三峡水库运行前后洞庭湖水资源量变化

为研究三峡水库运行前后洞庭湖水资源量变化情况,通过利用1994-2019年165个时相的多平台中高分辨率（15~30 m）卫星遥感数据,城陵矶多年日观测水位数据和洞庭湖区降水量、蒸发量等资料,采用掩膜处理、K-Means聚类分析提取水面信息,结合观测数据进行统计分析,研究了1994年以来洞庭湖水面面积与湖容变化情况.结果表明:三峡水库运行后洞庭湖年均水面面积由1 077.46 km2减少到857.13 km2,减幅达20.45%,但是2011年后当城陵矶水位大于26.34 m时水面有所增加;三峡水库对下泄量的调控在缓解洞庭湖洪涝灾害隐患的同时,也使得低枯水位提前1个月,且对洞庭湖枯水期的补给水量极其有限;三峡水库运行后洞庭湖湖容明显减小,且当城陵矶水位越高时,洞庭湖湖容减幅越大;当水位小于20 m时三峡水库运行前后两个时段的湖容逐渐接近.洞庭湖水资源量变化主要受出入湖径流影响,"四水"径流是影响洞庭湖水资源量的主要因素,"三口"径流的减少也对洞庭湖水资源量的变化起着重要作用.同时,湖区年均降水量的减少和蒸发量的增加也是引起洞庭湖水资源量减少的原因之一.研究成果为三峡工程运行后治湖思路调整、洞庭湖区水资源保护和长江流域生态修复提供了客观资料.      

洞庭湖中枯水期水情变化及其驱动因素

为揭示洞庭湖中枯水期水情变化特征及其驱动因素,采用长短期记忆神经网络模拟洞庭湖出湖流量及湖区水位,通过情境模拟开展水情变化归因分析。洞庭湖1992—2019年9—10月出湖流量大幅减少,主要受长江流量降低的影响。洞庭湖中枯水期水位主要呈下降趋势,其中9—10月平均水位在西洞庭湖、南洞庭湖降幅约1 m,在东洞庭湖降幅约2 m。地形变化对中枯水期水位主要起拉低作用,长江和流域四水流量变化在9—10月起拉低作用、在12月至次年3月起抬升作用,其中对东洞庭湖水位的影响相对更为显著。研究结果可为洞庭湖中枯水期水资源管理和湿地保护提供参考。     

长江流域“2012·07”暴雨洪水分析

2012年7月,长江流域先后出现4次强降雨过程,发生了4次洪水,其中朱沱江段水位超过历史实测最高记录,寸滩江段发生1981年以来最大洪水,三峡水库出现建库以来最大入库洪峰;长江上游干流宜宾至寸滩江段全线超过保证水位,中游干流石首至螺山江段及洞庭湖全线超过警戒水位。在调控"2012·07"洪水过程中,三峡水库有效降低荆江江段最高水位超过2m,洪湖江段超过1m,避免了长江荆江江段出现接近保证水位的高水位,缩短了长江中下游超警江段240km,大大减轻了中下游的防洪压力。     

湖北省暴雨特性分析

一、自然地理概况湖北省位于东经108°26′～116°06′,北纬29°02′～33°15′,面积18.6万公里~2。其中山区占54％,丘陵占13％,平原占33％。总的地势是东、西、北三面群山环绕,江汉平原居中,南濒洞庭湖。江汉平原湖泊众多,水面面积650万亩,水面高程一般在25米以下,平原边缘为50米左右的阶地和100～200米的丘陵,成为山地与平原的过渡地带(见附图)。鄂西北:汉江以北有秦岭山脉东延山地,走向西北-东南,高程1000米左右,汉江南有武当山海拔1000     

青藏高原可可西里盐湖水位上涨趋势及溃决风险分析

2011年位于可可西里腹地的卓乃湖溃决引起的盐湖水位上涨和面积增大趋势仍在快速发展。遥感资料显示,卓乃湖溃决后,盐湖面积持续增加,从2012年的134.1 km²一直持续增大到2018年的197.5 km²,尤其是2016-2018年增加较快,面积增加了42.0 km²,即平均每年增加14.0 km²。水位监测数据显示,2016年5月20日至2018年11月11日期间,盐湖水位共上升了8.241 m,年平均上升2.747 m。目前盐湖的面积仅比模拟的溢出面积小19.3~21.1 km²;湖泊水位仅比分水岭最低处低4.09 m。按照2016-2018年面积和水位变化趋势,预计盐湖将在未来1~2年内可能发生溢水溃决。研究表明：近年来区域降水增加、卓乃湖溃决后地下水释放、上游湖泊出水口可能存在侵蚀扩大导致湖水继续向下输送等原因是导致盐湖水位持续上涨和面积快速增大的主要原因。利用水库溃坝预测分析模型,对盐湖溢水溃决冲沟形成时洪峰流量预测表明,盐湖溢水溃决时将形成巨大的洪峰流量,洪水将对青藏公路、青藏铁路和兰西拉光缆等造成危害,建议尽快开展盐湖潜在的湖水外溢途径地质条件调查,并设计防治措施。     

