闸坝的水文水环境效应及其量化方法探讨

如何正确处理流域开发与生态环境保护的关系,客观评价闸坝对生态环境的影响,是我国流域管理中亟待解决的科学问题之一。本文从河流的自然特性入手,剖析了闸坝修建和调控引起的水文水环境效应,探讨了闸坝对河流水量水质影响评价的理论基础、关键内容和技术手段等,提出了基于流域水循环过程认识和模拟的闸坝效应量化体系和分析方法;并以我国水利工程最密集、污染最严重的淮河流域为例,初步探索了流域闸坝的水文水环境效应。研究可为多闸坝调控流域水资源开发利用和水污染治理提供理论支持,为实现流域综合管理及社会经济可持续发展作出贡献。     

人类活动对别拉洪河流域水文情势的影响研究

为了研究人类活动对水文情势的影响,以别拉洪河流域1957～2004年水文、气象数据为基础,详细分析了降水量、蒸发量及径流量等要素的变化特征;利用累积滤波法、Kendal秩次相关法、径流量年内分配的不均匀系数和径流量的变差系数对径流量的变化及其趋势进行了分析;利用降水-径流双累积曲线法和Mann-Kendall法对径流量序列进行了突变检验;定量研究了人类活动对径流量的影响。结果表明,1957～2004年别拉洪河流域年径流量显著减少,1966年年径流量发生减少突变;人类活动对年径流量减少总量的影响率大于60％,是导致该流域水文循环要素发生变化的主导因素,其次才是年降水量。     

淮河流域蚌埠闸以上地区夏玉米生育阶段水分供需时空变化特征研究

作物水分供需量是进行科学合理灌溉的重要参考依据,水分供需不平衡也是引起农业旱涝的根本原因。基于淮河流域蚌埠闸以上地区及周边1961—2015年共91个气象站点的日尺度气象数据,借助有效利用系数法计算夏玉米有效降水量,采用联合国粮食及农业组织（FAO）建议的Penman-Monteith（P-M）公式和作物系数法计算需水量,分析夏玉米水分供需时空变化特征,并探讨典型站点夏玉米生育期内水分盈亏状况。结果表明：① 近55a来,研究区夏玉米全生育期和各生育阶段有效降水量呈南高北低的分布特征,各站点趋势变化不明显;② 夏玉米全生育期和各生育阶段需水量大致呈南低北高的纬向分布,全生育期和各生育阶段呈显著减少趋势,只少数站点未通过显著性检验;③ 夏玉米全生育期和各生育阶段缺水量大致呈纬向分布特征,全生育期和播种-出苗期呈显著减少趋势,其余生育阶段趋势变化不明显。     

水文情势、土壤和水电开发对河流湿地中植物的影响研究进展

开展环境对河流湿地中植物的影响研究,不仅有助于了解河流湿地中植物与生态环境之间的关系,而且对河流湿地中植物的保护和恢复工作具有重要意义。根据近年来发表的环境对河流湿地中植物的影响研究成果,对河流湿地中植物的范围进行了界定,综述了与河流湿地中植物关系密切的水文情势、土壤和水电开发对其的影响,指出未来对河流湿地中植物的影响研究的方向。     

东洞庭湖秋季水文情势对洲滩植物及越冬稳定期小白额雁种群分布影响

东洞庭湖是全球易危(VU)物种小白额雁(Anser erythropus)最关键的越冬地之一。三峡大坝的运行,对东洞庭湖的秋季水文情势产生了较大影响,并直接影响洲滩植被的生长。这种影响如何进一步影响小白额雁越冬,是小白额雁越冬栖息地保护迫切需要认识的关键科学问题。选择水文特征差异较大的2011年和2012年秋、冬季,分别在自然洲滩和水位管理区洲滩开展野外监测和调查,研究越冬稳定期小白额雁种群的空间分布及洲滩植被特征。研究结果表明,2011年东洞庭湖枯水期比常年水文情势提前约45 d,自然洲滩植被盖度、生物量显著高于水位管理区洲滩(p0.05),小白额雁迁徙到达时,种群中67.6%的个体分布于水位管理区的洲滩;而2012年东洞庭湖枯水期比较接近常年的水文情势,自然洲滩植物物种丰富度显著低于水位管理区洲滩(p0.05),73.2%的小白额雁种群个体分布于自然洲滩。两年不同的水位情势直接影响东洞庭湖洲滩植物特征(p0.05),但小白额雁在两年都选择栖息在植被盖度低且生物量低的洲滩取食(p0.05)。由于2011年枯水期提前,导致自然洲滩不适宜小白额雁取食,水位管理区洲滩成为越冬小白额雁的主要栖息地;而2012年湖泊退水节律较正常,东洞庭湖内适宜越冬小白额雁栖息的范围较大,栖息在水位管理区洲滩内的越冬小白额雁数量显著减少。     

