洞庭湖冲淤变化分析(1956-1995年)

根据１９５６－１９９５年洞庭湖水文泥沙原型观测和地形测绘等翔实资料,运用输沙量法和地形法对洞庭湖冲瘀变化进行了认真的统计分析,分析结果表明,洞庭湖来水量以四水为主,占５７．８％,来沙量以四口为主,多年平均沉积率为７４．０％,出湖仅占２６．０％;淤积量及湖水沙量随着四分流分沙比的减少而减少。     

近30年来鄱阳湖湖盆地形演变特征与原因探析

利用鄱阳湖1980、1998和2010年3期湖盆水下地形数据,结合出、入湖泥沙输移数据以及流域水土流失、水库建设等资料,较为系统地研究鄱阳湖近30年来湖盆冲淤的时空变化特征及其影响因素.研究表明,1980-1998年,松门山以南主湖体位置淤积现象明显,平均淤高0.82 m,该淤积主要是由这一阶段内流域水土流失加剧所引起的;1998-2010年,在大规模植树造林和水库建设等人类活动影响下,鄱阳湖淤积现象减缓.但是在入江水道上湖盆高程显著下降,平均下降速率高达30.75 cm/a,这与入江水道处持续采砂和水流冲刷等因素有关;近30年来,"五河"入湖的洲滩区域冲淤变化及趋势有所差异,修水、抚河及赣江三角洲呈现逐渐降低的趋势,饶河入湖漫滩总体上以淤积为主,且地形坡度趋于变缓.研究结果对鄱阳湖水资源合理开发、水利工程建设及航运管理等均具有一定的实践和参考价值.     

洪泽湖水沙变化趋势和冲淤时空分布及驱动因素

为了研究洪泽湖水沙特性、变化趋势与冲淤时空分布规律,运用累积距平法、Mann-Kendall趋势与突变检验以及R/S分析法等方法,分析了洪泽湖19502016年的水沙特征;采用地理信息技术,基于1992年和2016年实测地形,对湖区泥沙冲淤空间分布进行了定量计算与分析.结果表明,入湖径流量无明显增加或减少的趋势,输沙量和含沙量呈明显减小趋势,1990年以后含沙量基本稳定在0.2 kg/m^3以下;淮河干流(包括池河)入湖水量和沙量约占入湖总量的89.6%,三河闸出湖水沙占总出湖量的60%.淮干入湖口和溧河洼为主要淤积区域,淤积量分别为2300×10^4和1900×10^4 m^3,平均淤积厚度分别为0.35和0.25 m;其他区域自然冲淤基本平衡.上游水库和河道闸坝的拦沙作用、农业种植结构变化和水土保持、大规模人工采砂等是入湖沙量减少的主要影响因素;湖区水动力特性是泥沙自然淤积主导因素,而湖区库容变化的主因则是人工采砂、围湖造田和围网养殖,且人类活动的影响远大于自然冲淤.     

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1975-20...     

东、南洞庭湖的径流、泥沙特征及冲淤规律

通过实地调查并对1957年以来水文、泥沙观测资料做系统分析和计算,探讨东、南洞庭湖出、入湖水量、沙量的年际和年内变化特征,以及长江下荆江段裁弯对湖区径流和泥沙的影响。提出了湖区泥沙汛淤枯冲的变化规律及水位升降与湖区泥沙冲淤的关系;论证了丰、平、枯年湖区淤积严重,面积日益缩小对径流的调节作用正在减弱。     

