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鄱阳湖洪泛系统地表-地下水文水动力过程与模拟 版权信息
- ISBN：9787030740809
- 条形码：9787030740809 ; 978-7-03-074080-9
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
鄱阳湖洪泛系统地表-地下水文水动力过程与模拟 本书特色
该书首次构建、求解了鄱阳湖洪泛系统三维水动力学模型和洪泛区地表水-地下水相互作用的动力学模型，开创性地研究了鄱阳湖水文连通性、鄱阳湖洪泛区地表水和地下水对全球气候变化响应的预测
鄱阳湖洪泛系统地表-地下水文水动力过程与模拟 内容简介
在长江经济带绿色发展、长江大保护等国家战略引领和推动下，近些年来鄱阳湖的水文与生态环境变化问题受到高度关注和重视。本书主要围绕全球典型河湖洪泛区的生态水文研究热点，结合当前鄱阳湖洪泛系统的水文特征现状，以原位观测、统计学模型和数学模型为主要研究方法，从流域到湖泊及湿地等多个尺度，揭示鄱阳湖洪泛系统地表水-地下水的总体变化情势，探明地表水文连通和地下水运动等关键过程对鄱阳湖的影响与贡献，进一步阐释以水文水动力为基础的湖泊热力学行为和物质输移行为等，针对未来气候变化及一些典型人类活动影响，定量评估湖泊洪泛系统地表水动力和地下水文的响应与潜在变化，并对今后鄱阳湖的一些热点和关切问题进行了客观分析和展望，以为河湖系统和洪泛湿地的健康发展提供参考。
鄱阳湖洪泛系统地表-地下水文水动力过程与模拟 目录
目录
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 河湖洪泛区及背景 1
1.1.1 洪泛区背景与定义 1
1.1.2 洪泛区全球分布与特征 3
1.1.3 水文水资源与生态环境意义 5
1.1.4 热点问题与研究主题 6
1.2 河湖流域及其洪泛区水文学研究进展 7
1.2.1 湖泊湿地水文水动力过程研究进展 7
1.2.2 河湖洪泛区地表-地下水（SW-GW)相互作用研究进展 17
1.2.3 河湖湿地与洪泛区水文连通性研究进展 22
1.2.4 河湖流域系统水文水动力联合模拟研究进展 27
1.3 鄱阳湖洪泛系统现状问题及水文学研究意义 32
1.3.1 鄱阳湖洪泛系统的理解和认知 33
1.3.2 鄱阳湖洪泛系统生态环境状况的总体态势 34
1.3.3 鄱阳湖洪泛系统水文研究的重要性与本书目的 36
1.4 小结 37
第2章 鄱阳湖洪泛系统水文与生态环境概况 38
2.1引言 38
2.2 区位特征 38
2.3 气象特征 39
2.4 地貌特征 39
2.5 水情特征 44
2.6 水质特征 47
2.7 植被特征 48
2.8 候鸟特征 51
2.9 小结 53
第3章 鄱阳湖洪泛系统二维和三维水动力学模型构建与验证 54
3.1 引言 54
3.2 水动力模型概述 54
3.2.1 模型简介 54
3.2.2 基本原理 55
3.3 水动力模型基础数据 56
3.3.1 基础数据与获取 56
3.3.2 未控区入湖径流数据 58
3.4 水动力模型构建 60
3.4.1 湖泊地形剖分 60
3.4.2 边界条件和初始条件 62
3.4.3 模型基本设置 63
3.4.4 关键参数确定 63
3.5 水动力模型验证与评价 64
3.5.1 2D模型验证 65
3.5.2 3D模型验证 72
3.6 小结 77
第4章 鄱阳湖洪泛系统地表水文水动力过程与热稳定性模拟 79
4.1 引言 79
4.2 湖泊水文水动力要素模拟 79
4.2.1 湖泊水位与水深 79
4.2.2 湖泊流速 82
4.2.3 湖泊水面积 86
4.2.4 湖泊水温 87
4.2.5 水温敏感性分析 87
4.3 湖泊水量平衡分析 91
4.3.1 水量平衡组分计算方法 92
4.3.2 水量平衡组分动态变化 93
