪水、涵养水源、维护生物多样性等重要作用。然而,近些年来的环境变化,特别是三峡大坝的运行,明显改变了江湖关系,打破了洞庭湖原有水涨、水落的时空演替规律,改变了洞庭湖原有的斑块分布格局和生境演替模式,引发了一系列水资源和水生态安全问题。本文通过统计分析、构建模型等方法对洞庭湖湿地的水文情势演变及归因进行定量评估以及基于湿地生境适宜性探讨了洞庭湖的生态水位,主要研究成果包括:(1)洞庭湖水文情势演变特征及归因分析。研究主要采用去趋势预置白趋势性检验方法、环境流法和IHA-RVA法对水文情势变化进行定量评估,采用Budyko水热耦合平衡理论和累积量斜率变化比较方法对水文情势变化进行定量归因分析。结果表明,三峡大坝具有“削峰补枯”作用,三峡大坝运行后,流量减少和水位降低主要发生在汛期,流量增加和水位上升主要发生枯水期。流量和水位总体的水文改变度分别为37%和36%,均为中度改变。人类活动是水文情势变化的主要原因,约占50%-60%;降雨和蒸发所占比重一致,约占20%-30%。(2)基于候鸟生境适宜性的生态水位研究。研究主要考虑候鸟的生境需求,并基于归一化植被指数(NDVI)和数字高程模型(DEM)构建了候鸟生境适宜性模型,以候鸟适宜生境面积和水位的关系为切入点探讨候鸟适宜的生态水位并分析了三峡大坝对候鸟生境适宜性的影响。结果表明,基于候鸟生境适宜性模型计算得到东洞庭湖枯水期生态水位为20.47-21.55 m。三峡大坝运行后,水位变化为候鸟提供了有利条件,干旱和正常水文年的芦苇滩地和草滩地向嫩草滩地的转变,是近些年来东洞庭湖候鸟生境适宜性提高的主要原因。(3)基于湿地生境适宜性的生态水位研究。研究以单波段阈值法和多源信息相结合的方法提取水域面积,以流量-水位关系和水域面积-水位关系的变化探讨三峡大坝运行后洞庭湖的生境适宜时期,并基于生境适宜时期以RVA法构建洞庭湖的适宜生态水位过程。结果表明,2009年之后,三峡大坝的稳定运行为洞庭湖提供一个较为稳定适宜的水位过程,洞庭湖的适宜生态水位过程包括1-12月适宜生态水位阈值、年最高(低)水位及发生时间的生态阈值、高(低)水位平均持续时间的生态阈值、涨落水速率以及逆转次数的生态阈值。