近30年来洞庭湖水质营养状况演变特征分析

根据1986-2015年30年的水质监测数据,利用湖泊水质单因子评价和综合营养状态指数(TLI)对洞庭湖水质营养状况变化趋势进行评价分析.1986-2015年全湖Ⅰ~Ⅲ类水质百分比呈现极显著下降趋势,近5年来稳定在Ⅳ类水平,影响水质的污染物为总氮(TN)和总磷(TP),全湖TN浓度、TP浓度和TLI在过去30年里呈显著或极显著上升趋势,TN和TP等是洞庭湖水质类别的主要影响因子.在空间分布上,TLI、TN浓度、TP浓度和Chl.a浓度高低顺序均表现为东洞庭湖南洞庭湖西洞庭湖,且东洞庭湖TN浓度和Chl.a浓度与其它湖区差异显著.1986-2002年洞庭湖水质营养状态呈现波动上升趋势,主要与面源污染有关;2003-2007年富营养化趋势有所减缓,可能与期间工业污染下降和水环境容量扩大有关;但2008-2015年又开始明显加剧,可能是流域内工业与农业污染增加、内源污染释放与水环境容量减小造成的.30年来洞庭湖各湖区基本均处于中营养状态,但接近轻度富营养且2008-2010年和2015年东洞庭湖等部分湖区达到轻度富营养水平.洞庭湖近年来蓝藻门所占比例明显上升,部分湖区已经暴发蓝藻水华.     

近60年洞庭湖水位演变态势研究

辨析洞庭湖历史水位演变态势对保护湖泊生态系统健康运转以及确保长江中下游防洪安全和水资源利用均至关重要。为了定量评估洞庭湖近60年来水位变化特征、程度及规律,基于洞庭湖鹿角、杨柳潭和南咀水文站1961—2020年逐日水位监测数据,应用Mann-Kendall检验法、小波分析法、累积距平法、滑动t检验法等方法对洞庭湖水位变化趋势性、周期性、突变性进行分析,进而采用IHA-RVA法综合评价洞庭湖突变年前后各站点水位改变度和整体水位改变度。研究结果表明:(1) 1961—2020年,鹿角站和杨柳潭站年均水位呈上升趋势,南咀站年均水位呈下降趋势;3个站点水位周期性变化较为明显,呈现4～5个时间尺度的周期变化规律,第一主周期为55～56年;鹿角站水位突变年份为1979、2003年,杨柳潭站水位突变年份为1978、2003年,南咀站水位突变年份为2003年,综合确定2003年为3个站点突变年份。(2)通过分析突变前后3个站点的水位、时间、频率、延时和改变率5组32个水位指标改变度,发现杨柳潭站水位改变度大于鹿角站和南咀站,鹿角、杨柳潭、南咀站的整体水位改变度分别为43%、48%、42%,均属于中度改...     

三门峡水库冲淤重心变化及其对潼关高程的影响

以往关于三门峡水库的研究多关注库区年际间的冲淤变化,而对汛期和非汛期库区冲淤分布研究较少。本文基于三门峡水库蓄清排浑运用以来1974 2018年实测水沙、断面及冲淤数据,研究汛期和非汛期库区冲淤重心的迁移、冲淤速率及其对潼关高程的影响。结果表明,蓄清排浑运用以来库区河道基本遵循汛期冲刷、非汛期淤积的演变规律。分别定义汛期最大冲刷速率和非汛期最大淤积速率发生的相邻两断面间的子河段为冲刷重心和淤积重心,汛期冲刷重心与非汛期淤积重心出现的位置基本对应,1974 2010年冲淤重心由距坝约90 km逐渐向坝前移动,平均下移速率约1～2km/a;2010年后冲淤重心逐渐上移,2017年位于坝上游约60～70 km,但冲淤强度明显减弱。淤积重心的位置主要受水库回水长度影响,冲刷重心主要与汛期水流能量相关,淤积重心位置迁移滞后于影响因子的变化约5年,而冲刷重心滞后时间约2年。潼关高程与潼关至太安段（潼太段）比降呈反比关系,比降越大,潼关高程越低,而当冲刷重心迁移至潼太段并影响其下段时,潼太段比降增大,利于潼关高程降低。1985年后回水范围和冲淤重心均位于潼关以下,潼关高程受冲淤重心影响较小。     

