【作者】 罗蔚
【关键词】 鄱阳湖湿地 鄱阳湖水利枢纽工程 呼吸量 水位 生态水文 CoupModel 神经网络
【导师姓名】张翔
【学位名称】博士
【学位年度】2014
【授予单位】武汉大学
【分类号】 X143;|X171;|TV12
【录入时间】2017-05-14
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【摘要】随着气候变化、经济社会的快速发展,鄱阳湖的水文情势和生态环境发生了较大的改变,直接影响到鄱阳湖湿地生态系统和鄱阳湖生态安全。为维护鄱阳湖生态功能及生态安全,进行变化环境下典型湿地生态水文过程与调控对策研究,具有重大的理论与实践意义。论文的主要工作和创新点如下：1、利用近50年的实测年径流量及年输沙量资料,采用Mann-Kendall等方法,研究了鄱阳湖流域水沙量的时空分布特性；从流域降雨、用水、水库拦沙、三峡蓄水、水土流失及其治理等方面分析引起鄱阳湖流域水沙变化的主要原因,提出了鄱阳湖流域气候变化降雨量减少对近10年鄱阳湖出入湖径流量的减少影响显著；水库滞沙是鄱阳湖入湖沙量减少的主要原因；出湖沙量变化主要受上游水库群的影响,还有近年湖区采砂的影响。2、基于鄱阳湖入湖总水量的变化分析,应用长周期旱涝急转指数研究旱涝急转规律,结果表明：在4～5月与6～7月之间,鄱阳湖在长时期内存在旱转涝和涝转旱的交替循环过程,且进入21世纪以来旱转涝和涝转旱的间隔年份不断缩短,表明鄱阳湖流域“旱涝”和“涝旱”转换越来越频繁。3、鄱阳湖的水文过程决定了其生态系统的结构和功能,其中水位变化是影响其生态系统状态变化的最主要因素。采用CoupModel模型模拟1990-2011年的典型湿地植被呼吸量(碳),然后结合相应时段的鄱阳湖星子站日水位,研究了鄱阳湖湿地生物量的变化及其与鄱阳湖水位的关系。发现当水位大于14m时,总呼吸作用明显变小,持续高水位时,总呼吸作用逐渐减弱；在一定范围,鄱阳湖水位较低并且持续时间越长,累计植物呼吸量呈现逐渐增大的趋势：最大年变幅水位越高,年累计植物呼吸量越小,说明一年内水位变化越剧烈,越不利于湿地植被的生长；最高水位与年累计植物呼吸作用的关系研究表明,当最高水位越高时,年累计植物呼吸作用越低。当最高水位越低时,年累计植物呼吸作用越大。年平均水位与年累计植物呼吸量的关系也呈现同样的规律。4、建立了模拟鄱阳湖星子站水位与典型湿地植被呼吸量(碳)关系的CoupModel-ANN生态水文模型,并应用该模型探讨了鄱阳湖水利枢纽工程不同调度方案对保护湿地的作用。利用CoupModel-ANN模型进行不同水位方案植被呼吸量的预测,与CoupModel模型模拟的1990-2011年正常年份的植被平均呼吸量进行比较,得出鄱阳湖湿地生态系统恢复与保护的适宜水位为10-14.5m。...
【全文】随着气候变化、经济社会的快速发展,鄱阳湖的水文情势和生态环境发生了较大的改变,直接影响到鄱阳湖湿地生态系统和鄱阳湖生态安全。为维护鄱阳湖生态功能及生态安全,进行变化环境下典型湿地生态水文过程与调控对策研究,具有重大的理论与实践意义。论文的主要工作和创新点如下：1、利用近50年的实测年径流量及年输沙量资料,采用Mann-Kendall等方法,研究了鄱阳湖流域水沙量的时空分布特性；从流域降雨、用水、水库拦沙、三峡蓄水、水土流失及其治理等方面分析引起鄱阳湖流域水沙变化的主要原因,提出了鄱阳湖流域气候变化降雨量减少对近10年鄱阳湖出入湖径流量的减少影响显著；水库滞沙是鄱阳湖入湖沙量减少的主要原因；出湖沙量变化主要受上游水库群的影响,还有近年湖区采砂的影响。2、基于鄱阳湖入湖总水量的变化分析,应用长周期旱涝急转指数研究旱涝急转规律,结果表明：在4～5月与6～7月之间,鄱阳湖在长时期内存在旱转涝和涝转旱的交替循环过程,且进入21世纪以来旱转涝和涝转旱的间隔年份不断缩短,表明鄱阳湖流域“旱涝”和“涝旱”转换越来越频繁。3、鄱阳湖的水文过程决定了其生态系统的结构和功能,其中水位变化是影响其生态系统状态变化的最主要因素。采用CoupModel模型模拟1990-2011年的典型湿地植被呼吸量(碳),然后结合相应时段的鄱阳湖星子站日水位,研究了鄱阳湖湿地生物量的变化及其与鄱阳湖水位的关系。发现当水位大于14m时,总呼吸作用明显变小,持续高水位时,总呼吸作用逐渐减弱；在一定范围,鄱阳湖水位较低并且持续时间越长,累计植物呼吸量呈现逐渐增大的趋势：最大年变幅水位越高,年累计植物呼吸量越小,说明一年内水位变化越剧烈,越不利于湿地植被的生长；最高水位与年累计植物呼吸作用的关系研究表明,当最高水位越高时,年累计植物呼吸作用越低。当最高水位越低时,年累计植物呼吸作用越大。年平均水位与年累计植物呼吸量的关系也呈现同样的规律。4、建立了模拟鄱阳湖星子站水位与典型湿地植被呼吸量(碳)关系的CoupModel-ANN生态水文模型,并应用该模型探讨了鄱阳湖水利枢纽工程不同调度方案对保护湿地的作用。利用CoupModel-ANN模型进行不同水位方案植被呼吸量的预测,与CoupModel模型模拟的1990-2011年正常年份的植被平均呼吸量进行比较,得出鄱阳湖湿地生态系统恢复与保护的适宜水位为10-14.5m。