梯级电站水温累积影响研究

采用数学模型进行梯级电站的水温累积影响研究,预测了雅砻江锦屏一级和二滩两个梯级电站联合运行时的库区水温分布及下泄水温过程,并与二滩电站单独运行时的水温进行比较。结果显示,锦屏一级水库全年稳定分层,库底保持稳定低温8.6℃,坝前表层水温在12.7~24.2℃内变化,下泄水温明显延迟。二滩库区在单独运行和联合运行时均稳定分层,但联合运行较单独运行时库表水温降低,库底水温升高,水温分层有所减弱,而下泄水温过程的延迟和均化现象进一步加强,梯级电站的累积生态环境效应显著。     

丰满水库水温的原型观测及分析

为探究寒区冰封水库热状况的时空演变规律,于2010年6月~2011年8月对丰满水库的水温和冰情进行了原型观测。基于现场观测资料,阐述了丰满库区不同季节热结构的变化规律,重点分析了汛期洪水过程对分层结构的影响,并发现解冻初期水库表层浮力流动现象。同时,典型水温分层期1月和6月的坝前75~800m范围4条水温观测垂线基本一致,且同期电站下泄水温与坝前取水口对应高程平均水温差异较小,说明该水域范围内无三维水温效应。由于深层取水影响,丰满电站下泄水温过程较为稳定,但与坝址天然水温相比,5~7月、10~12月分别表现出月平均高达10.8℃、7.9℃的春夏低温水和秋冬高温水现象。此外,冰情监测结果表明,丰满水库冬季基本全库封冻,坝前最大冰厚约0.7m,且库区冰厚沿程出现不均匀分布的规律。     

梯级水库水温影响的极限

水库的修建给防洪、发电、灌溉、供水等带来巨大经济效益的同时,也对环境产生一定的影响,尤其是水库泄流对下游河道水温的改变,扰乱下游动、植物繁殖与生长的自然节律,而梯级水库无疑将这一影响进行了放大。为研究水库梯级修建对水温的极限影响,构建了虚拟水库Alpha,并使Alpha水库首尾相连无限叠加,采用宽度平均的立面二维数学模型CE-QUAL-W2对梯级水库水温进行模拟。结果表明:河流梯级开发带来的水温累积影响存在极限,梯级开发使水温分层现象极大地弱化,但库区分层结构不会消失;经过22个梯级调节,水库下泄水温相对来流水温不再变化,在同一时刻、同一位置无论是表层水温还是库底水温均与上游梯级相同,库区流场也与上游流场相同;水库水温累积影响达到极限表明入流热量、出流热量完全达到平衡。     

热分层效应控制的水库水体氢氧同位素特征

为掌握水库热分层与氢氧同位素空间分布的关系,研究了广西兴安县五里峡水库夏季氢氧同位素空间分布特征及影响因素。研究表明:①五里峡水库夏季出现明显的热分层,库表层至-5 m为表水层,-5 m至-20 m为温跃层,-20 m以下为底温层;②五里峡水库δ18O、δD值沿大气降水线分布,但均落在桂林市大气降水线右下方,其线性方程为δD=4.66δ18O-10.85（R2=0.76）,其斜率与全球大气降雨线（GMWL）和桂林市降雨线（CLMWL）的斜率和截距差异明显,表明五里峡水库主要由降水补给,但在补给五里峡水库前已经过了强烈的蒸发作用和水岩作用;③ δ18O、δD随水深的增加逐渐偏负,具有表水层 > 入库水体 > 温跃层 > 底温层 > 出库水体（>表示偏正）的垂向分布特征。分析认为入库水体氢氧同位素的季节变化和蒸发作用随深度增加而降低是五里峡水库夏季分层期间水体氢氧同位素垂向变化的主要影响因素。     