4.3.3 水量平衡分析 96
4.4 湖泊热力学行为模拟 97
4.4.1 热力学分层指数与计算方法 97
4.4.2 湖泊垂向热分层与混合 100
4.4.3 湖泊水体垂向混合和分层的原位调查分析 104
4.4.4 湖泊水体垂向混合和分层影响因素 109
4.5 湖泊换水周期与水力传输时间 111
4.5.1 计算原理和方法 111
4.5.2 湖泊换水周期 112
4.5.3 湖泊水力传输 116
4.5.4 湖泊粒子示踪 116
4.6 小结 122
第5章 鄱阳湖洪泛系统地表水文水动力对关键要素的响应与模拟 124
5.1 引言 124
5.2 流域和长江来水的影响 124
5.2.1 情景方案设置 124
5.2.2 影响模拟分析 125
5.3 流域水库群联合调度影响 127
5.3.1 情景方案设置 128
5.3.2 影响模拟分析 128
5.4 长江倒灌的影响 130
5.4.1 倒灌发生的指示与影响因素分析 130
5.4.2 倒灌的水文水动力影响 132
5.5 主湖区地形（河道）变化的影响 136
5.5.1 情景方案设置 136
5.5.2 主河道地形变化的水文水动力影响 136
5.6 洪泛区地形（碟形湖群）变化的影响 138
5.6.1 情景方案设置 138
5.6.2 碟形湖群的水文水动力影响 139
5.7 洪泛区植被分布的影响 142
5.7.1 情景方案设置 142
5.7.2 洪泛植被的水文水动力影响 144
5.8 小结 149
第6章 鄱阳湖洪泛系统地表水文连通演变及其潜在生态环境影响 150
6.1 引言 150
6.2 洪泛水文连通的内涵与定义 150
6.2.1 水文连通与水文水动力的关系 150
6.2.2 水文连通的新定义及其内涵 151
6.3 洪泛水文连通模型发展 154
6.3.1 基本原理和计算方法 154
6.3.2 模型研发和软件介绍 155
6.4 不同水文连通定义的时空特征 157
6.4.1 3种连通定义的差异分析 157
6.4.2 水文连通阈值行为分析 162
6.5 水文连通时空演化及响应特征 164
6.5.1 典型洪泛区水文连通变化特征 164
6.5.2 水文连通与水动力的关系及影响因素 175
6.6 水文连通对生态环境的潜在影响 180
6.6.1 水文连通对候鸟和鱼类分布的影响 180
6.6.2 水文连通对水质的影响 182
6.7 小结 185
第7章 鄱阳湖地下水文过程及与地表河湖水体的交互转化分析 186
7.1 引言 186
7.2 流域地下水动力场 186
7.2.1 地下水位时空变化特征 187
7.2.2 地下水位空间变异性分析 188
7.3 地下水分区计算的基本思路 190
7.3.1 分区计算概念模型 190
7.3.2 分区计算具体方法 190
7.4 流域地下水文 194
7.4.1 山区径流基流分割 194
7.4.2 典型未控区地下水观测与分析 198
7.4.3 未控区地下水侧向入流的解析 200
7.5 湖区地下水文 202
7.5.1 湖泊水位-地下水位关系分析 202
7.5.2 河湖水-地下水同位素特征与转化分析 206
7.5.3 碟形湖水位-地下水位/水温关系分析 210
7.5.4 碟形湖-地下水转化关系分析 215
7.5.5 湖水-地下水转化通量计算 216
7.5.6 不同地下水组分的贡献与意义 218
7.6 小结 220
第8章 鄱阳湖洪泛区地表-地下水动力数值模拟及地下水环境分析 221
8.1 引言 221
8.2 水文和地质条件 221
8.2.1 水文地质背景 221
8.2.2 典型洪泛区概述 223
8.3 地下水模型概述 224
8.3.1 模型基本原理 224
8.3.2 数学方程描述 224
8.4 地下水模型构建 225
8.4.1 基础数据获取与用途 225
8.4.2 水文地质概念模型 226