未来海平面上升对河口防潮闸泄洪排水能力的影响

论述海平面上升造成的河口闸泄洪排水能力下降问题。     

黄河上游水电工程对局地气候的影响

本文阐述了黄河上游段水电工程概况，并以刘家峡和龙羊峡水库为主对库周各站建加前后各５年或１０年的气象资料进行了对比分析，揭示了水库对周围地区各气候因子影响程度。     

气候变化对黄河上游天然径流量影响分析

根据黄河上游兰州以上地区1959-2002年历年逐月气温、降水量资料,统计分析了近44年区域气候变化的基本特点,同时通过对各站气温、降水量与兰州站年天然径流量相关系数的计算,选取代表站及典型时段,建立天然径流量计算公式,并计算分析了天然径流量对气候变化的敏感性及气候变化对径流的影响程度。结果表明：(1)年径流量随降水的递增而加大,随气温的升高而减小;(2)径流量对降水变化的响应较其对气温变化的响应更显著;(3)20世纪90年代以来,气候变化对天然年径流量的影响较显著,其影响幅度达13．2％。     

黑河上游山地土壤容重分布特征及影响因素

土壤容重不仅可用作计算土壤持水力和导水性,也是估算土壤养分和碳储量的重要变量。野外测定土壤容重一般费时费力,特别是在地形复杂的山区,因此山地土壤容重在国内外大多数清查数据库中缺失。本文以黑河上游山地为例,基于野外调查的124个土壤剖面,研究了山地土壤容重的空间分布特征及影响因素。结果表明:黑河上游山地0~10 cm和0~60 cm土壤容重分别为0.91±0.02 g·cm^-3 和1.04±0.01 g·cm^-3;不同植被类型下,高山寒漠容重最大,山地森林最小。随着土壤深度的增加,容重呈幂函数递增;随着土壤有机质含量的增加,容重呈指数递减。区域上,黑河上游从西北到东南,容重呈递减趋势,从高海拔到低海拔,容重呈先减小后增大趋势。主成分分析(PCA)和一般线性模型(GLM)表明,与土壤容重相关的环境因子中,海拔是影响土壤表层容重的第一主成分,土壤有机质含量是第二主成分,黏粒含量和大于2.0 mm砾石含量分别为第三、四主成分。第一、二、三、四主成分分别解释土壤容重空间变异的24.00%、29.40%、0.01%、6.20%。     

滹沱河上游山区近50年蒸散变化及主要影响因子分析

准确估计流域蒸散,掌握其变化趋势和主要影响因子,对科学认识流域水文循环规律以及管理流域水资源具有重要意义。利用傅抱璞年蒸散量公式计算滹沱河上游山区及其子流域1958-2007年逐年蒸散量,并利用Mann-Kendall-Sneyers等方法分析了流域蒸散趋势和突变特征,及其主要影响因子。结果表明在滹沱河流域傅抱璞公式能够较好的拟合蒸散。50 a来全流域及各子流域年均蒸散呈下降趋势。降水对蒸散起控制作用,相对湿度在流域部分地区显著影响蒸散(α=0.05)。     

Inter-decadal Variability of the East Asian Summer Monsoon and Its Impact on Hydrologic Variables in the Haihe River Basin,China

Wavelet analysis and Mann-Kendall tests are employed to evaluate the variation in the East Asian summer monsoon (EASM) and hydrological variables in the Haihe River basin calculated by the Variable Infiltration Capacity model. The relationships between those variables and the EASM are also examined. The results indicate consistent 40a periodic variation in both the hydrological variables and the EASM. The hydrologic variables show downward trends in the Haihe River basin over the past 60 years, especially in piedmont regions of the Taihang-Yan Mountains. The variables are closely related to the EASM, whose continuous weakening since the 1970 s has resulted in prolonged drought and severe water shortages in the basin. The periodicity of the EASM index was analyzed using continuous wavelet transform methods. We found the most significant periodic signal of the EASM is ~80 years; therefore, the EASM may reinforce and reach a maximum in the 2040 s, resulting in more precipitation and other impacts on basin water resources. Hydrologic variables in the basin in the 2040 s are predicted, and their spatial distributions in the Haihe River basin are also discussed. These results allow for the estimation of water resources under forecasted EASM, which will be useful for water resources management in the Haihe River basin.     

