近30年洞庭湖季节性水情变化及其对江湖水量交换变化的响应

江湖水量交换的变化影响着通江湖泊洞庭湖的水情,进而影响湖区社会经济及生态的可持续发展.以洞庭湖城陵矶站、南咀站以及长江干流宜昌站、螺山站1981-2012年逐日水位、流量观测数据为基础,采用单位根检验、方差分析和水位-流量绳套曲线等方法对洞庭湖季节性水情变化特征进行提取,并探究江湖水量交换变化对其产生的影响.研究表明:近30年来洞庭湖水情呈阶段性特征,与相对稳定的1981-2002年相比,2003-2012年湖泊水位总体呈下降趋势,年均水位下降0.43 m;枯、涨、丰、退水期各季水情变化特征为:2003年以后洞庭湖丰水期水位平均下降0.60 m,呈现出"高水不高"现象;退水期水位平均下降1.49 m,退水加快;枯水期水位略有上升,平均上升0.18 m;涨水期水位变化不明显.湖泊退水期水位降幅最为明显,尤其是10月大幅下降,平均下降2.03 m,有提前进入枯水期的趋势.水情变化与江湖水量交换变化密切相关:丰水期,三口(松滋、太平和藕池)分流量减小在一定程度上降低湖泊水位;退水期,三口分流量减小叠加城陵矶出口长江水位下降对洞庭湖产生拉空作用,湖泊出流加快水位被拉低;枯水期,主要是1 3月,城陵矶出口长江水位上升对湖泊顶托作用增强,湖泊出流减缓水位略有抬升.     

基于大地形变测量的中国大陆中长期强震危险区研究

应用GPS、 水准、 重力和跨断层形变观测资料, 在以往研究成果的基础上, 分析中国大陆现今地壳形变场、 重力场变化形态, 分析主要活动断裂带应变积累状态, 识别强闭锁、 高应变积累段, 结合大震对区域应变积累的影响, 估计未来10年尺度中国大陆地区可能发生大地震的危险区域。     

Monitoring the water balance of Lake Victoria, East Africa, from space

Using satellite gravimetric and altimetric data, we examine trends in water storage and lake levels of multiple lakes in the Great Rift Valley region of East Africa for the years 2003–2008. GRACE total water storage estimates reveal that water storage declined in much of East Africa, by as much as , while altimetric data show that lake levels in some large lakes dropped by as much as 1–2 m. The largest declines occurred in Lake Victoria, the Earth’s second largest freshwater body. Because the discharge from the outlet of Lake Victoria is used to generate hydroelectric power, the role of human management in the lake’s decline has been questioned. By comparing catchment water storage trends to lake level trends, we confirm that climatic forcing explains only about 50decline. This analysis provides an independent means of assessing the relative impacts of climate and human management on the water balance of Lake Victoria that does not depend on observations of dam discharge, which may not be publically available. In the second part of the study, the individual components of the lake water balance are estimated. Satellite estimates of changes in lake level, precipitation, and evaporation are used with observed lake discharge to develop a parameterization for estimating subsurface inflows due to changes in groundwater storage estimated from satellite gravimetry. At seasonal timescales, this approach provides closure to Lake Victoria’s water balance to within . The third part of this study uses the water balance of a downstream water body, Lake Kyoga, to estimate the outflow from Lake Victoria remotely. Because Lake Kyoga is roughly 20 times smaller in area than Lake Victoria, its water balance is strongly influenced by inflow from Lake Victoria. Lake Kyoga has been shown to act as a linear reservoir, where its outflow is proportional to the height of the lake. This model can be used with satellite altimetric lake levels to estimate a time series of Lake Victoria discharge with an rms error of about .     