8.4.3 源汇项和参数设置 227
8.5 地下水模型验证与敏感性分析 228
8.5.1 地下水位验证 228
8.5.2 模型敏感性和不确定性分析 229
8.6 洪泛区地下水动力场 230
8.6.1 地下水位 230
8.6.2 地下水流速 233
8.6.3 地下水均衡与转化通量 233
8.7 地下水情景模拟预测 237
8.7.1 不同水文年的地下水位变化 237
8.7.2 气象要素变化对地下水的影响 238
8.7.3 潜在地下水污染分析 240
8.7.4 地下水龄模拟分析 245
8.8 小结 246
第9章 未来气候变化和水利工程对鄱阳湖地表-地下水文的影响与评估 249
9.1 引言 249
9.2 气候变化预测的基本思路 249
9.2.1 气候模式与研究方案 249
9.2.2 气候数据的偏差校正 250
9.3 未来气候变化的水文影响 251
9.3.1 气候变化对湖泊水位的影响 251
9.3.2 气候变化对地下水基流的影响 254
9.4 水利枢纽工程的建设与调度 255
9.4.1 枢纽工程的建设背景 255
9.4.2 枢纽工程水位调度方案 255
9.5 水利枢纽的影响模拟与评估 256
9.5.1 水利枢纽对湖泊水文水动力的影响 256
9.5.2 水利枢纽对湖泊洪泛地下水文水动力的影响 261
9.5.3 洪泛区地下水位变化的生态意义 263
9.6 小结 266
参考文献 267
后记 276
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 河湖洪泛区及背景 1
1.1.1 洪泛区背景与定义 1
1.1.2 洪泛区全球分布与特征 3
1.1.3 水文水资源与生态环境意义 5
1.1.4 热点问题与研究主题 6
1.2 河湖流域及其洪泛区水文学研究进展 7
1.2.1 湖泊湿地水文水动力过程研究进展 7
1.2.2 河湖洪泛区地表-地下水（SW-GW)相互作用研究进展 17
1.2.3 河湖湿地与洪泛区水文连通性研究进展 22
1.2.4 河湖流域系统水文水动力联合模拟研究进展 27
1.3 鄱阳湖洪泛系统现状问题及水文学研究意义 32
1.3.1 鄱阳湖洪泛系统的理解和认知 33
1.3.2 鄱阳湖洪泛系统生态环境状况的总体态势 34
1.3.3 鄱阳湖洪泛系统水文研究的重要性与本书目的 36
1.4 小结 37
第2章 鄱阳湖洪泛系统水文与生态环境概况 38
2.1引言 38
2.2 区位特征 38
2.3 气象特征 39
2.4 地貌特征 39
2.5 水情特征 44
2.6 水质特征 47
2.7 植被特征 48
2.8 候鸟特征 51
2.9 小结 53
第3章 鄱阳湖洪泛系统二维和三维水动力学模型构建与验证 54
3.1 引言 54
3.2 水动力模型概述 54
3.2.1 模型简介 54
3.2.2 基本原理 55
3.3 水动力模型基础数据 56
3.3.1 基础数据与获取 56
3.3.2 未控区入湖径流数据 58
3.4 水动力模型构建 60
3.4.1 湖泊地形剖分 60
3.4.2 边界条件和初始条件 62
3.4.3 模型基本设置 63
3.4.4 关键参数确定 63
3.5 水动力模型验证与评价 64
3.5.1 2D模型验证 65
3.5.2 3D模型验证 72
3.6 小结 77
第4章 鄱阳湖洪泛系统地表水文水动力过程与热稳定性模拟 79
4.1 引言 79
4.2 湖泊水文水动力要素模拟 79
4.2.1 湖泊水位与水深 79
4.2.2 湖泊流速 82
4.2.3 湖泊水面积 86
4.2.4 湖泊水温 87
4.2.5 水温敏感性分析 87
4.3 湖泊水量平衡分析 91
4.3.1 水量平衡组分计算方法 92
4.3.2 水量平衡组分动态变化 93
4.3.3 水量平衡分析 96
4.4 湖泊热力学行为模拟 97
4.4.1 热力学分层指数与计算方法 97
