基于ENVISAT ASAR数据的鄱阳湖湿地生物量反演研究

作者： 沈国状 廖静娟 郭华东 董磊  来源：高技术通讯 年份：2009 文献类型 ：期刊 关键词： 密歇根微波冠层散射(MIMICS)  biomass  (ANN)  neural  wetland  (MIMICS)  Scattering  鄱阳湖  Lake  人工神经网络(ANN)  ENVISAT  MIcrowave  生物量反演  network  MIchigan  artificial  inversion  Canopy  Poyang  ASAR 

描述：湿生植被是鄱阳湖湿地生态系统的重要组成部分,生物量的大小是衡量湿地生态系统初级生产力的主要指标之一.本文利用ENVISAT ASAR交替极化(HH,VV)数据对鄱阳湖湿地地区的湿生植被进行生物量反演研究,并在密歇根微波冠层散射(MIMICS)模型模拟分析的基础上利用人工神经网络(ANN)方法来反演生物量.据此计算出鄱阳湖4月份湿生植被的总生物量干重约为1.065×109kg,并给出了生物量分布图.反演结果表明,ENVISAT ASAR数据可以很好地用于湿地植被生物量反演;神经网络生物量反演方法可以有效地表达生物量与后向散射系数之间复杂的非线性关系,从而大大提高反演精度;反演结果的误差主要来自于实地采样、图像配准、反演计算过程中带来的误差.

全文：湿生植被是鄱阳湖湿地生态系统的重要组成部分,生物量的大小是衡量湿地生态系统初级生产力的主要指标之一.本文利用ENVISAT ASAR交替极化(HH,VV)数据对鄱阳湖湿地地区的湿生植被进行生物量反演研究,并在密歇根微波冠层散射(MIMICS)模型模拟分析的基础上利用人工神经网络(ANN)方法来反演生物量.据此计算出鄱阳湖4月份湿生植被的总生物量干重约为1.065×109kg,并给出了生物量分布图.反演结果表明,ENVISAT ASAR数据可以很好地用于湿地植被生物量反演;神经网络生物量反演方法可以有效地表达生物量与后向散射系数之间复杂的非线性关系,从而大大提高反演精度;反演结果的误差主要来自于实地采样、图像配准、反演计算过程中带来的误差.

1955-2002年气候因子对鄱阳湖流域径流系数的影响

作者： 郭华 姜彤 王艳君 陈桂亚  来源：气候变化研究进展 年份：2006 文献类型 ：期刊 关键词： 径流系数  鄱阳湖流域  突变  气候变化 

描述：1955—2002年间,鄱阳湖流域径流系数均呈现显著上升趋势,有较明显的突变性和阶段性,突变主要发生在20世纪60年代末和90年代初。径流系数的趋势及突变与该时期降水量的变化吻合较好；气温和蒸发量的变化趋势及突变点也与径流系数基本吻合；季节变化中,7—9月的径流系数与气候因子的变化趋势最为吻合。气候因子的变化与鄱阳湖流域径流系数变化的一致性,说明48a来气候变化对径流系数的影响非常显著。尽管鄱阳湖流域的径流系数还受到土地利用变化、水土流失和地形等因素叠加效应的影响,但是气候变化仍然是其主要影响因素。

全文：1955—2002年间,鄱阳湖流域径流系数均呈现显著上升趋势,有较明显的突变性和阶段性,突变主要发生在20世纪60年代末和90年代初。径流系数的趋势及突变与该时期降水量的变化吻合较好；气温和蒸发量的变化趋势及突变点也与径流系数基本吻合；季节变化中,7—9月的径流系数与气候因子的变化趋势最为吻合。气候因子的变化与鄱阳湖流域径流系数变化的一致性,说明48a来气候变化对径流系数的影响非常显著。尽管鄱阳湖流域的径流系数还受到土地利用变化、水土流失和地形等因素叠加效应的影响,但是气候变化仍然是其主要影响因素。

鄱阳湖流域水文效应对气候变化的响应

作者： 李云良 张奇 李相虎 姚静  来源：长江流域资源与环境 年份：2013 文献类型 ：期刊 关键词： 分布式水文模型  鄱阳湖流域  模型率定与验证  气候变化  水文响应  敏感性 

