长江中下游典型湖泊营养盐历史变化模拟

湖泊营养盐变化在自然条件下受到气候水文因素控制,同时受到湖泊生态系统生物群落作用和反馈.作为动力机制探讨,本文试图基于水文和生态动力学方法,分别构建气候-流域水文作用于湖泊营养盐的外源模式和湖泊生物群落作用于湖泊营养盐的內源模式.针对长江中下游典型湖泊,经过控制实验和率定,发现营养盐模拟与观测数据在时间序列上达到90%百分位的正相关,因此用来模拟1640 1840 A.D.期间的营养盐演变历史.研究表明:(1)模拟的湖泊营养盐变化与沉积钻孔揭示的历史营养盐变化基本一致,沉积记录与模式模拟的7个湖泊的营养盐变化均显著相关;(2)气候因素是湖泊营养盐历史演变的主控因子,来自于湖泊生物群落的反馈作用贡献约占40%;(3)在温度和降水因子的驱动下,湖泊营养盐历史变化主要受降水控制,在极端干旱时期,60%的营养盐变化同步响应于降水变化.同时,面积在400 km2以下的湖泊营养盐对气候变化的响应比2000 km2以上的大湖更为敏感.研究结果对长江中下游湖泊营养状态的长期变化机理认识和趋势控制提供科学依据.     

中国湖泊地貌与湖泊沉积学研究概况

本文介绍了近二十年来中国湖泊地貌与湖泊沉积学的研究概况,如关于长江中、下游各大湖均形成于人类历史时期的新理论;长江中、下游浅水湖泊及云南断陷湖泊沉积模式和理论;为油气勘探服务的古湖泊环境研究;湖泊沉积与古气候变化关系;湖泊沉积速率测定以及评价湖泊环境的历史、现状及发展趋势等.     

数值模式延伸期可预报分量提取及预报技术研究

针对延伸期尺度的可预报分量,借鉴了CNOP相关算法,形成了在数值模式中提取可预报分量的实用方法和预报技术.从模式预报误差增长的角度将模式变量分为可预报分量和不可预报的混沌分量,将可预报分量定义为在预报时段内误差增长较慢的分量.基于现有的国家气候中心月动力延伸预报业务模式,建立了针对可预报分量的数值模式.同时结合历史资料有用信息,对数值模式的可预报分量,在历史资料的可预报分量中寻找相似场,降低了相似判断过程中变量的维数,进一步对可预报分量的预报误差进行订正.对混沌分量利用历史资料,通过集合预报方法得出其期望值和方差.数值试验结果表明,该方法能有效提高10～30天延伸期数值模式大气环流场的预报技巧,具有良好的业务应用前景.     

长江流域碎屑锆石U-Pb年龄物源示踪研究进展

长江的演化对于了解现代亚洲地貌格局的演变,以及探讨河流发育对构造隆升和季风演化的响应均具有十分重要的意义。前人已采用多种方法厘定长江的演化历史,但对长江贯通时限等问题仍存在较大的争议。目前物源示踪是进行河流演化研究的重要方法之一,其关键在于选取的示踪剂能够有效地代表源区信息并能准确定年。锆石的封闭温度高,可十分稳定地记录源区信息,且在河流中广泛存在,采集样品方便,锆石U-Pb年代学分析方法成熟,因而广泛应用于长江流域物源示踪研究。但长江流域面积广泛,流经的地质单元岩性复杂,流域内热历史信息丰富,这导致单纯利用该方法进行物源示踪研究面临诸多亟待解决的问题。文中在国内外研究资料的基础上,基于从"源"到"汇"系统的研究思路,通过对比分析,指出基于碎屑锆石U-Pb年代学进行长江流域物源示踪研究的局限性以及需要注意的问题。     

数值模式在海洋观测设计中的重要作用:回顾与展望

观测在海洋科学发展中起着非常重要的作用,数值模式是海洋观测设计的重要工具.本文首先介绍了当前海洋观测设计研究的现状,着重阐述了使用数值模式进行观测设计的发展历史与优越性;随后,以基于条件非线性最优扰动方法的目标观测在提高黑潮预报技巧中的应用为例,展示了利用数值模式进行观测优化设计的有效性.在此基础上,作者对该领域的进一步发展进行了展望,提出了建议,指出应优先使用观测系统模拟试验验证目标观测敏感区的有效性,并采用多模式策略处理观测设计中的模式依赖性问题.此外,作者还强调了针对模式参数与海洋气候平均态进行观测优化设计的必要性.     

