The Volume Calculation Method of Rock Collapses and Loess Landslides Triggered by the 1556 AD Huaxian M8 1/2 Earthquake in Shaanxi Province, China

Accurate volume calculation of each individual landslide triggered by strong historical earthquakes can help understand the characteristics of the typical earthquake-induced landslides, thus providing significant information for the modification of the focal parameters of historical earthquakes. In this study, we select one rock fall and three loess landslides triggered by the 1556 AD Huaxian M8 1/2 earthquake, compute their volumes using the low-altitude high-precision Unmanned Aerial Vehicle (UAV) photogrammetry and landslide profile restoration methods. The results show that:① the whole influencing area of the Huangjiagou Rock Fall is approximately 3.03×10⁵ m² and the area of the collapsed rock accumulated at the slope foot is 3.33×10⁴ m², accounting for approximately 10% of the entire influencing range. However, the estimated volume of the collapsed rock is only 0.699×10⁶ m³, indicating a rock fall with large influencing range but limited collapsed rock; ② the geological form of thethree loess landslides are preserved intactly, with volumes of 0.283×10⁸ m³, 0.074×10⁸ m³, and 0.377×10⁸ m³. These important geological hazard relics reflect the strong vibrations and severe casualties in the meizoseismal area; ③ loess landslides are the key reason of the serious death toll in the hilly-gully loess area. Our new method can be used to estimate the influencing area and the actual volume of each individual landslide, and rationally evaluate the role of earthquake landslides in the disaster. In addition, quantitative research on secondary disasters triggered by strong historical earthquakes is beneficial for understanding the surface process and focal parameters of the earthquakes.     

强人类活动下半干旱地区湖泊水资源损失过程重建——以岱海为例

湖泊水资源持续损失已经成为影响半干旱地区经济社会发展的主要问题之一.然而,由于缺少长期连续的湖泊动态监测数据,该地区湖泊水资源损失过程及其与气候变化和经济社会发展之间的关系没有得到详细的评估.针对此问题,本文以位于半干旱地区的岱海为研究对象,利用改进型归一化差异水体指数从1986—2020年258景Landsat遥感影像中提取湖泊水体边界,结合湖泊水位数据,重建了近60 a岱海水资源量动态变化过程.结果表明：1961—2019年期间,岱海急剧萎缩,湖泊水量共减少9.88×10⁸ m³.同时水量变化趋势分段函数拟合结果表明,岱海水量变化可分为3个阶段：1961—1978年,水量损失速率为0.726×10⁷ m³/a的缓慢损失阶段;1979—2004年,水量损失速率为2.10×10⁷ m³/a的快速损失阶段;2005—2019年,水量损失速率为3.39×10⁷ m³/a的加速损失阶段.相关分析表明：岱海水量损失与流域经济社会发展密切相关.其中,改革开放后流域农业开发利用规模和强度的提高是导致岱海水量损失的主要原因;“西部大开发”战略实施后工业经济的兴起则加速了岱海水量的损失.据此,本研究建议干旱半干旱地区湖泊流域经济社会的发展应与其水资源承载力相协调.     

2022年第1期封面

丹江口水库,为南水北调中线工程唯一水源地,位于陕西、湖北、河南三省交界处的汉江上游,面积 1022 km²（水位 170m 时）,库容 290×10⁸m³,多年平均入库水资源量 374×10⁸m³(摄影：胡文波).     

长江流域水库"过滤器效应"对入海溶解硅通量的影响

根据1960-2000年间长江大通水文站记录的水、沙以及硅、氮、磷等数据,结合1954-2006年间长江流域库容大于10⁸ m³的162座水库的库容、上游径流量、总磷等数据,利用Vollenweider模型分析了水库"过滤器效应"对入海溶解硅(DSi)通量的影响.结果表明:1)1990s相比1960s,长江入海DSi通量下降了约1.85×10⁶ t/a,减少了大约25.3%;入海DSi通量的下降与流域径流波动、入海悬沙通量下降以及溶解无机氮通量的增加紧密相关.2)流域水库明显改变径流的自然过程,增加径流的滞留时间,流域90%以上的水库对上游径流的滞留时间超过0.05年,水库产生显著的DSi"生物过滤器"效应.模型计算显示流域大型水库对DSi的累计滞留量可达0.85×10⁶ t/a,占年均入海DSi通量(1990-2000年)5.4×10⁶ t的15.7%,是入海DSi通量减少量(1.85×10⁶ t/a)的45.9%.3)根据保守估计,流域162座大型水库内泥沙累计淤积量达6.75×10⁸ t/a,不仅使悬沙入海通量显著下降,而且造成大量颗粒吸附的外源和内源DSi颗粒沉淀,这对入海DSi通量减少也起到重要贡献.但目前对水库"泥沙过滤器"的滞留机理并不清楚,需要展开进一步的研究.     

