洞庭湖和鄱阳湖泥沙冲淤特征及三峡水库对其影响

长江中游江湖关系复杂,分布有中国第一、二大淡水湖泊,江湖关系演变对防洪、生态等影响重大。通过分析反应长江中游洞庭湖和鄱阳湖泥沙冲淤的实测水沙和地形资料,初步掌握了湖区泥沙冲淤特征及主要影响因素,并着重探讨了三峡水库蓄水对两湖泥沙冲淤的影响。结果表明,近10年洞庭湖和鄱阳湖湖区泥沙淤积速度明显减缓,部分年份出现冲刷,其中洞庭湖湖区泥沙沉积率下降主要由来沙减少引起,三峡水库拦沙作用的影响明显;鄱阳湖区冲刷主要集中在入江水道,采砂活动影响显著,三峡水库蓄水影响尚不明显。     

人类活动对鄱阳湖水位变化的影响

进入21世纪以来,长江干流上游水库群运行和鄱阳湖区采砂等人类活动对鄱阳湖与长江之间水沙交换过程产生了重要影响,加速了江湖关系演变。主要采用Mann-Kendall趋势检验法和其他统计分析法,分析了近50年来鄱阳湖水位变化阶段性和趋势性特征,并探讨了长江干流上游水库群调节和湖区采砂活动对鄱阳湖水位变化的影响机制。结果显示:2000～2014年鄱阳湖水位分阶段降低,2006～2014年水位降至最低,比2000年前低了1.08m。2000年之后,鄱阳湖全年、汛期和枯季平均水位都有减少趋势,特别是10月份平均水位有非常显著的减少趋势;不同季节主湖区与入江水道水位变化趋势不一致。长江干流上游水库群调节对鄱阳湖水位影响存在时空差异,水库群蓄水期加剧了鄱阳湖水位下降的幅度。人工采砂活动对鄱阳湖水位的影响在枯季尤其是冬季影响更明显。合理调度长江干流上游水库群及湖区采砂活动对维护鄱阳湖和长江关系的健康维持具有重要意义。     

基于copula函数的三峡水库预泄对鄱阳湖防洪影响分析

三峡工程的运行对鄱阳湖防洪形势存在潜在影响。以三峡-鄱阳湖系统为典型,采用基于copula理论的多维联合分布函数,建立三峡工程运行前长江-鄱阳湖-"五河"(赣江、抚河、信江、饶河、修河)系统中水文要素之间的联合概率分布及条件概率分布,并假设该条件分布关系在三峡工程运行前后保持不变;估计三峡工程运行后长江水文要素的概率分布,结合前面的条件概率分布,可以得到三峡工程运行后研究变量的概率分布;对比分析前后概率分布的变化,即可从统计角度评价三峡水库运行对鄱阳湖水文情势的影响。研究表明:三峡工程运行对鄱阳湖水位有一定影响;5、6月份三峡预泄,将增高鄱阳湖水位,其中,平均水位的增幅大于最高水位增幅,低水增幅大于高水增幅;三峡预泄影响下,湖区圩堤堤前水位没有超过原有堤防设计水位,没有降低湖区圩堤的防洪标准。     

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。     

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.     

三峡水库蓄水初期寸滩站洪水预报方法研究

寸滩站作为长江上游重要控制站,承担着上游防汛和三峡蓄水的双重任务。基于三峡蓄水初期寸滩站水力学特性发生改变和该时段“高水位、低流量”现象,发现Q≤25 000 m3/s时,寸滩受顶托显著,Z—Q关系线发生“左偏”。在此变化条件下,分别研究了平水期、涨水期的水位、流量预报方法,即先由河道演算的流量查询预报综合线得到水位预报,进而通过水位反查报汛综合线（或绳套、临时关系线）获得流量预报。平水期,依适用条件采用落差指数或多元门限回归开展预报,成果基本能够满足防汛和蓄水需求;涨水期,以“嘉陵江2021年第3号洪水”寸滩预报为例,分析了洪水组成、Z—Q关系绳套化、洪峰水位流量错时出现、水库实时调度和下游顶托等多种因素,采用多源、多尺度水文气象耦合与预报调度一体化辅以主客观融合的人工校正技术实时预警预报,支撑长江上游水库群联合调度,降低寸滩水位约1～2.5 m。研究可为长江上游秋汛防洪和保障三峡蓄水提供支撑。     

