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鄱陽湖洪泛系統地表-地下水文水動力過程與模擬 版權信息
- ISBN：9787030740809
- 條形碼：9787030740809 ; 978-7-03-074080-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
鄱陽湖洪泛系統地表-地下水文水動力過程與模擬 本書特色
該書首次構建、求解了鄱陽湖洪泛系統三維水動力學模型和洪泛區地表水-地下水相互作用的動力學模型，開創性地研究了鄱陽湖水文連通性、鄱陽湖洪泛區地表水和地下水對全球氣候變化響應的預測
鄱陽湖洪泛系統地表-地下水文水動力過程與模擬 內容簡介
在長江經濟帶綠色發展、長江大保護等國家戰略引領和推動下，近些年來鄱陽湖的水文與生態環境變化問題受到高度關注和重視。本書主要圍繞全球典型河湖洪泛區的生態水文研究熱點，結合當前鄱陽湖洪泛系統的水文特征現狀，以原位觀測、統計學模型和數學模型為主要研究方法，從流域到湖泊及濕地等多個尺度，揭示鄱陽湖洪泛系統地表水-地下水的總體變化情勢，探明地表水文連通和地下水運動等關鍵過程對鄱陽湖的影響與貢獻，進一步闡釋以水文水動力為基礎的湖泊熱力學行為和物質輸移行為等，針對未來氣候變化及一些典型人類活動影響，定量評估湖泊洪泛系統地表水動力和地下水文的響應與潛在變化，并對今后鄱陽湖的一些熱點和關切問題進行了客觀分析和展望，以為河湖系統和洪泛濕地的健康發展提供參考。
鄱陽湖洪泛系統地表-地下水文水動力過程與模擬 目錄
目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 河湖洪泛區及背景 1
1.1.1 洪泛區背景與定義 1
1.1.2 洪泛區全球分布與特征 3
1.1.3 水文水資源與生態環境意義 5
1.1.4 熱點問題與研究主題 6
1.2 河湖流域及其洪泛區水文學研究進展 7
1.2.1 湖泊濕地水文水動力過程研究進展 7
1.2.2 河湖洪泛區地表-地下水（SW-GW)相互作用研究進展 17
1.2.3 河湖濕地與洪泛區水文連通性研究進展 22
1.2.4 河湖流域系統水文水動力聯合模擬研究進展 27
1.3 鄱陽湖洪泛系統現狀問題及水文學研究意義 32
1.3.1 鄱陽湖洪泛系統的理解和認知 33
1.3.2 鄱陽湖洪泛系統生態環境狀況的總體態勢 34
1.3.3 鄱陽湖洪泛系統水文研究的重要性與本書目的 36
1.4 小結 37
第2章 鄱陽湖洪泛系統水文與生態環境概況 38
2.1引言 38
2.2 區位特征 38
2.3 氣象特征 39
2.4 地貌特征 39
2.5 水情特征 44
2.6 水質特征 47
2.7 植被特征 48
2.8 候鳥特征 51
2.9 小結 53
第3章 鄱陽湖洪泛系統二維和三維水動力學模型構建與驗證 54
3.1 引言 54
3.2 水動力模型概述 54
3.2.1 模型簡介 54
3.2.2 基本原理 55
3.3 水動力模型基礎數據 56
3.3.1 基礎數據與獲取 56
3.3.2 未控區入湖徑流數據 58
3.4 水動力模型構建 60
3.4.1 湖泊地形剖分 60
3.4.2 邊界條件和初始條件 62
3.4.3 模型基本設置 63
3.4.4 關鍵參數確定 63
3.5 水動力模型驗證與評價 64
3.5.1 2D模型驗證 65
3.5.2 3D模型驗證 72
3.6 小結 77
第4章 鄱陽湖洪泛系統地表水文水動力過程與熱穩定性模擬 79
4.1 引言 79
4.2 湖泊水文水動力要素模擬 79
4.2.1 湖泊水位與水深 79
4.2.2 湖泊流速 82
4.2.3 湖泊水面積 86
4.2.4 湖泊水溫 87
4.2.5 水溫敏感性分析 87
4.3 湖泊水量平衡分析 91
4.3.1 水量平衡組分計算方法 92
4.3.2 水量平衡組分動態變化 93
