近20年白洋淀湿地水文连通性及空间形态演变
白洋淀湿地景观斑块时空变化研究
中 图分 类 号 : 7 . X111 文献标志码 : A 文 章 编 号 :6 2 2 4 (0 01— 8 7 1 17 — 0 32 1)0 15 — 1
S pata nd Te i la mpo a r lChan so ge fLan c pePat he n Ba ya di n W e l nds ds a c si i ng a ta ,Ch n ia
译 分析 ,研究 了白洋淀 2 0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 8 . %~ 66 2
9 . %, 30 6 苇地 为 4 . %~ 8 2 27 4 5 . %。淀 区 斑块 数 和 密度 增 加 了 2 .l 景 观 破 碎 化程 度加 剧 。 观均 匀 度 指 数 由 07 至 06 , 样 0 30 %, 景 . 4降 . 多 7 性 指 数 由 1 4降至 1 5 . 4 . 。苇 地 和 耕 地 面 积 增 加 最 多 , 别 为 l . 2 分 8 8%和 2 .5%; 域 和 干草 地 减 少最 多 , 别 为 3 . % 和 7 . % O 8 0 水 分 57 8 65 3
白洋淀近20年土地利用变化及其对水质的影响
(t e e a oa r o t ni n et iua o, col f ni n etB in om l nvri , e ig10 7 ) S t K yLb r o Wa r vr m n Sm lin Sho oE v o m n, e i N r a U ie t B i 8 5 a ty f eE o t r jg sy j n 0源自环境管理措施提供科学依据 。
关键 词 : 白洋 淀 ; 地 利用 变 化 ; 土 马尔 科 夫 转 移矩 阵 ; 质 水 中图分 类 号 : 4 X14 文 献 标 志码 : A 文 章 编号 :6 2 2 4 ( 1)0 1 6— 8 17 — 0 32 01~ 8 8 0 0
L n s h n e n s f cs nWae a t ay n da a e f rhC iaD r gL s 2 e r a dU eC a g dI e to tr a tE Qu lyi B ia g inL k t hn u i at 0Y as i n o No n
地, 转移概率分别为 1. %和 63 %, 27 6 . 7 苇地转化 为耕地和建筑用地 , 转移概率分别为 30 %和 2 1 18- 2 0 . 3 . %;9 7 07年 间干草地 和水 3
域 的 面积 分 别 减少 2 . m 和 1 . m , 地 、 筑用 地 和 苇地 的面 积 分 别 增 加 2 .8 m  ̄.4 m 和 96 m , 化 趋 势 主 要是 4 6k 99 k 耕 0 2 建 09 29 k 9k . k 变 7 由干 草地 和水 域 向耕 地 、 筑 用 地 和 苇 地 的转 变 ; 干 草 地 与 B D 的 相关 系数 为一 .1 ,= . 8 , 他 各 土 地 利用 类 型 与水 质 建 除 O 0 P 00 外 其 71 4 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 , 为 制定 该 流域 水 并
白洋淀湿地酶活性空间变化规律研究
酸酶 活性普遍大 于中下层土壤 。水平空间分布上 ,从府河河 口区域至 白洋淀 中心 区域磷酸酶活性基本呈现减小趋势 。结果表 明在 污染较严重 的河 口区域 , 磷酸酶活性小于污染较轻 区域 , 使得河 口区域土壤 中磷含量将进一步累积 ,有可能导致水体污
染进一步加剧 ,需要采取相应 的对策 和保 护措施 。 关键词 :富营养化 ;土壤酶 ;磷 酸酶 ;生 源要 素 ;时空差异 中图分类号 :S 5 . 3 1 1 + 9 文献标识码 :A 文章编号 :17 .9 6( 02)0 .8 30 645 0 2 1 50 5 .5
湿地作为陆地与水体生态系统的过渡生态带 , 通过土壤吸附 、 植物吸收 、生物降解等作用降低进 入 水体 的氮 、磷 化合 物 。Ptr h e j n和 C r l 研究 eo or l et 结 果 ,农 田与水 体 间 5 宽 的沿岸 植被 缓 冲带 能 0m 减 少进 入 地表水 8 % 的氮 和 8 %的磷 。 巴西 的皮 9 0 拉 西卡 巴的 E gn o湿地对 磷 、硝酸 盐 和氨 的去 除 n eh 率 分别 达 到 9 % 、7 %和 5 %L。C ecer等 3 8 0 l hshi J J 通过模型研究表 明湿地可以净化 7 %的总氮 、 2 9 8% 的硝 酸盐 氮 、8%的总磷 。同时输 入 到湿 地 中的氮 、 l 磷 营养 物 被植物 吸 收 ,促 进如 芦苇 、蒲 草 、灯 心草 等水 生维 管植物 的生长 和发 育 ,对 于保护 生物 多样 性 、改善流域生态景观起到具有重要作用。 湿 地对 污水 的净 化是 物 理 、化学 及生 物共 同作 用 的结 果 。 目前对 于它 的净 化机 理研 究 主要集 中在 湿 地植 物对 营养 物质 的吸收 、植 物 生理 生态 、湿地 基 质 的吸 附作用 、硝化 与反 硝化作 用 【、 生 物学 、 3 微 J 水 动力 学 等方 面 ,而对湿 地 酶 的作 用及 影 响 因素 , 国 内外 的研究 报道 很 少L。事 实上 ,在 湿 地净 化污 4 J 水 的过程中各种酶发挥了重要作用 ,微生物对污水 中 的 污染 物 质 的分 解 和转 化 过 程 实 质 上 都 是 在 酶 的催化 下 进行 的一 系 列复 杂 的生化 反应 过 程 I。湿 5 J 地 酶能 加 速湿地 基质 中有 机 物质 的化 学反应 ,从而 促 进湿 地净 化功 能 的发挥 。它们参 与 了许 多重 要 的 生 物 化 学 过 程 ,如 腐 殖 质 的合 成 和分 解 有 机 化 合 物 、高等植 物 和微 生物残 体 的水解 及 其转 化成 为可 利 用 的形 态 以及氧 化还 原 反应 等 L。 同时 ,土 壤酶 6 J 在 土 壤 微 生 物 化 学 过 程 中对 有 机 质 的分 解 和转 化 具有重要作用L。其 中土壤磷酸酶活性高低直接影 7 J
白洋淀流域水资源利用现状及节水对策分析——以保定市为例
2 ∞ 10 5
镇 生活 用水 分别 占第 三位 和第 四位 ,都 呈逐年 缓慢 上升 趋
势 。林 牧渔 业的用 水量 变化不 大 ,保持在 l 立 方米左 右 。 亿 生态环境用水量变化很大 ,2 0 年后大 幅增长 ,2 0 年的用 (5 3 08
l 0o
0
用水 效率可以综合反 映一个 地区的经济发展水 平 、产业 结构 、水资源状况 ,可以用单方用水 G P 出量作指 标。从 D产 保定市 20 年到 2 0 年 的单方水 G P 出发展 趋势看 ( (3 3 08 D产 见
程 的加快 ,每年超采地下水均超过 l亿 m 。缺水 问题 已经 成 0 。 为保定市经济社会发展重要 的制约因素。
1 . 用水结构变化趋势
。 2 0 年保定市的总用水总量在逐年缓慢 下降。其中农 田灌溉 上 下 08
用水量最大 ,占到了总用水量的 7 %以上 ,是排在第 二位的 0
4∞
工业用 水量的 7 左右 ,变化趋 势与总用水 量一致 。第二 位 倍
3 O ,
的 工业 用水量也呈现 出逐 年下 降的趋势 。农村生 活用水和城
一
6 — 5
l 业发堤 l 农
农监经济
2 1 /0 0 21
人 均用 水量 、万 元 G P 水 量 、万元 工业 增加 值 用水 单 方灌溉水粮 食产量约 】 D用 公斤 的水平 ,低于世界 上先进水 平 量 、亩均农 田灌溉用水量等指标可以反 映一个 地区的经济社 的 国家 平均 单方灌溉水粮食产 量达到 2 — 公斤的水平 。保 .3 5 0 会发展水平和水资源开发利用状况 。20 年保定市粮食产量 定市的农业节水效率稍高于全国平均水平 ( 08 见表 1。 ) 59 3 万吨 ,单方水粮食产粮 2 S 3 公斤/ 立方米 ,高于全 国平均 表 l 2 0 年保定市用水指标及与全国水平对 比 08
白洋淀水质现状评价及变化趋势分析
白洋 淀水 质 现 状 评 价及 变 化趋 势分 析
李 晶 张 彦 ,
( 辽 宁 省 大 连 水 文水 资 源 勘 测 局 , L 辽宁 大 连 1 6 2 ;. 1 0 3 2 河北 省 保定 水 文 水 资 源勘 测 局 , 北 保 定 河 010) 7 0 3
摘 要 : 中对 白洋 淀 现 状 水 质 状 况 以及 富 营 养 化 状 况 作 出 评 价 , 时 以 2 0 2 1 文 同 0 1 00年 1 O年 的水 质数 据 为 基 础 , 用 季 节 性 运 K n al 验 数 学 模 型 对 白洋 淀 水 质 浓 度 变 化 进 行 趋 势 分 析 。结 果 表 明 : e d l检 白洋 淀 大 部 分 区 域 现 状 水 质 状 况 和 富 营养 化 状 况 已 经趋于严重 , 自洋 淀 整 个 水 域 盐 分 含 量显 著 增 加 , 区 大 部 分 区 域有 机 污 染无 明显 变 化 , 河 污 水 的有 机 污染 明显 减 轻 。 淀 府
数 据 随季节 规律 性 变化 的多 年资料 分 析 的统计方 法 , 因此 较适 用 于水质 监测 数 据 的趋 势 分 析 。采 用 白洋 淀
1 3个 监 测断 面 的 2 0  ̄2 1 0 1 0 0年 的水 质 序列 , 择 总硬度 、 化物 、 酸盐 、 氮 、 选 氯 硫 氨 总磷 、 锰酸 盐 指数 、 日 高 五 生 化需 氧 量 ( O ) 7个 主要水 质参 数 , B D5等 运用 P WQTrn 2 1 ( r f s n l ae rn ) 质趋 势 分 析软 e d 0 0 P oe i a w tr e d 水 so t 件 进行 水质 浓度趋 势分 析 , 果见表 3 结 。
污染 物 呈现 由西 向东 , 由北 向南逐 渐减 少 的趋势 。
白洋淀流域生态水文过程演变及其生态系统退化驱动机制研究
王 立 明 ,朱 晓春 ,韩 东辉
( 水利部海河水利委员会 , 天津 3 0 7 ) 0 10
[ 要 ] 白洋 淀 是 华 北 地 区最 大 的天 然 淡 水 湖 泊 湿 地 和重 要 的生 态 功 能 区 , 自然 和 人 为 驱 动 影 响下 , 态 摘 在 生 系 统 呈 明显 的退 化 趋 势 。通 过 对 白洋 淀 流 域 生 态 水 文 过 程 演 变 分 析 , 析 了其 生 态 系 统 退 化 的 特 征 及 驱 动 剖
1 2 0 mm 。 0
删l 田 { *
逝
年 份
2 2 白洋淀 概况 .