4.4.2 湖泊垂向热分层与混合 100
4.4.3 湖泊水体垂向混合和分层的原位调查分析 104
4.4.4 湖泊水体垂向混合和分层影响因素 109
4.5 湖泊换水周期与水力传输时间 111
4.5.1 计算原理和方法 111
4.5.2 湖泊换水周期 112
4.5.3 湖泊水力传输 116
4.5.4 湖泊粒子示踪 116
4.6 小结 122
第5章 鄱阳湖洪泛系统地表水文水动力对关键要素的响应与模拟 124
5.1 引言 124
5.2 流域和长江来水的影响 124
5.2.1 情景方案设置 124
5.2.2 影响模拟分析 125
5.3 流域水库群联合调度影响 127
5.3.1 情景方案设置 128
5.3.2 影响模拟分析 128
5.4 长江倒灌的影响 130
5.4.1 倒灌发生的指示与影响因素分析 130
5.4.2 倒灌的水文水动力影响 132
5.5 主湖区地形（河道）变化的影响 136
5.5.1 情景方案设置 136
5.5.2 主河道地形变化的水文水动力影响 136
5.6 洪泛区地形（碟形湖群）变化的影响 138
5.6.1 情景方案设置 138
5.6.2 碟形湖群的水文水动力影响 139
5.7 洪泛区植被分布的影响 142
5.7.1 情景方案设置 142
5.7.2 洪泛植被的水文水动力影响 144
5.8 小结 149
第6章 鄱阳湖洪泛系统地表水文连通演变及其潜在生态环境影响 150
6.1 引言 150
6.2 洪泛水文连通的内涵与定义 150
6.2.1 水文连通与水文水动力的关系 150
6.2.2 水文连通的新定义及其内涵 151
6.3 洪泛水文连通模型发展 154
6.3.1 基本原理和计算方法 154
6.3.2 模型研发和软件介绍 155
6.4 不同水文连通定义的时空特征 157
6.4.1 3种连通定义的差异分析 157
6.4.2 水文连通阈值行为分析 162
6.5 水文连通时空演化及响应特征 164
6.5.1 典型洪泛区水文连通变化特征 164
6.5.2 水文连通与水动力的关系及影响因素 175
6.6 水文连通对生态环境的潜在影响 180
6.6.1 水文连通对候鸟和鱼类分布的影响 180
6.6.2 水文连通对水质的影响 182
6.7 小结 185
第7章 鄱阳湖地下水文过程及与地表河湖水体的交互转化分析 186
7.1 引言 186
7.2 流域地下水动力场 186
7.2.1 地下水位时空变化特征 187
7.2.2 地下水位空间变异性分析 188
7.3 地下水分区计算的基本思路 190
7.3.1 分区计算概念模型 190
7.3.2 分区计算具体方法 190
7.4 流域地下水文 194
7.4.1 山区径流基流分割 194
7.4.2 典型未控区地下水观测与分析 198
7.4.3 未控区地下水侧向入流的解析 200
7.5 湖区地下水文 202
7.5.1 湖泊水位-地下水位关系分析 202
7.5.2 河湖水-地下水同位素特征与转化分析 206
7.5.3 碟形湖水位-地下水位/水温关系分析 210
7.5.4 碟形湖-地下水转化关系分析 215
7.5.5 湖水-地下水转化通量计算 216
7.5.6 不同地下水组分的贡献与意义 218
7.6 小结 220
第8章 鄱阳湖洪泛区地表-地下水动力数值模拟及地下水环境分析 221
8.1 引言 221
8.2 水文和地质条件 221
8.2.1 水文地质背景 221
8.2.2 典型洪泛区概述 223
8.3 地下水模型概述 224
8.3.1 模型基本原理 224
8.3.2 数学方程描述 224
8.4 地下水模型构建 225
8.4.1 基础数据获取与用途 225
8.4.2 水文地质概念模型 226
8.4.3 源汇项和参数设置 227
8.5 地下水模型验证与敏感性分析 228
8.5.1 地下水位验证 228
8.5.2 模型敏感性和不确定性分析 229