4.3.3 水量平衡分析 96
4.4 湖泊熱力學行為模擬 97
4.4.1 熱力學分層指數與計算方法 97
4.4.2 湖泊垂向熱分層與混合 100
4.4.3 湖泊水體垂向混合和分層的原位調查分析 104
4.4.4 湖泊水體垂向混合和分層影響因素 109
4.5 湖泊換水周期與水力傳輸時間 111
4.5.1 計算原理和方法 111
4.5.2 湖泊換水周期 112
4.5.3 湖泊水力傳輸 116
4.5.4 湖泊粒子示蹤 116
4.6 小結 122
第5章 鄱陽湖洪泛系統地表水文水動力對關鍵要素的響應與模擬 124
5.1 引言 124
5.2 流域和長江來水的影響 124
5.2.1 情景方案設置 124
5.2.2 影響模擬分析 125
5.3 流域水庫群聯合調度影響 127
5.3.1 情景方案設置 128
5.3.2 影響模擬分析 128
5.4 長江倒灌的影響 130
5.4.1 倒灌發生的指示與影響因素分析 130
5.4.2 倒灌的水文水動力影響 132
5.5 主湖區地形（河道）變化的影響 136
5.5.1 情景方案設置 136
5.5.2 主河道地形變化的水文水動力影響 136
5.6 洪泛區地形（碟形湖群）變化的影響 138
5.6.1 情景方案設置 138
5.6.2 碟形湖群的水文水動力影響 139
5.7 洪泛區植被分布的影響 142
5.7.1 情景方案設置 142
5.7.2 洪泛植被的水文水動力影響 144
5.8 小結 149
第6章 鄱陽湖洪泛系統地表水文連通演變及其潛在生態環境影響 150
6.1 引言 150
6.2 洪泛水文連通的內涵與定義 150
6.2.1 水文連通與水文水動力的關系 150
6.2.2 水文連通的新定義及其內涵 151
6.3 洪泛水文連通模型發展 154
6.3.1 基本原理和計算方法 154
6.3.2 模型研發和軟件介紹 155
6.4 不同水文連通定義的時空特征 157
6.4.1 3種連通定義的差異分析 157
6.4.2 水文連通閾值行為分析 162
6.5 水文連通時空演化及響應特征 164
6.5.1 典型洪泛區水文連通變化特征 164
6.5.2 水文連通與水動力的關系及影響因素 175
6.6 水文連通對生態環境的潛在影響 180
6.6.1 水文連通對候鳥和魚類分布的影響 180
6.6.2 水文連通對水質的影響 182
6.7 小結 185
第7章 鄱陽湖地下水文過程及與地表河湖水體的交互轉化分析 186
7.1 引言 186
7.2 流域地下水動力場 186
7.2.1 地下水位時空變化特征 187
7.2.2 地下水位空間變異性分析 188
7.3 地下水分區計算的基本思路 190
7.3.1 分區計算概念模型 190
7.3.2 分區計算具體方法 190
7.4 流域地下水文 194
7.4.1 山區徑流基流分割 194
7.4.2 典型未控區地下水觀測與分析 198
7.4.3 未控區地下水側向入流的解析 200
7.5 湖區地下水文 202
7.5.1 湖泊水位-地下水位關系分析 202
7.5.2 河湖水-地下水同位素特征與轉化分析 206
7.5.3 碟形湖水位-地下水位/水溫關系分析 210
7.5.4 碟形湖-地下水轉化關系分析 215
7.5.5 湖水-地下水轉化通量計算 216
7.5.6 不同地下水組分的貢獻與意義 218
7.6 小結 220
第8章 鄱陽湖洪泛區地表-地下水動力數值模擬及地下水環境分析 221
8.1 引言 221
8.2 水文和地質條件 221
8.2.1 水文地質背景 221
8.2.2 典型洪泛區概述 223
8.3 地下水模型概述 224
8.3.1 模型基本原理 224
8.3.2 數學方程描述 224
8.4 地下水模型構建 225
8.4.1 基礎數據獲取與用途 225
8.4.2 水文地質概念模型 226
8.4.3 源匯項和參數設置 227
