三峡水库蓄水前后库区及周边区域降水变化及其影响因素北大核心CSCD

本文利用三峡库区及周边地区共21个气象站点1955—2019年的器测气候资料,结合西南地区气候驱动因子(北极涛动指数AO、北大西洋涛动指数NAO、西南季风指数SWM、东南季风指数SEM、暖季均温WST)系统分析研究区65a来的降水特征及影响因素,对比了三峡水库2003年蓄水前后局地降水的变化并评估三峡水库修建对降水的影响。结果表明:SWM主要影响研究区夏秋季降水;SEM和WST主要影响研究区夏季降水;AO对研究区降水的影响集中在冷季;NAO对研究区降水的影响不显著。SWM、SEM、WST与降水存在较显著的1~4a短共振周期,而NAO与AO以7~11a的共振周期为主。库区西北部的年降水量在2003年存在突变现象,腹地和南部地区的年降水量无此突变,而前述气候驱动因子在蓄水当年均无突变,表明气候驱动因子不是导致近库区降水突变的原因。三峡库区蓄水可能直接或间接导致近库区西北部的年降水量明显增加,主要是2月、5—7月降水显著增加(P<0.05),3月、8—10月不显著增加(P>0.05),其原因可能是升温引起的更多的局地蒸发水汽被季风转移至西北部,导致西北部的降水量增加。水库蓄水后,腹地在8月、10月、12月降水量显著减少(P<0.05),南部在8月降水量显著减少(P<0.05),其可能的原因是水库蓄水后缓冲昼夜温差,增加水面大气下沉,抑制水面对流活动,从而抑制研究区腹地和南部形成降水。基于气候驱动因子和月降水的多元线性回归模型表明:三峡水库蓄水后,西北部的年降水比无水库的情形显著增加13.2%(P<0.05);腹地、南部的年降水比无水库的情形分别增加0.1%和减少1.5%,但均不显著(P>0.05)。总的来说,三峡水库蓄水对降水存在局地效应,其长期影响还需要进一步评估。     

三峡水库运行下洞庭湖盆冲淤过程响应与水沙调控阈值

以1951-2011 年洞庭湖区及荆江段干流主要控制站实测径流输沙量资料为依据,分析三峡水库不同蓄水阶段及不同调度方式下洞庭湖盆冲/淤响应,并提出上游来水来沙调控阈值。结果表明：① 荆南三（四）口流量与枝城站流量、荆南三（四）口输沙率存在极显著正相关（p < 0.0001）,决定系数r2分别为0.859 及0.895。② 与三峡水库蓄水运用前（1999-2002）相比,一、二期蓄水阶段及全面试验性蓄水阶段（2008.10-2011.12）洞庭湖盆年均冲淤量由+4796.4×10⁴ t 依次递减为+684.1×10⁴ t、+449.8×10⁴ t 及-559.6×10⁴ t,湖盆冲淤率由+70.25%分别降至+31.13%、+23.56%及-42.64%。③ 预泄调度及蓄水调度期,湖盆泥沙均由以淤积为主转变为以冲刷为主,防洪补偿调度期湖盆泥沙表现为淤积,而在补水调度运用期则表现为冲刷。④ 洞庭湖盆处于冲/淤临界平衡状态时的荆南三口平均流量、输沙率及含沙量分别为970.81 m³/s、466.82 kg/s 及0.481 kg/m³。并认为,为增强湖泊调蓄功能,必须进一步优化三峡水库调度方式,合理调控下泄水沙量。     

1961-2015年新疆降水及干旱特征分析

基于1961-2015 年新疆地区51 个气象站过去55 a 逐日降水资料,借助标准化降水指数、降水距平百分率表征干旱,利用线性趋势,K-means 聚类,Mann-Kendall 非参数检验,Morlet 小波分析等方法,分析过去55 a 降水及干旱变化特征。研究表明：（1）过去55 a 新疆降水量、雨日整体呈上升趋势,相关系数为0.83,降水量增加主要表现为雨日增长;降水空间分布和聚类得出,降水呈现显著“北多南少”格局,3 个降水分区的降水量表现为III 区 > II 区 > I 区。（2）干旱指数SPI、降水距平Pa极显著相关,干旱频次、影响范围、严重性总体呈现下降趋势;干旱变化率空间分布整体存在一致性,由南向北干旱缓解趋势增大,但局域上又有异质性,北疆个别站点干旱加剧;（3）干旱变化具有周期性,主周期为8 a,次主周期为4 a、16 a。     

