三峡大坝建成后长江输沙量的减少及其对长江三角洲的影响

三峡大坝建成之后,大量泥沙滞留于库区,出库泥沙量减少,坝下河床冲刷而提供相当数量的泥沙,支流湖泊供沙也发生变化,这将使进入河口地区的泥沙有所减少。三峡大坝以上长江干流和支流建设新的大坝,南水北调、封山育林、退耕还林以及减少水土流失都将进一步减少长江进入河口地区的泥沙。由此估计,三峡大坝建成后的百年内长江输入河口地区的泥沙约为2.0×10⁸～2.5×10⁸t/a;冰后期长江三角洲形成和发育期间的长江年均输沙量为1.84×10⁸～2.28×10⁸t。二者的数值相当接近,然而与近50年的观测(4.33×10⁸t/a)相差甚远,长江流域的气候变化和人类活动可能是造成这一现象的原因。文章着重说明中国和长江上游人口的增长、种植作物的改变可能是水土流失、长江泥沙量增长的主要原因。     

长江上游屏山至宜昌河道泥沙存贮量的变化及其地貌学意义

通过河流输沙分析研究了长江上游河道的悬移质泥沙存贮量及其变化。结果表明,1956～2000年屏山-宜昌河段历年的河道存贮量的变化可以划分为3个阶段,即两个泥沙存贮期和1个泥沙释放期。1956～1968年为第1个泥沙存贮期,河道泥沙存贮累积性增加,累计存贮量为4.0126×10⁸t,与这一时期人类活动导致的流域侵蚀加剧有密切的关系;1969～1983年为泥沙释放期,累积释放量为2.6533×10⁸t——支流水库大量修建,拦截了泥沙,下泄泥沙减少,进入长江干流的泥沙减少,含沙量降低,使得干流中前期存贮的泥沙发生侵蚀而释放;1984～2000年为第2个泥沙存贮期,累积存贮量为4.0733×10⁸t。金沙江下游重点产沙区产沙量增加,进入长江干流的泥沙增多,葛洲坝水库建成后投入运行,三峡水库大坝的建设,也导致长江干流河道中泥沙存贮量的增大。输入沙量、输出沙量和与流域面平均年降水量之间均存在较明显的正相关关系,而存贮量与降水量不相关,说明河道泥沙存贮对于降水量的变化不敏感。屏山-宜昌河道泥沙输移比的时间变化大致可以分为两个阶段,即在1956～1982年河道泥沙输移比呈增加趋势,1983～2000年则呈减小趋势。这种变化可以用河道泥沙存贮的变化来解释。长江上游屏山-宜昌河段河道泥沙存贮的时间变化与中游宜昌-武汉河段泥沙冲淤量的时间变化相位在一定程度上是相反的,说明上游河道泥沙存贮增多会导致中游河道泥沙存贮减少,上游河道泥沙存贮减少会导致中游河道泥沙存贮增多。     

近2600年来黄河下游沉积量和上中游产沙量变化过程

主要基于华北平原上93个钻孔中沉积物详细观测和分析数据,结合182组¹⁴C测年和埋深数据、参考前人黄河下游河道历史变迁及其他相关研究成果,估算出2600年以来黄河下游在602BC～11A.D.,11～1034A.D.,1034～1128A.D.,1128～1855A.D.和1855～1997A.D.等5个历史时期的年平均沉积量分别是3.89×10^8t/a,2.24×10^8t/a,6.63×10^8t/a,6.78×10^8t/a和8.47×10^8t/a。通过建立黄河下游有无堤防和决溢频率与泥沙输移比的关系,计算出5个时期黄河上中游的平均年输沙量分别是6.2×10^8t/a,6.8×10^8t/a,8.3×10^8t/a,11.5×10^8t/a和15.3×10^8t/a。进而探讨了黄河输沙量变化的主要原因,以及历史上王景治河后出现的600年安流时期的原因。     