1950s以来洞庭湖调蓄特征及变化

针对洞庭湖区淤积、围垦和江湖关系变化对湖泊调蓄功能的影响,根据洞庭湖调蓄属于典型复合洪水波的实际情况,提出利用离散小波分解和计算入、出湖径流过程方差的方法揭示1950s以来洞庭湖调蓄特征及其实际调蓄作用的多年变化.结果发现:洞庭湖削减的洪峰主要是32 d以下的中短尺度洪水波,其全年整体削峰系数在0.13~0.56之间;从入、出湖径流方差多年变化体现的调蓄效果看,洞庭湖区近几十年淤积围垦虽然极大地改变了湖区面积和容积,但并未使湖泊调蓄作用发生大的变化.结合洞庭湖削峰系数与城陵矶-螺山段水位落差的对应关系,认为在整个江湖系统关系中洞庭湖的调蓄能力是被动的,其变化主要取决于城陵矶以下河段过水能力对洞庭湖泄流的制约.从整个江湖关系下的洞庭湖调蓄变化特征看,1990s以来湖区"小水大灾"的原因之一是入湖径流过程的短尺度方差和削峰系数较大,本质上是由荆江裁弯和三峡运行导致的江湖关系变化引起的长江螺山段出流使出湖径流方差减小造成的.     

全新世以来洞庭湖的演变

本文根据全新世沉积物的岩性、岩相特征和文化遗址的时空分布,结合孢粉资料与历史文献记载,揭示了全新世以来洞庭湖演变的六个阶段:(1)晚更新世末至全新世初为河湖切割平原;(2)中全新世早、中期(8000—5000a B.P.)是湖泊扩展时期;(3)中全新世晚期(5000—3000 a B.P.)四水复合三角洲发育,湖沼洼地零星分布;(4)商周至秦汉(3000—1700 a B.P.)四水分流间洼地湖泊和沼泽广布,汛期河湖水体相连;(5)魏晋至19世纪中叶,洞庭湖逐渐发展至鼎盛阶段;(6)19世纪中叶至今,三角洲迅速推进,湖泊逐渐萎缩。研究认为这种发育演化过程与区域性气候变化、人类活动直接相关。     

洞庭湖流域气候变化特征(1961-2003年)

以22个气象站1961-2003年的气象观测数据为基础,对洞庭湖流域的气温、降水和参照蒸散量进行趋势与突变分析．从1970年开始,洞庭湖流域经历了一个缓慢而稳定的增温过程,1990s发生突变进入快速增温时期;尤其是是在春、冬季节,这种突变式的增温特征非常显著;秋季持续而稳定增温,而夏季气温并无明显变化．进入1990s,洞庭湖流域降水有明显增多,尤其是夏季降水突变式增加;与此同时,夏季暴雨频率也突变式增大,但是暴雨强度并无明显变化．1900s迄今,参照蒸散量持续而稳定的减少,夏季减少量尤为显著．全球变暖的区域响应,驱动洞庭湖流域水循环速度加快,夏季降水增多,而蒸发能力减弱,这是1990s洞庭湖流域洪水频发的主要气候因子．     

近50年来洞庭湖区的内湖变化

洞庭湖区除洞庭湖外,在圩垸内尚分布着为数众多的内湖,近50年来,由于人类活动的强烈作用,内湖与洞庭湖一样呈现出急剧萎缩的态势,1km2以上内湖的数量由20世纪50年代的255个减少到目前的122个,湖泊面积也由1534.4km2缩小至644.2km2,其衰亡的速度甚至超过了洞庭湖.分析洞庭湖区内湖急剧萎缩的原因,其主要表现为前期是围湖造田,后期为湖泊鱼塘化.     