图 1 白洋 淀 流 域 多年 降 水 量 变 化 趋 势
Fi .1 Annua e i t i n han g lpr cpiato c ge
白洋 淀地 处东 经 153 ~160 北 纬3 。3 1。8 1。7 , 84
“ 北之 肾” 由于特殊 的地 理 位 置 , 华 。 白洋 淀在 涵养 水源、 缓洪 滞沥 、 调节 区域 气候 、 维持 物种 多样 性 等 方 面发 挥 着 重要 作 用 。20 02年 1 1月 , 白洋 淀被 河
北省 政府批 准为省 级湿地 自然保 护 区 。在气 候 和人 类 活动 的影 响下 , 白洋淀 的生 态环 境 受 到严 重 的破
2 自然概 况
2 1 流 域概 况 .
白洋淀位 于海 河 流域 大 清河 水 系 中游 , 制 大 控 清河 中上 游地 区总 面积 3 9 m , 119k 占大 清河 流 域
坏 , 态系 统 急剧 退 化 , 生 引起 了社 会 各 界 的 高度 关
白洋淀近30年水质时空变化特征
2020 年 5 月
王欢欢,白 洁,刘世存, 等 . 白洋淀近 30 年水质时空变化特征[J]. 农业环境科学学报, 2020, 39(5):1051-1059. WANG Huan-huan, BAI Jie, LIU Shi-cun, et al. Spatial and temporal variations in the water quality of Baiyangdian Lake in the recent 30 years[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2020, 39(5): 1051-1059.
Spatial and temporal variations in the water quality of Baiyangdian Lake in the recent 30 years
WANG Huan-huan1, BAI Jie1, LIU Shi-cun1, TIAN Kai1, ZHAO Yan-wei1*, LI Chun-hui2 (1.State Key Laboratory of Water Environment Simulation, School of Environment ,Beijing Normal University, Beijing 100875, China; 2. Key Laboratory for Water and Sediment Sciences of Ministry of Education, School of Environment,Beijing Normal University, Beijing 100875, China) Abstract:Baiyangdian Lake is known as north China ′ s kidney. Therefore, its spatial and temporal variations in water quality are of great significance for ensuring local ecological restoration. In this study, a comprehensive pollution index, cumulative anomaly method, MannKendall test, and hierarchical cluster analysis were used to investigate the spatial and temporal variations in the water quality of Baiyangdi⁃ an Lake. The results showed that the comprehensive pollution index fluctuated in recent years(1988—2016). In 2015, the water quality was the worst with a water quality index value of up to 2.229. In terms of its temporal variation trends within each year, the highest compre⁃ hensive pollution index value was found in July, while the lowest was found in February. Seasonally, summer was the worst pollution dura⁃ tion, followed by autumn, spring, and winter. Furthermore, the TN concentration was the highest among all the monitoring indicators. With respect to the spatial distribution, the water quality of Nanliuzhuang(northwest region)was the worst, followed by that of Zhangzhuangzi, Zaolinzhuang, Quantou, Duancun, and Caiputai(east and south regions). In contrast, the water quality of Wangjiazhai and Shaochedian (north region)was better. Keywords:Baiyangdian Lake; water quality; spatial and temporal variation; comprehensive pollution index; time series analysis; hierarchi⁃
白洋淀水循环演变特征及水量平衡初步研究_概述说明
白洋淀水循环演变特征及水量平衡初步研究概述说明1. 引言1.1 概述白洋淀作为中国北方最大的湿地之一,是华北平原重要的水资源和生态环境保护区。
然而,在过去几十年里,由于自然因素和人类活动的影响,白洋淀的水循环发生了显著的演变。
对于了解白洋淀水循环演变特征以及水量平衡情况,有助于科学合理地管理和利用该地区的水资源。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分。
引言部分对研究课题进行了简要介绍,并阐述了文章的结构安排。
第二节将详细探讨白洋淀水循环演变特征,包括历史演变和影响因素分析等内容。
第三节则围绕白洋淀水量平衡展开,包括数据收集与处理、年际水量变化分析以及平衡状态探讨等内容。
在结果与讨论部分,我们总结了演变特征,并对水量平衡进行了分析与讨论,并提出了相关问题和对策建议。
最后,在结论和展望中,我们对整个研究进行总结陈述,并提出了未来研究方向和改进方法的展望。
1.3 目的本文的目的在于通过对白洋淀水循环演变特征及水量平衡进行初步研究,深入理解白洋淀区域水资源及其管理的现状与问题,并提出相应的对策建议。
通过该研究,我们期望能够为白洋淀地区的水资源可持续发展提供科学依据,并为其他类似湿地区域的水循环与水量平衡研究提供参考和借鉴。
2. 白洋淀水循环演变特征:2.1 历史演变:白洋淀作为华北地区最大的湖泊之一,其水系统经历了多年的演变过程。
在过去几十年里,随着人类活动的不断干扰和自然条件的变化,白洋淀的水循环发生了显著的变化。
起初,白洋淀是一个自然形成的内陆湖泊,在长时间内维持着较为稳定的水量和水质特征。
然而,在城市化和农业发展等人类活动影响下,白洋淀逐渐面临了水资源供应压力、湖泊面积萎缩等问题。
2.2 影响因素分析:多种因素对白洋淀水循环产生了影响。
其中,气候因素是最主要的驱动力之一。
降雨量、蒸发量以及气温对白洋淀水量产生直接影响;同时,气候变化也会引起其他环境要素的变化,如植被覆盖率和土壤含水量等。
此外,人类活动也对白洋淀水循环产生了明显的影响,如水域开发、水利工程建设以及农业灌溉等。
白洋淀湿地入淀水量演变归因分析
对入 淀 水量 变化 的影响 。在研 究时段 内,湿地入 淀 水量 、流 域 降水 量及 潜 在 蒸散 发 量都 呈 下 降趋 势 , 其 中入 淀水量 下 降尤 为明 显。 气候 变化 、人 工取 用水 及 蒸渗 过 程 改 变对入 淀 水 量 变化 的 影 响 分 别为
2 5 . 1 % 、5 7 . 5 3 %和 l 7 . 4 % ,而人 类 活动整 体对入 淀 水量影 响 达到 了7 4 . 9 % , 因此 人 类活 动是 入 淀水
量 减 少的主要 原 因。
关 键词 :气候 变化 ;人 类活动 ;白洋淀 湿地 ;敏 感 系数 法 ;归 因分析
中图分类号 :T V 1 2 1 文献标识码 :B 文章编号 :1 0 0 0 - 0 8 6 0 ( 2 0 1 3 ) 1 2 — 0 0 0 1 — 0 5
At t r i bu t i v e a na l y s i s o n e vo l ut iO n o f i n lo f w t o Ba i y a ng d i a n We Ua n d
重点 实验 室 ,北 京 1 0 0 0 3 8 ;3 . 中国水 利水 电科 学研 究院 水 资 源研 究所 ,北京 1 0 0 0 3 8 ; 4 .东 华大 学 环境 学院 ,上海 2 0 1 6 2 0 )
摘
要 :以白 洋淀水 文数据 为基础 ,采 用敏 感 系数 法 ,分析 了气候 变化 、人 工取 用水及 蒸渗 过程 改 变
YUAN Yo n g ’ ’
,
YAa o ,WA N G Q i n g 2 ’ ,
