東北地理所在水庫大壩建設(shè)對下游濕地洪水脈沖的影響機(jī)制研究中取得進(jìn)展
河濱濕地在維系流域水安全和生態(tài)安全等方面發(fā)揮著極為重要作用。水庫大壩在為全球社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重要支撐作用的同時(shí)，也對河濱濕地生態(tài)系統(tǒng)施加了巨大的干擾，是引起河濱濕地面積萎縮、功能退化甚至喪失等的主要因素之一。洪水脈沖在維系河濱濕地生態(tài)系統(tǒng)健康中發(fā)揮著極為重要的作用。如何從洪水脈沖視角定量揭示水庫大壩對下游河濱濕地的影響成為濕地退化水文學(xué)機(jī)制研究的關(guān)鍵科學(xué)問題。為此，東北地理所水文與水資源學(xué)科組科研人員選擇嫩江尼爾基水庫下游為研究區(qū)，基于多情境下河濱濕地—河道水文交互過程模擬和遙感淹沒分析，定量闡明了水庫大壩建設(shè)對下游河濱濕地淹沒頻率和洪水脈沖強(qiáng)度的影響，并提出了維持河濱濕地生態(tài)健康的洪水脈沖機(jī)制可為流域濕地水文調(diào)控和水資源調(diào)度提供重要理論支撐。
研究結(jié)果表明，尼爾基水庫建設(shè)削弱了下游的洪水脈沖強(qiáng)度，表現(xiàn)在脈沖頻次減少、洪量減少和持續(xù)時(shí)間縮短等特征。水庫建設(shè)改變了下游河濱濕地的淹沒頻率，引起高淹沒頻率區(qū)向低淹沒頻率區(qū)的轉(zhuǎn)化，其中淹沒頻率為20~80％的區(qū)域減少了404.7 km2，且主要轉(zhuǎn)化為淹沒頻率為0~20％的區(qū)域（圖1）；同時(shí)，水庫建設(shè)改變了四個水文站斷面洪水脈沖流量和淹沒面積之間的關(guān)系，致使同等洪水等級下四個斷面河濱濕地最大淹沒面積平均減少了15.6%（圖2）。此外，水庫建設(shè)引起河濱濕地與河道之間的水文連通性下降，造成洪水期間河道向河濱濕地補(bǔ)給量顯著減少甚至不再補(bǔ)給，導(dǎo)致河濱濕地的退化（圖3）。本研究基于脈沖閾值的概念提出了維持下游河濱濕地生態(tài)健康的洪水脈沖流量，為尼爾基水庫生態(tài)調(diào)度提供科學(xué)支撐。
圖1嫩江尼爾基水庫建設(shè)前后下游洪泛區(qū)和四個水文站斷面淹沒頻率的空間分布
圖2 嫩江尼爾基水庫建設(shè)前后下游四個水文站斷面淹沒面積和洪水脈沖流量之間的關(guān)系
圖3 自然和水庫大壩建設(shè)情境下河濱濕地淹沒面積變化的概念圖
研究成果發(fā)表在Ecological Indicators期刊上。該研究由東北地理所聯(lián)合培養(yǎng)博士生陳立文（第一作者）、吳燕鋒特別研究助理（共同一作）、章光新研究員（通訊作者）和美國路易斯安那州立大學(xué)胥毅軍教授和等共同完成，得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2017YFC0406003）和國家自然科學(xué)基金（41371108）共同資助。
論文信息如下：
Chen Liwen, Wu Yanfeng, Xu Yijun, Zhang Guangxin*. Alteration of flood pulses by damming the Nenjiang River, China – Implication for the need to identify a hydrograph-based inundation threshold for protecting floodplain wetlands[J]. Ecological Indicators. 2021, 124: 107406.
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2021.107406.
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