1997—2017年塔克拉玛干沙漠腹地降水特征

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站1997—2017年逐日和逐时降水资料，分析塔克拉玛干沙漠腹地降水日变化特征、极端强降水特征及其天气背景。结果表明：1997—2017年研究区降水量呈增加趋势、降水日数呈减少趋势，大雨雨量和雨日明显增加，降水呈增强演变。降水多见于6月，最大雨强为8.4 mm·h^-1。降水量日变化呈多峰特征，降水量最大值出现在23：00，06：00是降水频次最多时刻。降水强度和降水频次对降水量作用不同，午后至前半夜强度大，频次少；而后半夜至清晨频次多，强度小。降水以短历时降水为主，其中1～3 h的短历时降水对总降水量贡献率高达61.76%。日降水和小时降水的99百分位强度阈值分别为15.3 mm·d^-1和6.0 mm·h^-1，大于90百分位极端降水量占总降水量贡献率近半。极端强降水天气发生在南疆盆地受北纬40°以南低槽、切变槽或弱的气旋式风场控制地区，南疆盆地提前增湿，民丰850 hPa比湿接近或超过10 g·kg^-1的背景下，降水连续性较差，多中小尺度引发局地短时降水。     

三峡水库一、二期蓄水对下游悬沙通量影响的计算

水库对坝下游泥沙通量影响的定量估算是一个国际前沿的科学问题.本文利用长江干流上寸滩、宜昌、汉口、大通四站及其间的支流控制站的水沙监测数据,结合对于流两侧不在支流控制站监测范围的"未测区"水沙贡献的估算,建立了悬沙收支平衡和悬沙输运经验关系,从而定量分析了三峡水库一、二期蓄水对大坝下游(至河口)悬沙通量的影响.结果表明:(1)三峡水库一期(2003-2005年)和二期(2006-2007年)蓄水期间水库的悬沙淤积比分别为64%和83%.(2)受坝下游河床冲刷和支流来沙补给的影响,三峡水库一、二期蓄水分别导致宜昌站悬沙通量下降62%和82%,汉口站悬沙通量下降37%和54%,大通站悬沙通量下降28%和40%.(3)与蓄水前的5年(1998-2002年)相比,蓄水后的2003-2007年上述三站悬沙通量分别下降354×109、172×109和163×109kg/a,其中三峡水库蓄水的贡献分别占41%、55%和45%.以上认识对科学和客观的评价河流建坝的环境效应提供了启示.     

1961—2017年华北地区降水气候特征分析

基于华北地区1961—2017年的均一化降水数据，从降水量、降水强度、降水日数和降水量贡献率等方面揭示了华北地区降水的气候特征。结果表明：1961—2017年华北地区年降水量以3.2 mm/10a的速率减少，其主要原因是夏季降水的减少。空间上，降水量大值区的降水趋势变化呈减少特征；降水强度呈增大趋势，降水的时间分布更加集中；小雨、暴雨和大暴雨及以上量级降水日数和贡献率呈减小趋势，而中雨和大雨则有所增加；分析各等级降水对华北地区空间分布的贡献率，小雨事件对华北地区西部降水的贡献最主要，大雨、暴雨和大暴雨对华北东南部地区降水量的贡献最为主要，这进一步解释了小雨、暴雨和大暴雨及以上量级降水量的减少造成了华北地区西部和东南部地区降水总量的下降。华北地区降水气候特征研究可为区域气候变化以及暴雨、干旱等灾害应对提供科学支撑。     

羌塘高原降水空间分布及其变化特征

羌塘高原作为典型的青藏高原内流区,其降水变化直接影响自身及其周边区域冰冻圈与生态系统的变化。但由于站点观测资料的限制,羌塘高原降水时空格局尚不明确。因此,基于2015年羌塘高原9个自动观测站逐小时降水数据和5套降水格点产品以及1978-2015年西藏地区26个国家台站逐日降水数据,分析羌塘高原降水的空间分布和变化特征。结果表明:(1)2015年羌塘高原核心区降水量和降水日数的均值分别约为154.9 mm和50天,其中,降水量约为东南边缘以及西藏地区多年均值的1/3和1/4。在空间上,降水量呈现东南多、北部少的特征,其中,昆仑山脉以北地区降水量最低,这从降水角度验证了该区域是"寒旱核心"的主要地区之一。(2)雨季与干季分明。西北部雨季分布在6-8月,比东南边缘地区约短1~2个月;且前者降水量呈现单峰型而后者呈现双峰型。(3)在高原核心区,热带降雨测量计划(TRMM)3B43数据和全球降水量测量计划(GPM)IMERG算法数据高估了多数站点的年降水量,主要是高估了干季降水量所致。(4)1978-2015年羌塘高原改则和狮泉河站降水量和降水日数呈现微弱增加趋势,且强降水事件增多。     