龙羊峡水库水温结构演变及其对下游河道水温影响

多年调节水库由于年际运行过程的差异引起水库水温结构变化,探明其规律及对下游河道水温响应具有重要意义。以黄河龙羊峡水库为研究对象,利用水库蓄水后的1988～2008年运行过程及水温观测资料,分析了水库运行方式与水温结构变化关系,探讨了水库不同运用过程对下游河道水温的影响。研究结果表明:龙羊峡水库水温结构演变及其对下游河道水温影响程度与水库运用过程密切相关。12～3月,水温结构为弱分层或等温分布,较高水位的蓄热增温效应明显,下游河道水温与水库水位变化具有同相位关系;5～10月,水温结构为分层分布,水位是决定分层形态变化最主要因素,下游河道水温与水库水位变化具有反相位关系,同时,水位与河道水温在不同的出入库水量条件下,呈现不同的线性相关关系。11月和4月,水温结构近乎为等温状态,也是水温结构变化的转折点。研究成果为分析大型水库在不同运行条件下水温结构及下游河道水温提供一定的参考依据。     

溶解无机碳及其同位素组成特征对初期水库过程的响应——以新建水库(洪家渡)为例

水坝拦截引起的生物地球化学影响越来越引起人们的重视.本文以我国西南喀斯特地区新建的洪家渡水库为例,详细分析了该水库入库水体、出库水体和水库坝前水体的溶解无机碳含量(DIC)及其同位素组成(δ13CDIC)特征.结果表明:河流经水库作用后水体无机碳体系发生显著变化.洪家渡水库入库水体DIC和δ13CDIC值的年均分别为2.14 mmol/L和-6.6‰,库区表层水体为2.12 mmol/L和-6.5‰,出库水体为2.22 mmol/L及-8.6‰.总体上,入库水体DIC含量低于出库水体,而溶解无机碳同位素组成却比出库水体偏正.就全年平均而言,出库水体的DIC浓度比入库水体和库区表层水体中分别高出3.7%和4.7%;同时,其DIC的同位素组成相对更偏负,出库水体中δ13CDIC值比入库水体和库区表层水体分别偏负30.3%和32.3%.在垂直剖面上,水体中DIC含量随着深度的增加而增高,δ13CDIC值随水深的增加而偏负.由于水库为底层泄水,使得出库水体中DIC含量增高,而δ13CDIC值偏负.河流受水坝拦截后,水化学特征发生显著改变,逐渐向湖沼型方向演化.     

东江三大水库联合调度下惠州河段水温变化响应研究

以东江流域控制站点博罗站为代表,通过构建一维水流水温模型,计算分析了东江三大水库不同出库流量对下游惠州河段水温的影响,探讨了该地区基于水温的鱼类生态调度目标,提出了东江三大水库3月份的水库联合生态调度方案.研究结果表明,在东江三大水库出库流量比例不变的情况下,博罗站3月份水温随着流量的增大而增大,但变化并不明显;在博罗站流量不变的情况下,东江三大水库出库流量的变化对博罗站水温有较大的影响,其中以白盆珠水库的影响最为显著.结合前人的研究成果认为,在博罗站流量320m3/s的情况下,保持白盆珠水库3月份最小出库流量为30m3/s,有利于东江下游惠州河段的生态条件改善.     

低坝影响下的流场与淤积形态特性试验研究

为研究径流式低坝影响下的水流流动与泥沙淤积特性,开展水槽试验,基于图像测量技术,获取并解析坝附近区域流场信息及典型淤积形态。结果表明：坝前附近流段纵向流速在垂线上出现衰减区,减幅随水流强度增大而减小;坝顶断面纵向和垂向流速沿垂线的分布均呈现显著的分区特性,分区界限几乎不受水流强度的影响;随坝顶水深增加,坝下游漩涡涡心向下游及河底移动,面积和强度皆增大;坝上游淤积形态特性对水流强度的变化非常敏感,在较低强度来流下,呈接近坝体的稳定曲面斜坡,而在高强度来流下,不形成稳定淤积体;坝下游形成动态稳定的淤积斜坡,纵剖表面线呈抛物线规律,随来流强度变异程度小。     