大地形变监测预报在中国西部防震减灾事业中的基础作用

本文以巩固和发挥大地形变地震监测预报基础地位和作用、积极推进中国西部防震减灾事业可持续性和协调性发展为主旨,回顾了西部地区20世纪70年代初至“九五”前期大地形变监测与地震预测研究工作基础,介绍了“九五”后期至今大地形变监测与地震预测研究的主要进展,并对该领域发展中所面临的一些问题进行了初步探讨。     

High accuracy measurements of water storage change in Mining Lake 111, Germany

Several pressure sensors were deployed in a small lake to determine its storage change. It could be shown that a deep enough deployment and an averaging over a time interval of 1 hour and 5 measuring points allowed for a measurement of 1 or 2 kg/m² (i.e. 2 mm of water column) of changes in the storage on the scale of the lake size. This accuracy for the lake storage could not be achieved by other methods, especially if conditions were difficult, e.g. snowfall, or in cases when precipitation was small. Finally, the pressure measurement - originally intended to roughly determine the water level - turned out to be a direct measurement of water mass in the lake, which was the proper magnitude for exchanges between atmosphere and lake. Hence the measurement of lake storage could become an interesting approach even for meteorological measurements, such as precipitation and evaporation on a water surface.     

五大连池水质现状及近30年前后变化

2012—2013年春、夏、秋季,对五大连池11个采样点的水质变化进行研究,分析湖水水质现状,比较30年前后湖泊的水质变化并评估五大连池富营养化程度.结果表明,五大连池不同部分、季节、年份的水质参数指标波动剧烈,可能是受水产养殖及氮、磷浓度变化影响,2池和3池浮游生物量及叶绿素a浓度明显较低;同1980s相比,水质变化较大,一些指标显示水质已趋向好转,但5池却接近重度富营养化,说明近几年的还湿、迁居等保护措施初见效果,但整个湖泊水质恢复需要漫长过程.     

夏季短期调水对太湖贡湖湾湖区水质及藻类的影响

贡湖湾作为"引江济太"工程长江来水进入太湖的第一站,湖湾水体生态环境的变化是对调水工程净水效果的最好响应,因此本文针对贡湖湾一次夏季短期调水展开调查研究,分别取2013年7月24日(调水前)和2013年8月18日(短期调水后)两次监测水样的水体理化指标和浮游藻类群落数据进行了对比分析,并对浮游藻类群落与环境因子做了相关性分析.结果表明:受来水影响,短期调水后监测区水体的p H略有下降,溶解氧、浊度、硝态氮、总氮、总磷以及高锰酸盐指数等水体理化指标浓度均较调水前有所升高;其中受调水影响最为显著的区域为望虞河的入湖口区、湾心区.两次监测调水前后湖区水体优势藻种属未发生变化,仍以微囊藻为主,但蓝藻种属比例有所下降,绿藻和硅藻等种属比例则有所上升.望虞河入湖口区和贡湖湾湾心区的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数受调水的影响升高.同时,浮游藻类群落结构与受水水体理化参数的冗余分析结果表明,此次监测的短期调水后,太湖贡湖湾监测湖区水体p H、溶解氧、硝态氮、总氮、总磷、高锰酸盐指数等环境因子与浮游藻类的群落分布呈显著相关,是影响受水水体中藻类群落的主要环境因子.     

