東北地理所在水庫大壩建設對下游濕地洪水脈沖的影響機制研究中取得進展
河濱濕地在維系流域水安全和生態安全等方面發揮著極為重要作用。水庫大壩在為全球社會經濟發展起到重要支撐作用的同時，也對河濱濕地生態系統施加了巨大的干擾，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系統健康中發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機制研究的關鍵科學問題。為此，東北地理所水文與水資源學科組科研人員選擇嫩江尼爾基水庫下游為研究區，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對下游河濱濕地淹沒頻率和洪水脈沖強度的影響，并提出了維持河濱濕地生態健康的洪水脈沖機制可為流域濕地水文調控和水資源調度提供重要理論支撐。
研究結果表明，尼爾基水庫建設削弱了下游的洪水脈沖強度，表現在脈沖頻次減少、洪量減少和持續時間縮短等特征。水庫建設改變了下游河濱濕地的淹沒頻率，引起高淹沒頻率區向低淹沒頻率區的轉化，其中淹沒頻率為20~80％的區域減少了404.7 km2，且主要轉化為淹沒頻率為0~20％的區域（圖1）；同時，水庫建設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給量顯著減少甚至不再補給，導致河濱濕地的退化（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健康的洪水脈沖流量，為尼爾基水庫生態調度提供科學支撐。
圖1嫩江尼爾基水庫建設前后下游洪泛區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系
圖3 自然和水庫大壩建設情境下河濱濕地淹沒面積變化的概念圖
研究成果發表在Ecological Indicators期刊上。該研究由東北地理所聯合培養博士生陳立文（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胥毅軍教授和等共同完成，得到了國家重點研發計劃項目（2017YFC0406003）和國家自然科學基金（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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吉公網安備22017302000214號