近60年来白洋淀流域河川径流演变及湿地生态响应

白洋淀是雄安新区的核心生态功能区,近几十年来面临水源不足、湿地萎缩等生态环境问题.选取白洋淀流域上游王快、西大洋及拒马河3个子流域开展河川径流演变研究,结合1969年以来18期白洋淀湿地遥感影像,揭示白洋淀流域河川径流驱动湿地演变的过程机制.结果表明：近60年来白洋淀流域山区径流量呈持续衰减趋势,从P1阶段（1961—1979年）至P3阶段（1997—2019年）,典型子流域年径流系数均值由0.29降至0.12,山区年径流总量由30.84×10⁸ m³/a降至11.37×10⁸ m³/a,降幅达63.1%,梯田修建、地下水开采等人类活动是导致径流衰减的主要原因;不同子流域产流和基流减少对径流衰减的贡献率存在差异,以变质岩为主的王快子流域径流衰减的主要原因是地表产流减少,碳酸盐岩分布较广的拒马河子流域径流衰减的主要原因是基流减少;白洋淀湿地面积变化受控于地表水位波动,近60年来白洋淀湿地退化的直接原因是入淀流量减少,根本原因是人类活动影响导致的山区径流衰减.     

云南程海浮游植物初级生产力的时空变化及其影响因子

2016年4月-2017年2月,采用黑白瓶法研究了云南程海单点（码头点位）浮游植物初级生产力的垂直分布及其季节变化,同时基于全湖9个点位的现场调查和生产力垂向归纳模型（VGPM）估算并探讨了程海浮游植物初级生产力的时空变化及其主要影响因子.结果显示,码头点位的年均（均值±标准误）水柱（0~3 m）总初级生产力（GPP_C）、净初级生产力（NPP_C）和呼吸消耗量（R_C）分别为5.40×10³±0.64×10³、2.36×10³±0.63×10³和3.06×10³±0.82×10³ mg O₂/（m²·d）;不论春夏季（4-8月）、秋冬季（9月-次年2月）还是全年,码头点位的单位生物量GPP（GPP/Chl.a）和单位生物量NPP（NPP/Chl.a）的最大值和最小值均分别出现在水下0.5 m和3.0 m处.经VPGM估算,程海全湖的初级生产力（PP_eu）年均值为6.54×10³±0.30×10³ mg C/（m²·d）（2.74×10³~18.62×10³ mg C/（m²·d））.PP_eu的时空变化方面,春夏季是PP_eu快速上升的时节,秋冬季PP_eu的月变化则呈波动状态,春夏季与秋冬季PP_eu无显著性差异;PP_eu整体空间异质性较弱,仅在降水最为充沛的7、8月表现出南北向的异质性,这与降水条件和流域营养盐输入的空间异质性有关.回归分析发现,虽然程海PP_eu的主要影响因子具有季节异质性,但不论春夏季、秋冬季还是全年,浮游植物生物量均是重要的影响因子,水温亦是春夏季的重要影响因子.     

基于生态系统恢复力的干旱区植被生态需水阈值计算方法与应用

本文以石羊河流域中下游为研究区,采用考虑生态系统恢复力(latitude of ecosystem resilience, LER)的月尺度生态需水评估方法计算1982-2020年植被月适宜生态需水量、最小生态需水量以及相应的生态缺水量,并与土壤水分特征值法(characteristic value of soil water, CVSW)进行比较,分析不同类型植被生长期的水分盈亏关系。结果表明:LER法和CVSW法计算结果相近,但LER法具有更大的生态需水阈值区间;天然降水基本可以满足植被的基本生存,但无法满足正常生长需求;LER法的适宜需水条件下,各植被生长期总体处于缺水状态,缺水严重程度排序为灌木林＞其他林地＞疏林地＞高覆盖度草地＞中覆盖度草地＞有林地,全部植被生长期总适宜生态需水量为3.7×10⁸ m³,亏缺水量为1.2×10⁸ m³,同一植被亏缺水量基本符合春秋多、夏季少的规律;最小需水条件下,只有其他林地存在生长期缺水情况,全部植被生长期总最小生态需水量为0.8×10⁸ m³;在缺乏土壤水分数据的干旱地区,LER法具有良好的适用性。研究结果可为石羊河流域水资源高效利用和干旱区生态系统的恢复与重建提供理论参考。     