改进的GRACE约束正演法及其在尼皮贡湖陆地水储量变化估计中的应用

准确估计北美尼皮贡湖的陆地水储量(Terrestrial Water Storage,TWS)变化对该区域水资源调控具有重要意义.GRACE和GRACE-FO时变重力场被广泛用于定量估计TWS变化,然而截断与滤波处理会削弱信号幅度,造成信号泄漏.对于小区域尺度的研究,该现象尤为显著.约束正演法能减小泄漏误差,但是面对多质量块,传统迭代策略的收敛性能受初值影响大.为此,本文采用多个质量块分批迭代的策略,改进约束正演法在尼皮贡湖的收敛性能.模拟实验结果表明,在无偏差空间约束下,本文方法与逐格网点同时迭代和多个质量块同时迭代的策略相比,在尼皮贡湖区域绝对偏差的均方根分别降低了2.27 mm·a^-1和1.77 mm·a^-1.进一步,利用改进方法估计尼皮贡湖TWS变化,并与卫星测高数据进行对比.研究结果表明,本文方法显著降低了尼皮贡湖TWS的信号泄漏影响,恢复后的TWS信号幅度约为逐格网点同时迭代和多个质量块同时迭代策略的1.2倍.经泄漏改正后,GRACE/GRACE-FO反演的尼皮贡湖TWS与卫星测高水位变化时间序列的长期趋势相吻合.本文可为研究其他小尺度区域TWS提供一定参考.

     

南水北调东线调度对南四湖水质的影响

南水北调东线一期工程2013年通水,必将对南四湖水质产生重大影响.借鉴既有成功理论方法,建立南四湖三维水力调配和水质模型,并经实测值验证.利用该三维模型,模拟南水北调东线一个完整调水期中的南四湖常规、干旱调水工况调度运行过程,分析南四湖上级湖、下级湖的水力和水质变化规律,提出加强和改善南水北调东线调度管理的措施和建议,既可充分发挥南水北调工程效益,又可改善南四湖水质.     

南北地震带和青藏块体东部近期大地形变与地震特征

通过研究南北地震带及青藏块体东部地区２０多年来大地形变场演化特征及其与地震活动的呼应关系，发现大地形变既具有时空分布的不均匀性，各分区形变场又具有同时段的宏观相似性；继承性运动是现代地壳运动的总趋势，而运动方式为波浪式，涌动式推进。地壳运动过程中存在着区域为能积累阶段和释放调整阶段，这可能是地震活动的相对平静与活跃的动力机制。     

“引江济太”20年: 工程实践、成效和未来挑战

过去几十年太湖流域经济社会快速发展,但由于经济增长方式尚未根本转变,流域水循环系统遭到无序干扰和破坏,太湖水污染问题严重,水质型缺水问题突出,流域水安全面临巨大挑战. “引江济太”作为太湖流域水安全保障的关键措施和流域水环境综合治理的重要举措,自2002年启动实施以来,以丰补枯,增加流域水资源供给;以动治静,抑制太湖蓝藻大规模暴发,改善流域区域水环境;科学应对,保障突发水污染事件和重大活动期间供水安全,取得了显著的综合效益,社会各界予以了广泛关注. 本文基于监测数据和大量文献,在综述“引江济太”实践背景、过程和成效的基础上,重点围绕“引江济太”调度模式、水量水质保障、洪旱风险管控、调水事件驱动等进行了研究. 结果表明,“引江济太”通过试验探索回答了流域治理管理的一些关键科学问题,已经成为提升流域水资源和水环境承载能力的重要手段. 面对极端气候变化、流域水循环格局变化、保障长三角一体化高质量发展水安全新需求和挑战,建议“引江济太”实践中,探索多目标统筹协调调度、开展数字孪生太湖调水、促进流域骨干水网建设,实现”引江济太”综合效益最大化.     

大气变化对位移、重力和倾斜观测影响的理论计算

利用弹性地球负荷理论和流体静力学平衡假设条件下的干空气及其垂直温度梯度分布,理论计算了大气压力作用下地表位移、重力和倾斜格林函数．详细讨论了不同地球模型、台站高程、周边地形、地表大气温度和水汽含量等因素对计算结果的影响．数值结果说明大气效应弹性项影响主要来自于远离台站的区域;引力项对重力的影响主要贡献来自于台站近区,对倾斜的影响来自于远离台站的区域．各种因素对大气重力和倾斜格林函数的影响分别在0.1°和1°角距范围内,但其综合影响较为复杂．     

春季巢湖水温和水体叶绿素a浓度的变化关系

根据2007年3-6月的巢湖逐时气象观测资料和水环境监测资料,分析了水体叶绿素a浓度、水温和气温的时间变化规律以及相互之间的关系.结果表明:水温日变化幅度小于气温日变化幅度,多项式拟合决定系数较高,为0.81;水温与水体叶绿素a浓度逐时变化关系不稳定,线性拟合决定系数变化范围为0到0.91,平均为0.35;水温日平均与...     

