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大型通江湖泊河-湖-洪泛系统水文过程研究取得进展

2020-05-28 南京地理与湖泊研究所
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  根据鄱阳湖独特的水情变化特征以及洪泛区系统的界定,可定义赣江等五河入湖河口水体以及鄱阳湖主湖区均为湖泊系统,而水位消退期与主湖区脱离的湿地(包括碟形湖)属于典型的湖泊型洪泛湿地。鄱阳湖洪泛湿地及广泛分布的碟形湖除了维护鄱阳湖湿地生物多样性和生态系统完整性之外,也对季节性洪水过程起到缓冲作用。进入21世纪以来,长江三峡工程、流域水库调度和湖区人类活动在不同程度上增加了洪泛湿地受干扰的频率和程度。此外,鄱阳湖拟建水利工程或将显著改变鄱阳湖季节性水文节律,干扰湖区洪水脉冲的变化形式与程度,影响湖泊湿地生态系统的稳定性。

  由于缺乏高时空分辨率的观测资料和科学的评价指标,如何量化洪泛湿地地表水文连通性,揭示碟形湖系统的水量调蓄机制仍然是水文生态研究面临的挑战。中国科学院战略性先导A美丽中国专项、国家重点研发计划项目和国家自然科学基金的资助下,中国科学院南京地理与湖泊研究所张奇团队谭志强等通过多源遥感数据融合技术以8天、30米的时空分辨率重现了鄱阳湖湿地的洪泛过程。结合高精度湖盆地形数据,对洪泛系统的地表水文连通性以及碟形湖水位、水量估算开展了系统研究(图1)。

  对代表性碟形湖水面变化的研究结果表明,地表水文连通性是影响碟形湖水面扩张和萎缩的重要指标。涨水期,与周边水体连通后的碟形湖的扩张速率是连通前的7倍。退水期,地表水文连通变弱的碟形湖的萎缩速率比强连通时慢17倍,在有充分水源补给(如降水)的条件下甚至可以遏止水面持续萎缩的态势(图2以枯水年为例)。对面积大于1km277个碟形湖的研究结果显示,碟形湖对整个河--洪泛系统的水量贡献并不大,低水位时期碟形湖水量占全湖的5.6%。与水量贡献相比,碟形湖的水面积所占比例在低水位时期则达到18.5%(图3)。这种水量平衡关系主要是由洪泛区浅平的湖盆地形特征导致的:即使是较小的水位差异也会导致洪泛区巨大的水面分布变化。长期以来,大部分位于洪泛区上游的碟形湖均设有独立的闸门,通过关闸蓄水满足低水位时期碟形湖渔业养殖的需求。在近年来鄱阳湖秋旱频发的背景下,这种“堑秋湖”的渔业方式阻隔了碟形湖与外界的水文连通,一定程度上缓解了主湖干旱对碟形湖的影响(图4)。

  该研究通过连通频率确定了不同水体之间的水流路径;量化了湖泊、河流和碟形湖之间连通的时机及持续时间;揭示了地表水文连通性对碟形湖涨退水过程的影响程度。在相关湿地生物保护政策下,应加强流域来水对湖泊湿地水文过程影响的研究,从流域调控和湿地管理等多种途径维护湿地生态水位和流量,应对气候变化和江湖关系持续调整带来的新问题。

  相关研究成果发表在Environmental Research Letter Journal of Hydrology

  论文链接:1 2 3

1 碟形湖水位及水量估算流程

2 不同连通时段的碟形湖水面积变化

3 基于遥感估算的碟形湖与主湖的面积\水量时间序列

4 2000-2016年碟形湖年平均和最小水量变化率

打印 责任编辑:叶瑞优

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