低坝影响下的流场与淤积形态特性试验研究

为研究径流式低坝影响下的水流流动与泥沙淤积特性,开展水槽试验,基于图像测量技术,获取并解析坝附近区域流场信息及典型淤积形态。结果表明:坝前附近流段纵向流速在垂线上出现衰减区,减幅随水流强度增大而减小;坝顶断面纵向和垂向流速沿垂线的分布均呈现显著的分区特性,分区界限几乎不受水流强度的影响;随坝顶水深增加,坝下游漩涡涡心向下游及河底移动,面积和强度皆增大;坝上游淤积形态特性对水流强度的变化非常敏感,在较低强度来流下,呈接近坝体的稳定曲面斜坡,而在高强度来流下,不形成稳定淤积体;坝下游形成动态稳定的淤积斜坡,纵剖表面线呈抛物线规律,随来流强度变异程度小。     

三峡工程对宜昌-监利河段水温情势的影响分析

三峡工程蓄水使得下游长江河道水温情势发生显著变化,并对下游生态环境产生重要影响。基于宜昌水文站14年的实测资料,采用纵向一维水温模型模拟分析了宜昌至监利300 km河道水温变化过程,探讨了不同蓄水期三峡工程下泄水温变化对坝下鱼类产卵场的影响程度。结果表明:①三峡工程蓄水后宜昌断面水温出现了平坦化及延迟现象,低温水和高温水效应明显;175 m蓄水期宜昌断面4月、12月,水温分别较蓄水前改变-4.3℃、3.7℃。②三峡工程的运行使得下游河道水气热交换量发生变化,但干流流量较大使得水温沿程恢复效果较弱;工程调蓄对坝下河段的影响占主导作用,三峡工程调蓄对监利断面4月、12月存在-3.2℃、3.0℃的温度影响。③三峡工程蓄水后,宜昌中华鲟产卵场冬季20.0℃的水温出现时间推迟1~4旬,监利四大家鱼产卵场春季18.0℃的水温出现时间推迟1~3旬,并随着蓄水位的抬升,推迟幅度逐渐加大。     

基于集对分析模型的新疆水资源开发利用评价

新疆属干旱半干旱区,水资源能否合理开发利用是新疆实现可持续发展的关键.以2007年新疆水资源利用数据为基础,对新疆各项水资源开发利用指标进行了分析,并采用集对分析法对新疆水资源的开发利用程度进行了评价,结论是新疆水资源利用现处于初级水平,但同时又表现出了一定的不协调性,主要为用水结构和管理的不协调,其中又以东疆和南疆较...     

新疆地下水资源开发利用中存在问题及对策

本文应用水文地质学理论,分析了新疆地下水的分布、形成规律及特点,运用水资源系统理论,从管理角度分析了新疆地下水资源评价及地下水开发利用规划设计、地下水开发利用现状、地下水管理等方面存在的问题,以社会经济、生态环境、资源可持续发展为基点,提出地下水资源开发利用规划及管理应遵守的原则,对地表水、地下水要统一评价、统一规划、统一管理.要重视前期工作,加强基础研究,合理开发利用地下水资源,并提出了具体的对策与措施.     

浅谈塔里木河流域水资源保护与可持续发展

分析了新疆塔里木河流域水资源利用与保护目前存在的主要问题,提出了相应的对策即;建立社会主义市场机制与政府宏观调控相结合的水资源管理体系;在塔里木河水资源管理中推行可持续发展影响评价制度;并建立塔里木河水资源保护与开发利用措施。     