西霞院水库绕坝渗流分析

绕坝渗流除了影响山体本身的安全外,同时会抬高岸坡部分坝体的浸润面,在坝体和岸坡的接触面上可能产生接触冲刷等不利影响。实际工程大多采用混凝土防渗墙防渗形式,以期增大绕坝渗流渗径来削减绕坝渗流量并减小砂层渗透坡降。本研究以现有76眼民井为基础,分析西霞院水库蓄水前、后近坝区地下水动态变化及续建防渗墙对近坝区地下水影响。结果表明,近坝区地下水位变化与水库水位变化关系密切,水库蓄水对近坝区产生了明显的影响,使地下水位抬升明显、地下水渗流场发生改变。防渗墙续建前后,左岸下游地下水位与库水位响应关系已不明显,渗流方向有所改变,渗流强度明显减小,左岸防渗墙防渗作用明显;右岸渗流方向基本没变,渗流强度有所减小,下游地下水位与库水位仍存在一定的相关关系,右岸防渗墙上下游测井水位差没有左岸明显,说明右岸防渗墙也已经发挥防渗作用,但不如左岸明显。     

水位变化对鄱阳湖苦草潜在生境面积的影响

苦草是鄱阳湖越冬水鸟的重要食物资源,为量化水位变化对鄱阳湖苦草生境的影响,基于环境流体动力学模型(EFDC)和生境适宜度曲线,构建了鄱阳湖苦草生境数值模拟模型;对三峡水库175 m试验性蓄水后鄱阳湖苦草潜在生境面积变化进行了连续模拟,建立了苦草潜在适宜生境和水深≤4 m水域面积变化与星子站水位的定量响应函数;并据此分析了三峡水库运用及拟建鄱阳湖水利枢纽对苦草潜在生境面积的影响。星子站水位15 m左右时苦草潜在生境面积最大,潜在适宜生境和水深≤4 m水域面积分别为1 703 km^2和2 336 km^2。三峡水库运用可有效保障鄱阳湖苦草潜在生境面积,但其扰动幅度也明显减小,潜在适宜生境和水深≤4 m水域面积序列标准差在三峡运用后减幅分别达到27%和47%。拟建鄱阳湖水利枢纽调控水位在其下闸蓄水期和长江上游水库蓄水调节期内宜分别控制在16 m以下和13.5 m以上,可保障潜在适宜生境及水深≤4 m水域面积与最大值相比减幅分别控制在20%和10%以内。成果明晰了水位变化对鄱阳湖苦草潜在生境面积的定量影响规律,为江湖新水沙条件下鄱阳湖生态系统保育提供了量化依据。     

三峡水库蓄水后长江中游水沙时空变化的定量评估

定量评价三峡蓄水后长江中游流域水文情势的时空变化,为长江中游生态保护和区域水资源管理提供科学依据。采用变化范围法分析了长江干流5个水文站的流量、含沙量日均数据,定量评估了三峡工程蓄水后,长江中游水沙变化度最大的江段和水文指标类别,及其对应的生态影响。研究结果表明三峡蓄水后,下游河道含沙量的变化度远大于流量,除城陵矶站外,含沙量较蓄水前有了大幅度下降,宜昌站的含沙量下降幅度达到了一个数量级,洞庭湖对长江干流含沙量有明显的调蓄作用。流量的变化度随着与大坝距离的增加而减小,且在7~11月流量下降幅度明显。这些水文节律的变化将影响下游鱼类产卵栖息地以及滞洪区水生生物与周边植被的生长。     

新世纪上海地区相对海平面变化影响因素及预测方法

针对传统相对海平面变化分析方法均将理论海平面变化和地面沉降进行的叠加分析,本文讨论和分析了近20年来全球理论海平面上升速率加快背景下的区域海平面变化速率,利用灰色线性回归组合模型预测上海地区海平面变化趋势。考虑了上海地面沉降发展的新特点,以及长江流域来沙显著减少和河口大型工程建设对上海地区相对海平面变化的影响。在流域来沙量显著减少但来水量变化不大情况下,流域大坝的坝下冲刷使得河槽刷深,河口水位降低,同时长江口深水航道整治工程和促淤围垦工程束狭入海口,使得潮位站水位发生变化,两者的综合效应是目前研究长江口相对海平面变化时必须考虑的重要因素。     

陆相盆地浅水背景河湖交互特征及其模式

通过对现代鄱阳湖盆中沉积体系发育与湖盆季节性湖岸线迁移变化耦合关系研究,结合对新近纪馆陶组时期渤海湾盆地渤东地区沉积岩性、沉积序列及沉积构造等解剖,提出陆相湖盆浅水背景河湖交互沉积模式.基于对浅水湖盆鄱阳湖随季节更替引起的湖平面变化分析,识别出洪-平-枯水线,划分河控主体区(A区)、河湖交互区(B区)和湖泊主体区(C区...     