三峡工程蓄水水文特性变化浅析

本文通过对"2007.07"长江上游洪水的还原计算,简要分析了三峡工程蓄水前后的水文特性变化,以及水库蓄水对下游荆江河段各站洪峰水位的影响.通过对建库前、135m蓄水以及156m蓄水3种条件下的洪水还原计算可见,随着三峡工程蓄水水位的升高,上游及区间洪水传播至坝址时洪量更加集中,洪峰加大,峰时提前,洪水传播时间大大缩短,洪水预报预见期也显著减少,预报难度加大.     

基于气候模式统计降尺度技术的未来青海湖水位变化预估

借助于全球气候模式(德国MPI ECHAM5.0)输出信息和流域最近40年的气象观测资料,建立青海湖流域统计降尺度模式(QH-SDM),从而得到流域尺度未来30年(2010-2030年)气候变化情景,并由此驱动水文模型SWAT及湖泊水量平衡模型模拟了青海湖近几十年水位变化过程,预估了未来30年青海湖湖泊水文变化情景。结果表明,青海湖水位的未来变化将经历缓慢下降、逐渐回升、稳步升高3个阶段,到2030年,湖泊水位将达到3195.4 m左右,高出目前水位约2.2 m,面积接近4500 km2,蓄水量达到813亿m3,湖泊恢复到了20世纪70年代初的水平,预计这一结果将会缓解目前青海湖流域水资源紧缺的格局,并有利于植被恢复,减少土地沙化面积,对流域生态环境的改善和国民经济的发展将十分有益。     

近60a来洞庭湖水位演变特征及其影响因素

基于1956-2015年洞庭湖主要控制站实测水文数据,运用Mann-Kendall检验法、主成分分析法对比分析了近60 a来洞庭湖东、南、西三个湖区水位演变特征及其影响因素。结果表明：从调弦口堵口至葛洲坝截流后,南咀和城陵矶站同流量下水位均升高,但南咀站平均水位受三口分流能力减弱而下降（0.03 m）,城陵矶站平均水位受湖盆泥沙淤积和长江干流顶托作用而上升（1.33 m）;三峡水库运行后,湖盆冲淤基本持平,湖泊同流量下水位基本不变,由于该时段长江流域整体为相对枯水期,因而与葛洲坝截流后相比湖泊年平均水位下降约0.31~0.58 m。近60 a来南咀站平均水位呈显著下降趋势（p<0.05）,而城陵矶站水位呈显著上升趋势（p<0.01）,说明湖泊水位影响因素作用存在空间异质性。洞庭湖年内水位存在涨（4-5月）~丰（6-9月）~退（10-11月）~枯（12月-次年3月）的变化特征,葛洲坝运行期丰水期水位上涨明显,三峡运行期各月水位均有下降,受水库调度方式影响7-10月水位降幅最大。洞庭湖流域降水量、四水入湖和出湖径流大小以及长江干流水情是洞庭湖水位变化的主要影响因素,三口来沙变异条件下的洞庭湖冲淤量变化是湖泊水位变化的次要因素。     

平水期洞庭湖不同形态磷赋存特征

通过现场调查和室内实验,对平水期洞庭湖24个断面上覆水-沉积物磷的污染程度、分布特征进行研究;同时,分析了各形态磷间的相关性,探讨了磷的赋存形态对水体富营养化的影响、沉积物释放量和释放风险。结果表明,水体内总磷分布规律为南洞庭西洞庭东洞庭大通湖,东洞庭湖以颗粒态磷为主,西洞庭湖、南洞庭湖、大通湖均以溶解态磷、无机磷为主。沉积物中总磷的分布规律为南洞庭西洞庭东洞庭大通湖。东洞庭湖、西洞庭湖、南洞庭湖则以Ca-P为主,大通湖以Fe/Al-P为主。Ca-P与Fe/Al-P呈现较显著的负相关关系。大通湖释放风险较大,可释放量大;东洞庭湖有一定的可释放量,应对这两个湖泊给予较多的关注。与国内其他湖泊比较,洞庭湖沉积物中TP处于中下水平,IP在沉积物中占据较高比例。湖区沉积物中Fe/Al-P与水体中DIP、DTP、TP均具有较显著的负相关关系,存在磷的内源释放。     

渭河下游"03"洪水对河道冲淤及河势变化的影响

2003年汛期渭河下游出现了自1981年以来的较大洪水,成阳、临潼、华县洪峰流量分别为5340、5100、3570 m3/s,其洪峰水位达历史最高,洪水过程首尾相接,六次洪水过程造成干支流堤防决口11处,洪灾损失极其严重.着重分析了"03"洪水对渭河下游河道冲淤及河势变化带来的影响.     