全球变暖对长江洪水的可能影响及其前景预测

要长江流域近150a间发生的1870、1931、1935、1954与1998年特大洪水灾害损失严重;长江洪水是我国的心腹之患.1990年以来,长江大洪水高频发生,达6次.长江洪水的发生,除湖泊蓄洪功能减弱等因素外,与全球变暖有关.20世纪90年代为近千年中全球最暖的年代,水循环加快,长江中下游夏季降水量为近120a最多的十年,高出1961-1990平均值112mm;而降雨集中和大暴雨降水事件的增加是洪水增加的主要原因.区域气候模式模拟在CO₂倍增时,长江流域温度升高2.2℃,夏季降水增加10%-20%,气溶胶的增加可能使此值降低一些.考虑气候变暖可能促进潜在蒸发增加9%-15%的假定情景,计算在降水增加10%,蒸发增加9%条件下,最大洪峰流量在大通站将会达到8.4×10⁴ m³/s左右,己超过1998年洪峰流量;汉口站7.9×10⁴ m³/s,超过有记录以来所有的洪峰流量;而在宜昌站高达6.94×10⁴ m³/s,超过自有实测记录以来的除1896年和1981年以外所有的洪峰流量.假定情景的最高值出现在降水增加20%,蒸发增加15%时,大通站流量将达到9.45×10⁴ m³/s,超过该站近百年最大值,1954年的9.26×10⁴ m³/s;宜昌站将出现7.82×10⁴ m³/s流量,超过1882年以来所有实测记录值,但比1870年据洪痕推算的10.5×10⁴ m³/s仍有逊色.未来气候若继续变暖,降水量增加将给长江洪水防御带来巨大的压力.但上述估算是粗糙的,有一定的不确定性,需在以后的研究中进一步改进.     

典型农业流域不同类型池塘水体CO2排放特征

内陆水体是大气CO₂收支估算的重要组成部分。农业流域分布着大量池塘景观水体,且具备蓄洪抗旱、消纳污染、水产养殖等多种功能。但是,农业流域不同功能的小型池塘CO₂排放特征尚不清楚。本研究以极具农业流域代表性的烔炀河流域为研究对象,选取流域中用于水产养殖(养殖塘)、生活污水承纳(村塘)、农业灌溉(农塘)、蓄水(水塘)的4个功能不同的景观池塘,基于为期1年的野外实地观测,以明确农业流域小型池塘CO₂排放特征。结果表明,不同功能池塘水体CO₂排放差异显著,受养殖活动、生活污水输入和农田灌溉等人类活动影响,养殖塘((80.37±100.39) mmol/(m²·d))、村塘((48.69±65.89) mmol/(m²·d))和农塘((13.50±15.81) mmol/(m²·d))是大气CO₂的热点排放源,其CO₂排放通量分别是自然蓄水塘((4.52±23.26) mmol/(m²·d))的18、11和3倍。统计分析也表明,该流域池塘CO₂排放变化总体上受溶解氧、营养盐等因素驱动。4个不同景观池塘CO₂排放通量全年均值为(37.31±67.47) mmol/(m²·d),是不容忽视的CO₂排放源,其中养殖塘和村塘具有较高的CO₂排放潜力,在未来研究中需要重点关注。     

太湖蚌类现存量及空间分布格局

于2016年10月和2017年10月对太湖全湖8个湖区129个样点的蚌类进行调查,分析蚌类的物种组成、现存量、空间分布及历史变化.共采集到蚌类704个个体,隶属8属14种.全湖蚌类平均生物量和密度分别为4.169±9.337 g/m²和0.164±0.386 ind./m²;各湖区蚌类平均生物量和密度差异较大,东部沿岸区生物量和密度最高,分别为14.975±16.743 g/m²和0.577±0.758 ind./m²;湖心区生物量和密度最低,仅为0.727±1.622 g/m²和0.029±0.071 ind./m².扭蚌（Arconaia lanceolata）、圆顶珠蚌（Unio douglasiae）和背角无齿蚌（Anodonta woodiana woodiana）为太湖现阶段的优势种.基于蚌类平均密度的聚类分析,8个湖区分为3类.与历史数据相比,太湖蚌类资源呈明显衰退趋势,现状不容乐观,需加强对太湖蚌类的保护和资源的有效管理.     