太湖流域旱涝与南海海温异常遥相关的历史见证

我国南海海温异常对长江中下游夏季旱涝的遥相关,已被许多实测资料研究所证实。太湖流域作为长江中下游的一部分,历史时期是否也存在相应的遥相关,通过大量历史资料分析,得出了肯定的回答。在此基础上,联系历史时期和实测资料时期的其它旱涝因素分析,建立了太湖流域旱涝变化模型。     

构造成像中一类双曲型方程不适定问题的数值解法（Ⅱ）：逼近问题的适定…

地球物理中一类构造成像问题可以用双曲型偏微分方程不适定问题来描述，这时表征地质构造的地下反射波场由这类不适定问题的解来表示。作者已撰文讨论了这类不适定问题的提法并提出了数值求解这类基本问题的逼近问题。     

“黄金水带”金沙江

<正>金沙江是中国长江的上游、川藏界河,因江中沙土呈黄色得名。又名绳水、淹水、泸水。起于青海省、四川省交界处的玉树州直门达(称多县歇武镇直门达村),止于四川省宜宾市东北翠屏区合江门(三江口、合江口)。金沙江的发源地(即长江的发源地)20世纪70年代定于青海省唐古拉山主峰各拉丹冬雪山。金沙江穿行于川、藏、滇三省区之间,其间有最大支流雅砻江汇入,至四川宜宾纳岷江始名长江。从青海省的河     

历史地震参数的估定

为了应用历史资料于地震活动性研究,必须评定历次地震的参数.本文中叙述了用宏观资料估定地震参数的方法,讨论了估定历史地震的现状和存在的问题,并提出了进一步工作的展望.     

常数型最优强迫在校正预报模式中的作用

采用著名的Lorenz63模式,数值研究了常数型最优强迫在校正数值模式中的作用.结果表明,当数值模式仅考虑由于参数误差导致的随状态变量发展变化的模式误差时,在数值模式倾向方程叠加常数型最优强迫能够很好地抵消该类模式误差对预报结果的影响;当数值模式未考虑观测中依赖于时间的随机过程时,常数型最优强迫也可以较好地抵消由随机过程导致的模式误差的影响.实际情形中,数值模式预报结果同时受到由随机过程和参数不确定性导致的模式误差及其相互作用的影响.结果表明,常数型最优强迫方法同样能够在很大程度上抵消该类混合型模式误差对预报结果的影响.综上所述,即使模式物理过程产生的模式误差是依赖于时间变化的,在模式中叠加常数型最优强迫校正模式的方法也可以在很大程度上抵消模式误差对预报结果的影响.常数型最优强迫方法可能是一个较好的校正模式和改进模式预报技巧的方法.     

三峡水库蓄水运用以来长江中下游沙量平衡分析

以三峡工程为核心的梯级水库群联合调度运用显著改变水沙条件,坝下游河段出现长时间、长距离的冲淤调整,长江中下游沙量平衡分析是合理评估水库群修建对河道影响的重要依据,是河湖管理与保护的关键支撑.本文基于长时间序列原型观测资料,采用沙量平衡法分析长江中下游不同时空尺度泥沙沿程恢复特征,对比断面地形法计算结果,结合河道空间区域性特征,从临底悬沙测验误差、断面代表性及断面间距、河道采砂等多角度深入揭示两种方法计算冲淤量产生差异的主要原因.结果表明:(1)2003-2018年宜昌至大通河段冲刷泥沙10.76亿t,其中粒径d<0.125 mm的泥沙冲刷量占比达90.9%.以螺山为界,宜昌至螺山段"粗细均冲",螺山至大通河段则"细冲粗淤";(2)宜昌至大通河段2003-2018年沙量平衡法与断面地形法计算冲淤量相对偏差为71%,从沿程差异分布来看,距离三峡大坝坝址较近的宜昌至沙市河段两方法计算绝对差值较小,而沙市至大通河段差值较大,占宜昌至大通全河段绝对偏差的近86%;(3)宜昌至沙市河段河道采砂量占实测河床冲刷量的比例约为20%,临底悬沙对输沙量的改正比例为13.2%~26.7%(平均约为20%),修正后,沙量平衡法、断面地形法计算结果吻合相对较好;沙市至大通河段泥沙测验、固定断面布设、河道采砂等是导致沙量平衡法与断面地形法出现差异的主要原因.     