( 1 .C o l l e g e o f S o i l a n d Wa t e r on C s e r v a t i o n ,B e i j i n g F o r e s t r y U n i v e r s i t y ,B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ,C h i n a ;2 S t a t e K e y L a b o r a t o r y f o S i m u l a t i o n
白洋淀流域水文特性分析
白洋淀流域水文特性分析
宋中海
【期刊名称】《河北水利》
【年(卷),期】2005(000)009
【摘要】白洋淀流域位于河北省中部、太行山东麓,东经113°40′-116°21′.北纬38°10′-40°00′之间,流域面积3.12万km2,域跨保定、廊坊、沧州、北京、张家口、山西省、石家庄及衡水,其中,保定市境内流域面积2.21万km2,占总流域面积的70.8%。
【总页数】2页(P10-11)
【作者】宋中海
【作者单位】保定水文水资源勘测局
【正文语种】中文
【中图分类】P64
【相关文献】
1.白洋淀流域降水特性分析 [J], 刘丹丹;吴现兵;程伍群;王建国
2.白洋淀流域分布式水文模型开发与验证 [J], 吕彩霞;牛存稳;贾仰文;仇亚琴
3.浅析大清河流域的水文特征变化对白洋淀湿地的影响 [J], 刘文具;赵志杰
4.雄安新区白洋淀流域平原区1∶50000水文地质数据集 [J], 张源; 赵凯; 李海涛; 尤冰; 王永波; 王世雄
5.白洋淀流域水文连通对浮游植物群落的影响 [J], 田艺苑;杨薇;刘强;王烜;赵彦伟
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白洋淀湿地水文水资源变化趋势分析
・ "! ・
砌, 墙厚 !" #$, 底厚 %" #$, 有效积蓄雨水。水窖蓄 % 水池蓄水总量 % !!" $ 。 需水量根据节水灌溉方式和田间种植作物情况 而定。常用参数有: 净灌水定额、 年灌溉次数、 灌溉 面积、 灌溉水利用系数、 用水量等。目前, 根据前南 峪生态沟的特点, 节水灌溉方式主要有微喷灌溉、 滴 灌和管灌等, 按节水灌溉要求, 微喷灌溉水定额为 灌溉水利用系数为 "+(,; 滴灌灌水 &&" ’ &(" $% ) *$& , % & 定额为 -," ’ -(, $ ) *$ , 灌溉水利用系数为 "+.; 管 % & 灌灌水定额为 ,%" ’ !," $ ) *$ 。 根据节水用水规划, 不同蓄水形式的蓄水工程, 按照蓄水量设计其灌溉面积。有效灌溉面积按式 (/) 计算: #蓄 (/) ! "! $% 为蓄水工程蓄水量, $% ; ! 为灌溉水利用
&
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (上接第 ,/ 页) 自身抗干淀的能力大幅度下降, 从水量上已经出现 退化趋势。因此, 为了维持白洋淀湿地的生态平衡, 缓解干淀危机, 必须进行人工调水。 参考文献:
[-]白洋淀国土经济研究会 3 白洋淀综合治理与开发研究 [4] 河北人民出版社, 3 石家庄: -.(!: & 03 ! [&]河北省大清河河务管理处 3 白洋淀生态环境调查及生态 抗旱技术体系研究研究工作报告 [6] 3 &"", 3 [%]张玉田 3 浅谈白洋淀汛后蓄水位 [ 5] 3 河北水利水电技 术, (&) : &""& &&& 3 ! [/]刘立华, 程伍群, 刘春光 3 白洋淀当前水量供需状况的研 究 [ 5] ( : 3 南水北调与水利科技, &"",, % %) && &% 3 !
白洋淀流域湿地连通性研究
第39卷第24期2019年12月生态学报ACTAECOLOGICASINICAVol.39,No.24Dec.,2019基金项目:国家重点研发计划课题(2017YFA0603004);中国科学院战略性先导科技专项(A类)(XDA19030203);国家自然科学基金项目(41271423)收稿日期:2018⁃09⁃30;㊀㊀网络出版日期:2019⁃09⁃17∗通讯作者Correspondingauthor.E⁃mail:niuzg@radi.ac.cnDOI:10.5846/stxb201809302127闫欣,牛振国.白洋淀流域湿地连通性研究.生态学报,2019,39(24):9200⁃9210.YanX,NiuZG.PreliminarystudyonwetlandconnectivityinBaiyangdianbasin.ActaEcologicaSinica,2019,39(24):9200⁃9210.白洋淀流域湿地连通性研究闫㊀欣1,2,牛振国1,∗1中国科学院空天信息研究院,遥感科学国家重点实验室,北京㊀1000942中国科学院大学电子电气与通信工程学院,北京㊀100049摘要:湿地在流域防洪减灾㊁水资源调节㊁缓解环境污染㊁保护生物多样性和维持区域生态环境方面具有重要功能和价值㊂作为我国北方平原湿地系统之一,白洋淀流域湿地对于保障雄安新区的水资源安全和良好生态环境等方面具有关键性作用㊂了解目前白洋淀流域湿地生态系统的现状对于新区建设和未来科学规划也具有重要意义㊂以2017年9月欧空局提供的10米分辨率的Sentinel⁃2B影像为主要数据源,并结合谷歌地球高分辨率卫星影像(分辨率0.23m),通过人工目视解译和机器自动分类等多种方式,绘制了白洋淀流域最新的湿地生态系统网络分布图;在此基础上,利用地理信息系统分析了白洋淀流域湿地的连通性(包括水文连通性和景观连通性)㊂结果显示:(1)2017年白洋淀流域湿地面积为4596.6km2,包括沼泽㊁洪泛区㊁沟渠㊁湖泊㊁河流,主要分布在坡度为0ʎ至2ʎ,海拔在100m以下的平坦地区;而流域内非湿地面积约86%,以耕地和林地为主㊂(2)2017年白洋淀流域河道长度为2440km,面积为514km2,其中山区河道177km2,平原河道337km2㊂河道内耕地面积比例达27%,建设用地比例约为8%,河道占用明显㊂河道两侧1km㊁2km和3km距离范围内耕地比例分别占61.77%㊁62.53%㊁62.63%㊂随着距离的扩大,湿地面积减少,非湿地面积增加㊂(3)由于人类活动的直接和间接影响,河道的水文连通性下降,与河道没有受到干扰时的连通性水平相比,减少了三分之一㊂(4)从景观格局指数SPLIT和DIVISION指示的流域湿地连通性看,景观级别上流域内自然湿地的景观连通性最差,人工湿地次之㊂在类型级别上沼泽类型的连通性最差,河流㊁沟渠与洪泛区湿地类型的连通性较好,湖泊的景观连通性最好㊂为保障白洋淀流域水安全,以流域湿地网络为整体,恢复和增强流域湿地网络连通性,将有效提高雄安新区水资源安全和生态环境保护的能力㊂关键词:白洋淀流域;湿地遥感;湿地连通性;Sentinel⁃2B;河道占用PreliminarystudyonwetlandconnectivityinBaiyangdianbasinYANXin1,2,NIUZhenguo1,∗1StateKeyLaboratoryofRemoteSensingScience,AerospaceInformationResearchInstitute,ChineseAcademyofSciences,Beijing100094,China2UniversityofChineseAcademyofSciences,SchoolofElectronic,ElectricalandCommunicationEngineering,Beijing100049,ChinaAbstract:Wetlandshaveimportantfunctionsandvaluesinfloodcontrolanddisastermitigation,waterresourceregulation,mitigationofenvironmentalpollution,protectionofbiodiversity,andmaintenanceofregionalecologicalenvironment.AsoneofthewetlandsystemsinthenorthernplainofChina,theBaiyangdianbasinwetlandsplayakeyroleinsafeguardingthewaterresourcessecurityandgoodecologicalenvironmentinXiongᶄanNewArea.ItisofgreatsignificancetounderstandthecurrentstatusofwetlandecosystemintheBaiyangdianbasinfortheconstructionofnewareaandfuturescientificplanning.Basedonthe10⁃meterresolutionSentinel⁃2BimageprovidedbytheEuropeanSpaceAgencyinSeptember2017asmaindatasource,andcombinedwithGoogleearthhigh⁃resolutionsatelliteimage(resolution0.23m),thispaperhasdrawnthelatestwetlandecosystemnetworkdistributionmapofBaiyangdianbasinusingmanualvisualinterpretationandautomaticmachineclassification.Onthisbasis,theconnectivityofBaiyangdianbasinwetland(includinghydrologicalconnectivityandlandscapeconnectivity)wasanalyzedwithGIS(GeographicInformationSystem).Theresultsshowthat:(1)In2017,thewetlandareaofBaiyangdianbasinwas4596.6km2,includingmarshes,floodplains,irrigationcanals,lakes,andrivers.Thosewetlandsmainlydistributedinflatareaswithaslopeof0ʎto2ʎandanaltitudeof100morless.Theareaofnon⁃wetlandinthebasinaccountedforabout86%,mainlycultivatedlandandforestland.