太湖流域水质型缺水问题和对策

在对太湖流域水质状况进行分析的基础上,指出因水污染造成的水质型缺水问题在太湖流域十分严重,正常年份流域优质水资源缺水量在(20-35)×108m3之间. 如今后水质型缺水问题长期得不到解决,有可能影响流域经济社会可持续发展. 针对流域水质型缺水的特点,提出在加强流域水污染治理同时,太湖流域宜选择以长江、太湖和山区水库为主要水源地的长期供水格局,当前要抓紧建设“引江清水通道”,调引长江优质水资源入太湖. 同时鉴于太湖流域水环境承载能力有限的情况,建议流域沿江、沿海、沿杭州湾城镇的生活污水在二级处理的前提下,应实施流域尾水截流外排管道工程.     

太湖流域水问题及对策探讨

系统回顾了太湖流域自古以来的治水历史和经验教训,详细介绍了新中国成立后太湖治理进展和取得成就,分析 了当前流域存在的主要水问题,指出流域仍存在防洪减灾能力偏低、水资源调控能力不足、水污染严重、水资源和水环境 承载能力偏低等问题．这些问题如不能得到及时解决,将成为今后流域经济社会可持续发展的严重制约因素．在此基础 上,提出了要加快构建流域防洪减灾体系、流域水资源调控体系、流域水生态环境保护体系、流域现代化管理和调度体系 等四大体系的对策,实现太湖流域水资源“引得进、蓄得住、排得出、可调控”的目标,以太湖流域水资源可持续利用支撑 和保障流域经济社会的可持续发展．     

“引江济太”20年: 工程实践、成效和未来挑战

过去几十年太湖流域经济社会快速发展,但由于经济增长方式尚未根本转变,流域水循环系统遭到无序干扰和破坏,太湖水污染问题严重,水质型缺水问题突出,流域水安全面临巨大挑战. “引江济太”作为太湖流域水安全保障的关键措施和流域水环境综合治理的重要举措,自2002年启动实施以来,以丰补枯,增加流域水资源供给;以动治静,抑制太湖蓝藻大规模暴发,改善流域区域水环境;科学应对,保障突发水污染事件和重大活动期间供水安全,取得了显著的综合效益,社会各界予以了广泛关注. 本文基于监测数据和大量文献,在综述“引江济太”实践背景、过程和成效的基础上,重点围绕“引江济太”调度模式、水量水质保障、洪旱风险管控、调水事件驱动等进行了研究. 结果表明,“引江济太”通过试验探索回答了流域治理管理的一些关键科学问题,已经成为提升流域水资源和水环境承载能力的重要手段. 面对极端气候变化、流域水循环格局变化、保障长三角一体化高质量发展水安全新需求和挑战,建议“引江济太”实践中,探索多目标统筹协调调度、开展数字孪生太湖调水、促进流域骨干水网建设,实现”引江济太”综合效益最大化.     

河网水质管理决策支持系统在引江济太中的应用

利用太湖流域河网水质管理决策支持系统（TAIHU DSS）,对2000年夏季望虞河应急调水进行了技术方案比较,论证,重点对望虞河引江应急调水过程中,常熟枢纽泵站运用,望虞河东岸分流与否及望虞河立交开闸前对底水的处理等不同条件下的望虞河入湖水量,水质等进行多方案比较,为望虞河启用泵站调水、东岸适当分流,先打开蠡河船闸处理望虞河底水的方案提供了决策的技术依据,并引发了对太湖流域引江济太工作的进一步深入研究和实践,是决策支持系统在实际工作中的成功应用之一。     

太湖流域水管理的实践与思考

太湖流域北抵长江,南邻钱塘江,东濒大海,面积3.69×10⁴km²,人口 3887万.流域内河流纵横交错, 河网如织,湖泊星罗棋布.素有'苏湖熟,天下足'和"赋出天下,江南居什九"之说,是历朝历代重要的税赋之地.2003年全流域国内生产总值15100亿元,占全国的13%;财政收入4123亿元,占全国的19%;城镇化率达66.5%,是我国经济最发达、城市化程度最高的地区之一由于太湖流域重要的经济社会地位,因此历朝历代对太湖流域治理都极为重视六朝相继建都南京,将太湖流域作为重要经济区域,做了不少有名的水利工程,如开挖江南运河、頓塘等河道,修建鉴湖、练湖等灌溉工程;隋唐五代,兴筑大量塘坝,修建吴江塘路,拓浚整治河道,发展农业灌溉;北北宋时期,治理吴凇江,浚治支河、支港;元明清时期,基本是继承宋代疏导为主的治水方针,致力于下游排水出路整治,开挖范家浜, 冲出黄浦江;民国时期,战乱频繁,社会动荡,水利设施长期失修,削弱了抵御洪涝灾害的能力.新中国成立后,各级政府高度重视水利建设,流域内各地大规模兴建水库塘坝,拓浚整治河道,修建改造圩堤涵闸,新修排灌系统,区域防洪、除涝和供水能力有了很大的提高,水利建设成就斐然,为经济社会发展创造了条件.     