被动微波遥感反演中国西部地区雪深、雪水当量算法初步研究

雪深、雪水当量是积雪研究中重要参数，其在流域水量平衡和融雪径流预报以及雪灾监测与评价中起着重要作用。Chang等(1987)以辐射传输理论和米氏散射为理论基础，假定积雪密度和颗粒大小为常数，利用实测雪深数据和SMMR的亮温数据，通过统计回归方法，建立了雪深与18 GHz和37 GHz水平极化的亮温梯度之间的关系，发展了SMMR半经验的反演雪深的算法。后在此基础上又发展了针对SSM/I的半经验反演雪深算法。2002年发射的装载于Aqua卫星上的AMSR E是新一代的被动微波辐射计，性能较以往星载被动微波辐射计有较大提高，采用了改进后的SSM/I的半经验算法作为其估算全球雪水当量的反演算法。 将AMSR E的雪水当量产品与气象台站观测的雪水当量进行比较，发现在新疆地区和青藏高原地区雪水当量的RMSE分别达到31.8 mm和21 mm。本研究旨在建立基于AMSR E亮温数据，适用于中国西部地区的雪深和雪水当量反演算法。首先收集整理了2003年新疆地区的雪深、雪水当量数据和AMSR E亮温数据，去除错误样本，利用统计回归的方法，建立了新疆的反演雪深、雪水当量的半经验算法，算法中加入积雪覆盖度参数，较以往的算法有所改进，与气象台站观测数据比较，结果也表明新疆地区建立的经验算法较AMSR E的雪水当量算法有较大改进，RMSE为15.7 mm。但青藏高原地区因海拔高，地形复杂，大部分地区积雪较浅,空间分布不均和冻土存在等诸多因素运用同样的方法建立反演算法，结果不甚理想，以后的研究将重点消除这些干扰因素。     

丰源煤矿矿井涌水规律及控制因素分析

丰源煤矿位于新疆呼图壁县白杨沟内,井田开采历史较长,存在大量老窑水富集区,且紧邻白杨沟河,故煤矿主井长期面临涌水问题,对主井进行了近两年的排水,涌水量仍未见明显降低,推测主井与白杨沟河、老窑水之间存在较复杂的导水通道。对丰源煤矿及其邻区开展了构造地质调查、水文地球化学分析、地球物理勘探等工作,对矿井突水通道位置和范围变化等情况进行了空间动态连通性分析,基本查明了影响矿井涌水量的主要因素,即:(1)NE向的断层F_4、F_5有一定阻水性;(2)NW向、近EW向节理、断层密集带构成了区域的优势导水结构面;(3)塌陷坑及河道衬砌严重破坏段为拉张塌陷区,构成了地表水和浅层潜水的主要渗漏补给区。     

全球变暖对新疆水循环影响分析

随着全球气候变暖,新疆地区降水量、冰川数量、径流量、地下水位等自20世纪80年代中后期以来发生了很大的变化.通过对61个国家水文、气象站点20世纪50年代到2000年的降水量、气温、冰川、径流量、湖泊水量、地下水位的变化资料分析,探讨了新疆水循环的变化趋势和原因.结果表明:新疆地区降水量增加主要是由于全球水循环速度加快引起的.通过分析新疆高山冰川的变化,试图揭示全球气候持续变暖对新疆乃至整个西北地区水资源可能造成的巨大影响.     

1961—2017年基于地面观测的新疆积雪时空变化研究

选取新疆89个气象站1961—2017年逐日积雪深度观测资料, 分析近60 a新疆冬季最大积雪深度及积雪日数的时空变化特征。结果表明： 新疆冬季最大积雪深度以天山为界, 天山以北多于南部, 北疆北部和伊犁河谷最大达60 ~ 100 cm, 天山山区及天山北坡30 ~ 60 cm, 南疆大部地区不足20 cm; 新疆北部最大雪深多出现在1996年以后, 也是新疆气候由暖干转为暖湿的阶段。近60 a新疆区域尤其是北疆、 天山山区冬季最大积雪深度呈显著增加趋势, 南疆略有增加; 89个气象站中87.6%呈增加趋势, 20个显著增加, 主要分布在天山以北地区。分析不同积雪深度出现的日数, 新疆区域、 北疆地区、 天山山区≤10 cm积雪约占积雪总日数的48% ~ 58%, 10 ~ 20 cm积雪占24% ~ 32%, 20 ~ 30 cm积雪占12% ~ 15%, >30 cm积雪约占5%左右; 南疆地区以≤5 cm积雪为主。新疆区域、 北疆地区以及天山山区积雪日数总体呈减少趋势, 其中≤10 cm积雪日数减少, 尤其北疆显著减少, >20 cm积雪日数显著增加, 南疆变化不明显; 空间变化趋势分布基本与区域变化一致。     