(2)In2017,thelengthoftherivercoursesintheBaiyangdianbasinwas2440km,withanareaof514km2,including177km2inthemountainousareaand337km2intheplainarea.Therivercoursewasobviouslyoccupied,inwhichtheproportionofthecultivatedlandreached27%,andtheproportionofconstructionlandwasabout8%.Theproportionofcultivatedlandwithintherangeof1km,2kmand3kmonbothsidesoftherivertookup61.77%,62.53%and62.63%,respectively.Withtheincreaseofdistance,theareaofwetlanddecreasesandtheareaofnon⁃wetlandincreases.(3)Asaresultofthedirectandindirecteffectsofhumanactivities,thehydrologicalconnectivityofrivercourseshasdecreasedbyonethirdcomparedwiththelevelofconnectivitywhentherivercourseswereundisturbed.(4)FromtheperspectiveofthewetlandlandscapeconnectivityindicatedbySPLITandDIVISION,thenaturalwetlandinthebasinhadtheworstlandscapeconnectivity,followedbyconstructedwetlandsatthelandscapelevel.Atthetypelevel,themarshtypehadtheworstconnectivity,andtheconnectivityofrivers,irrigationcanalsandfloodplainswetlandswasbetter,andthelakehadthebestlandscapeconnectivity.InordertoguaranteethewatersecurityofBaiyangdianbasin,restoringandenhancingtheconnectivityofthewetlandnetworkinthebasinasawholewilleffectivelyimprovetheabilityofwaterresourcessafetyandecologicalenvironmentprotectioncapacityintheXiongᶄanNewArea.KeyWords:Baiyangdianbasin;wetlandremotesensing;wetlandconnectivity;Sentinel⁃2B;rivercourseoccupation作为 地球之肾 的湿地生态系统,在为众多野生动植物提供栖息地的同时,也为人类提供多种生态服务,如涵养水源㊁调蓄洪水㊁调节气候㊁降解污染㊁固碳释氧㊁控制侵蚀㊁营养循环等㊂湿地生态系统网络的连通性是维系湿地上述功能的重要指标之一,但日益增强的人类活动使得湿地生态格局发生改变,割断了不同湿地斑块间的联系,导致湿地连通性急剧下降,进而导致湿地功能出现了不同程度的退化㊂水安全和生态环境是 雄安新区 面临的关键问题之一[1]㊂白洋淀水资源量的时空分布本质上受控于流域的自然地理特征,也受到流域间人为调水的影响㊂但多年来为满足农业发展的需要,白洋淀流域上游大量修建水库,下游农灌用水量也不断增加,地表水已开发90%以上,超负荷开采地下水㊁占用河道问题越来越严重[2]㊂对湿地的开发占用极大影响了湿地的连通性,进而影响了湿地功能的发挥㊂保护和恢复湿地,增强湿地连通性,对于提高水生态安全具有重要意义[3]㊂分析白洋淀流域的湿地连通性,对于提高雄安新区的水安全和生态环境建设将具有重要的参考价值㊂本文以白洋淀流域整体为研究对象,基于最新(2017年)的多源高分辨率遥感卫星数据,①提取白洋淀流域河道及湿地生态网络信息;②结合地形等资料,分析白洋淀流域的湿地分布现状;③在此基础上评价白洋淀流域湿地的连通性㊂1㊀国内外研究现状虽然目前国内外关于湿地连通性的研究较多,但没有建立专门的评价指标体系㊂像最小成本路径模型[4⁃7]㊁形态学空间格局分析法(MSPA)[7⁃8]㊁整体连通性指数(IIC)[9]㊁障碍影响指数[5]㊁图论算法[9⁃11]㊁多指标评价法[12]㊁景观指数方法[13]等多种方法被广泛应用在绿地㊁水文等生态领域的连通性研究中,均从不同角度反映了湿地连通性的研究内容㊂总体而言,湿地的连通性研究包括湿地的水文连通性和景观连通性两方面的内容㊂水文连通性的狭义概念是指流域内物质以水为媒介,在空间异质性景观或斑块内(间)进行传输的便利1029㊀24期㊀㊀㊀闫欣㊀等:白洋淀流域湿地连通性研究㊀2029㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀39卷㊀程度,是指空间上的连通状态[14]㊂长江水利委员会[15]将水文连通性定义为河道干支流㊁湖泊及其他湿地等水系的连通情况,体现水流的连续性和水系的连通状况㊂评估水文连通性对于了解湿地生态系统中沉积物和其他污染物的水流和水文传输是非常必要的㊂VanLooy[16]利用图论理论对河流廊道与河网进行建模,分析其结构与功能连通性㊂由于湿地(尤其是河流)独特的空间分布特征,可以将河流和水系看作景观中的廊道和网络,利用廊道与网络的分析方法比较不同条件下河流廊道与水系网络的特征指标,以反映水文结构连通的情况㊂如今水文连通性已经被广泛运用于描述河流㊁湿地景观的空间连接㊂然而,只有水文连通性无法定量描述不同斑块之间的物理联系及生态行为㊁生态功能和生态过程上的有机联系㊂景观格局与生态过程是相互联系㊁相互影响的,景观连通性作为景观格局分析中的一大研究热点,可以很好的指示斑块间的连接程度㊂Merriam[17]最初基于生态学角度引入景观连通性的概念,来解释物种分布和景观结构之间的交互作用在决定生境斑块之间生物迁移的作用㊂邬建国[18]从景观生态学的角度认识连通性概念,定义为斑块间通过廊道㊁网络而连结在一起的程度㊂景观格局的分析方法主要采用数量研究方法,其定量分析可以从景观指数的变化上反映出来[19]㊂景观指数是反映景观构成㊁组合㊁联系等方面的简单定量指标,在景观生态学及地理学领域已经得到广泛应用[20]㊂采用不同景观指数可以开展湿地的生态特征和景观结构的评价[21⁃22]㊂如宫兆宁等[22]利用景观指数方法分析了北京湿地20多年湿地景观动态变化特征㊂景观连通性是景观指数中专门反映景观斑块连通程度方面的定量指标,包括SPLIT㊁DIVISION㊁COHESION等计算景观连通性㊁景观分离度㊁景观破碎度㊁分维数等,都可以用来定量描述景观的连接状况㊂2㊀研究区与数据源2.1㊀研究区概况白洋淀流域(38ʎ7ᶄ43ᵡ 39ʎ39ᶄ56ᵡN,114ʎ10ᶄ50ᵡ 116ʎ8ᶄ51ᵡE)属于大清河流域,上游有5座大型水库,分为南北两大支流㊂如图1所示,南部支流中,横山岭水库㊁口头水库㊁王快水库分别通过磁河㊁沙河注入潴龙河,最后注入白洋淀;西大洋水库通由唐河注入白洋淀;中部支流中,由漕河注入白洋淀;北部支流中安各庄水库通由中易水河与北拒马河㊁南拒马河等由白沟引河注入白洋淀㊂白洋淀流域处于华北平原,降水相对集中,在夏秋两季的7 8月份,属于典型温带大陆性季风气候㊂白洋淀及其所在大清河上游流域跨越太行山和华北平原,在春夏时分有来自太行山的高山融水汇入流域㊂2.2㊀数据源白洋淀流域湿地的遥感分类使用2017年9月20日的Sentinel⁃2B遥感影像为数据源, 哨兵(Sentinel) 