8.5 地下水模型驗證與敏感性分析 228
8.5.1 地下水位驗證 228
8.5.2 模型敏感性和不確定性分析 229
8.6 洪泛區地下水動力場 230
8.6.1 地下水位 230
8.6.2 地下水流速 233
8.6.3 地下水均衡與轉化通量 233
8.7 地下水情景模擬預測 237
8.7.1 不同水文年的地下水位變化 237
8.7.2 氣象要素變化對地下水的影響 238
8.7.3 潛在地下水污染分析 240
8.7.4 地下水齡模擬分析 245
8.8 小結 246
第9章 未來氣候變化和水利工程對鄱陽湖地表-地下水文的影響與評估 249
9.1 引言 249
9.2 氣候變化預測的基本思路 249
9.2.1 氣候模式與研究方案 249
9.2.2 氣候數據的偏差校正 250
9.3 未來氣候變化的水文影響 251
9.3.1 氣候變化對湖泊水位的影響 251
9.3.2 氣候變化對地下水基流的影響 254
9.4 水利樞紐工程的建設與調度 255
9.4.1 樞紐工程的建設背景 255
9.4.2 樞紐工程水位調度方案 255
9.5 水利樞紐的影響模擬與評估 256
9.5.1 水利樞紐對湖泊水文水動力的影響 256
9.5.2 水利樞紐對湖泊洪泛地下水文水動力的影響 261
9.5.3 洪泛區地下水位變化的生態意義 263
9.6 小結 266
參考文獻 267
后記 276
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 河湖洪泛區及背景 1
1.1.1 洪泛區背景與定義 1
1.1.2 洪泛區全球分布與特征 3
1.1.3 水文水資源與生態環境意義 5
1.1.4 熱點問題與研究主題 6
1.2 河湖流域及其洪泛區水文學研究進展 7
1.2.1 湖泊濕地水文水動力過程研究進展 7
1.2.2 河湖洪泛區地表-地下水（SW-GW)相互作用研究進展 17
1.2.3 河湖濕地與洪泛區水文連通性研究進展 22
1.2.4 河湖流域系統水文水動力聯合模擬研究進展 27
1.3 鄱陽湖洪泛系統現狀問題及水文學研究意義 32
1.3.1 鄱陽湖洪泛系統的理解和認知 33
1.3.2 鄱陽湖洪泛系統生態環境狀況的總體態勢 34
1.3.3 鄱陽湖洪泛系統水文研究的重要性與本書目的 36
1.4 小結 37
第2章 鄱陽湖洪泛系統水文與生態環境概況 38
2.1引言 38
2.2 區位特征 38
2.3 氣象特征 39
2.4 地貌特征 39
2.5 水情特征 44
2.6 水質特征 47
2.7 植被特征 48
2.8 候鳥特征 51
2.9 小結 53
第3章 鄱陽湖洪泛系統二維和三維水動力學模型構建與驗證 54
3.1 引言 54
3.2 水動力模型概述 54
3.2.1 模型簡介 54
3.2.2 基本原理 55
3.3 水動力模型基礎數據 56
3.3.1 基礎數據與獲取 56
3.3.2 未控區入湖徑流數據 58
3.4 水動力模型構建 60
3.4.1 湖泊地形剖分 60
3.4.2 邊界條件和初始條件 62
3.4.3 模型基本設置 63
3.4.4 關鍵參數確定 63
3.5 水動力模型驗證與評價 64
3.5.1 2D模型驗證 65
3.5.2 3D模型驗證 72
3.6 小結 77
第4章 鄱陽湖洪泛系統地表水文水動力過程與熱穩定性模擬 79
4.1 引言 79
4.2 湖泊水文水動力要素模擬 79
4.2.1 湖泊水位與水深 79
4.2.2 湖泊流速 82
4.2.3 湖泊水面積 86
4.2.4 湖泊水溫 87
4.2.5 水溫敏感性分析 87
4.3 湖泊水量平衡分析 91
4.3.1 水量平衡組分計算方法 92
4.3.2 水量平衡組分動態變化 93
4.3.3 水量平衡分析 96
4.4 湖泊熱力學行為模擬 97
4.4.1 熱力學分層指數與計算方法 97