描述：以鄱阳湖流域为研究区,以地表-地下耦合的分布式水文模型WATLAC为模拟工具,探讨流域水资源对气候变化的响应。水文模型以2000~2008年为模拟期,以流域河道日径流量来率定(2000~2005年)与验证模型(2006~2008年)并取得了满意的模拟效果。基于此,假定未来气候变化情景方案,通过径流量、土壤蒸发量和基流量来探讨气候变化对流域水资源的影响。结果表明,径流量与基流量对降雨变化有着较强的敏感性,而土壤蒸发量对温度变化的敏感性较强。在降雨一定条件下,水文变量均与气温变化近似呈线性关系;在气温情景一定条件下,水文变量均与降雨变化呈非线性关系。随着降水的减少,气温对径流、土壤蒸发和基流的影响也随之减弱;气温对上述变量的显著影响主要表现在降水增加的情况下。相同的气温变化情景下,降水增加比降水减少对径流量的影响更加显著,降水减少比降水增加对土壤蒸发量与基流量的影响更加显著,表明降水变化对水文变量有着不同程度和方向的影响作用。

全文：以鄱阳湖流域为研究区,以地表-地下耦合的分布式水文模型WATLAC为模拟工具,探讨流域水资源对气候变化的响应。水文模型以2000~2008年为模拟期,以流域河道日径流量来率定(2000~2005年)与验证模型(2006~2008年)并取得了满意的模拟效果。基于此,假定未来气候变化情景方案,通过径流量、土壤蒸发量和基流量来探讨气候变化对流域水资源的影响。结果表明,径流量与基流量对降雨变化有着较强的敏感性,而土壤蒸发量对温度变化的敏感性较强。在降雨一定条件下,水文变量均与气温变化近似呈线性关系;在气温情景一定条件下,水文变量均与降雨变化呈非线性关系。随着降水的减少,气温对径流、土壤蒸发和基流的影响也随之减弱;气温对上述变量的显著影响主要表现在降水增加的情况下。相同的气温变化情景下,降水增加比降水减少对径流量的影响更加显著,降水减少比降水增加对土壤蒸发量与基流量的影响更加显著,表明降水变化对水文变量有着不同程度和方向的影响作用。

鄱阳湖典型湿地植物群落土壤微生物量特征

作者： 王晓龙 徐立刚 姚鑫 白丽 张奇  来源：生态学报 年份：2010 文献类型 ：期刊 关键词： 土壤微生物量  植被生物量  鄱阳湖  湿地植物群落 

描述：系统调查了鄱阳湖典型湿地植物群落土壤微生物量,地表植被生物量及土壤养分性状。结果表明:0—10cm土层微生物量碳以水蓼群落明显最高(925.36mgkg-1),其次为灰化薹草群落

全文：系统调查了鄱阳湖典型湿地植物群落土壤微生物量,地表植被生物量及土壤养分性状。结果表明:0—10cm土层微生物量碳以水蓼群落明显最高(925.36mgkg-1),其次为灰化薹草群落

鄱阳湖典型洲滩湿地水分补排关系

作者： 林欢 许秀丽 张奇  来源：湖泊科学 年份：2017 文献类型 ：期刊 关键词： 鄱阳湖湿地  水分补排过程  根系层  HYDRUS模型  GSPAC系统  土壤水 

描述：季节性变化条件下,湿地水分在不同界面的传输过程,量化了湿地水分的补排关系.结果表明:(1)界面水分通量季节性差异大,降雨入渗地面和根系层水分渗漏均对降雨变化响应敏感,主要集中在4—6月,分别占年总量

全文：季节性变化条件下,湿地水分在不同界面的传输过程,量化了湿地水分的补排关系.结果表明:(1)界面水分通量季节性差异大,降雨入渗地面和根系层水分渗漏均对降雨变化响应敏感,主要集中在4—6月,分别占年总量

鄱阳湖换水周期与示踪剂传输时间特征的数值模拟

作者： 李云良 姚静 李梦凡 张奇  来源：湖泊科学 年份：2017 文献类型 ：期刊 关键词： 染色示踪剂  鄱阳湖  换水周期  水动力模型  空间异质性  传输时间 