Shrinking of Dongting Lake and its weakening connection with the Yangtze River:Analysis of the impact on flooding

In this article,the shrinking of Dongting Lake and its progressively weakening connection with the Yangtze River and their impact on flooding before and after the implementation of the Three Gorges Project are analyzed.In recent decades,human activity combined with natural processes has altered the flow of the middle reach channel of the Yangtze River and interfered with its connection with Dongting Lake.This has resulted in progressively more frequent flooding in the area.This study uses hydrological data to analyze the annual maximum discharge and annual maximum stage development of the middle reach of the Yangtze River and Dongting Lake.In recent decades before the Three Gorges Project became operational in 2003,the annual maximum discharge and the maximum stage recorded in the middle reach of the river downstream of Dongting Lake had increased,a result of the weakening of the flood regulation function of Dongting Lake;the annual maximum stage at Luoshan station(downstream,close to the confluence of the Yangtze River and Dongting Lake) had risen by about 2.0 m during 1955-2005,(1.5 m attributed to annual maximum discharge and 0.5 m to river channel deposition).Observational data recorded after the Three Gorges Project was put into operation in 2003,it can be seen that deposition in the Dongting Lake has nearly ceased and the lake's connection with the Yangtze River is stable.It is evident that the flood regulation function of Dongting Lake will continue,and that during the lifetime of the Three Gorges Project,the flood situation in the middle reach of the Yangtze River and Dongting Lake will remain stable.     

Investigation of inner-basin variation: Impact of large reservoirs on water regimes of downstream water bodies

Large dams and reservoirs alter not only the natural flow regimes of streams and rivers but also their flooding cycles and flood magnitudes. Although the effect of dams and reservoirs has been reported for some vulnerable locations, the understanding of the inner-basin variation with respect to the effects remains limited. In this study, we analyse the Three Gorges Dam (TGD) built on the Changjiang mainstream (Yangtze River) to investigate the dam effect variations in the system of interconnected water bodies located downstream. We investigated the effect of flow alterations along the downstream river network using discharge time series at different gauging stations. The river–lake interactions (referring to the interactions between the Changjiang mainstream and its tributary lakes i.e. the Dongting and Poyang lakes) and their roles in modifying the TGD effect intensity were also investigated in the large-scale river–lake system. The results show that the water storage of the tributary lakes decreased after the activation of the TGD. Severe droughts occurred in the lakes, weakening their ability to recharge the Changjiang mainstream. As a consequence, the effect of the TGD on the Changjiang flow increase during the dry season diminished quickly downstream of the dam, whereas its impact on the flow decrease during the wet season gradually exacerbated along the mainstream, especially at sites located downstream of the lake outlets. Therefore, when assessing dam-induced hydrological changes, special attention should be paid to the changes in the storage of tributary lakes and the associated effects in the mainstream. This is of high importance for managing the water resource trade-offs between different water bodies in dam-affected riverine systems.     

1960年以来洞庭湖江湖连通河道松滋口枯水期分流变化特征及应对策略

河湖水文连通性强弱对于维系流域水资源安全、河湖生态系统稳定等方面具有重要意义.本文首先利用1960-2019年松滋口新江口与沙道观两站与干流枝城站实测水文资料以及河道典型横断面地形资料,采用Mann-Kendall法与趋势线法分析讨论枯水期松滋口分流变化的特征与诱因,然后,针对枯水期松滋口河道的分流问题提出河道治理方案.结果表明：松滋口枯水期的流量主要来自西支.在1960-2019年间,枯水期西支分流量呈现三峡大坝蓄水运行前后从下降趋势转变为显著上升趋势,而东支分流量在下荆江裁弯后至今基本处于断流状态,下荆江裁弯、葛洲坝运行及三峡大坝蓄水运行是其分流量变化的主要诱因.根据建立分流量与水位差（干流水位与河底高程）的回归关系,模拟出在松滋口西东支现有河道的基础上,河床高程分别下降1 m与2.5 m左右,其分流量可达到或接近1960s分流量水平,有助于缓解区域水资源与环境生态问题.     

三峡工程运行前后的长江中游河段冲淤变化(1975-2017年)

气候变化和流域人类活动等综合影响改变了河道演变的自然进程,尤其是流域大型水库的影响,深刻改变了下游的水沙通量与河道演变过程及趋势.以三峡工程为对象,研究坝下游水沙通量及河道演变过程对三峡工程运行的响应关系,可加深大型水利枢纽运行对下游河道演变影响的认识.本文以长江中游河段（宜昌-湖口河段）为研究对象,分析1975-2017年河道冲淤变化,结果表明：近40年来,长江中游河床已发生了累积性的冲刷,近坝段砂卵石河段冲刷强度先增强后减弱,沙质河段冲刷强度呈增强态势.三峡工程运行后不同河型演变特征归纳为：分汊河段江心洲以冲刷为主,上荆江河段内实施的航道整治工程稳定了江心洲形态,但面积受清水下泄的影响呈减小态势,枯水期主汊分流比呈减小态势,部分汊道发生了主支汊交替变化;下荆江及下游分汊河段江心洲面积虽然交替变化,整体上航道整治工程控制了江心洲规模;弯曲河段凸岸侧边滩以冲刷为主,急弯段的凹岸侧深槽淤积,微弯段凸岸边滩冲刷,对应的凹岸侧深槽相对稳定.     