4.4.2 湖泊垂向熱分層與混合 100
4.4.3 湖泊水體垂向混合和分層的原位調查分析 104
4.4.4 湖泊水體垂向混合和分層影響因素 109
4.5 湖泊換水周期與水力傳輸時間 111
4.5.1 計算原理和方法 111
4.5.2 湖泊換水周期 112
4.5.3 湖泊水力傳輸 116
4.5.4 湖泊粒子示蹤 116
4.6 小結 122
第5章 鄱陽湖洪泛系統地表水文水動力對關鍵要素的響應與模擬 124
5.1 引言 124
5.2 流域和長江來水的影響 124
5.2.1 情景方案設置 124
5.2.2 影響模擬分析 125
5.3 流域水庫群聯合調度影響 127
5.3.1 情景方案設置 128
5.3.2 影響模擬分析 128
5.4 長江倒灌的影響 130
5.4.1 倒灌發生的指示與影響因素分析 130
5.4.2 倒灌的水文水動力影響 132
5.5 主湖區地形（河道）變化的影響 136
5.5.1 情景方案設置 136
5.5.2 主河道地形變化的水文水動力影響 136
5.6 洪泛區地形（碟形湖群）變化的影響 138
5.6.1 情景方案設置 138
5.6.2 碟形湖群的水文水動力影響 139
5.7 洪泛區植被分布的影響 142
5.7.1 情景方案設置 142
5.7.2 洪泛植被的水文水動力影響 144
5.8 小結 149
第6章 鄱陽湖洪泛系統地表水文連通演變及其潛在生態環境影響 150
6.1 引言 150
6.2 洪泛水文連通的內涵與定義 150
6.2.1 水文連通與水文水動力的關系 150
6.2.2 水文連通的新定義及其內涵 151
6.3 洪泛水文連通模型發展 154
6.3.1 基本原理和計算方法 154
6.3.2 模型研發和軟件介紹 155
6.4 不同水文連通定義的時空特征 157
6.4.1 3種連通定義的差異分析 157
6.4.2 水文連通閾值行為分析 162
6.5 水文連通時空演化及響應特征 164
6.5.1 典型洪泛區水文連通變化特征 164
6.5.2 水文連通與水動力的關系及影響因素 175
6.6 水文連通對生態環境的潛在影響 180
6.6.1 水文連通對候鳥和魚類分布的影響 180
6.6.2 水文連通對水質的影響 182
6.7 小結 185
第7章 鄱陽湖地下水文過程及與地表河湖水體的交互轉化分析 186
7.1 引言 186
7.2 流域地下水動力場 186
7.2.1 地下水位時空變化特征 187
7.2.2 地下水位空間變異性分析 188
7.3 地下水分區計算的基本思路 190
7.3.1 分區計算概念模型 190
7.3.2 分區計算具體方法 190
7.4 流域地下水文 194
7.4.1 山區徑流基流分割 194
7.4.2 典型未控區地下水觀測與分析 198
7.4.3 未控區地下水側向入流的解析 200
7.5 湖區地下水文 202
7.5.1 湖泊水位-地下水位關系分析 202
7.5.2 河湖水-地下水同位素特征與轉化分析 206
7.5.3 碟形湖水位-地下水位/水溫關系分析 210
7.5.4 碟形湖-地下水轉化關系分析 215
7.5.5 湖水-地下水轉化通量計算 216
7.5.6 不同地下水組分的貢獻與意義 218
7.6 小結 220
第8章 鄱陽湖洪泛區地表-地下水動力數值模擬及地下水環境分析 221
8.1 引言 221
8.2 水文和地質條件 221
8.2.1 水文地質背景 221
8.2.2 典型洪泛區概述 223
8.3 地下水模型概述 224
8.3.1 模型基本原理 224
8.3.2 數學方程描述 224
8.4 地下水模型構建 225
8.4.1 基礎數據獲取與用途 225
8.4.2 水文地質概念模型 226
8.4.3 源匯項和參數設置 227
8.5 地下水模型驗證與敏感性分析 228
8.5.1 地下水位驗證 228
8.5.2 模型敏感性和不確定性分析 229