城市富营养化湖泊生态恢复—南京莫愁湖物理生态工程试验

在分析了太湖及其流域所面临的水环境质量问题及其原因基础上,回顾总结了“十五”太湖水环境治理经验,认为源头控制需要长期不懈的努力,太湖流域的湖泊治理要针对太湖平原河网与湖荡水系特色,要重视太湖东部草型湖区生态环境恶化的严重性,必须加强生态修复单项技术间的效应优化和有效集成．根据太湖流域的社会经济发展规划,提出了太湖流域水污染控制技术与水体生态修复工程示范的总体思路是:从污染源头到湖泊出口,依次通过污染源控制、河道截污、湖荡调节、河口净化、湖泊生态修复、出湖疏导等多道防线,有效促使太湖水环境向良性方向转化．在此基础上提出了具体实施建议:全流域污染源削减和太湖水源地典型水域生态修复技术集成与工程示范,同时进行全流域水环境治理强化管理政策与决策支持技术的研究与示范．     

2009年环太湖入出湖河流水量及污染负荷通量

通过对2009年环太湖水文巡测及同步水质监测数据整理,得到2009年环太湖河流入出湖水量以及污染负荷,并将之与前期文献资料数据进行对比.结果表明,2009年环太湖河道入出湖水量分别为88.40×108 m3、93.27×108m3.入湖水量超过5×108m3的依次为陈东港、大浦港、梁溪河、太滆运河、望虞河.出湖水量最大...     

太湖流域池塘养殖污染排放估算及其空间分布特征

池塘养殖是农业源污染的重要来源之一,尤其在水网密布、渔业发达的太湖流域,控制池塘养殖过程中氮、磷、化学需氧量等污染物的排放,对于减轻水体富营养化程度、恢复水质健康、维持地区社会经济可持续发展具有重要意义.基于野外采样、入户调查、遥感解译等多种手段,结合GIS软件技术,对太湖流域池塘养殖污染物的排放进行了估算.结果表明,20142015年太湖流域总氮、硝态氮、铵态氮、总磷、可溶性磷、COD Cr的年排放量分别为6.1×10^6、1.1×10^6、1.7×10^6、1.3×10^5、1.1×10^5和8.0×10^7 kg.其中鱼类池塘养殖排放系数分别为69.5、12.4、20.1、1.6、1.3和919.8 kg/hm 2;虾类池塘排放系数分别为3.0、0.5、0.9、0.07、0.06和39.3 kg/hm^2;蟹类池塘排放系数分别为6.4、1.2、1.9、0.2、0.1和84.9 kg/hm^2.太湖流域池塘养殖各类污染物排放分布特征为位于太湖西北部、南部和东北部的大部分地区池塘养殖污染物排放较高,位于太湖东部和太湖西南部的池塘养殖污染物排放较低.池塘养殖业发达、饲料肥料投入高、养殖密度大等是造成该流域池塘养殖污染物排放较高的主要原因.针对太湖流域池塘养殖减排治理,建议推行合理的池塘污染治理管理政策与策略,综合考虑饲料利用率与投放量、养殖面积、养殖密度、养殖生物生态混养,以及一些科学养殖管理措施和净化养殖废水的技术措施等.     

鲂胚胎的发育

太湖湖区暴雨径流携带有大量的泥沙和土壤有机物质,对河湖水质造成污染,为了定量分析有机污染对太湖水体的影响,分水田和旱地两种土地利用条件,采用数学模型模拟了湖区丰。平,枯典型年的产流,土壤侵蚀和有机物流失过程及年总量。结果表明,湖区土壤侵蚀量和有机物流失量随地表排水强度的增加呈指数形式增大,尤其是每年暴雨期,湖区地表排水中有机物含量显著增大,建议在太湖流域水质规划和治理中加以重视并采取必要防治措施。     

1995年太湖流域东南地区的洪涝灾害

太湖流域继１９９１、１９９３年大水后,１９９５年东南地区再次遭受大水。太湖最高水位达４．３２ｍ,为建国以来的第６位。流域东南地区的浙西、杭嘉湖、淀泖及上海浦东、浦西等地普降大到暴雨,部分地区水位超过大水的１９９１、１９９３年,杭嘉湖地区水位超过有记载以来的最高水位。德清水位高达６．４３ｍ,超过记载最高水位６．４０ｍ;嘉兴水位达４．４０ｍ,超记载最高水位的４．３８ｍ;王江泾水位高达４．３８ｍ,超记载