系列地球观测卫星是欧盟委员会和欧洲航天局共同倡议的全球环境与安全监测系统(即哥白尼计划)的重要组成部分,目的是帮助欧洲监测陆地和海洋环境并满足其应对自然灾害等安全需求㊂Sentinel⁃2B卫星携带高分辨率多光谱成像装置,共有13个波段(表1)㊂本文使用的波段为10米分辨率的第2㊁3㊁4㊁8波段㊂3㊀研究方法3.1㊀土地利用/覆盖分类本研究在对哨兵影像数据进行大气和几何校正的基础上,采用4㊁3㊁2波段进行彩色合成,采用支持向量机(SupportVectorMachines,SVM)分类方法进行研究区土地利用/覆盖类型的分类㊂支持向量机是一种基于结构风险最小化的分类器,通过解二次规划问题,寻找将数据分为两类的最优超平面,其理论最初来自于对数据分类问题的处理㊂基于统计学习理论的支持向量机算法具有理论完备㊁全局优化㊁适应性强㊁推广能力好等优点,是机器学习研究的新热点㊂它在最小化经验风险的同时,有效提高了算法的泛化能力,具有良好的应用价值和发展前景[23]㊂训练和验证样本的选取㊂通过目视解译与对照GoogleEarth高分辨率影像相结合的方式(图2),对8种地物类型进行样本判别选取,共计选取样本总量5199个,其中67%用于监督分类,33%用于混淆矩阵精度验证㊂图1㊀白洋淀流域水系图Fig.1㊀DrainageofBaiyangdianbasin表1㊀Sentinel⁃2图像数据基本参数Table1㊀BasicparametersofSentinel⁃2imagedata波段号Bandnumber空间分辨率/mSpatialresolution中心波长/nmCentralwavelength频宽/nmBandwidth参考分辨率Referenceresolution/(Wm-2sr-1μm-1)信噪比Signal⁃to⁃noiseratio160443201291292104906512815431056035128168410665301081425207051574.511762074015688972078320671058108421151031728b208652052.5729609452091141060137530611411201610904100122021901801.5100国家林业和草原局于1999年发布的中国湿地分类标准将我国湿地分为近海与海岸湿地㊁沼泽湿地㊁湖泊湿地㊁河流湿地与人工湿地五大类,依据白洋淀流域内土地利用/覆盖状况以及影像分辨率,本文将流域内土3029㊀24期㊀㊀㊀闫欣㊀等:白洋淀流域湿地连通性研究㊀图2㊀谷歌影像河堤示例Fig.2㊀AnexampleoftheGoogleimageembankment(Ⅰ):谷歌地球高分真彩色影像,经度115ʎ34ᶄ17ᵡ至115ʎ34ᶄ45ᵡ,纬度39ʎ02ᶄ34ᵡ至39ʎ02ᶄ48ᵡ,成像日期2018年2月3日;(Ⅱ):实际河堤照片地利用/覆盖划分为河流㊁洪泛区㊁湖泊㊁沼泽㊁沟渠㊁耕地㊁林地㊁建设用地等八种类型(表2)㊂平原地区的河道在湿地网络系统中具有重要的意义,但是由于季节性降水等原因,河道的识别和提取具有很大的挑战㊂河堤是平原地区识别河道的重要标志㊂根据‘中华人民共和国河道管理条例(2017年)“,有堤防的河道,范围为两岸堤防之间的水域㊁沙洲㊁滩地(包括可耕地)㊁行洪区,两岸堤防及护堤地㊂无堤防的河道,其范围根据历史最高洪水位或者设计洪水位确定㊂由于河道是潜在的洪水泛滥区域,任何开发都存在一定的风险㊂河道的提取㊂由于河堤堤身材料的复杂性及遥感影像不同地物光谱特征具有一定的相似性,使得河道自动提取难度很大㊂为了有效识别河道和保证提取的精度,以0.23m空间分辨率的谷歌影像数据为基础,采用LocaSpaceViewer软件,以人工目视判读的方法进行河道的识别和提取㊂对于有河堤的河道,沿着河堤进行识别和勾绘;对没有河堤的河道的提取,依据河道与周围土地利用/覆盖类型的光谱差异以及经验知识进行判别,不确定的区域进行标记,后期进行实地调查,保证能够识别的河道都能被提取㊂识别的河道包括主河道以及各个分级河道㊁废弃河道等,且所有河道保持连续㊂表2㊀白洋淀流域土地利用/覆盖类型Table2㊀Landuse/covertypeinBaiyangdianbasin一级分类Primaryclassification二级分类Secondaryclassification描述Description湿地Wetland河流指地表上有相当大水量且常年或季节性流动的天然水流洪泛区指河水㊁洪水泛滥淹没的河流两岸地势平坦地区湖泊指陆地表面洼地积水形成的比较宽广的水域沼泽指地表及地表下层土壤经常过度湿润,地表生长着湿性植物和沼泽植物,有泥炭累积或虽无泥炭累积但有潜育层存在的土地沟渠指为灌溉或排水而人工开挖的水道非湿地Non⁃wetland耕地指农作物在生长与暂处于闲置的农田,以种植农作物为主,间有零星果树,桑树或其他树木的土地林地指覆盖在某一地区地面上具有一定密度的乔木㊁竹类㊁灌木土地及林地山,不包括居民绿化用地建设用地指建造建筑物㊁构筑物的土地,包括城乡住宅和公共设施用地㊁工矿用地㊁交通水利设施用地㊁旅游用地㊁军事设施用地等3.2㊀湿地连通性分析本文将湿地连通性从水文连通性和景观连通性两个方面进行分析㊂狭义上的水文连通性,是指河流中水体的连通状况,主要考虑河道干支流与流域内湖泊等水系的连通情况㊂景观连通性主要取决于景观的组成特4029㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀39卷㊀征和空间分布格局,反映某种斑块类型的不同斑块之间的物理联系㊂因此可以看作水文连通性是从水文形态学的角度对流域中河流廊道连通性的定量描述,而景观连通性是从景观生态学的角度对流域中湿地斑块连通性的定量描述㊂3.2.1㊀水文连通性目前水文连通性的评价方法是多指标评价法,评价体系构建一般采用的指标是节点度数β㊁实际结合度指标γ等[24]㊂其中节点度数又被称为连接率指标,是指与该节点相关联的边的个数,反映了节点与其他节点连接的难易程度,节点度数越高,连接越容易,连通性越高㊂γ指数是一个网络中实际廊道数目与最大可能连接廊道数目之比,γ指数以拓扑空间为基础,主要揭示节点与连接数的关系,反映网络的复杂程度,便于计算,不反映实际距离㊁线性程度㊁廊道的方向及节点的确切位置㊂其计算公式为:β=2LN(1)γ=LLmax=L/N-2()(2)式中,N是河网节点数,L代表河网中的河链数,是指现存的由河流廊道抽象成的线段数目,连接两个节点㊂Lmax为最大可能连接廊道的数目㊂如果有3个节点,那么最多只有3条连接廊道;但若有4个节点,则另外增加3个连接廊道,总数为6㊂假设无新的交叉形成,则每增加一个节点,最大可能的连接廊道数以3的倍数增加㊂γ取值为0 1,0表示节点没有连线,1表示每个节点都相互连通,对于网络连接来说,γ多在1/3到1之间取值,接近1/3时,网络呈树状;接近1时,网络近似于最大平面网络㊂即指数越大,表明网络的连接度越好㊂3.2.2㊀景观连通性通常在三个水平上计算景观指数,分别为斑块水平㊁斑块类型水平和景观水平㊂斑块(水平)指数是基于单个斑块的指数;斑块类型(水平)指数是针对某类斑块中所有斑块的指数;景观(水平)指数是针对整个景观中所有类型斑块的指数㊂由于白洋淀流域面积较大,单一景观类型的小斑块较多,计算斑块级别的数据量大但意义不大,因此本文只在类型水平与景观水平上(表3)对流域内自然湿地㊁人工湿地及河道内景观进行景观连通性分析㊂表3㊀景观连通性指数Table3㊀Landscapeconnectionindex二级指标Secondaryindex公式Formula指标意义Indexsignificance分离度指数SPLITSPLIT=A2ðmi=1ðnj=1a2ijSPLIT表示根据某类斑块在整个景观中的加权平均面积计算的斑块数,用于观测景观破碎度,其值越大,景观破碎度越严重景观分离指数DIVISIONDIVISION=1-ðmj=1aijA()2DIVISION反映的是景观镶嵌体中同一景观类型的不同斑块个体的分布情况,表示斑块间的离散程度,数值越大表明斑块之间的距离越大4㊀结果4.1㊀白洋淀流域湿地分布分类结果表明白洋淀流域土地利用/覆盖的总体分类精度为84.25%,Kappa系数为0.82,具有较好的精度,错分误差较小,可供研究使用㊂遥感监测显示,2017年白洋淀流域土地利用/覆盖以耕地和林地为主,而各类湿地面积占13.90%,建设用地占7.31%(表4)㊂湿地类型中沼泽面积最大,洪泛区面积次之,沟渠约占1%,湖泊与河流比例均不足5029㊀24期㊀㊀㊀闫欣㊀等:白洋淀流域湿地连通性研究㊀图3㊀2017年白洋淀流域坡度图(Ⅰ)和土地利用/覆盖图(Ⅱ)Fig.3㊀Distributionmapofslope(Ⅰ)andlanduse/cover(Ⅱ)mapsin20170.5%㊂河道内主要土地利用类型为湿地,沼泽㊁洪泛区㊁湖泊类型居多,沟渠与河流类型偏少㊂表4㊀白洋淀流域内土地利用/覆盖类型和河道内各类用地面积及所占比例/km2Table4㊀Statisticsofareaandratioofland⁃usetypeintherivercourseandits1km,2kmand3kmbufferzones面积/比例Area/Ratio建设用地Constructionland耕地Cultivatedland林地Forestland沟渠Irrigationcanal河流River湖泊Lake沼泽Marsh洪泛区Floodplain总计Sum河道45.05140.6228.8031.9724.8873.7579.1190.19514.37Rivercourse8.76%27.34%5.60%6.21%4.84%14.34%15.38%17.53%100%流域2417.2012988.0813066.64341.4186.73101.432780.921286.1033068.51Basin7.31%39.28%39.51%1.03%0.26%0.31%8.41%3.89%100%图4㊀白洋淀流域河道3km范围内土地利用/覆盖分布图Fig.4㊀Mapof3kmbufferzoneofrivercourseofBaiyangdianbasin为分析人类活动对湿地的影响,以河道为中心,分别在两侧建立1km㊁2km㊁3km的范围的缓冲区,对基于Sentinel影像提取的土地利用/覆盖分类结果进行统计分析(图4)㊂随着缓冲区范围的增大,非湿地类型所占比例逐渐增加,湿地类型所占比例逐渐减少㊂河道两侧1 3km缓冲区范围内的土地利用类型主要是耕地类型,其次是湿地,沼泽与洪泛区是主要的湿地类型,开阔水体面积较少㊂6029㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀39卷㊀结合GDEM30m分辨率数字高程数据,利用ArcGIS10.2软件对白洋淀流域进行坡度计算,得到坡度分布图㊂结合土地利用/覆盖分类图(图3)以及不同土地利用/覆盖类型的坡度㊁高程分布(表5㊁表6)可以看出除林地有近60%的面积分布在10ʎ至30ʎ的山区外,其余土地利用/覆盖类型主要分布在0ʎ至2ʎ的区域上㊂而高程统计值显示近80%的湖泊㊁大型水库分布在100m至300m高度上,沼泽的分布比较均匀,主要在20m至300m的较高海拔区域,建设用地㊁洪泛区与耕地类型主要集中在20m至100m区域,河流㊁沟渠主要集中在0m至100m的区域内㊂表5㊀白洋淀流域不同土地利用/覆盖类型坡度分布/%Table5㊀Slopedistributionofdifferentlanduse/covertypesinBaiyangdianbasin土地利用/覆盖类型/坡度(度)Landuse/covertype/Slope0 