8.6 洪泛區地下水動力場 230
8.6.1 地下水位 230
8.6.2 地下水流速 233
8.6.3 地下水均衡與轉化通量 233
8.7 地下水情景模擬預測 237
8.7.1 不同水文年的地下水位變化 237
8.7.2 氣象要素變化對地下水的影響 238
8.7.3 潛在地下水污染分析 240
8.7.4 地下水齡模擬分析 245
8.8 小結 246
第9章 未來氣候變化和水利工程對鄱陽湖地表-地下水文的影響與評估 249
9.1 引言 249
9.2 氣候變化預測的基本思路 249
9.2.1 氣候模式與研究方案 249
9.2.2 氣候數據的偏差校正 250
9.3 未來氣候變化的水文影響 251
9.3.1 氣候變化對湖泊水位的影響 251
9.3.2 氣候變化對地下水基流的影響 254
9.4 水利樞紐工程的建設與調度 255
9.4.1 樞紐工程的建設背景 255
9.4.2 樞紐工程水位調度方案 255
9.5 水利樞紐的影響模擬與評估 256
9.5.1 水利樞紐對湖泊水文水動力的影響 256
9.5.2 水利樞紐對湖泊洪泛地下水文水動力的影響 261
9.5.3 洪泛區地下水位變化的生態意義 263
9.6 小結 266
參考文獻 267
后記 276
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鄱陽湖洪泛系統地表-地下水文水動力過程與模擬 節選
第1章緒論 1.1河湖洪泛區及背景 1.1.1洪泛區背景與定義 洪泛區不像一般濕地那樣被大多數人認為是重要的野生動物棲息地和生態系統服務提供者，人們經常忽視洪泛區，只有在面臨洪水等災害的時候才會體會到洪泛區的存在價值。洪泛區連接了土地與水，有著豐富的生物多樣性，在保護水質、維持棲息地、固碳以及提供戶外娛樂等多個方面都發揮著重要的作用，同時還有著格外肥沃的土壤(FEMA，2005）。全球的洪泛區，地形基本以平原為主，便于農業生產和各種建設。科學家通過對全球169個國家發生的913次洪水災害進行比較研究，并將其與全球人口分布數據對比發現，從2000年至2015年，世界各地的洪泛區上，人口數量顯著增加。世界大江大河的中下游一般都分布著洪泛區。中國、日本洪泛區面積約占全國土地面積的10%;匈牙利洪泛區占國土面積的25%，有80%的村鎮、城市，50%的鐵路、公路都在洪泛區內；美國洪泛區面積約占全國面積的7%;荷蘭全國地勢低平，約有25%的洪泛區低于海平面，經常遭受潮水、暴雨、洪水和漬澇的嚴重威脅。在20世紀，全球自然系統已經開始被另一種普遍的、不斷增強的全球影響所改變，即人類發展，其對地球上河流的需求和操縱能力呈現不斷增加趨勢。如圖1-1所示，洪泛區右岸遭到人類活動影響后，明顯加大左岸的洪災隱患與風險。洪泛區長期以來一直是人口的重要生產區域，而且它們目前容納了數億人，這意味著在水文氣候、流域變化、洪水災害面前，深入了解和預測洪泛區的變化非常重要（FEMA，2005）。 實際上，洪泛區的劃分要因地制宜，目前還沒有統一的劃分標準，一般根據地形、洪水頻率、淹沒水深、流速以及可能造成的危害程度進行劃分。洪泛區劃分與管理要統籌安排，使每個區域限于一定用途，一般將低洼易澇的地方劃為行洪、蓄洪、滯洪區；把地勢較高，一般不易受洪水淹沒或修筑有較高標準堤防保護的地方劃為允許開發區(韓洪斌和徐龍軍，2011）。1958年，有學者提出把洪泛區劃分為行洪區和行洪邊緣區，前者一般指天然河道及其兩側的部分地區；后者一般用來表示設計洪水時，行洪區以外受洪水淹沒的地區。在河流等地表水體的水氣條件影響下，洪泛區在大多數年份里被洪水所淹沒。并非所有大江、大河、大湖均會產生洪泛區，即使在發生洪水的地方，如果河谷太窄或太陡，缺乏足夠的泥沙來源，很難形成洪泛漫灘。 本書所指的洪泛區與上文的行洪區定義較為類似。洪泛區，又稱洪泛平原，是由河流或者湖泊等地表水體在洪水周期性影響作用下而形成的與之毗鄰的地帶，這些地帶同時也是生物多樣性相對豐富的地域空間，往往成為重要的濕地系統（圖1-2）。