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 km²和2 336 km²。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。     

从涨退水看鄱阳湖水位-湖面面积关系

鄱阳湖是我国最大的淡水湖,鄱阳湖水位-面积关系对研究鄱阳湖生态环境的变化具有重要意义。目前研究所建立的鄱阳湖水位-面积关系各异,存在一定的不确定性,其原因在于忽略了涨退水对鄱阳湖水位与面积的影响。在考虑鄱阳湖涨水与退水过程的基础上,利用鄱阳湖2000~2014年实测水位数据与对应的遥感影像数据,分析了鄱阳湖同一水位出现多个水面面积情况下湖泊不同面积的空间分布及其成因,并对鄱阳湖水面面积与水位关系的不确定性进行了分析。研究结果表明:(1)鄱阳湖水面面积与水位关系存在不确定性,主要受鄱阳湖涨水与退水过程中鄱阳湖水面比降不同的影响;(2)在同一水位条件下,涨水过程中鄱阳湖水面面积往往大于退水过程的水面面积,同时水面面积的增减变化与涨水退水的幅度变化趋势呈一致性;(3)涨水与退水过程对鄱阳湖水位与面积的影响主要表现在中低水位,随着水位增长到高水位时,这种影响会越来越小。     

鄱阳湖丰尧平尧枯水期界定标准探讨

鄱阳湖是我国最大淡水湖泊,湖泊水文节律变化显著影响着湖区生产生活、生态环境,但界定标准尚未形成统一认识。综合考虑水位变化规律、湖盆形态特点、水资源利用等特征指标,探讨鄱阳湖丰、平、枯水期界定标准。结果表明：以星子站作为鄱阳湖代表性测站,当星子站水位大于17.00 m时为丰水期,13.01～16.00 m为平水期,小于12.00 m（含12.00 m）为枯水期,16.01～17.00 m为平—丰过渡期,12.01～13.00 m为枯—平过渡期。枯水期多发生在10月下旬至次年4月上旬,发生日数平均为142 d;丰水期多发生在7月上旬至8月中旬,发生日数平均为40 d;平水期多发生在4月中旬至6月下旬、8月下旬至10月中旬,发生日数平均为117 d。     

鄱阳湖水质时空变化及受水位影响的定量分析

基于2008~2012年水质水位数据,分析水位变化下的鄱阳湖水质时空变化特征,并定量研究水位变动对水质的影响。结果表明:(1)鄱阳湖水质自2007年起呈恶化趋势,主要在水位涨落下湿地植被生物净化作用强弱转换影响下,丰水期水质好于枯水期。但有时因降雨初期非点源污染加剧,水位上升而水质下降;(2)水质沿主航道水流方向从主湖体东南部到入江水道逐渐好转,主要受乐安河、信江等入湖河流携污影响,同时受到滨湖城镇排污、采砂加剧内源污染释放等的影响;(3)星子站水位每上升1m,鄱阳湖全湖Ⅰ~Ⅲ类水比例提高6.2%。     

三峡水库运行前后洞庭湖洲滩面积变化遥感认识

为研究三峡水库运行前后洞庭湖洲滩面积的变化特征及原因,利用1994-2016年128个时相的多平台卫星遥感数据,结合城陵矶多年水位观测资料、洞庭湖的多年泥沙出入资料,建立水位与洲滩面积的关系曲线.结果表明,三峡水库运行后,洞庭湖水位和洲滩面积的变化幅度小于运行前,二者呈线性关系.洞庭湖洲滩面积在不同时间段线性趋势不同,总体呈先扩张后萎缩的特征.与三峡水库运行前相比,三峡水库运行后同一水位下洞庭湖洲滩面积更大;且水位越高,增幅越大.三峡水库运行前,洞庭湖泥沙处于不断淤积的状态;运行后,泥沙淤积量降低直至负数,洲滩高程以1.59 mm/a的速率降低.三峡水库的运行和湖砂开采,是影响洞庭湖洲滩面积变化的重要原因.      