Late Quaternary lake-level changes of Lake El'gygytgyn, NE Siberia

Lake El'gygytgyn is situated in a 3.6 Ma old impact crater in northeastern Siberia. Presented here is a reconstruction of the Quaternary lake-level history as derived from sediment cores from the southern lake shelf. There, a cliff-like bench 10 m below the modern water level has been investigated. Deep-water sediments on the shelf indicate high lake levels during a warm Mid-Pleistocene period. One period with low lake level prior to Marine Oxygen Isotope Stage (MIS) 3 has been identified, followed by a period of high lake level (10 m above present). In the course of MIS 2 the lake level dropped to − 10 m. At the end of MIS 2 the bench was formed and coarse beach sedimentation occurred. Subsequently, the lake level rose rapidly to the Holocene level. Changes in water level are likely linked to climate variability. During relatively temperate periods the lake becomes free of ice in summer. Strong wave actions transport sediment parallel to the coast and towards the outlet, where the material tends to accumulate, resulting in lake level rise. During cold periods the perennial lake ice cover hampers any wave activity and pebble-transport, keeping the outlet open and causing the lake level to drop.     

Carbon and Oxygen Isotopic Composition of Surface‐Sediment Carbonate in Bosten Lake (Xinjiang,China) and its Controlling Factors

Bosten Lake is a mid-latitude lake with water mainly supplied by melting ice and snow in the Tianshan Mountains. The depositional environment of the lake is spatially not uniform due to the proximity of the major inlet and the single outlet in the western part of the lake. The analytical results show that the carbon and oxygen isotopic composition of recent lake sediments is related to this specific lacustrine depositional environment and to the resulting carbonate mineralogy. In the southwestern lake region between the Kaidu River inlet and the Kongqi River outlet, carbon isotope composition (δ13C) values of the carbonate sediment (?1‰ to ?2‰) have no relation to the oxygen isotope composition of the carbonate (δ18O) values (?7‰ to ?8‰), with both isotopes showing a low variability. The carbonate content is low (<20%). Carbonate minerals analyzed by X-ray diffraction are mainly composed of calcite, while aragonite was not recorded. The salinity of the lake water is low in the estuary region as a result of the Kaidu River inflow. In comparison, the carbon and oxygen isotope values are higher in the middle and eastern parts of the lake, with δ13C values between approximately +0.5‰ and +3‰, and δ18O values between ?1‰ and ?5‰. There is a moderate correlation between the stable oxygen and carbon isotopes, with a coefficient of correlation r of approximately 0.63. This implies that the lake water has a relatively short residence time. Carbonate minerals constitute calcite and aragonite in the middle and eastern region of the lake. Aragonite and Mg–calcite are formed at higher lake water salinity and temperatures, and larger evaporation effects. More saline lake water in the middle and eastern region of the lake and the enhanced isotopic equilibrium between water and atmospheric CO2 cause the correlating carbon and oxygen isotope values determined for aragonite and Mg–calcite. Evaporation and biological processes are the main reasons for the salinity and carbonate mineralogy influence of the surface-sediment carbonate in Bosten Lake. The lake water residence time and the CO2 exchange between the atmosphere and the water body control the carbon and oxygen isotope composition of the carbonate sediment. In addition, organic matter pollution and decomposition result in the abnormally low carbon isotope values of the lake surface-sediment carbonate.     

长江中下游河湖水量交换过程

长江中下游的河湖水交换关系典型且复杂,为描述河湖水量相互交换过程,提出了河湖水量交换系数的概念,即某一时段内由支流汇入湖泊的径流量与湖泊泄入干流径流量的比值,表示河湖水量交换的激烈程度。根据水量平衡原理推导出河湖水量交换系数计算的经验公式,并把河湖水量交换过程分为3种状态:“湖分洪”、“稳定”和“湖补河”。近60多年来河湖水交换系数年际变化趋势表明:洞庭湖与长江干流的水交换状态从“湖分洪”到“稳定”,再到“湖补河”状态发展;鄱阳湖与长江干流的水交换系数在稳定状态附近波动,河湖水交换状态无明显趋势性变化,河湖系统演化稳定。河湖水交换系数与长江干流径流量相关性良好,而与湖泊支流径流量相关性较差,表明长江干流径流量的大小是河湖水量交换过程的主控因素。     

黄河下游河槽萎缩与水沙条件关系初步分析

根据黄河下游实测资料分析河槽萎缩变化,采用断面过水面积、同流量(Q=3000m3/s)水位作为河槽萎缩指标,利用水沙系数(平均含沙量与平均流量比值)反映水沙条件变化,建立了河槽萎缩指标与水沙系数的关系,表明河槽萎缩指标与水沙系数有一定的变化规律。     