长江与黄河入海活性硅输送规律及变化趋势

根据长江与黄河各一个完整水文年的调查数据,并结合历史资料分析了我国这两条大型河流活性硅((RSi,RSi=溶解硅(DSi)+生物硅(BSi))的入海通量及长时间序列的变化规律与影响因素.结果表明,长江与黄河RSi的组成存在显著的差异,二者水体中BSi/RSi的平均比值分别为0.22和0.49;黄河DSi的年平均浓度为长江的74%,而BSi年平均浓度却是长江的3倍.黄河水体中相对较高的BSi浓度反映了黄河流域水体浑浊度与土壤侵蚀程度较高,源自黄土高原高的泥沙输送量是导致黄河水体中BSi浓度较长江高的主要原因.长江与黄河下游RSi通量在丰水期、平水期与枯水期的比值分别为5.3∶3.1∶1.6与3.8∶3.4∶2.8,长江半数以上的RSi入海通量是在丰水期输出的,而黄河在3个时期的差异不明显.相比于径流的变化,1958-2014年间长江DSi通量变化主要是由DSi浓度的变化引起的,流域气候变化(如温度变化)是其浓度及其通量年代际变化的重要原因;而黄河1985-2001年间DSi通量下降是由于径流量与DSi浓度降低的双重原因引起的.气候变化,特别是温度的变化会对流域硅的风化速率与硅的产出产生重要影响,但其具体的影响有待进一步揭示.     

三峡工程蓄水后长江中游城陵矶—汉口河段过流能力变化及影响因素分析

受上游水库运行的影响,自2003年后长江中游河段河床调整,引起河道自身过流能力的变化.本文选取长江中游城陵矶—汉口河段作为研究对象,根据实测资料计算了 2003-2016年两个水文断面的水位—流量关系及特征流量变化,并采用一维水动力学模型计算了河段尺度的平滩流量.结果表明:(1)螺山站及汉口站2003-2016年的水位...     

PREDICTION OF IMPACT OF THE THREE GORGES PROJECT ON ESTUARY BEACH OF THE YANGTZE RIVER

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Ninth International Symposium on River Sedimentation(Oct.18-12, 2004, Yichang, China)

The Ninth International Symposium on River Sedimentation (9th ISRS) has been successfully held on Oct. 18 to 21, 2004 at the site of the partially completed Three Gorges Project on the Yangtze River near Yichang of Hubei Province, China. The Symposium is organized by the Ministry of Water Resources, People's Republic of China (MWR), sponsored by International Research and Training Center on Erosion and Sedimentation (IRTCES), Changjiang River Water Resources Commission (CWRC), China Institute of Water Resources and Hydropower Research (IWHR) and Chinese Hydraulic Engineering Society (CHES). Twenty nine organizations including the United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO), International Association of Hydraulic Engineering and Research (IAHR), International Association for Hydrological Sciences (IAHS) and National Natural Science Foundation of China (NSFC) are co-sponsors.     

三峡水库175 m试验性蓄水期调度运行对洞庭湖蓄水量变化的影响

长江干流与洞庭湖存在复杂的并联型分汇关系,当三峡水库调度改变长江径流过程时,会引起洞庭湖年内槽蓄量的变化,对于洞庭湖地区防洪、水资源配置和水环境保护产生显著的影响.本文建立了枝城至螺山站的荆江-洞庭湖水流模型,利用2008-2017年的三峡水库实际调度日数据,分析有、无三峡水库调度两种情况下洞庭湖槽蓄量的变化过程,同时利用建库前和近期的水位流量关系反映河道过流能力,分析了河道调整的影响.结果表明:由河道调整引起的槽蓄量变化在汛前消落期、汛期、汛末蓄水期和枯水期分别为-3.06%、0.12%、-0.01%和-13.31%.有三峡水库影响情况下,汛前消落期由于荆江"三口"进入洞庭湖的多年平均总径流增加23.94%,洞庭湖出口处城陵矶多年平均水位升高0.53 m,阻碍了洞庭湖出流,洞庭湖多年平均槽蓄量增长13.30%;汛期由于荆江"三口"分流量减少3.54%,城陵矶水位降低0.02 m导致出湖流量增多,因此洞庭湖多年平均槽蓄量减少0.20%;在汛末蓄水期,荆江"三口"分入洞庭湖的多年平均总径流量减少37.18%,城陵矶多年平均水位降低1.33 m,导致出湖流量增多,因而洞庭湖多年平均槽蓄量减少27.74%;在枯水期,荆江"三口"多年平均总径流量增加5.61%,城陵矶多年平均水位上升0.07 m,最终洞庭湖多年平均枯期槽蓄量增加2.96%.