黑河中游水土资源开发利用现状及水资源生态环境安全分析

黑河流域水资源产生于南部祁连山区,主要消耗于中游农业灌溉区。对黑河流域水文资料分析计算发现,流域出山水资源量多年变化比较稳定,最枯年和最丰年水资源量之比为 1:2,丰枯变化幅度与长江以南丰水河流相当。多年平均水资源量为32．31×10⁸ m³／a,近10年中游水资源开发利用量稳定在34×10⁸ m³／a以上,仅中游地区对水资源的开发利用率达120％左右。目前国际上公认的人均水资源量紧缺线为 1000～1700 m³／a,黑河流域水资源开发利用具有反复转化多次重复利用的特点,用这个指标无法全面评价黑河流域水资源的安全状况。     

全新世长江泥沙堆积的时空分布及通量估算

利用长江中下游、河口及口外、浙-闽沿岸陆架6个主要沉积盆地的40个晚第四纪钻孔及其年代学数据和长江口外、陆架的浅地层剖面,计算了全新世不同阶段各沉积盆地的沉积速率,并进行了近7 000年来泥沙堆积通量的估算。研究发现全新世早期距今10 000年至8 000年间长江口下切古河谷是长江泥沙的主要堆积中心,沉积速率可高达15m/ka。随着海平面上升,全新世中期长江中下游也成为长江泥沙的重要沉积盆地,其中江汉盆地的沉积速率可达10m/ka。近2 000年来,口外、陆架的堆积呈明显增加趋势,反映长江中下游盆地和河口可容空间日益减小。根据沉积速率估算,距今7 000年来长江中下游堆积泥沙约13 074×108 t,同期水下三角洲和陆架的泥沙堆积量约为9 470×108 t。研究还发现全新世以来有两个异常低沉积速率时期：距今8000-7 000年期间上述各沉积盆地沉积速率均显著低,未见长江泥沙的沉积中心; 距今4 000-2 000 年期间长江口呈现低沉积速率。 这两次异常的原因推测与海平面、气候波动事件密切相关。     

胶州湾沉积速率:多种分析方法的对比*

根据胶州湾内外海域采集的柱状岩芯样品的 ²¹⁰ Pb测试,结合物源分析方法,计算了1952年以来胶州湾的沉积物收支状况和胶州湾区域的平均沉积速率。结果表明,胶州湾百年尺度的沉积速率较高,达到了10⁰mm/a量级(7.43mm/a),沉积通量为10^-3g/mm²a量级(7.39×10^-3g/mm²a),而胶州湾外邻近海区沉积速率略低(4.46mm/a)。这与其他学者获得的海图地形对比法的结果大致相当。与胶州湾内钻孔岩芯的¹⁴ C测年对比表明,万年尺度的沉积速率为10^-1mm/a量级(0.25~0.92mm/a),比百年尺度的沉积速率约小一个数量级。分析结果表明,沉积体系的演化过程使沉积速率随时空尺度的不同而产生差异,这是导致不同分析方法所获结果之间存在复杂关系的主要因素。     

江苏固城湖流域1951-2000年农业非点源氮、磷输移的数值模拟研究

选择位于长江下游的固城湖流域作为研究区域,基于分布式流域水文模型SWAT,采用数值模拟的手段,反演了1951～2000年流域农业非点源氮、磷的输移规律。模拟结果与实测值的一致性反映了模型的良好模拟能力。比较两个时段的模拟结果发现,1981～2000年,流域农业非点源氮、磷年平均浓度和输移量分别为:总氮0.82mg/L和411.88×10³kg/a,总磷0.084mg/L和43.04×10³kg/a;远高于1951～1960年的氮、磷年平均浓度和输移量分别为:总氮0.22mg/L和49.55×10³kg/a,总磷0.036mg/L和7.67×10³kg/a。模拟主要反映了流域下垫面条件和农作物耕作模式对农业非点源氮、磷浓度及输移量的影响。     