基于灾情数据的新疆雪灾的评估与区划

选取1955-2017年新疆因雪灾造成的牲畜受灾数量、作物受灾面积、经济损失三大灾情数据,揭示新疆雪灾时间和空间分布特征,通过构建雪灾灾损指数,对新疆雪灾进行区划。分析表明：新疆雪灾的发生北疆多于南疆,山区多于盆地,西部多于东部,主要集中发生在阿尔泰山区、天山山区及昆仑山区,灾情最重的是阿勒泰地区、伊犁地区、塔城地区;进入2000年以后,雪灾呈现明显高位震荡特点;利用多指标综合评估法,运用连续型随机变量分布密度近似求法,求得的新疆雪灾灾损指数,能客观反映新疆雪灾灾情;雪灾灾损指数遵从Γ分布,根据Γ分布函数属性及各类雪灾事件发生概率,进行了新疆雪灾等级区划。研究成果可为决策服务及气候可行性论证提供理论依据,对科学准确地制定防灾备灾措施、及时组织开展雪灾应急救助工作以及灾后的恢复重建决策给予一定参考。     

春季热带海温与北疆夏季极端降水的关系研究

基于1961—2017年北疆47站夏季逐日降水资料、NOAA海温资料和NCEP/NCAR再分析资料,利用90%分位确定北疆夏季单站降水阈值,得出极端降水量,讨论了春季热带海温与北疆夏季极端降水的关系。结果表明：北疆夏季极端降水和春季热带印度洋（20° S~15° N,50°~110° E）及赤道东太平洋（15° S~15° N,90°~180° W）海温呈正相关,两个关键区春季热带海温异常偏暖时,北疆夏季极端降水偏多,仅春季热带印度洋关键区海温异常偏暖时,北疆西北地区夏季极端降水偏多。当春季热带印度洋和赤道东太平洋关键区海温同时异常偏暖时,200 hPa西风急流轴明显偏南,500 hPa西西伯利亚和中亚地区低值系统活跃,南方路径输送的水汽增加,有利于北疆夏季极端降水的发生;仅春季热带印度洋关键区海温异常偏暖时,200 hPa西风急流强度增强,500 hPa西西伯利亚地区低值系统活跃,配合偏东路径的水汽输送,北疆西北地区夏季极端降水偏多。     

基于遥感和GIS的新疆绿洲城市扩展时空动态变化分析

以新疆16座城市为研究对象, 运用多时相卫星遥感资料, 利用遥感和GIS技术提取城市的空间特征信息, 并通过城市扩展强度、扩展速率以及城市空间形态紧凑度和分形维数等指标定量分析了1990-2010年以来新疆城市扩展时空动态变化的过程和特征. 结果表明: 新疆城市的空间分布由其独特的自然环境和绿洲经济所决定, 许多城市的发展依托于绿洲, 城镇的形成具有"亲水性"的特点, 由于新疆地域辽阔, 交通干线附近往往形成城镇相对集中的城市带或城市群. 南北疆城市之间在扩展速度及强度上存在较明显的差异, 位于北疆天山北坡经济带上的城市大多属于扩展速度相对较快、扩展强度相对较大的扩张类型, 而南疆城市的扩展速度则相对较慢、扩展强度也相对较小.通过对城市紧凑度和分维数变化的分析发现, 新疆城市平均紧凑度呈下降趋势, 而分形维数呈增长的趋势, 说明整体上新疆城市空间结构有趋于松散化的趋势, 城市的空间结构不够合理, 有待改善.