8.6 洪泛区地下水动力场 230
8.6.1 地下水位 230
8.6.2 地下水流速 233
8.6.3 地下水均衡与转化通量 233
8.7 地下水情景模拟预测 237
8.7.1 不同水文年的地下水位变化 237
8.7.2 气象要素变化对地下水的影响 238
8.7.3 潜在地下水污染分析 240
8.7.4 地下水龄模拟分析 245
8.8 小结 246
第9章 未来气候变化和水利工程对鄱阳湖地表-地下水文的影响与评估 249
9.1 引言 249
9.2 气候变化预测的基本思路 249
9.2.1 气候模式与研究方案 249
9.2.2 气候数据的偏差校正 250
9.3 未来气候变化的水文影响 251
9.3.1 气候变化对湖泊水位的影响 251
9.3.2 气候变化对地下水基流的影响 254
9.4 水利枢纽工程的建设与调度 255
9.4.1 枢纽工程的建设背景 255
9.4.2 枢纽工程水位调度方案 255
9.5 水利枢纽的影响模拟与评估 256
9.5.1 水利枢纽对湖泊水文水动力的影响 256
9.5.2 水利枢纽对湖泊洪泛地下水文水动力的影响 261
9.5.3 洪泛区地下水位变化的生态意义 263
9.6 小结 266
参考文献 267
后记 276
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鄱阳湖洪泛系统地表-地下水文水动力过程与模拟 节选
第1章绪论 1.1河湖洪泛区及背景 1.1.1洪泛区背景与定义 洪泛区不像一般湿地那样被大多数人认为是重要的野生动物栖息地和生态系统服务提供者，人们经常忽视洪泛区，只有在面临洪水等灾害的时候才会体会到洪泛区的存在价值。洪泛区连接了土地与水，有着丰富的生物多样性，在保护水质、维持栖息地、固碳以及提供户外娱乐等多个方面都发挥着重要的作用，同时还有着格外肥沃的土壤(FEMA，2005）。全球的洪泛区，地形基本以平原为主，便于农业生产和各种建设。科学家通过对全球169个国家发生的913次洪水灾害进行比较研究，并将其与全球人口分布数据对比发现，从2000年至2015年，世界各地的洪泛区上，人口数量显著增加。世界大江大河的中下游一般都分布着洪泛区。中国、日本洪泛区面积约占全国土地面积的10%;匈牙利洪泛区占国土面积的25%，有80%的村镇、城市，50%的铁路、公路都在洪泛区内；美国洪泛区面积约占全国面积的7%;荷兰全国地势低平，约有25%的洪泛区低于海平面，经常遭受潮水、暴雨、洪水和渍涝的严重威胁。在20世纪，全球自然系统已经开始被另一种普遍的、不断增强的全球影响所改变，即人类发展，其对地球上河流的需求和操纵能力呈现不断增加趋势。如图1-1所示，洪泛区右岸遭到人类活动影响后，明显加大左岸的洪灾隐患与风险。洪泛区长期以来一直是人口的重要生产区域，而且它们目前容纳了数亿人，这意味着在水文气候、流域变化、洪水灾害面前，深入了解和预测洪泛区的变化非常重要（FEMA，2005）。 实际上，洪泛区的划分要因地制宜，目前还没有统一的划分标准，一般根据地形、洪水频率、淹没水深、流速以及可能造成的危害程度进行划分。洪泛区划分与管理要统筹安排，使每个区域限于一定用途，一般将低洼易涝的地方划为行洪、蓄洪、滞洪区；把地势较高，一般不易受洪水淹没或修筑有较高标准堤防保护的地方划为允许开发区(韩洪斌和徐龙军，2011）。1958年，有学者提出把洪泛区划分为行洪区和行洪边缘区，前者一般指天然河道及其两侧的部分地区；后者一般用来表示设计洪水时，行洪区以外受洪水淹没的地区。在河流等地表水体的水气条件影响下，洪泛区在大多数年份里被洪水所淹没。并非所有大江、大河、大湖均会产生洪泛区，即使在发生洪水的地方，如果河谷太窄或太陡，缺乏足够的泥沙来源，很难形成洪泛漫滩。 本书所指的洪泛区与上文的行洪区定义较为类似。洪泛区，又称洪泛平原，是由河流或者湖泊等地表水体在洪水周期性影响作用下而形成的与之毗邻的地带，这些地带同时也是生物多样性相对丰富的地域空间，往往成为重要的湿地系统（图1-2）。