长江三角洲水环境水资源研究

长江三角洲包括三角洲平原及周边丘陵山地,天然的水环境良好,多年平均当地水资源量为537.79×10⁸m³,长江干流多年平均过境水量9730×10⁸m³,水资源丰富。目前,长江总体水质尚好,主泓水质多为Ⅱ类,沿岸部分具有Ⅲ类水。太湖是上海、苏州、无锡的主要饮用水源,但水质一直在下降,总体为Ⅲ类水(占70%),Ⅱ类水仅占15%,其他河道、小湖泊均为Ⅳ类和Ⅴ类水。钱塘江水系以Ⅱ类、Ⅲ类水为主。京杭运河为Ⅴ类、劣Ⅴ类水。随着人口增加、城镇扩展和乡镇企业快速发展,水环境污染日趋严重,清洁淡水水源日益缩减。长江三角洲平原地区出现水质性缺水,浙东宁波舟山主要是缺乏工程调剂用水。文章建议:1)应用GIS技术,作流域性水环境水资源模型,以解决平原水网区水质、水量的调控、决策和管理;2)浙东缺水区需从全省范围规划建设大区域水利工程,解决供水,避免各县市单独、分散局部规划建设;3)三角洲的洪涝灾害主要是不合理开发引起的。建议按水系自然规律整治河道,去除障碍,减少淤积,降低水位,让洪水流量有畅通去路,同时配合非工程防洪措施以综合防治洪水灾害。长江三角洲由于水环境污染造成的水质性缺水提供了人们研究人和自然环境和谐地相关发展的一个最好例证。     

湿润地区的荒漠化

本文根据类似荒漠境况的出现是判断荒漠化发生与否的重要标志这一原则,并结合在中国南方开展的一些研究,对湿润地区的荒漠化进行了初步的探讨。研究表明,湿润地区的荒漠化并不包含所有存在侵蚀作用的退化土地,而专指人为侵蚀作用导致的出现了具类似荒漠境况的退化土地。中国南方湿润地区土地荒漠化分布最显著的特征为斑点状分布于丘陵山区或河、湖、海滨的冲积平原,面积为1．98×105km²,其中流水作用导致的荒漠化面积为1．78×105km²,风力作用的为0．11×105km²,其它0．09×105km²。自然因素,特别是气候和地貌因素对荒漠化的形成和发展起着积极的影响作用,但不是决定作用。人为不合理的经济活动,才是造成荒漠化的主要原因。文章最后还简要介绍了湿润地区荒漠化的防治问题。     

我国主要钼（铜）成矿带的铼-锇年龄及成矿时、空演化

本文将我国钼和铜,钼矿床归属子7个主要成矿带,并据其中典型矿床的辉钼矿Re-Os年龄,阐明所述矿带和矿床的时、空演化特征：东部隶属太平洋构造域的燕辽、东秦岭、长江中下游、赣东北和湘南成矿带的成矿高峰期为燕山期(189×10⁶~106×l0⁶ a);古亚洲构造域的多宝山矿带成矿时代为加里东期( 512×l0⁶～40g×l0⁶ a)。西部金沙江．红河成矿带主要是喜山期（36×l0⁶ a左右）成矿。燕辽和东秦岭两个钼矿带的成矿作用分别有从燕山早期(189×l0⁶~177×l0⁶ a)到中晚期(148×10⁶~134×10⁶ a)和从148×l0⁶～138×10⁶ a的自东向西迁徙趋势;长江中下游铜-钼矿带的成矿作用自西北一东南呈燕山中晚期(141×10⁶ a)一晚期(106×l0⁶ a)的趋势。这同3个成矿带内与成矿有关花岗岩类侵位的相应先后次序大体相吻合。     