京津冀地区乡村振兴地域模式研究——基于乡村非农就业与农民增收的空间效应

探讨乡村非农就业与农民增收、农业农村发展之间的辩证关系,构建乡村振兴地域模式,对有序推进城镇化,实现农民生活富裕与乡村振兴具有重要意义。将京津冀地区划分为京津近郊区（I）、冀东北地区（II）、冀中平原区（III）、冀西太行山区（IV）、坝上地区（V）五类地域类型,采用2000—2016年京津冀县域面板数据,应用空间回归模型测算了京津冀地区乡村非农就业对农民增收的空间效应,提炼了京津冀地区乡村振兴地域模式。结果表明：① 京津冀地区及五类地域类型区乡村就业非农化率与农民收入持续增长,2000—2016年,京津冀地区农村居民人均纯收入由2486元增至11920元,乡村就业非农化率由38.9%增至57.5%,五类地域类型区乡村就业非农化率排序依次为：I>III>II>IV>V,农村居民人均纯收入排序依次为：I>II>III>IV>V;② 京津冀地区乡村就业非农化率每提高1个单位,农民收入增长9.215个单位,I、II、III、V区就业非农化对农民收入的弹性系数分别为29.986、-23.605、-10.388、9.951,IV区两者之间关系不显著;③ 依据不同地域类型乡村非农就业与农民增收的特征、机理与未来发展趋势,提炼了京津冀地区乡村振兴的四种地域模式,即就业平稳型+农工商主导、兼业型+现代农业主导、就业输出型+复合型特色农业主导、就业输出型+生态农旅主导。     

基于地貌分区的1990-2015年中国耕地时空特征变化分析

地形地貌通过分配地表水分和热量制约耕地的利用形式和成效,对耕地质量具有非常重要的决定意义,以地貌分区的视角研究中国耕地变化具有重要意义。根据1990-2015年中国6期土地利用空间数据和地貌分区数据,运用GIS空间叠加分析方法,分析中国耕地1990-2015年的面积变化和空间分布格局,进一步探讨不同地貌分区下的耕地新增与流失方向。结果表明,中国耕地面积略有增加,但总体变化不大,耕地面积从1990年的17715万hm²增加到2015年的17851万hm²,平均每年增加5.44万hm²,每年增幅仅为0.03%。耕地主要分布在平原地区,台地、丘陵次之;新增耕地主要来源为草地、林地和未利用地。东部平原低山丘陵区（I）耕地面积最大,而西北高中山盆地高原区（IV）耕地动态度明显高于其他地貌区。空间上呈现“南减北增,新增耕地的重心向西北移动”的特征。1990-2015年间,西北高中山盆地高原区（IV）和东部平原低山丘陵区（I）为耕地面积增长区,平均每年增加耕地面积分别为8.9万hm²和5.4万hm²;东南低山丘陵平原区（II）和西南中低山高原盆地区（V）为耕地面积减少区,平均每年减少耕地面积分别为5.9万hm²和2.8万hm²;而华北—内蒙东中山高原区（III）和青藏高原高山极高山盆地谷地区（VI）耕地面积几乎没有变化,平均每年变化仅为0.15 万hm²和0.06万 hm²。耕地流失主要发生在东部平原低山丘陵区（I）和东南低山丘陵平原区（II）,主要原因为城镇化进程加快带来的建设用地对优质耕地的大量占用;而新增耕地主要发生在西北高中山盆地高原区（IV）,多来自于对草地和未利用地的开垦。     

近47年环渤海地区不同级别降水事件变化

利用1961～2007年逐日降水资料,分析了环渤海地区不同级别降水日数、降水量和降水强度的气候特征和变化趋势.结果表明:年及四季雨日均呈减少趋势,雨日的减少主要体现在微雨和小雨日数的显著减少;降水强度略有增加,但主要是源于微雨和小雨降水强度的增加;20世纪90年代以来,小雨和中雨雨量对年总降水量的贡献较大,极端强降水频率和降水量减少,其对年总降水量的贡献偏小,造成环渤海地区年降水量减少,气象干旱加重;雨日的减少使连续无降水事件频率加大,也在一定程度上加剧了干旱程度.     