鄱阳湖洪泛系统淹没动态时空异质性特征及驱动机制

摘 要：因鄱阳湖主湖区与毗邻碟形湖区之间存在季节性动态的连通条件,导致了主湖区和碟形湖区水体淹没状况的非一致性,这种差异造就了两者不同的生境特点。基于ESTARFM（Enhanced Spatial and Temporal Adaptive reflection fusion model）模型,通过重构2000-2020年鄱阳湖区连续的高时空分辨率水体淹没数据,分析了鄱阳湖洪泛系统淹没动态的时空变化特征及其驱动因素。研究发现,近20年来鄱阳湖洪泛系统主湖区与碟形湖区水体淹没面积多年平均值分别为1239 km2和407 km2。受湖泊淹水自然过程和人为干扰的影响,碟形湖的淹水动态在涨水期（3月）和退水期（10月）与主湖区存在明显差异。在空间上,鄱阳湖的淹没频率总体上呈“北高南低”的分布格局,主湖区和碟形湖区水体淹没频率分别为58%和36%。研究时段内,鄱阳湖洪泛系统水体淹没面积与淹没频率整体上呈减小趋势,但碟形湖区内二者均呈微弱的上升趋势。近年来,鄱阳湖流域入湖流量的增加是导致碟形湖区水体淹没面积和淹没频率呈现增加趋势的主要原因,而主湖区水体淹没面积和淹没频率的下降主要归因于长江中上游来水减少、三峡工程运行引起的长江中下游河床降低、以及鄱阳湖区大规模采砂活动引起的入江水道下切侵蚀等综合作用造成的湖泊泄流能力的增大。研究结果对于深化湖泊洪泛系统水文复杂性的认识、促进洪泛湿地系统的管理实践具有重要的科学意义。     

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。     

考虑水体面积变化的鄱阳湖平原区地表-地下水相互作用模拟

湖泊的水情变化会影响其与地下水之间的物理水文过程和生态行为,鄱阳湖独特的“河湖相”转换特征使得该地区地表-地下水交换过程更加复杂。采用Visual MODFLOW构建三维非稳定流地下水流数值模型,利用LAK3子程序模块,通过输入五河入湖以及鄱阳湖流入长江的水量,实现湖水面积的动态模拟。结果表明,2019年湖水位模拟值与实测值的均方根误差为0.225 m,地下水水位模拟值与实测值的均方根误差为0.571 m;模型模拟鄱阳湖水面积环比变幅-41%～83%,与遥感影像结论吻合。该模型减少了湖泊作为边界条件的约束,可以有效刻画鄱阳湖频繁变化的湖水位和水体面积,准确模拟地下水流场和地表-地下水相互作用关系对湖泊水体高度动态变化的响应。枯水期主要由地下水补给湖水,交换量为2.03×107～10.58×107 m3/mon;丰水期湖水补给地下水,交换量为2.04×107～16.53×107 m3/mon,湖区及周边地下水水位相比枯水期平均抬升2～3 m,地下水由湖区流向周边地区。本研究为地表水体剧烈变化地区提供了有效的数值模拟方法,研究结果可为鄱阳湖平原区未来水资源管理和环境评价提供基础。     

三峡水库汛期控制水位及运用条件

随着长江上游梯级水库的陆续建成投运，三峡水库的水文情势和功能需求与设计条件相比发生了显著变化，仍维持固定的汛限水位运行已不能适应新形势需求。本文通过辨析三峡水库设计阶段汛限水位的设置条件，挖掘流域洪水特性和洪水遭遇规律，论证三峡水库汛期运行水位动态控制的可行性。结果表明：① 三峡水库设计推求的汛限水位145 m的适用条件是应对流域性大洪水，而流域性洪水发生概率小且特征明显，可以通过水文水情分析提前预判。② 根据流域洪水类型、洪水分期和遭遇规律，预判发生区域性大洪水时，三峡水库6月初至梅雨期结束汛限水位按145 m设置，从梅雨期结束后逐渐提高水位，8月20日后过渡到155 m。③ 在考虑上游水库群联合调度和气象水文预报的配合下，正常年份三峡水库汛期运行水位可在155 m上下浮动，并考虑提前蓄水。④ 三峡水库汛期运行水位动态控制，不会增加防洪风险和库区淤积风险，对中下游江湖关系和水文情势有利，可显著提高发电、航运、生态保护和供水等综合利用效益。     