埃及Burullus潟湖沉积生源要素变化:百年来人类活动影响

Burullus是尼罗河河口高封闭性潟湖,其生源要素主要来源于尼罗河,是研究Aswan大坝建成以来流域变化如何影响河口湖泊环境的最佳区域。研究通过对Burullus潟湖B1岩芯的210Pb测年、粒度、以及TOC、TN、TP、BSi生源要素的测试分析,结合历史资料,试图揭示Aswan建坝前后河口湖泊营养盐的差异变化,以及这些变化对生态环境的影响。结果表明:1）沉积物中TOC、TN和TP含量自下而上总体增加,表明尽管Aswan大坝导致营养盐通量急剧减少,但由于下游人类排放N、P通量大大增加,导致下游湖泊N、P浓度并没减少;且沉积TN/TP均小于16,表明湖泊仍为P限制。2）但BSi和BSi/ TOC自下而上总体呈减少趋势,表明Aswan大坝引起的水沙减少导致湖泊中硅藻的生物量及其总初级生产力占比都在减少,潟湖水体生态环境将趋于恶化。     

流域减沙对长江口典型河槽及邻近海域演变的影响

基于2001-2015年长江口系列的水下地形和水文测验等资料,研究了流域减沙对长江口典型河槽及邻近海域演变的影响。结果表明:三峡工程建成后的近10多年,流域年均输沙量处于1.35亿t左右的较低水平。受其影响,长江口口内的南支、南港和北港上段的含沙量2008年之后明显下降,河槽冲刷、容积扩大,河槽形态向相对窄深方向演化。而拦门沙河槽的上游侧和口外侧近年来亦有所冲刷,拦门沙浅滩长度缩短。长江口水下三角洲前沿位于北港口外和南北槽口外有两个冲刷区,2007年之后年平均冲刷厚度达0.1 m左右,年侵蚀沙量达0.71亿m3。流域减沙对长江口河槽演变的影响尚在进行中,可能改变长江口水下三角洲向海淤涨的历史演变模式。     

滇池湖泊磷负荷及其对水环境的影响

磷是滇池湖泊富营养化的限制性营养元素。滇池湖泊磷负荷来源一般可分为外环境发生源输入的磷负荷和内环境发生源输出的磷负荷两大类。累积在滇池湖泊内的磷,主要分布在水体与底部沉积物中,滇池湖泊水体中总磷浓度由北向南含量降低,底部沉积物中P2O5含量分布由北向南呈递增趋势。底部0-3m的沉积物P2O5含量由上至下呈明显递减趋势,表明滇池湖泊磷负荷逐年加重。近几年资料显示滇池湖泊单位面积磷负荷达1.52g/m2·a,超过总磷公认允许负荷量中危险值的11.7倍,滇池已成为富营养型湖泊。控制滇池富营养化,在解决入湖磷外负荷的同时,对湖泊底部沉积物中磷内负荷也应予以高度重视。     

曹娥江出口江道的演变与整治

揭示了曹娥江出口江道演变的影响因子:既有自然的,也有人为的,主要包括地转偏向力、径流量、来沙量和人类活动等.认为曹娥江出口江道的频繁摆动在很大程度上受制于钱塘江主槽的变迁和南股槽的变化.从兼顾防洪排涝和两岸围涂造地考虑,曹娥江出口江道以出东北方案为佳.提出了"因势利导,围涂治江"的整治原则.堵截南股槽可以稳定钱塘江主槽走向,进而稳定曹娥江出东北的走向,同时也可增加围涂面积.     

呼伦湖表层沉积物花粉空间分布特征及影响因素探讨

对呼伦湖29个表层沉积物花粉组合和环境影响因子进行主成分分析(PCA)和冗余分析(RDA),探讨呼伦湖表层沉积物花粉组合的空间分布特征及造成空间分异的现代过程机制.研究结果表明,呼伦湖表层沉积物花粉组合空间分布差异显著,藜科和松属等花粉在湖泊东侧近岸地带百分含量较高,蒿属与桦属花粉在湖泊中部和西部百分含量较高.呼伦湖东岸盐生非地带性植被、主导风向形成的漂流、与水深相关的二次悬移再沉积过程以及河流搬运作用是影响呼伦湖表层沉积物花粉空间分异的主要因素,其中湖泊东岸盐生非地带性植被造成了藜科花粉百分含量在近东岸地带偏高,主导风向形成的由西向东的漂流作用可能导致了松属花粉百分含量在近东岸地带偏高.