黄河中上游流域降水量的时空特征及其对三门峡库区水沙量的影响

根据气象和水文资料,采用自然经验正交函数、相关分析等方法,对黄河中上游流域年降水量的时空特征及其对三门峡库区水沙来量的影响进行分析。分析表明：黄河中上游流域年降水量具有3种典型的空间分布结构;在不同的降水空间结构下,三门峡库区各水文站水沙变化差异显著;3种空间结构具有不同的变化趋势和周期;三门峡库区沙源可分为四级源区,水源分为三级源区;未来20年,库区水沙来量有增加趋势。     

长江上游卵石推移特性变化及驱动力分析

长江上游的水沙特性变化 ,直接关系到三峡工程的调度运行。朱沱站和寸滩站是长江上游与三峡水库的水沙主要控制站。本文分析了朱沱、寸滩站卵石推移特性的近期变化 ,发现寸滩站从 1981年起、朱沱站从 1991年起卵石推移特性发生了明显变化 ,主要体现在 :1)卵石推移量系统减小 :朱沱站 1992～ 2 0 0 1年卵石年均推移量比 1975～ 1991年减少了 4 6 9% ,寸滩站 1982～ 2 0 0 1年比 196 6～ 1981减少了 4 0 6 % ;2 )推移质粒径细化 ,中数粒径细化了约11mm ;3)流量 -输沙率关系发生明显变化 :朱沱站输沙率系数B减少 4 7 5 % ,寸滩站系数B减少 4 1 1% ;4 )输沙不平衡量增大 ,计算的磨损系数增大近 70 %。长江上游卵石推移特性变化的驱动力分析结果表明 :采取水土流失治理等措施是直接原因 ,水利工程拦沙和建筑材料开采等人类活动是主要影响因素。依据上述分析 ,本文指出 ,应当继续加强水土保持建设 ,尽快开展长江上游和支流泥沙运移和淤积情况及规律调研。并建议以可开采沙量为依据 ,严格控制采沙。     

Fluvial diversity in relation to valley setting in the source region of the Yangtze and Yellow Rivers

The spatial distribution of valley setting （laterally-unconfined, partly-confined, or confined） and fluvial morphology in the source region of the Yangtze and Yellow Rivers is contrasted and analyzed. The source region of the Yangtze River is divided into 3 broad sections （I, II and III） based on valley setting and channel gradient, with the upstream and downstream sections being characterized by confined （some reaches partly-confined） valleys while the middle section is characterized with wide and shallow, laterally-unconfined valleys. Gorges are prominent in sections I and III, while braided channel patterns dominate section II. By contrast, the source region of the Yellow River is divided into 5 broad sections （sections I-V） based on valley characteristics and channel gradient. Sections I, II and IV are alluvial reaches with mainly laterally-unconfined （some short reaches partly-confined） valleys. Sections III and V are mainly confined or partly-confined. Greater morphological diversity is evident in the source region of the Yellow River relative to the upper Yangtze River. This includes braided, anabranching, anastomosing, meandering and straight alluvial patterns, with gorges in confined reaches. The macro-relief （elevation, gradient, aspect, valley alignment and confinement） of the region, linked directly to tectonic movement of the Qinghai-Tibet Plateau, tied to climatic, hydrologic and biotic considerations, are primary controls upon the patterns of river diversity in the region.     

近10 年来长江口水下三角洲的冲淤变化 ——-兼论三峡工程蓄水的影响

根据对近10 年来长江入海泥沙量和河口冲淤的对比分析, 探讨水下三角洲冲淤对长江入海泥沙锐减以及三峡工程运行的响应。结果表明: (1) 三峡水库蓄水导致长江入海泥沙减少1×10⁸ t/a 量级; (2) 1995-2000 年、2000-2004 年和2004-2005 年研究区淤积(冲刷) 面积分别占75.5% (24.5%)、30.5% (69.5%) 和14% (86%), 垂向冲淤速率(负为冲刷) 分别为6.4 cm/a、-3.8 cm/a 和-21 cm/a。(3) 由于地形和水动力的变化以及工程的影响, 研究区内冲淤对河流来沙减少的响应存在显著空间差异。结论包括: 三峡水库蓄水加剧了长江入海泥沙的减少; 入海泥沙的锐减是水下三角洲从淤积为主向侵蚀为主转变的主要原因。随着水库拦沙能力的增强等流域人类活动的影响, 长江入海泥沙将进一步下降, 河口口门区的冲刷可能加剧, 值得有关部门重视。     