进一步来说，这里所指的洪泛区主要为河湖水情变化下形成的周边自然滩地或湿地（floodplam wetland），通常可称之为河流洪泛区（river-floodplain）或湖泊洪泛区（lake-floodplain）等，通常位于江河湖流域的中下游地区。在全球，洪泛区约占全球湿地面积的15%(翟金良等，2003），是水陆自然景观重要组成部分和水陆相互作用交错带，对河湖与陆地之间水文水力和生态联系起着过渡和纽带作用（Bayley，1995;Burt et al.，1999）。洪泛区在丰水期除直接拦蓄降水外，还可承纳滞留溢出河道或者湖泊的洪水，而在洪峰过后的枯水期则补给河湖的生态用水，缩短河湖干枯时间，实现对河湖径流量的调节（Junketal.，1989）。因此，洪泛区作为一种因洪水干扰而动态变化的特殊下垫面，是大气降水、地表水和地下水之间转化的重要界面系统，也是地下水与地表水之间典型的水文过渡带(Brunner et al.，2009;Wilcox et al.，2011）。 1.1.2洪泛区全球分布与特征 大型洪泛区的形成需要水和泥沙的大量输入和供应，需要流域提供的大量物质输入并为沉积物储存提供必要的容纳空间。再则，大量泥沙的积累和储存变化的时间也是洪泛区形成的重要因素。然而，这些控制条件取决于全球构造以及全球气候系统的属性及功能作用，后者影响河流的水文和沉积物供应等诸多方面（Dunne，2022）。如图1-3所示，在洪泛区内部，经常会存在一些堤顼建设、河道漫溢以及水流减缓等现象，通常伴随着明显的沉积状况发生。这些洪泛区因水情动态影响，加上通常分布范围较广，自然景观和生态环境意义极为突出（U et al.，2020a）。不同于一些小河或者溪流所形成的河岸带(湖岸带），大型河湖洪泛区的规模和复杂性通常主要来源于水文气象条件和构造环境。洪泛区地貌是河道-洪泛区侵蚀和沉积之间强烈相互作用的结果。在局部尺度上，河谷坡度，沉积物供应、质地和流态，植被，对洪泛区的稳定起了很大作用（Dunne，2022）。此外，有些洪泛区处于入海口附近，河流水情的变化除了受降雨等气象条件作用外，通常也会受潮汐影响，进而在洪泛区内形成了大量的洪泛型湖泊（floodplam lake），例如加拿大Athabasca河流洪泛区、墨西哥Usumacinta河流洪泛区和欧洲Bug河流洪泛区内部分布着多达几十至上百个洪泛型湖泊（Castillo，2020;Ferenczetal.，2020;Klemtetal.，2020）。 通过大量文献调研总结发现，在全球范围内，河流与湖泊季节性洪水脉冲影响下的洪泛区面积约占80～220万km2(Entwistleetal.，2019）。洪泛区的规模可以达到长度约为4000km和宽度为10～100km，比如世界著名的尼罗河和亚马孙河洪泛区。基于WebofScience文献检索，使用“floodplain”关键词进行搜索，对几百条重要文献记录进行整理，可知全球典型的洪泛区主要分布在中国、美国、巴西、澳大利亚等国以及东南亚和欧洲一些国家（图1-4），且洪泛区的研究工作和文献也大多集中在这些国家（图1-5）。从洪泛区面积和水文情势变化的角度上来说，亚马孙河（受潮汐影响）、湄公河的水位变幅可达10m以上，其洪泛区面积相应能够达到几万平方千米。我国的鄱阳湖和洞庭湖洪泛区，也是长江中下游重要的湖泊湿地，在高变幅水位波动影响下，洪泛区面积达到几千平方千米。欧洲多瑙河和莱茵河等洪泛区，受河流水位季节性变化作用（水位变幅高达5m多），洪泛区面积约为几百平方千米。而其他的一些典型洪泛区，因河湖水位波动幅度约为几米或河道流量整体变化不是非常显著，其形成的洪泛区面积约为几十平方千米。在欧洲一些国家和地区，因一些工程措施的实施，比如河流裁弯取直、植物的清除等，已经破坏了很多天然的洪泛区（王浩等，2009）。 