進一步來說，這里所指的洪泛區主要為河湖水情變化下形成的周邊自然灘地或濕地（floodplam wetland），通常可稱之為河流洪泛區（river-floodplain）或湖泊洪泛區（lake-floodplain）等，通常位于江河湖流域的中下游地區。在全球，洪泛區約占全球濕地面積的15%(翟金良等，2003），是水陸自然景觀重要組成部分和水陸相互作用交錯帶，對河湖與陸地之間水文水力和生態聯系起著過渡和紐帶作用（Bayley，1995;Burt et al.，1999）。洪泛區在豐水期除直接攔蓄降水外，還可承納滯留溢出河道或者湖泊的洪水，而在洪峰過后的枯水期則補給河湖的生態用水，縮短河湖干枯時間，實現對河湖徑流量的調節（Junketal.，1989）。因此，洪泛區作為一種因洪水干擾而動態變化的特殊下墊面，是大氣降水、地表水和地下水之間轉化的重要界面系統，也是地下水與地表水之間典型的水文過渡帶(Brunner et al.，2009;Wilcox et al.，2011）。 1.1.2洪泛區全球分布與特征 大型洪泛區的形成需要水和泥沙的大量輸入和供應，需要流域提供的大量物質輸入并為沉積物儲存提供必要的容納空間。再則，大量泥沙的積累和儲存變化的時間也是洪泛區形成的重要因素。然而，這些控制條件取決于全球構造以及全球氣候系統的屬性及功能作用，后者影響河流的水文和沉積物供應等諸多方面（Dunne，2022）。如圖1-3所示，在洪泛區內部，經常會存在一些堤頊建設、河道漫溢以及水流減緩等現象，通常伴隨著明顯的沉積狀況發生。這些洪泛區因水情動態影響，加上通常分布范圍較廣，自然景觀和生態環境意義極為突出（U et al.，2020a）。不同于一些小河或者溪流所形成的河岸帶(湖岸帶），大型河湖洪泛區的規模和復雜性通常主要來源于水文氣象條件和構造環境。洪泛區地貌是河道-洪泛區侵蝕和沉積之間強烈相互作用的結果。在局部尺度上，河谷坡度，沉積物供應、質地和流態，植被，對洪泛區的穩定起了很大作用（Dunne，2022）。此外，有些洪泛區處于入海口附近，河流水情的變化除了受降雨等氣象條件作用外，通常也會受潮汐影響，進而在洪泛區內形成了大量的洪泛型湖泊（floodplam lake），例如加拿大Athabasca河流洪泛區、墨西哥Usumacinta河流洪泛區和歐洲Bug河流洪泛區內部分布著多達幾十至上百個洪泛型湖泊（Castillo，2020;Ferenczetal.，2020;Klemtetal.，2020）。 通過大量文獻調研總結發現，在全球范圍內，河流與湖泊季節性洪水脈沖影響下的洪泛區面積約占80～220萬km2(Entwistleetal.，2019）。洪泛區的規模可以達到長度約為4000km和寬度為10～100km，比如世界著名的尼羅河和亞馬孫河洪泛區。基于WebofScience文獻檢索，使用“floodplain”關鍵詞進行搜索，對幾百條重要文獻記錄進行整理，可知全球典型的洪泛區主要分布在中國、美國、巴西、澳大利亞等國以及東南亞和歐洲一些國家（圖1-4），且洪泛區的研究工作和文獻也大多集中在這些國家（圖1-5）。從洪泛區面積和水文情勢變化的角度上來說，亞馬孫河（受潮汐影響）、湄公河的水位變幅可達10m以上，其洪泛區面積相應能夠達到幾萬平方千米。我國的鄱陽湖和洞庭湖洪泛區，也是長江中下游重要的湖泊濕地，在高變幅水位波動影響下，洪泛區面積達到幾千平方千米。歐洲多瑙河和萊茵河等洪泛區，受河流水位季節性變化作用（水位變幅高達5m多），洪泛區面積約為幾百平方千米。而其他的一些典型洪泛區，因河湖水位波動幅度約為幾米或河道流量整體變化不是非常顯著，其形成的洪泛區面積約為幾十平方千米。在歐洲一些國家和地區，因一些工程措施的實施，比如河流裁彎取直、植物的清除等，已經破壞了很多天然的洪泛區（王浩等，2009）。 