二维水质模型在武汉东湖引水工程中的应用

以"大东湖生态水网"工程的实施为契机,应用MIKE21软件对武汉东湖引水工程进行数值模拟.利用东湖2008年6月和7月实测的水深、TN和TP数据率定了模型参数(床底摩擦力和涡粘系数),并利用2010年7月实测数据建立水动力学模型和对流扩散模型,模拟了四种引水工况下模型运行35 d之后东湖水体中TN、TP浓度分布情况,并比较四种工况的模拟结果.结果表明:在设置两个引水口以及考虑风速影响的情况下,东湖水体中TN、TP浓度分布最均匀.对"大东湖生态水网"工程的实施具有一定的指导意义.     

基于富营养化阈值的松花湖水环境容量分析

通过对松花湖水体中浮游植物的绝对优势种——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)单藻株生长与磷、氮定量关系的室内模拟研究,得出松花湖富营养化发生的阈值为：总磷浓度0．065 mg/L,总氮浓度0．843 mg/L．利用风险分析理论和蒙特卡罗随机模拟方法,在分析2002-2004年松花湖水体中总磷和总氮浓度实际分布规律的基础上,提出了计算湖、库总磷和总氮水环境容量的不确定性方法．通过对松花湖磷、氮水环境容量的计算,得出松花湖流域总磷和总氮的最大允许排放量为2123．78 t/a和7018．82 t/a,为了使松花湖富营养化发生的概率在0．001以下,总磷和总氮需要分别削减3208．34 t/a和18648．91 t/a．     

Continuous measurement of the depth of water table (inundation) in wetlands with fluctuating surfaces

Assessment of the water table in compressible and/or floating peatland mats requires a remote sensor that can measure simultaneously the elevation of the peat surface and the water level. A simple device, comprising two potentiometers, a float and ‘bog shoe’ was used to measure the water level and peat surface witin 0-3 mm. The water table (depth of water level relative to the peat surface) was then calculated.     

高原湖泊水质变化趋势及驱动因素研究:以四川邛海为例

邛海是四川第二大湖泊,地处高原,距离西昌市城区不足5 km,生态位置重要。本文以近20年邛海湖区主要水质监测数据为依据,采用M-K检验定量解析了水生态环境历史变化特征,建立邛海污染物浓度、营养状态指标的时空对应关系,分析其驱动因素,识别风险并提出对策建议。结果表明:(1)1980s-2000年是有记录以来邛海水质最差的时期,总氮(TN)、总磷(TP)浓度远超地表水Ⅲ类标准;(2)2003—2020年,邛海氨氮(NH₃-N)、高锰酸盐指数(COD_Mn)年际变化总体呈下降趋势,TN、TP、透明度、溶解氧浓度年际变化趋势总体不明显,COD_Mn、TN、TP浓度在研究期间出现多个显著变化过程;(3) 2003—2020年,邛海营养状态整体为中营养水平,综合营养状态指数TLI(Σ)为33.82±6.88,叶绿素a(Chl.a)浓度为(4.234±3.903) μg/L,TLI(Σ)和Chl.a浓度年际变化没有显著趋势;(4)多年数据统计表明,邛海宾馆所在区域水质最差,邛海湖心水质最好,2003—2020年COD_Mn、TP等指标最大单月浓度均出现在邛海宾馆所在水域;(5)COD_Mn浓度在枯水期低于丰水期,NH₃-N浓度在枯水期高于丰水期,TP浓度高值和低值集中出现在枯水期,TN各月浓度没有显著差异,Chl.a浓度与COD_Mn、TP、NH₃-N浓度呈显著正相关,从水体中氮磷比来看,磷是邛海藻类生长限制性元素;(6)面源污染主要通过邛海大小支流入湖,环湖湿地对邛海面源污染削减效果总体有限,未来邛海发生水华的风险较大,建议以小流域为单元推进陆源污染控制,按照“游在邛海,吃、住在城区”的理念布局旅游发展,探索用“物理+生态”方式调控和预防邛海水生态系统失衡的问题。     