描述：在复杂湖泊水动力环境作用下,换水周期和传输时间变化直接影响着污染物的迁移和转化.本文运用数值模拟方法,定量研究了季节水情动态下鄱阳湖换水周期和示踪剂传输时间的空间分布.结果表明,不同季节下鄱阳湖换水周期均具有较高的空间异质性,贯穿整个湖区的主河道换水周期约<10 d,大多湖湾区的换水周期则长达300多天.尽管不同季节下换水周期空间分布格局几乎相似,但受鄱阳湖水动力场的季节变化影响,夏、秋季的换水周期要明显大于春、冬季.基于换水周期频率分布曲线的统计表明,80%的鄱阳湖区的换水周期约<30 d,其余湖区换水周期为几十天至几百天,表明鄱阳湖应该更加确切地描述为一个快速换水和慢速换水同时共存的湖泊系统.鄱阳湖示踪剂传输时间介于4~32 d,夏、秋季的传输时间(11~32 d)约为春、冬季(4~8 d)的4倍,主要与鄱阳湖季节性水情特征及示踪剂的迁移路径有关.本文所获取的换水周期和示踪剂传输时间的时空分布信息可为今后鄱阳湖水质、水环境和生态系统管理和维护等方面提供重要科学参考.

全文：在复杂湖泊水动力环境作用下,换水周期和传输时间变化直接影响着污染物的迁移和转化.本文运用数值模拟方法,定量研究了季节水情动态下鄱阳湖换水周期和示踪剂传输时间的空间分布.结果表明,不同季节下鄱阳湖换水周期均具有较高的空间异质性,贯穿整个湖区的主河道换水周期约<10 d,大多湖湾区的换水周期则长达300多天.尽管不同季节下换水周期空间分布格局几乎相似,但受鄱阳湖水动力场的季节变化影响,夏、秋季的换水周期要明显大于春、冬季.基于换水周期频率分布曲线的统计表明,80%的鄱阳湖区的换水周期约<30 d,其余湖区换水周期为几十天至几百天,表明鄱阳湖应该更加确切地描述为一个快速换水和慢速换水同时共存的湖泊系统.鄱阳湖示踪剂传输时间介于4~32 d,夏、秋季的传输时间(11~32 d)约为春、冬季(4~8 d)的4倍,主要与鄱阳湖季节性水情特征及示踪剂的迁移路径有关.本文所获取的换水周期和示踪剂传输时间的时空分布信息可为今后鄱阳湖水质、水环境和生态系统管理和维护等方面提供重要科学参考.

鄱阳湖水流运动与污染物迁移路径的粒子示踪研究

作者： 李云良 姚静 李梦凡 张奇  来源：长江流域资源与环境 年份：2016 文献类型 ：期刊 关键词： 污染物迁移路径  粒子示踪实验  鄱阳湖  粒子示踪模型  水动力模型  水流运动 

描述：湖泊水流运动和污染物的迁移路径对湖泊水质起着关键作用。采用水动力和粒子示踪耦合模型,并结合野外粒子示踪实验来调查鄱阳湖洪水季节空间水流运动和污染物迁移路径。模拟结果显示,流域五河点源入湖污染物和湖区空间面源分布污染物均会沿着不同方向迅速进入湖泊主河道,在快速水流推动下逐渐向北部湖区迁移,但部分污染物因东北部湖湾区存在顺时针方向环流而发生长时间滞留和富集。野外粒子示踪实验同样表明,东北部湖湾区污染物迁移路径随着该湖区水流运动表现得复杂多变,除了可以明显观察到顺时针方向的污染物运动,还可以发现污染物向湖岸边界和湖汊迁移,最终滞留在东北部湖湾区,而康山湖区污染物在快速水流推动下主要沿主河道向西北主湖区迁移,未发现污染物进入东北部湖湾区的迹象。鄱阳湖洪水季节水流运动和污染物迁移路径具有枯水期水流-污染物传输特性。模拟得出鄱阳湖洪水期的平均换水周期约89 d,表明其可能需要近3个月时间才能彻底完成一次换水。研究成果可为大型通江湖泊"江湖关系变化"研究提供参考,对保护"一湖清水"、保障长江中下游水环境安全具有重要现实意义。