22 3.53.5 5.55.5 1010 3030 4545 89总计Sum耕地Cultivatedland49.9220.5610.317.7410.061.310.10100林地Forestland5.823.784.6612.1559.9512.840.79100建设用地Constructionland59.3625.128.643.683.050.150.01100河流River56.4323.659.245.514.730.390.06100沟渠Irrigationcanal56.3522.037.584.718.021.190.11100沼泽Marsh32.5015.949.5813.1125.682.960.22100洪泛区Floodplain53.8622.209.376.947.180.430.02100湖泊Lake30.2921.2115.6613.8313.484.600.93100表6㊀白洋淀流域不同土地利用/覆盖类型高程分布/%Table6㊀Elevationdistributionofdifferentlanduse/covertypesinBaiyangdianbasin土地利用/覆盖类型/高程/mLanduse/covertype/Elevation<00 2020 100100 300300 500500 1000>1000总计Sum耕地Cultivatedland2.3621.7644.5518.525.433.743.63100林地Forestland0.941.343.135.5310.7235.2943.06100建设用地Constructionland0.6027.9057.139.321.612.211.24100河流River9.5732.3938.5512.362.323.830.97100沟渠Irrigationcanal4.4937.3937.3710.794.634.480.84100沼泽Marsh1.9113.3228.1421.1011.9014.089.56100洪泛区Floodplain0.7519.1655.9410.964.574.524.10100湖泊Lake2.324.684.5578.491.973.594.391004.1.2㊀白洋淀流域的河道分布及河道占用根据人工目视解译结果,白洋淀流域河道总长度约为2440km,总面积为514km2(图5),占流域面积的1.55%㊂以坡度10ʎ和高程100m为界,将流域内河道划分为山区河道和平原河道㊂统计得到山区河道共有177km2,长度为866km,呈东北⁃西南向分布,多位于林地与耕地交界处;平原河道面积共337km2,其长度为1574km㊂由表4可以看出,河道内耕地面积比例达27.34%,接近三分之一的河道属于耕地,河道占用情况严重㊂河道内洪泛区与沼泽的面积远高于明水面积,与白洋淀流域的河流基本处于断流状态有关㊂一方面反映了北方河流季节性显著的特性;另一方面,与水资源利用强度大密切相关㊂与此同时河道内还存在部分建设用地,包括了河道内修筑的河堤河坝等水工建筑物和其他与水利无关的建设用地㊂通过对河道内建设物进行人工目视解译,计算出非水利建筑物面积5.51km2,占总建设用地的12.23%㊂河道内不同湿地类型面积与白洋淀流域整体湿地相比,流域内约有1/3的河流和3/4的湖泊分布在河道内,河道内的沼泽面积占整个流域沼泽面积3%左右㊂可以看出,流域内大部分水体被人类控制,而沼泽湿地等则较少㊂7029㊀24期㊀㊀㊀闫欣㊀等:白洋淀流域湿地连通性研究㊀图5㊀2017年白洋淀流域河道分布图Fig.5㊀DistributionofrivercourseofBaiyangdianbasinin20174.2㊀河道内湿地水文连通性本文从河道整体㊁河道内湿地㊁河道内水体(包括河流和湖泊)三个方面对河道水文连通性进行分析㊂河道水文连通性是假设河道没有任何占用,将河道作为一个整体计算其水文连通性,河道水文连通性可以表征不受影响的情况下的原始水文连通性㊂河道湿地的水文连通性分析,是将河道内所有湿地类型(包括沼泽㊁洪泛湿地和水体等)作为一个整体,计算水文连通性㊂排除了耕地㊁建设用地与林地等非湿地类型㊂此种情况表示河道水系受人类开发占用后河道的水文连通性㊂河道内水体的水文连通性是只考虑河道内现状地表水体类型(包括河流与湖泊)时的水文连通性,它反映的是现状情况下(如地表水被大量开发利用)的河道的水文连通性㊂这三个不同的水文连通性可以代表人类活动对河道的影响程度㊂河道的开发占用和水资源的高强度利用,是现状下河道的水文连通性状况,人类影响最强;而河道水文连通性代表了没有人类活动的直接和间接影响下的水文连通性;河道内湿地的水文连通性介于上述二者之间㊂经计算河道的河链数为2592,节点数为2528,求得实际结合度指标γ为0.34,节点度最小值为1,最大值为5,平均节点度数为2.91,标准差为0.689㊂实际结合度指标与节点度数在三种情况下均为最高,节点度数越高表示与该节点相关联的边的个数越多,即节点与其他节点连接越容易,而γ越大表示该网络越接近最大平面网络,其连接度也越好㊂另外节点度数的标准差最小,说明节点度数的值处于相对较高且稳定的状态㊂总体来看河道的水文连通性在三者中是最好的㊂河道内湿地的河链数为19174,节点数为20583,求得实际结合度指标γ为0.31,节点度最小值为1,最大值为5,平均节点度数β为2.47,标准差为0.898㊂从数值上看,河道内湿地的河链数与节点数远远高于其他两种情况下的数值,由此可见其内部网络十分复杂,但实际结合度指标㊁节点度数及节点度数的标准差均介于河道整体与河道内河流湖泊之间,说明在水文连通性方面,河道内湿地的连通性处于中等㊂河道内河流湖泊的河链数为1296,节点数为1436,求得实际结合度指标γ为0.30,节点度最小值为1,最大值为4,平均节点度数β为1.81,标准差为0.998㊂河流湖泊的河链数㊁节点数在三者中是最少的,这是因为在当前气候与人类活动的影响下导致的地表水严重匮乏,流域内的几大河流均出现很大程度的断流现象,只有水库㊁堤坝等截留了一部分地表径流,导致水体分布不连续且比较分散㊂实际结合度指标与节点度数在三者之中最低,表明节点间连接的容易程度与网络连接度最差㊂节点度数远低于上述两者但标准差最大,说明节点度数的值较不稳定㊂总体来看只有河流湖泊参与计算的河道实际水文连通性最差㊂从上述结果可以看到河道的水文连通性最好,河道内湿地的水文连通性次之,河道内河流湖泊的水文连通性最差,与理论分析结果一致㊂由于将河道作为整体表示的是在不受人类影响的假设条件下水文连通性最好的状态,可以作为衡量其他条件下水文连通性大小的标准㊂河道内本应全部为湿地类型却因人类活动的影响,出现不同程度的湿地退化与占用,导致其连通性降低㊂而地表径流更是少之又少,天然入淀河流只占极少一部分,白洋淀只能靠 引黄济淀 ㊁ 引岳济淀 等跨流域调水缓解干淀危机,连通性出现大幅度降低,与理想状态相比节点度数的值减少了1/3,实际结合度指标比河道内湿地的计算值略低,但也远低于理想状态㊂表明当前白洋淀流域的实际水文连通性状况不容乐观,需要引起足够的重视㊂4.3㊀流域的湿地景观连通性利用ArcGIS10.2软件对流域和河道内的湿地在类型级别进行景观分析,对流域内的自然湿地㊁人工湿地8029㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀39卷㊀。
白洋淀湿地生态水位及生态补水方案分析
白洋淀湿地生态水位及生态补水方案分析刘越;程伍群;尹健梅;王秀艳【摘要】入淀水量不足,是造成白洋淀湿地生态及其环境恶化,淀泊萎缩的重要原因,如何修复已遭破坏的白洋淀湿地生态系统,并维护湿地的生态平衡是亟待解决的重要问题.本研究采用白洋淀湿地从1956-2000年的逐月实测水位数据,通过分析汛期和非汛期的水位经验频率以及白洋淀湿地的生态功能,确定了白洋淀周年的生态适宜水位范围为7.9~8.7 m.当白洋淀出现生态干旱,水位不能维持在7.9~8.7 m 时,生态补水后应使淀水位保持在7.1~7.9 m范围内.本文从补水量和补水时间2个方面,对白洋淀湿地的生态补水方案进行了研究.【期刊名称】《河北农业大学学报》【年(卷),期】2010(033)002【总页数】4页(P107-109,118)【关键词】白洋淀;湿地;生态水位;生态补水方案;识别期【作者】刘越;程伍群;尹健梅;王秀艳【作者单位】河北农业大学,城乡建设学院,河北,保定,071001;河北农业大学,城乡建设学院,河北,保定,071001;河北农业大学,城乡建设学院,河北,保定,071001;河北农业大学,城乡建设学院,河北,保定,071001【正文语种】中文【中图分类】P33白洋淀是中国北方最大的浅碟式淡水湿地,地处北京、天津、石家庄3大城市的中心地带,位于北纬38°43′~39°02′,东经115°38′~116°07′之间 ,淀内总面积362.8 km2,白洋淀属于海河流域大清河水系,其控制范围为大清河中上游地区,流域面积31199 km2,在行政上包括河北省、山西省及北京市。
直接汇入白洋淀的河道有潴龙河、唐河、府河、漕河、瀑河、萍河、孝义河及北支白沟引河[1]。
白洋淀湿地对维持华北平原生态平衡具有重要意义,它具有蓄水拦沙、净化水体,调节气候,缓洪滞沥,保护下游地区生态安全,保护生物多样性,鱼苇生产等功能。
白洋淀湿地生态系统水分条件遥感监测方法