水利工程对长江荆南三口水系连通功能变化的影响

为了揭示荆南三口地区水利工程与水系连通功能的定量关系,基于1954、1975、1990、2008和2016年5期的水利工程与水系连通功能的相关数据,运用集对分析和相关分析等方法,定量评价了水利工程对长江荆南三口水系连通功能的影响,结果表明：1）区内外水利工程与多年日均径流保证率、河道断流率、输沙效率的相关系数（R²）均＞0.5,皆达到显著性水平。2）自然功能3个模块的联系主值数基本呈下降趋势,但物质能量传递功能与生态维系功能下降尤为明显。1990年之前物质能量传递与生态维系功能处于一个较好的状态,1990年后这2项功能的等级已下降至“差”;社会功能3个模块的联系主值数的变化各不相同。洪涝防御功能一直处于上升状态,而水资源调配功能和水能与水运资源利用功能都在1954-1990年呈下降趋势,1990年后,水资源调配功能逐渐回升,水能与水运资源利用功能持续下降。3）1954-2008年自然功能等级和综合功能等级都有所下降,直到2016年才稍有回升,但升幅较小,等级较低;社会功能等级在1954-1990年较低,2008年以后回升,且明显高于自然功能等级。     

基于水文随机方法的大尺度径流空间插值图化研究——淮河流域蚌埠以上区间为例

跨越不同时空尺度水文径流时空分异性及其图化问题的研究是当前国际地理水文科学研究的热点前沿。本文针对中国湿润流域年平均径流特点,探讨了基于地理相关关系的水文随机方法(Hydro-Stochastic) 在大尺度流域上应用的可行性。在淮河流域蚌埠以上区间开展径流空间插值实验,通过对流域出口流量在空间随机场内的分解生成研究区内10 km×10 km分辨率产流分布图,以及以1 km长度为基本单元的河道内径流量图。该方法在描述径流空间分异性的过程中,综合了水文学、地貌学、地理学的特点,以地统计空间插值方法为基础,结合了水量平衡约束以及数据不确定性分析理论,最终输出不同形式的径流空间分异结果。分析表明,径流插值结果能够很好的反映流域内产流的空间分布特征,并满足河道上下游的水量平衡关系。该方法避免了水文模型的复杂性,描述径流时不依赖气象资料,可以方便的在广大地区推广使用。     

鄱阳湖水文节律变化及其与江湖水量交换的关系

在气候变化、人类活动导致流域水循环改变、极端水文事件频发的背景下,从江湖关系角度分析鄱阳湖水文节律变化规律,对于维护流域水安全具有重要意义。利用1951~2011年湖区4站及湖口站水文实测资料,采用统计分析及水文过程分析方法,对湖泊水文节律在2003~2011年与1980~2002年发生的显著变化及其与长江水量交换的关系进行研究。结果表明:2003~2011年,湖泊因涨、退水阶段水位均偏低,进而枯水阶段延长,同时丰水阶段缩短,湖泊水文节律整体呈现洪旱急转情势;近年来江湖水量交换的变化是造成湖泊水文节律变化的主要原因。     

黄河影响下开封城市的历史演变

河流对城市的形成和发展起着重要的作用,古人形象地把其比喻为“城市之血脉”。文章从不同的历史时期黄河及其分支对开封城市演变的影响进行分析,得出黄河与开封城市的关系存在着利与害的统一。开封城市的历史发展,即得益于黄河充足的水源,又受害于其频繁的决溢、泛滥、改道。因此,要采用先进的科学技术对黄河进行综合治理开发,使其恢复它应有的美好环境,更好地造福于人民。     

潮白河源区生态流量的谱系及其变化

为保护和恢复河流生态系统健康,本文通过河流不同流量形态的生态意义的分析,探讨了生态流量的内涵 及其谱系结构,将生态流量谱系划分为极低流量、低流量、高脉冲流量、高流量、极高流量五种流量形态。以潮白河 源区为研究区域,利用大阁水文站1956～2003 年48 年的实测日流量资料,对参照期(1956～1974 年)和影响期 (1975～2003 年)的生态流量谱系特征进行分析,结果表明,影响期较参照期多年平均极低流量、低流量、高流量分别 减少了31%、4%、9%,极高流量消失,高脉冲流量则增加了5%,若以参照期生态系统的状况为生态保护和恢复的目 标,就生态流量而言,潮白河源区须通过合理的水量调控应重点增加极低流量的大小。