全文：湖泊水流运动和污染物的迁移路径对湖泊水质起着关键作用。采用水动力和粒子示踪耦合模型,并结合野外粒子示踪实验来调查鄱阳湖洪水季节空间水流运动和污染物迁移路径。模拟结果显示,流域五河点源入湖污染物和湖区空间面源分布污染物均会沿着不同方向迅速进入湖泊主河道,在快速水流推动下逐渐向北部湖区迁移,但部分污染物因东北部湖湾区存在顺时针方向环流而发生长时间滞留和富集。野外粒子示踪实验同样表明,东北部湖湾区污染物迁移路径随着该湖区水流运动表现得复杂多变,除了可以明显观察到顺时针方向的污染物运动,还可以发现污染物向湖岸边界和湖汊迁移,最终滞留在东北部湖湾区,而康山湖区污染物在快速水流推动下主要沿主河道向西北主湖区迁移,未发现污染物进入东北部湖湾区的迹象。鄱阳湖洪水季节水流运动和污染物迁移路径具有枯水期水流-污染物传输特性。模拟得出鄱阳湖洪水期的平均换水周期约89 d,表明其可能需要近3个月时间才能彻底完成一次换水。研究成果可为大型通江湖泊"江湖关系变化"研究提供参考,对保护"一湖清水"、保障长江中下游水环境安全具有重要现实意义。

长江对鄱阳湖退水期洲滩出露特征的影响

作者： 李梦凡 张奇 李云良 姚静  来源：热带地理 年份：2016 文献类型 ：期刊 关键词： 长江  湖关系  鄱阳湖  出露特征  洲滩  水动力模型  江 

描述：水变化对鄱阳湖洲滩出露特征的影响。结果表明:2006年长江来水减少导致鄱阳湖洲滩出露开始时间提前,与平均条件相比提前1个月;洲滩出露50%面积仅历时约0.5个月,比平均条件缩短约1.5个月;长江枯水对

全文：水变化对鄱阳湖洲滩出露特征的影响。结果表明:2006年长江来水减少导致鄱阳湖洲滩出露开始时间提前,与平均条件相比提前1个月;洲滩出露50%面积仅历时约0.5个月,比平均条件缩短约1.5个月;长江枯水对

基于BP神经网络的鄱阳湖水位模拟

作者： 李云良 张奇 李淼 姚静  来源：长江流域资源与环境 年份：2015 文献类型 ：期刊 关键词： 洪涝灾害  水位模拟  鄱阳湖  神经网络模型  湖盆变化 

描述：考虑到鄱阳湖水位受流域五河与长江来水等多因素的共同作用而表现出高度非线性响应,采用典型的三层BPNN神经网络模型来模拟鄱阳湖水位与其主控因子之间的响应关系。分别将湖口、星子、都昌、棠荫和康山水位作为目标变量进行BPNN模型构建和适用性评估。结果显示:综合考虑流域五河及长江来水(汉口或九江)的BPNN水位模型,空间站点水位模拟精度(R2和Ens)可达0.90以上,各站点的均方根误差(RMSE)变化范围约0.50~1.0m,若忽略长江来水的影响作用,仅将流域五河来水作为湖泊水位的主控影响因子,模型训练期与测试期的纳希效率系数(Ens)和确定性系数(R2)显著降低,且低于0.50,均方根误差(RMSE)也明显增大(1.24~2.88m),意味着综合考虑流域五河与长江来水是获取结构合理、精度保证的鄱阳湖水位模型的重要前提。同时建议针对鄱阳湖湖盆变化对水位的影响,尽可能选择一致性较好的长序列数据集来训练和测试BPNN模型。所构建的BPNN神经网络模型可进一步结合流域水文模型,用来预测气候变化与人类活动下流域径流变化对湖泊水位的潜在影响,也可作为一种有效的模型工具来回答当前鄱阳湖一些备受关注的热点问题,如定量区分流域五河与长江来水对湖泊洪枯水位的贡献分量,为湖泊洪涝灾害的防治和对策制定提供科学依据。