白洋淀湿地生态系统水分条件遥感监测方法沈欣;欧阳志云;段晓男;Jan de Leeuw【摘要】湿地水文条件对湿地生态系统结构和功能起到关键作用.利用遥感获取与湿地水分条件直接相关的生物物理变量,包括归一化植被指数(NDVI)和地表温度,探讨监测湿地挺水植物缺水状况的可能性,并探讨了建立湿地水分遥感监测的新方法.回归分析表明,对于同一挺水植物而言,在湿地旱化的条件下,由于植物的蒸腾作用的差异,在植被生长状况(NDVI)相同的情况下,地势较高处植物的冠层温度亦较高;在生长处高度相同的情况下,植被覆盖度高(NDVI值高)的地方,植物的冠层温度较低.这说明可以通过地表温度和NDVI来监测挺水植物的缺水程度.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2008(028)010【总页数】6页(P5033-5038)【关键词】湿地;遥感;水分条件;缺水程度【作者】沈欣;欧阳志云;段晓男;Jan de Leeuw【作者单位】中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室;中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室;中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室;荷兰国际地理信息科学与地球观测学院【正文语种】中文【中图分类】Q148;Q149全球范围内湿地生态系统的退化,甚至消亡的趋势日趋严重。
其中人类活动造成的湿地水位下降甚至枯竭,是全球湿地大面积减少的主要原因之一[1],我国海河流域也面临这样的困境。
水资源过度开发和不适当的土地开垦,导致目前湿地面积仅仅为20世纪50年代的1/3[2]。
并且现有湿地如白洋淀等依然面临水位下降、面积减少的危险。
水文条件对湿地的发育演化和湿地生态系统的维持有着重要意义。
水文条件的不断变化,不仅仅改变湿地的分布面积和形态,而且对植物群落的结构、分布乃至湿地生态系统服务功能起着决定性的作用。
因此对湿地水文条件进行动态监测是湿地管理和保护的基础。
湿地水文状况的主要监测指标包括入水量、出水量和水位高度,尤其是地表水位和地下水位[2]。
白洋淀生态环境变化及影响因素分析
Ecological environmental changes and influencing analysis in Baiyangdian LakeLIU Shi-cun,WANG Huan-huan,TIAN Kai,ZHAO Yan-wei *,CHEN Jia-qi,LI Chun-hui(State Key Laboratory of Water Environment Simulation,School of Environment,Beijing Normal University,Beijing 100875,China )Abstract :In order to know the changes of Baiyangdian ecological environment,they changes in hydrology,water quantity,water quality,aquatic organisms,and landscape pattern in Baiyangdian Lake were summarized,and the correlation among the ecological environmental factors and influencing factors of ecological environmental degradation were analyzed by correlation analysis and curve regression analysis.The results showed that the water quantity,water quality,aquatic organism species,and aquatic organism quantity of Baiyangdian Lake de⁃creased each year,while evaporation,the proportion of the wetland landscape transformed into non-wetland landscape,and the degree of landscape fragmentation increased.There were some correlations among the changes in aquatic organisms,hydrology elements,and water quality.The decrease in water inflow caused by the increase in water use and climate change in the watershed may be an important factor affecting water pollution,wetland area decrease,and zooplankton species decline.We should establish a stable ecological water supply mechanism,optimize the socio-economic development model,implement the deep treatment of waste water,strengthen the ecological resto⁃ration of wetlands and wetland channel hydrological connectivity,and improve the ecological environment of Baiyangdian Lake in the fu⁃ture.Keywords :Baiyangdian Lake;ecological environment;hydrology;water quality;aquatic organism;influencing factor刘世存,王欢欢,田凯,等.白洋淀生态环境变化及影响因素分析[J].农业环境科学学报,2020,39(5):1060-1069.LIU Shi-cun,WANG Huan-huan,TIAN Kai,et al.Ecological environmental changes and influencing analysis in Baiyangdian Lake[J].Journal of Agro-Environment Science ,2020,39(5):1060-1069.白洋淀生态环境变化及影响因素分析刘世存,王欢欢,田凯,赵彦伟*,陈家琪,李春晖(水环境模拟国家重点实验室,北京师范大学环境学院,北京100875)收稿日期:2020-02-25录用日期:2020-04-15作者简介:刘世存(1995—),女,吉林白城人,硕士研究生,从事环境规划管理研究。
近30年来白洋淀湿地景观格局变化及其驱动机制
近30年来白洋淀湿地景观格局变化及其驱动机制张敏;宫兆宁;赵文吉;阿多【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2016(036)015【摘要】湿地是水陆相互作用形成的独特生态系统,其景观格局极易受到气候变化和人类活动的影响.利用1984-2014年的11期遥感影像数据,综合运用GIS技术和景观格局指数方法,对白洋淀湿地景观格局变化特征及其驱动力机制进行了分析.结果表明,1984-2014年期间,挺水植物和沉水植物呈减少趋势,农田和居民点持续快速增长,纯水体为“增加—减少—再增加”的趋势,林地和裸土地变化幅度不大.其中挺水植物一直是白洋淀最主要的景观类型,占研究区总面积比例达到37%-61%.农田的平均斑块面积最大,挺水植物的最大斑块指数和分维度指数最高,挺水植物和农田的聚集度指数最大,居民点、林地和裸土地空间分布离散,破碎化程度高,连通性差.1989-2004年自洋淀景观多样性指数呈减少趋势,景观格局趋于不稳定,同期聚集度指数上升,湿地连通性增加;1984-1989年和2004-2014年期间白洋淀多样性指数上涨,聚集度指数逐年下降,景观异质性增加.人口和社会经济发展是影响白洋淀景观格局变化的主要因素.【总页数】12页(P4780-4791)【作者】张敏;宫兆宁;赵文吉;阿多【作者单位】首都师范大学资源环境与旅游学院,北京100048;三维信息获取与应用教育部重点实验室,北京 100048;资源环境与地理信息系统北京市重点实验室,北京 100048;首都师范大学资源环境与旅游学院,北京100048;三维信息获取与应用教育部重点实验室,北京 100048;资源环境与地理信息系统北京市重点实验室,北京100048;首都师范大学资源环境与旅游学院,北京100048;三维信息获取与应用教育部重点实验室,北京 100048;资源环境与地理信息系统北京市重点实验室,北京100048;首都师范大学资源环境与旅游学院,北京100048;三维信息获取与应用教育部重点实验室,北京 100048;资源环境与地理信息系统北京市重点实验室,北京100048【正文语种】中文【相关文献】1.50年来北海市滨海湿地景观格局变化及其驱动机制 [J], 梁文;胡自宁;黎广钊;宋垠先;余克服;农华琼2.近30年来京津冀地区湿地景观变化及其驱动因素 [J], 吕金霞;蒋卫国;王文杰;陈坤;邓越;陈征;荔琢3.近40年来若尔盖高原高寒湿地景观格局变化 [J], 白军红;欧阳华;崔保山;王庆改;陈辉4.近30年来莱州湾滨海湿地景观格局变化特征研究 [J], 黄建涛;郑伟;万年新;路景钫;李捷5.近15年来杭州西溪湿地景观格局变化研究 [J], 余敏杰;吴建军;徐建明;施加春因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
白洋淀水循环演变特征及水量平衡初步研究