1.1.3水文水资源与生态环境意义 洪水脉冲理论阐明了周期性洪水是洪泛湿地系统进程*主要的驱动力（Junk et al.，1989;Junk，1997），同时强调了河湖等地表水体与其洪泛湿地地下水之间水力联系的重要性。洪泛湿地具有结构整体性、时空异质性、系统开放性、作用复杂性和生态脆弱性等多重特点（翟金良等，2006），使得诸多水文和生态动力学过程涉及影响因素众多，问题复杂多变。在河湖季节性水文情势或洪水过程影响下，水文过程的相互转化对洪泛区界面水分传输起着关键调节或改变作用，且直接参与了洪泛区或湿地的一系列物理、化学和生物过程（Wood et al.，2008），由此造就了洪泛区土壤干湿交替的生境状况，很大程度上促进了洪泛区新陈代谢及生物地球化学循环进程，也影响了动植物的群落组成和结构特征，对维系洪泛区系统的物质流、能量流起决定作用（Lallias-Tacon et al.，2017）。因此，水文水资源变化带动了洪泛区环境系统之间物质、能量和信息的传递与交换，在洪水作用下驱动了洪泛过程演变、物质元素循环和生物生长等生态功能的实现。 洪泛区不同于其他一些下垫面类型，其通常受到外部环境的频繁干扰，洪泛区内部的生态环境要素除了需要长期面临这种自然干扰外，同时也可能依靠干扰来完成自身的生命循环（van der Most and Hudson，2018）。例如，在季节性河湖水情干扰下，洪泛区的水文水动力过程相比于陆地系统而言，会具有更加快速或更为敏感的响应变化，整个洪泛区系统的水循环组分均会存在高度的动态变化。洪水既是水资源的一种形式，也是水资源的一种运动方式。对人类社会来说洪水不受欢迎，但是对生态系统来说，洪水又是不可缺少的过程。可以说，洪水是维持生态系统，特别是水生态系统的重要动力过程。洪泛过程使得多余洪水被洪泛区储存和利用，且转化为湿地水资源以充分保障湿地健康，而在枯水时期则补给周边河湖水体，使水资源在时空上的分配得到了显著优化。同时，洪泛过程通常带来富含营养物质的泥沙，定期泛滥覆盖在洪泛区下垫面上，补充土壤养分，并通过食物链参与物质和能量流动，充分保证了洪泛区生态环境系统的补给和能量输入（图1-6）。近些年，全球对河湖湿地生态系统愈发重视，重点开展了恢复和保持河流以及洪泛区生态功能的一系列工作（王浩等，2009）。 1.1.4热点问题与研究主题 无论是河流还是湖泊水情变化所形成的洪泛区，因水位变化导致的洪泛区生消过程，无疑将会促进水文与水质、水生态、生境状况之间的联动和耦联关系。河湖及其洪泛区系统，往往具有相对完整的景观系统和生态系统，几乎涵盖了水文学、生态学和环境学等诸多学科领域的热点问题，在不同生态系统中彰显特色。本节利用Web of Science的核心合集，以“river floodplain”或“lakefloodplain”或“floodplain wetland”构建检索式，共检索到17567条记录。对检索结果进行相关性排序，并以前3000条记录作为数据源，选取频次大于等于15的主题词，通过聚类可视化分析获取目前针对洪泛区的主要研究方向和内容（图1-7）由图1-7可以看出，国内外针对河湖等洪泛区己经开展了大量的研究工作，且主要集中于浮游动物和植物物种及其多样性（丰富度）河湖生态环境保护与修复，沉积物与碳、氮循环以及水文循环与模拟等几方面。具体来说，洪泛区热点研究包括水文过程、水质变化、湿地植被演替、群落结构、生物多样性、候鸟栖息地以及碳氮元素分析等。因洪泛区生态环境要素自身的复杂性以及对外部的敏感响应，物种及其多样性通常也会面临多重干扰和威胁，开展洪泛区及其湿地的生态修复与保护是目前研究的一个重点方向。水文水动力过程是洪泛区生态变化和生物地球化学研究的基础与核心，但因洪泛区通常难以到达目标区域、原位观测难度大以及河湖水系连接复杂等现状，深入揭示河湖洪泛区水文水动力过程及其响应仍是洪泛区的研究重点，也是洪泛区跨学科研究的重要纽带。
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