三峡水库运用对鄱阳湖调蓄能力的影响

鄱阳湖调蓄能力受“五河”(赣江、抚河、信江、饶河、修水,以下简称五河)及长江干流的双重影响,三峡水库运用后,干流水文情势变化影响鄱阳湖与长江之间的水量交换。基于实测资料统计和湖口出流影响因素分析,建立了一种新的鄱阳湖出流及临界调蓄水位的计算公式,进而对三峡水库运用前后鄱阳湖各月调蓄水量的变化情况进行了定量分析。研究结果表明,长江干流和五河来流通过改变星湖落差和湖口水位来影响湖口出流及湖泊调蓄水量,但影响过程及影响量有所差异,若湖口水位不变,五河入流每增加1000m^3/s,湖口出流约增加304m^3/s,九江流量每增加1000m^3/s,湖口出流约减小723m^3/s。三峡水库运用会改变湖泊调蓄水量,年内各月相比,9月鄱阳湖水量减小约49.4%,5月鄱阳湖水量增加约47.7%。     

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...     

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。     

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。     

基于混合单元的三峡库区港口建设场地适宜性评价

长江是我国最大的内陆航运交通要道,三峡大坝建成后,三峡库区长约360 km的河道水位大幅抬升,原航道两岸港口码头均被淹没。在三峡库区现状岸线环境及水库水位动态调蓄条件下,开发拓展新的岸线港口码头的适宜建设区域,具有重要实际意义。基于混合评价单元,选取了地形地貌、区域稳定性、工程地质条件、交通区位条件和生态敏感性5大类因素共14个评价因子,采用改进的综合指数评价模型,对三峡库区宜昌至万州段干流岸线港口建设场地进行了适宜性评价研究。评价结果显示: (1)适宜区占13.81%,较适宜区占25.80%,较不适宜区占31.38%,不适宜区占29.01%; (2)北岸适宜区主要分布在夷陵区乐天溪镇和太平溪镇,云阳县双江镇和万州城区上、下游一带; 南岸适宜区主要分布在秭归县茅坪镇,奉节县城南岸和万州城区南岸上、下游一带。研究评价结果对今后长江宜昌至万州段干流岸线港口资源开发选址具有一定的科技指导意义。     

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。     

New data and interpretations of the shallow and deep deformation of Huangtupo No. 1 riverside sliding mass during seasonal rainfall and water level fluctuation

The original Badong County, Hubei, China, was mainly below the highest water level of the Three Gorges Reservoir, which is 175 m above sea level. The new downtown of Badong was rebuilt in the Huangtupo area between 1982 and 1991. After detailed geological investigation in the Huangtupo area, four independent landslides were identified, making it one of the largest and most harmful landslide group in the Three Gorges Reservoir area. Since 2003, abundant data have been obtained from the Huangtupo No. 1 sliding mass about rainfall, water level, earth surface deformation and deep deformation. The monitoring data indicate that the earth surface and deep deformation of this landslide is closely related to the seasonal rainfall and water level fluctuation of the reservoir. During increases in the water level, the earth surface deformation velocity decreases, and then increases obviously in the subsequent water level decreasing stage. Because the water level drawdown period overlaps with the rainy season in this area, the earth surface deformation is affected by both rainfall and water level. The deformation velocity of the earth surface caused by rainfall is about 5 mm/month, while that caused by water level decrease is 5–7 mm/month. On the contrary, the deformation velocity of the deep sliding mass accelerates 2 to 3 times faster than average during water level increase. The distinction of surface and deep deformation regulations indicates that the effects of seasonal rainfall and water level fluctuation on the stability of reservoir wading landslides are different. Based on all monitoring data, we also found that the Huangtupo No. 1 riverside sliding mass is creeping seasonally during the seasonal rainfall and periodic reservoir water level fluctuation. The deformation velocities of the east regions of the sliding body indicate acceleration, making these regions even more dangerous.