基于Landsat 8遥感数据的东洞庭湖湿地变化监测与分析

基于2013~2018年Landsat8-OLI 9个时相的遥感数据,采用湿地三类分级系统,以决策树分类法提取不同时间的湿地类型,结果表明:2013-2018年东洞庭湖湖泊草洲、泥滩地和水域面积呈现动态变化,其中草洲面积平均714km²、泥滩地面积平均81km²、水域面积平均502km²;湖区草洲和水体面积占比大,且此消彼长,草洲面积平均占比55.1%,水域面积平均占比38.7%,泥滩地面积最少平均占比仅6.2%;水位变化是湖区草洲出露面积的主控因素,随水位升高,草洲出露面积逐渐减小,且在典型高低水位下草洲空间分布差异明显,高水位下主要分布在南部柴下洲和北部藕池河一带地形较高区域,而低水位条件下湖区大部分草洲面积分布广泛,其面积占湖区总面积的74%。成果进一步验证了东洞庭湖不同水情下的湿地景观格局。     

艾比湖面积变化及对生态环境影响

艾比湖在中更新世为鼎盛期,湖面积曾达3000 km²,贮水量700×10⁸m³,为良好的淡水湖.由于地壳运动和气候的暖干变化,湖面萎缩,到20世纪50年代初湖面积降至1070 km².自20世纪50年代以来,由于大规模的水土开发,灌区人口、灌溉面积和引水量大幅度增加,入湖水量急剧减少.从20世纪50年代至80年末,灌区人口增加了59.3×104人,灌区面积增加了16.43×104km²之多,净耗水量增加了8.13×10⁸m³左右.湖面积一度降至499 km²(1987年),湖水矿化度达100 g·L^-1左右.湖泊的萎缩,导致生态环境的劣变,表现为沙漠化程度加速,浮尘和沙暴天气增加,人畜受害,也导致野生动物的数量减少.20世纪80年代后,由于气候暖湿转型效应,降水和河川径流量有所增加.尤其是大力推广先进节水灌溉技术和退耕还林以及培育生态林等措施,使得入湖水量大幅度增加,特别是2001-2005年的5 a间,年均入湖水量达7.7×10⁸m³,比1989年增加了76%,湖水面积维持在800~950 km²左右.目前生态环境已有所恢复和改观,荒漠植被得到一定程度的修复,沙尘天气明显减少,已有野生动物出没其间.     

2003-2011年青藏高原佩枯错相对水量变化及其对气候变化的响应

湖泊的退缩与扩张是全球气候变化的指示器.利用2003-2011年Landsat ETM数据和2003-2009年ICESat激光测高数据, 分别对青藏高原佩枯错湖泊的面积和高程变化进行了分析, 并进一步估算了湖泊2003-2009年相对水量变化.结果表明: 佩枯错面积年内变化明显, 湖泊面积冬季最小, 春季出现小峰值, 秋季达到最大; 面积年内波动明显(1.18%), 但在冬季、 春季和秋季相对稳定, 波动范围分别为0.26%、 0.1%和0.29%. 2003-2011年湖泊呈退缩趋势, 冬季、 春季和秋季面积年际变化率分别为-0.52 km²·a^-1、-0.35 km²·a^-1和-0.61 km²·a^-1; 2003-2009年间湖泊水位下降了1.17 m, 变化率为-0.05 m·a^-1; 2003-2010年, 冬季总水量减少了2.51×10⁸ m³, 春季总水量减少了1.74×10⁸m³, 秋季总水量减少了2.80×10⁸ m³, 平均相对水量变化率分别为-0.35×10⁸ m³·a^-1、-0.21×10⁸ m³·a^-1、-0.37×10⁸ m³·a^-1. 从空间上看, 湖泊退缩主要发生在东北角、 东南角和西南角.气候因素分析表明, 佩枯错湖泊退缩秋季主要是因为夏半年平均气温的升高, 冬季和春季则主要是因为冬半年降水量的减少.     