1.1.3水文水資源與生態環境意義 洪水脈沖理論闡明了周期性洪水是洪泛濕地系統進程*主要的驅動力（Junk et al.，1989;Junk，1997），同時強調了河湖等地表水體與其洪泛濕地地下水之間水力聯系的重要性。洪泛濕地具有結構整體性、時空異質性、系統開放性、作用復雜性和生態脆弱性等多重特點（翟金良等，2006），使得諸多水文和生態動力學過程涉及影響因素眾多，問題復雜多變。在河湖季節性水文情勢或洪水過程影響下，水文過程的相互轉化對洪泛區界面水分傳輸起著關鍵調節或改變作用，且直接參與了洪泛區或濕地的一系列物理、化學和生物過程（Wood et al.，2008），由此造就了洪泛區土壤干濕交替的生境狀況，很大程度上促進了洪泛區新陳代謝及生物地球化學循環進程，也影響了動植物的群落組成和結構特征，對維系洪泛區系統的物質流、能量流起決定作用（Lallias-Tacon et al.，2017）。因此，水文水資源變化帶動了洪泛區環境系統之間物質、能量和信息的傳遞與交換，在洪水作用下驅動了洪泛過程演變、物質元素循環和生物生長等生態功能的實現。 洪泛區不同于其他一些下墊面類型，其通常受到外部環境的頻繁干擾，洪泛區內部的生態環境要素除了需要長期面臨這種自然干擾外，同時也可能依靠干擾來完成自身的生命循環（van der Most and Hudson，2018）。例如，在季節性河湖水情干擾下，洪泛區的水文水動力過程相比于陸地系統而言，會具有更加快速或更為敏感的響應變化，整個洪泛區系統的水循環組分均會存在高度的動態變化。洪水既是水資源的一種形式，也是水資源的一種運動方式。對人類社會來說洪水不受歡迎，但是對生態系統來說，洪水又是不可缺少的過程。可以說，洪水是維持生態系統，特別是水生態系統的重要動力過程。洪泛過程使得多余洪水被洪泛區儲存和利用，且轉化為濕地水資源以充分保障濕地健康，而在枯水時期則補給周邊河湖水體，使水資源在時空上的分配得到了顯著優化。同時，洪泛過程通常帶來富含營養物質的泥沙，定期泛濫覆蓋在洪泛區下墊面上，補充土壤養分，并通過食物鏈參與物質和能量流動，充分保證了洪泛區生態環境系統的補給和能量輸入（圖1-6）。近些年，全球對河湖濕地生態系統愈發重視，重點開展了恢復和保持河流以及洪泛區生態功能的一系列工作（王浩等，2009）。 1.1.4熱點問題與研究主題 無論是河流還是湖泊水情變化所形成的洪泛區，因水位變化導致的洪泛區生消過程，無疑將會促進水文與水質、水生態、生境狀況之間的聯動和耦聯關系。河湖及其洪泛區系統，往往具有相對完整的景觀系統和生態系統，幾乎涵蓋了水文學、生態學和環境學等諸多學科領域的熱點問題，在不同生態系統中彰顯特色。本節利用Web of Science的核心合集，以“river floodplain”或“lakefloodplain”或“floodplain wetland”構建檢索式，共檢索到17567條記錄。對檢索結果進行相關性排序，并以前3000條記錄作為數據源，選取頻次大于等于15的主題詞，通過聚類可視化分析獲取目前針對洪泛區的主要研究方向和內容（圖1-7）由圖1-7可以看出，國內外針對河湖等洪泛區己經開展了大量的研究工作，且主要集中于浮游動物和植物物種及其多樣性（豐富度）河湖生態環境保護與修復，沉積物與碳、氮循環以及水文循環與模擬等幾方面。具體來說，洪泛區熱點研究包括水文過程、水質變化、濕地植被演替、群落結構、生物多樣性、候鳥棲息地以及碳氮元素分析等。因洪泛區生態環境要素自身的復雜性以及對外部的敏感響應，物種及其多樣性通常也會面臨多重干擾和威脅，開展洪泛區及其濕地的生態修復與保護是目前研究的一個重點方向。水文水動力過程是洪泛區生態變化和生物地球化學研究的基礎與核心，但因洪泛區通常難以到達目標區域、原位觀測難度大以及河湖水系連接復雜等現狀，深入揭示河湖洪泛區水文水動力過程及其響應仍是洪泛區的研究重點，也是洪泛區跨學科研究的重要紐帶。
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