三峡建库前后下荆江有效流量研究

有效流量是天然河流某一时段内悬移质输沙量最大所对应的流量,可反映中、短期造床作用。根据监利水文站1991—2016年逐月流量、输沙量及悬移质级配,分析三峡建库前后流量频率及不同粒径组悬移质泥沙输移特性;运用理论分析法与分组频率法计算下荆江分组悬移质输沙量对应有效流量的大小、重现期、历时。研究成果表明:受来水来沙、水流挟沙能力以及床沙补给等因素影响,有效流量随泥沙粒径增大而减小。建库后,因河床冲刷各粒径组间有效流量偏差增大,0. 062 mm0. 125 mm粒径组泥沙有效流量重现期减小;细颗粒泥沙含沙量严重不饱和河道输送粗颗粒泥沙的能力相对较大,悬移质级配粗化;累积50%的泥沙输移需43%～82%的累积流量以及62%～90%的累积历时,且累积流量和累积历时随着泥沙粒径的增大而减小和缩短。研究三峡建库前后有效流量变化对分析冲刷条件下下荆江河段河床演变具有重要意义。     

The Changjiang sediment flux into the seas: measurability and predictability

This paper examines the credibility and predictability of sediment flux of the Changjiang River that has discharged into the seas on the basis of historical database. The assumption of the study stands on the lack of sufficient observation data of suspended sediment concentration (SSC) during peaking flood period, which most likely results in the application of an inappropriate method to the downstream-most Datong hydrological gauging station in the Changjiang basin. This insufficient method (only 30–50 times of SSC observation per year), that obviously did not cover the peaking SSC during peaking floods, would lead to an inaccuracy in estimating the Changjiang sediment load by 4.7×10⁸ t/a (multiyearly) into the seas. Also, sediment depletion that often takes place upstream of the Changjiang basin has, to some extent, lowered the credibility of traditional sediment rating curve that has been used for estimating sediment budget. A newly-established sediment rating curve of the present study is proposed to simulate the sediment flux/load into the seas by using those SSC only under discharge of 60000 m³/s at the Datong station-the threshold to significantly correlate to SSC. Since discharge of 60000–80000 m³/s is often linked to extreme flood events and associated sediment depletion in the basin, unincorporating SSC of 60000–80000 m³/s into the sediment rating curve will increase the credibility for sediment load estimation. Using this approach of the present study would indicate the sediment load of 3.3×10⁸–6.6×10⁸ t/a to the seas in the past decades. Also, our analytical result shows a lower sediment flux pattern in the 1950 s, but higher pattern in the 1960 s–1980 s, reflecting the changes in landuse in the upstream of Changjiang basin, including widely devastated deforestation during the middle 20th century.     

长江口南槽季节性冲淤变化及其对河流入海水沙响应关系的初步研究

本文利用长江口南槽1989年12个月的实测地形图和大通站相应的水沙资料,采用GIS技术和数理统计技术分析了南槽的地形变化及其与河流来水来沙的关系.结果表明南槽水深与大通站各月平均流量、输沙率和含沙量之间有明显的相关性,说明河口冲淤对流域水沙变化有敏感响应;河槽的响应具有1～1.5月的滞后性.     

Evolution of the mid-channel bars in the middle and lower reaches of the Changjiang (Yangtze) River from 1989 to 2014 based on the Landsat satellite images: impact of the Three Gorges Dam

The mid-channel bars have long been identified as essential landforms in the large rivers of the world, and the significance of connectivity between morphology and flow-sediment dynamics has been intensively emphasized. In this study, remote sensing images and associated hydrological data from 1989 to 2014 were used to explore mid-channel bars evolution in the middle and lower reach of the Changjiang and their responses to the Three Gorges Dam (TGD), the world’s largest hydrological engineering. The results indicated that mid-channel bars, respectively, exhibited deposition and erosion in the flood and dry season in pre-TGD period, while mild deposition in flood season and deposition in dry season were found in post-TGD period. As a consequence, mid-channel bars area was characterized by ‘remarkable seasonal differences in pre-TGD period, mild seasonal pattern in post-TGD period’. The obvious shift in seasonal features could be attributed to the TGD operation in 2003. Specifically, flood duration decrease and sediment load reduction following TGD regulation suppressed the bars growth in flood season. TGD-induced variations in differences between sediment carry capacity and suspended sediment concentration resulted in the bars transformation in dry season. Meanwhile, the change trends of downstream mid-channel bars became weak as their locations’ distance to TGD increases because of the river adjustment and tributaries supplement. Moreover, mid-channel bars in different river patterns presented various change trends with the most remarkable variation being detected in goose-head-shaped river pattern. The results of this paper provide a theoretical basis for the river channel improvement in the middle and lower reaches of the Changjiang River.     