暖湿气候对赛里木湖的影响

赛里木湖集水面积1408km²,湖面面积457km²,最大水深86m,总蓄水量210×10⁸m³,是新疆最大的高山湖泊,湖面海拔2073m,四周高山环绕.20世纪80年代以后,赛里木湖及邻近地区,气温逐渐升高,降水增多,气候趋向暖湿.20世纪80年代气温比前20a平均升高0.4～0.6℃,90年代气温比80年代升高0.3～0.4℃,比前20a平均升高0.7～1.0℃,比前30a平均升高0.6～0.8℃.20世纪90年代,切德克水文站降水量比多年平均多5.4%;匹里青水文站降水量比多年平均多7.0%;温泉气象站增加最多,比多年平均增加20.3%.赛里木湖相邻地区降水径流增多,赛里木湖区的降水径流增大,导致湖水位上升.     

1998 - 2017年天山麦兹巴赫冰川湖面积变化研究

天山麦兹巴赫冰川湖突发洪水是阿克苏河重要的致灾源。利用1998 - 2017年不同时段的Landsat、 环境灾害卫星及高分遥感数据, 通过Munsell HSV变换, 获取了湖面范围。通过对比不同时期的冰湖面积, 对1998 - 2017年麦兹巴赫冰川湖最大面积的变化进行了分析。结果表明： 麦兹巴赫冰川湖的面积从1998年的3.75 km2逐渐变化为2017年的2.87 km2, 影响冰湖储量的下湖面积从3.3 km2减少为1.88 km2, 呈现缩小趋势, 上湖面积则有明显扩张。叠加了时间因子的正积温同冰湖面积有良好的正相关性, 说明气温通过影响冰雪融水以及冰坝稳定性, 从而影响冰湖的面积。研究内容可为区域性冰湖面积变化提供特殊案例, 并为冰湖面积扩张归因分析提供科学参考。     

基于GIS的玛旁雍错流域冰川地貌及现代冰川湖泊变化研究

基于多源多时相的数字遥感影像、地形图和DEM数据,利用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术,对西藏玛旁雍错流域冰川地貌类型和空间分布进行了研究,并对流域内近30 a来冰川和湖泊的变化进行分析.结果表明:1974-2003年玛旁雍错流域冰川总面积减少了7.27 km²,平均退缩速率0.24 km²·a^-1;湖泊总面积减少37.58 km²,平均退缩速率1.25 km²·a^-1.多时相的监测表明,冰川在加速退缩,且阳坡冰川的消融速度大于阴坡,坡度陡、面积小的冰川消融比例大于坡度缓、面积较大的冰川;湖泊面积先减少后有所增加,但总面积还是减少了,不少小湖泊消失.分析流域附近气象资料可知,气温上升和降水量减少是玛旁雍错流域内冰川消融与退缩的主要原因.     

洞庭湖区与城陵矶水位关联性的临界特征分析

采用典型测站观测资料与水力学原理相结合,分析不同情况下城陵矶水位与洞庭湖区水位关联性强弱转化的机理和临界条件以及三峡水库对其影响等问题。理论解析表明,固定流量下,湖区水位与城陵矶水位相关关系应为单调指数函数,受到区间距离、湖槽形态等多因素影响,据此提出和率定了各湖区水位的经验计算模式。利用经验计算模式对实测数据进行延展,构建了各种可能出现的湖区来流和干流水位组合下的湖区水位特征曲线族,发现湖区水位与城陵矶水位之间的关联强度存在无影响区、影响区和决定区等状态区间,通过对临界条件的定义和计算,实现了各状态区间的定量划分,并提出了各状态区间内洞庭湖区水位的估算方法。通过对三峡水库蓄水后湖床冲淤和水文条件变化的影响分析,论证了以上方法和认识在水库蓄水后的适用性。     

青海羌塘盆地近期湖泊扩张特征及成因

选取青海羌塘盆地1976-2010年5期遥感影像, 解译了该区域面积大于1 km²以上的67个湖泊面积.结果表明: 1976-1994年, 研究区大部分湖泊呈萎缩状态, 湖泊面积萎缩了446.8 km², 萎缩幅度为12.5%;1994-2001年, 湖泊面积由3 132.6 km²增加到3 395.2 km², 至2007年和2010年, 湖泊持续扩张, 面积分别达到3 641.7 km²和3 836.2 km², 其中2010年的湖泊面积较1994年增加了22.5%, 甚至超过了1976年, 2007-2010年期间湖泊扩张强度最大.同时, 分析了研究区1959-2010年的气候水文变化, 结果显示年平均气温呈显著上升趋势, 年蒸发量在1959-1980年呈下降趋势, 以后趋于稳定, 年降水量、年径流量在1998-1999年间出现了突变上升.湖泊面积对气候、水文的响应关系表明, 近期的湖泊扩张主要由降水、径流偏丰引起, 与气温上升以及蒸发变化的关系并不显著, 气温上升导致冰川退缩所增加的水量对近期湖泊扩张影响较小. 与青海湖、黄河源等地相比, 青海羌塘盆地近期气候、水文、湖泊面积发生转折的时间要提前7 a左右.