金沙江流域水土流失及其防治措施

长江三峡水库入库站寸滩的水沙主要来源于长江上游金沙江和嘉陵江。其中多年平均径流量和输沙量的40.7％和52.7％来自金沙江,这对三峡水利枢纽工程关系重大。该江水土流失十分严重,且有加重趋势,这与人类活动有密切关系,对此提出五项防治措施。     

三峡水库175m蓄水后库尾河段减淤调度控制指标研究

重庆主城区河段河道泥沙冲淤事关防洪、航运及码头作业等,是三峡水库泥沙问题的重点内容之一。本文依据原型观测资料,以三峡水库175 m试验性蓄水前后河段的泥沙冲淤规律为基础,结合河床组成分析和一维数学模型,计算提出河段悬移质泥沙走沙基本条件,并应用于减淤调度实践中。结果表明：① 三峡水库175 m试验性蓄水后至2012年重庆主城区河段河床冲刷强度下降,主走沙期推迟至汛前消落期,2013年后上游来沙减少使得河床冲刷强度再次增大;② 当寸滩站流量大于4000 m ³/s、坝前水位低于167 m时,河段开始走沙;当寸滩站流量增大至超过5000 m ³/s、坝前水位下降至163 m时,河段走沙能力增强;加大水库自163 m水位的消落速度,能够避免库尾河段产生累积性淤积。     

1951-2002年长江流域降水特征

The monthly, seasonal, and annual precipitation trends in the Yangtze river catchment have been detected through analysis of 51 meteorological stations‘ data between 1950-2002 provided by National Meteorological Administration. Results reveal that: 1) Summer precipitation in the Yangtze river catchment shows significant increasing tendency. The Poyanghu lake basin, Dongtinghu lake basin and Taihu lake basin in the middle and lower reaches are the places showing significant positive trends. Summer precipitation in the middle and lower reaches experienced an abrupt change in the year 1992; 2) The monthly precipitation in months just adjoining to summer shows decreasing tendency in the Yangtze river catchment. The upper and middle reaches in Jialingjiang river basin and Hanshui river basin are the places showing significant negative trends; 3) Extreme precipitation events show an increasing tendency in most places, especially in the middle and lower reaches of the Yangtze river catchment.     

Observed precipitation trends in the Yangtze river catchment from 1951 to 2002

The monthly, seasonal, and annual precipitation trends in the Yangtze river catchment have been detected through analysis of 51 meteorological stations' data between 1950-2002 provided by National Meteorological Administration. Results reveal that: 1) Summer precipitation in the Yangtze river catchment shows significant increasing tendency. The Poyanghu lake basin, Dongtinghu lake basin and Taihu lake basin in the middle and lower reaches are the places showing significant positive trends. Summer precipitation in the middle and lower reaches experienced an abrupt change in the year 1992; 2) The monthly precipitation in months just adjoining to summer shows decreasing tendency in the Yangtze river catchment. The upper and middle reaches in Jialingjiang river basin and Hanshui river basin are the places showing significant negative trends; 3) Extreme precipitation events show an increasing tendency in most places, especially in the middle and lower reaches of the Yangtze river catchment.     

长江经济带工业废水排放的时空格局演化及驱动因素

利用探索性空间分析方法（ESDA）和迪氏分解模型（LMDI）研究长江经济带2002~2013年工业废水排放的时空格局演化和主要驱动因素。① 时空格局演化方面,时间上工业废水排放先上升后下降,在2005年达到峰值。空间上,排放量自上游向下游增加;高排放城市减少,中排放城市增多;工业废水排放自下游向中上游转移,并由大城市向中小城市扩散;呈现明显的空间集聚状态。② 驱动因素方面,经济发展效应和技术进步效应分别是工业废水排放增多和降低的主导因素;产业结构效应的影响取决于产业发展政策的调整;人口规模效应影响较小。     

三峡库区湿地监测指标体系构建

三峡库区湿地是巨大的人工湿地,库区形成长江两岸长达数百千米与天然湿地季节相反的消落带湿地。为确保三峡水库的安全运营和库区生态安全,需要建立一套三峡库区湿地监测指标。依据三峡库区湿地的特殊性,探索构建一套包括水文、水质、气象、土壤、碳汇等监测内容的湿地监测指标体系,指标体系的建立对三峡库区湿地生态系统监测和保护具有一定的现实意义。