三峡建库后沙市—汉口河段悬移质分组冲淤变化规律

水库下游河道冲淤调整是一个长期复杂的过程, 对防洪、航运、生态等均会产生一定影响。为探究长江中游沙市—汉口河段演变趋势并为不利变化的防控提供参考, 分析了三峡建库后悬移质分组冲淤时空变化规律: 建库后, 沙市—监利河段各粒径组泥沙均发生冲刷, 沙市流量为10 000~25 000 m3/s时, 0.125~0.250 mm粒径组泥沙冲刷量最大; 以0.125 mm为粗细颗粒分界粒径, 监利—螺山段呈现汛期、蓄水期"粗淤"而枯水期、消落期"冲细"现象; 螺山—汉口段各粒径组泥沙均发生冲刷, 且流量越大冲刷量越大。在此基础上, 通过建立流量—分组输沙量关系并根据水流挟沙力公式, 发现建库后沙市—监利、螺山—汉口河段冲淤受泥沙、水力因素共同作用, 其中泥沙因素对沙市—监利河段影响大于螺山—汉口河段; 监利—螺山河段"淤粗冲细"主要受含沙量恢复程度的影响, 与上游河床冲刷补给及本河段粗、细颗粒泥沙交换有关, 反映了冲刷条件下河道通过水流挟沙能力级配调整加大输沙能力。     

Groundwater discharge to the Changjiang River, China, during the drought season of 2006: effects of the extreme drought and the impoundment of the Three Gorges Dam

Groundwater can play an important role in the compensation of runoff reduction due to extreme climate events such as droughts, as well as in response to anthropogenic actions such as the construction of a dam. The increase in ²²⁶Ra specific activity and the runoff from September to December in 2006 is used to estimate the total discharge of groundwater along the mid-lower reaches of the Changjiang River. The total groundwater discharge was found to account for 31% of the increased discharge between Yichang and Datong. The groundwater discharge to lakes (i.e. Dongting Lake) constituted the major contribution of groundwater discharge to the mid-lower reaches of the Changjiang River. More importantly, the second impounding operation of the Three Gorges Dam from 20 September to 27 October 2006 induced a water level decrease in surrounding lakes and rivers, which led to an additional groundwater discharge of 63.3?×?10⁸?m³, accounting for 85% of the total groundwater discharge in the same period. Taken together, these observations indicate that groundwater discharge along the mid-lower reaches plays an important role in maintaining stream flow in the drought season, especially in extreme drought years or in response to human activities.     

三峡水库运用后长江中下游造床流量变化及其影响因素

随着三峡水库的运用,其下游的造床流量发生变化,研究坝下游造床流量的变化特性及主要影响因素对河道的冲淤特性及河床演变机理研究有着重要意义。根据1981—2015年的资料,采用平滩水位法、马卡维耶夫法和流量保证率法计算三峡水库蓄水前后宜昌、枝城、沙市、监利、螺山、汉口、九江、大通各站的造床流量。结果表明:①马卡维耶夫法同时考虑了流量过程和输沙能力的影响,计算结果相对合理。②蓄水后各站造床流量减小3 000~6 000 m3/s,符合坝下游主要冲淤变形部位由平滩河槽调整为中枯水河槽的变化特性,反映了结果的合理性。具体来看,时间上,2009年以后造床流量的减小趋势更为明显;空间上,从绝对值来看,以监利站为转折点,从宜昌至大通呈先减小后增大的趋势。③造床流量对来水量和洪峰流量的响应较为敏感,与之呈正相关关系。