全文：考虑到鄱阳湖水位受流域五河与长江来水等多因素的共同作用而表现出高度非线性响应,采用典型的三层BPNN神经网络模型来模拟鄱阳湖水位与其主控因子之间的响应关系。分别将湖口、星子、都昌、棠荫和康山水位作为目标变量进行BPNN模型构建和适用性评估。结果显示:综合考虑流域五河及长江来水(汉口或九江)的BPNN水位模型,空间站点水位模拟精度(R2和Ens)可达0.90以上,各站点的均方根误差(RMSE)变化范围约0.50~1.0m,若忽略长江来水的影响作用,仅将流域五河来水作为湖泊水位的主控影响因子,模型训练期与测试期的纳希效率系数(Ens)和确定性系数(R2)显著降低,且低于0.50,均方根误差(RMSE)也明显增大(1.24~2.88m),意味着综合考虑流域五河与长江来水是获取结构合理、精度保证的鄱阳湖水位模型的重要前提。同时建议针对鄱阳湖湖盆变化对水位的影响,尽可能选择一致性较好的长序列数据集来训练和测试BPNN模型。所构建的BPNN神经网络模型可进一步结合流域水文模型,用来预测气候变化与人类活动下流域径流变化对湖泊水位的潜在影响,也可作为一种有效的模型工具来回答当前鄱阳湖一些备受关注的热点问题,如定量区分流域五河与长江来水对湖泊洪枯水位的贡献分量,为湖泊洪涝灾害的防治和对策制定提供科学依据。

鄱阳湖湖泊流域系统水文水动力联合模拟

作者： 李云良 张奇 姚静 李相虎  来源：湖泊科学 年份：2013 文献类型 ：期刊 关键词： 水动力模型MIKE21  鄱阳湖  流域水文模型WATLAC  湖泊流域相互作用  湖泊流域系统联合模拟 

描述：本文以鄱阳湖湖泊流域系统为研究对象,鉴于该湖泊流域系统尺度较大,下垫面自然属性呈现高度空间异质性且具有流域-平原区-湖泊不同机制的水文水动力过程,为了真实描述湖泊流域间的水文水动力联系及反映不同过程间的作用机制,构建了鄱阳湖湖泊流域联合模拟模型.该模型基于自主研发的流域分布式水文模型WATLAC和湖滨平原区产流模型以及水动力模型MIKE 21 3个不同功能子模型的连接来实现该复杂系统的模拟.模型的联合采用输入-输出驱动及子模型的顺序执行进程,即将五大子流域与平原区入湖径流量作为输入条件来驱动湖泊水动力模型,模拟湖泊水位对流域入湖径流量的响应.以2000-2005年鄱阳湖流域6个水文站点的河道径流量、流域基流指数以及湖泊4个站点的水位资料来率定模型,其中各站点日径流量拟合的纳希效率系数Ens为0.71～0.84,确定性系数R2介于0.70～0.88之间,而湖泊各站点水位拟合的纳希效率系数Ens变化为0.88～0.98,确定性系数R2为0.96～0.98,均取得令人满意的率定结果.本文提出的鄱阳湖湖泊流域系统水文水动力联合模拟模型能较为理想再现湖泊水位对流域降雨-径流过程的响应.水位模拟结果进一步表明,该联合模型能用来获取重要的水动力空间变化特征.该模型可作为有效工具定量揭示湖泊流域系统水文水动力过程对气候变化和流域人类活动的响应.

全文：本文以鄱阳湖湖泊流域系统为研究对象,鉴于该湖泊流域系统尺度较大,下垫面自然属性呈现高度空间异质性且具有流域-平原区-湖泊不同机制的水文水动力过程,为了真实描述湖泊流域间的水文水动力联系及反映不同过程间的作用机制,构建了鄱阳湖湖泊流域联合模拟模型.该模型基于自主研发的流域分布式水文模型WATLAC和湖滨平原区产流模型以及水动力模型MIKE 21 3个不同功能子模型的连接来实现该复杂系统的模拟.模型的联合采用输入-输出驱动及子模型的顺序执行进程,即将五大子流域与平原区入湖径流量作为输入条件来驱动湖泊水动力模型,模拟湖泊水位对流域入湖径流量的响应.以2000-2005年鄱阳湖流域6个水文站点的河道径流量、流域基流指数以及湖泊4个站点的水位资料来率定模型,其中各站点日径流量拟合的纳希效率系数Ens为0.71～0.84,确定性系数R2介于0.70～0.88之间,而湖泊各站点水位拟合的纳希效率系数Ens变化为0.88～0.98,确定性系数R2为0.96～0.98,均取得令人满意的率定结果.本文提出的鄱阳湖湖泊流域系统水文水动力联合模拟模型能较为理想再现湖泊水位对流域降雨-径流过程的响应.水位模拟结果进一步表明,该联合模型能用来获取重要的水动力空间变化特征.该模型可作为有效工具定量揭示湖泊流域系统水文水动力过程对气候变化和流域人类活动的响应.