白洋淀水循环演变特征及水量平衡初步研究全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:白洋淀是我国北方著名的淡水湖泊之一,位于河北省涿鹿县和唐山市丰南区交界处。
白洋淀是华北平原最大的淀,也是中国三大淀之一,是河北省最大的湖泊。
白洋淀的水源主要来自于太行山,通过多条河流输入,其中包括官厅河和蠡湖河。
水循环在白洋淀水系中起着至关重要的作用,对水质和水量的平衡有着显著影响。
水循环是指水在地球上不断的运动和转换过程,包括蒸发、降水、地表径流、地下水渗漏等过程。
白洋淀水循环具有独特的特征,受到地形、气候和人类活动的影响。
白洋淀水循环的演变特征主要表现为水资源的持续减少和水质的恶化趋势。
在近年来,随着城市化进程的加速和工农业生产的增加,白洋淀水循环受到了严重破坏,导致白洋淀水质下降,湖泊生态环境恶化。
白洋淀的水量平衡是指在一定时期内,输入和输出水量的平衡状态。
白洋淀水量平衡的初步研究主要包括水量测算、水质分析和动态模拟研究。
通过对白洋淀水量的测算和分析,可以了解白洋淀水资源的利用情况和未来发展趋势,为水资源的合理开发利用提供科学依据。
白洋淀水量平衡的研究方法主要包括水文观测、水文分析和水文模拟。
通过对白洋淀流域的水文观测,可以获取各种形式的水文数据,包括降水量、蒸发量、径流量等。
通过水文分析,可以对白洋淀水量的变化规律和影响因素进行研究。
水文模拟是指通过模型模拟的方法,对白洋淀水量平衡进行定量分析和预测,为水资源管理和保护提供科学支持。
在白洋淀水量平衡的研究中,还需要考虑气候变化、地表覆盖变化和人类活动等因素的影响。
随着全球气候变暖和区域干旱化加剧,白洋淀水资源面临更大的挑战。
土地利用和城市化进程的加速也对白洋淀水循环和水量平衡产生了不利影响。
需要采取有效措施,保护白洋淀水资源,维护湖泊生态平衡。
白洋淀作为我国北方重要的淡水湖泊之一,水循环演变特征及水量平衡的研究对于保护白洋淀水资源、改善水质和生态环境具有重要意义。
白洋淀景区的空间演替特征
白洋淀景区的空间演替特征
白洋淀景区,位于浙江省杭州市拱墅区,古称“鱼博”,位于西
湖大地之上,是杭州著名旅游景点之一。
白洋淀景区自古以来便以其独特的景色而闻名,享有“天然艺术
宫殿”的美誉。
它的空间演变经历了四个时期:奥古斯都时期、汉唐
时期、明清时期和近代时期。
奥古斯都时期,当地挖凿古湖泥灰洞,创建蓝玉碑,并采用滩石
河床的形式来构建湖面。
这期间,各种蓝色釉面瓷器和景物作为“水
晶宫殿”的边缘,造就了景色美妙的·白洋淀·景区。
汉唐时期,它主要以湖上修建各种桥梁和楼台,配以架起的桥梁
成为象征意义,配合以天然规整的桥楼的错落有致的空间结构,进一
步丰富了白洋淀的景色美感。
明清时期,当时的居民将白洋淀改造成一处新的旅馆和园林景观,创建了几处著名古跡,如拱宸楼和明湖,使得这里更加灵动、美不胜收。
另外,还修建了棚桥、桥楼等特色建筑,雕刻桥梁、楼台、湖岸
畔石刻等,增添白洋淀景区的建筑特色。
近代时期,白洋淀空间演变更为复杂,以自然为基础,利用技术手段改建,整合了海拔、地貌、水利灌溉、构筑工程、景观设施建筑等多学科综合,既实现了古朴的湖景,又营造了宁静而充满生命力的氛围。
总之,白洋淀景区历经漫长的悠久历史,形成了独特宏伟的空间演变特点,让人们流连忘返,令人叹为观止。
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生 态 学 报
ACTA ECOL0CICA SINICA
Vo1.38.No.12 Jun.,2018
DOI:10.5846/stxb201801280224
张梦熳 ,吴秀芹.近 20年 白洋淀湿地水文连通性及 空间形态演变 .生态学报 ,2018,38(12):4205.4213. Zhang M M ,Wu X Q.Changes in hydrological connectivity and spatial morphology of Baiyan gdian wetland over the last 20 years.Acta Ecologiea Sinica 2018,38(1 文 连 通 性 及 空 间形 态 演 变
张梦墁 ,吴 秀芹 ’
1北 京林业 大学水土保持学院 ,北京林 业大学云南建水荒漠生态 系统 国家定位研究站 ,北京 100083 2北 京林业 大学水土保持国家林业 局重 点实验 室 ,北京 100083
摘要 :水文连通性是表征湿地格局 和功 能稳 定性的重要指标 ,连 通性 的降低通常意 味着湿地生 态功能 的退化 .内部能量 流动和 养分循环 的扰乱 。选 取 京津 冀 最具 典 型性 的 白洋淀 湿 地 为案 例 ,将 形 态 学空 间格 局分 析 模 型 (MSPA。Morphological Spatial Pattern Analysis)与连通性指数 (IIC,Integral Index of Connectivity;PC,Probability of Connectivity)相结合 ,从 时空 两方面分 析 了白 洋淀湿地水文连通性 的变化 ,总结 出水 文连 通性 变化的空间形态演变 规律 。结果表 明 ,1990-2015年 间,白洋 淀湿地整 体连通 性较差 ,以 2005年为节点呈现先降低后逐步恢复 的趋 势 ;根据 MSPA功 能类 型的变化 ,将 白洋淀湿地 空间形态演变分 为消退期 与恢复期两个 阶段 。消退 期主要表现为核心斑块逐步分裂 为分 支 、环 岛 、桥接 、孤岛等细 碎斑块 ,然后逐渐 消退 的过 程 ;恢 复期 各类型主要表现 为核 心湿地面积逐渐增加 ,分支 向桥 接转变的过程 。其 中核心湿地 的面积 由 1990年 的 8974.90 hm ,最 低下降 到 2005年 2092.97 hm .到 2015年又恢 复到 4122.14 hm 。整体 而言 ,核心湿地 的变化对 白洋淀湿地 水文连通性 变化起 主导作 用。 白洋淀湿地水文 连通性 降低的影响 因素主要有上游补 给水 量的多少 ,土地利用 变化 以及气候 变化 等因素 。研究 将 MSPA 模型与连通性指数相结合 的方 法 ,能较好揭示湿 地水 文连通性变化过程 中水文形态组织 和运行 变化的规律 ,可 为其他地 区湿地 相关研究提供方法上 的借 鉴。 关 键 词 :水 文 连 通 性 ;形 态 学 空 间 格 局 分 析 模 型 (MSPA);白洋 淀 湿 地 ;连 通 性 指 数 ;空 间形 态
Baiyangdian Lake as a study case for ana lyzing the changes in its hydrological connectivity at the spatial and temporal scales,and for summarizing the mor p hological and spatia l processes.The results show that the hydrological connectivity of the Baiyangdian wetland was generally weak from 1990 to 2015,which reduced between 1990 and 2005,but gradually recovered thereafter.The mechanism of spatial and temporal evolution of the Baiyangdian wetland can be divided into two stages according to the changes in landscape function type of the M SPA :the period of degradation between 1990 and 2005,
Changes in hydrological connectivity and spatial m orphology of Baiyangdian wetland over the last 20 years
ZHANG M engman ,-.W U Xiuqin , , 1 School of Soil and Water Conservation,Yunnan Jianshui Desert Ecosystem National Positioning Research Station,Beijing Forestry University,Belling
energy f low and nutrient circulation.Baiyangdian Lake is the most typical and representative wetland in Beijing,Tianjin, and Hebei provinces.Based on morphological spatial pattern analysis (MSPA) and connectivity indices,we chose
100083,China
2 Key Laboratory o f State Forestr y Administration on Soil and Water Conservation,Be ̄iing Forestry University,Belting 100083,China
Abstract:Hydrological connectivity is an important stability indicator of the pattern and function of wetlands.A decrease in hydrological connectivity of wetlands usua lly indicates the degradation of ecological functions,and the disruption of intern al