東北地理所在水庫大壩建設(shè)對(duì)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(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重要支撐作用的同時(shí)，也對(duì)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(duì)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(duì)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(gè)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(jí)下四個(gè)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(gè)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(gè)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(guó)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2017YFC0406003）和國(guó)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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