海南琼海加积井水位对远大震的同震响应特征研究

本文收集整理了2001～2010年海南琼海加积井水位对震中距小于8000km、Ms≥7.8的远大震的同震响应资料,统计了水位变化的形态,分析了同震响应水位变化的幅度与震级及井震距的关系,核实了出现水位变化时的地震波震相.结果表明,同震响应形态表现为以阶升为主,无振荡类型的变化;水位的变化幅度与井震距、震级有一定的关系;该井的同震响应表现出一定的方向性;引起同震响应的地震波大多为面波,有一部分为周期较长的S波.     

“引江济淮”工程对安徽菜子湖水龄分布的影响

菜子湖是"引江济淮"工程的重要输水通道,其水体输运和物质交换将因输水工程发生改变.本文基于环境流体水动力学模型（EFDC）建立了菜子湖水龄模型,在将模型与实测水文数据验证满足精度的前提下,设计14种方案计算菜子湖在季风影响下的水龄,工程实施期间菜子湖在丰、平、枯季的水龄与流场,以及枯水季调水情景下同风速8种风向和强风向3种风速时的水龄.数值试验的模拟结果表明：菜子湖湖体水龄分布具有时空差异性,无风条件下,春、夏、秋、冬季的湖体的平均水龄分别为120.93、33.19、92.92、101.48 d,而在季风影响下,春、夏、秋、冬季平均水龄分别为75.23、32.45、81.80、66.16 d;西部L2湖水龄较长,东部L1湖和南部L3湖水龄较短;输水工程将改变L1和L3湖的流场,对L2湖流场几乎无影响;输水工程实施后,菜子湖水龄分布主要受风场及输水影响,不同风向对菜子湖各湖区影响不同,西南风有助于L1湖水体交换,北风有助于L2湖水体交换,东风有助于L3湖水体交换,而当风向为东北风时,3个湖区水龄均较小;枯水季调水有利于L1湖和L3湖水体交换,但对L2湖水体交换作用不明显.     

Scenario-based water resources planning for utilities in the Lake Victoria region

Urban areas in the Lake Victoria (LV) region are experiencing the highest growth rates in Africa. As efforts to meet increasing demand accelerate, integrated water resources management (IWRM) tools provide opportunities for utilities and other stakeholders to develop a planning framework comprehensive enough to include short term (e.g. landuse change), as well as longer term (e.g. climate change) scenarios. This paper presents IWRM models built using the Water Evaluation And Planning (WEAP) decision support system, for three towns in the LV region – Bukoba (Tanzania), Masaka (Uganda), and Kisii (Kenya). Each model was calibrated under current system performance based on site visits, utility reporting and interviews. Projected water supply, demand, revenues and costs were then evaluated against a combination of climate, demographic and infrastructure scenarios up to 2050. Our results show that water supply in all three towns is currently infrastructure limited; achieving existing design capacity could meet most projected demand until 2020s in Masaka beyond which new supply and conservation strategies would be needed. In Bukoba, reducing leakages would provide little performance improvement in the short-term, but doubling capacity would meet all demands until 2050. In Kisii, major infrastructure investment is urgently needed. In Masaka, streamflow simulations show that wetland sources could satisfy all demand until 2050, but at the cost of almost no water downstream of the intake. These models demonstrate the value of IWRM tools for developing water management plans that integrate hydroclimatology-driven supply to demand projections on a single platform.