洞庭湖退田还湖及其生态恢复过程分析

洞庭湖曾是我国第一大淡水湖泊,盛期面积达6000km2以上,具有调蓄长江中游洪水的巨大生态服务功能.但经过近百年来的沧桑变迁,湖泊发生了巨大变化,由于泥沙的严重淤积和围湖垦殖活动,湖泊面积已萎缩至2625km2,为我国第二大淡水湖泊.湖泊萎缩削弱了其生态服务功能,并由此引发了江湖洪水愈演愈烈的形势.1998年长江流域洪涝灾害之后,中国政府及时提出了"退田还湖"等洪水治理的32字指导原则,湖区各地随即积极开展了"退田还湖、平垸行洪和移民建镇"等工程.本文针对湖区退田还湖双退堤垸的生态恢复过程,选择湖南省汉寿县的青山垸进行了跟踪研究.结果显示了湖泊湿地恢复的阶段性特征,并为我国日益严重的湖泊富营养化问题的治理,提供了新的途径和可供参考的科学依据.     

洞庭湖平原中小型湖群沉积物中砷污染特征与评价

本文研究了洞庭湖平原10个中小型湖泊沉积物砷的空间分布特征,并采用地累积指数法对其污染进行了评价.结果表明:各湖表层沉积物中砷浓度在10.1 -33.7 mg/kg之间变化,平均值为15.8 mg/kg,砷含量水平较低;在空间上表层沉积物中砷含量次序为岳阳南湖＞芭蕉湖＞黄盖湖＞安乐湖＞毛里湖＞柳叶湖＞东湖＞珊珀湖＞大通...     

洞庭湖区洪涝特征分析(1471-1996年)

依据建立的１４７１－１９９６年洞庭湖区洪涝灾害序列、有关水文气象资料和灾情资料等,运用多种分析方法,揭示出洞庭湖洪涝灾害上有如下特征：发展的阶段性和区域性;发生的持续性、周期性和地区关联性;自相似性等。为洞庭湖区洪涝灾害评估观测、防灾减灾和经济建设提供了科学依据。     

青海湖近900年来气候环境演化的湖泊沉积记录

通过对青海湖沉积物碳酸盐含量、磁化率、TOC等多环境指标的分析,探讨了青海湖地区近900年来的气候环境演变。结果表明青海湖地区近900年来气候变化属于暖干－冷湿的气候演替类型,经历了5次冷湿期和5次暖干期,中世纪暖期、小冰期以及20世纪以来的升温在该沉积岩芯有清晰的记录。沉积物的磁化率和沉积速率的变化忠实地记录了本世纪以来人类活动的影响。     

近百余年(1900—2020年)洞庭湖湿地演化驱动因素分析

自20世纪以来,在自然以及人类活动共同作用下,洞庭湖湿地面积与格局发生显著变化。本文在综合大量历史资料、相关文献以及数据的基础上,采用分段线性回归方法将近百余年(1900—2020年)洞庭湖湿地面积与格局变化划分为4个阶段,并重点分析了各阶段影响湿地演化的驱动因子及相互作用关系。1900年以来,洞庭湖湿地面积变化可分为1900—1949年的明显下降期、1950—1978年的快速萎缩期、1979—1998年的稳定期以及1999年至今的略微回升期,湿地景观格局变化经历了新中国成立前的相对稳定阶段、1950s—1990s的水域向洲滩转化阶段以及21世纪以来的洲滩向水域转化阶段。不同时期,由于社会经济与生产力水平的差异,湿地演变的驱动因素存在差异,导致湿地演变的速率与方向有所不同。围湖垦殖与退田还湖是导致湿地面积发生改变的主要因素,气象波动、水库建设、湖区采砂以及河道整治等则通过改变入湖水文泥沙情势影响湿地格局变化,并影响围湖垦殖与退田还湖等活动。为满足经济发展要求,政府在湿地演变中的参与度逐渐增加,对围湖垦殖的态度发生了“鼓励—参与—禁止—还湖”的转变,为近百余年洞庭湖湿地演化的核心驱动要素...     

洞庭湖的调节作用对荆江径流的影响

洞庭湖对荆江径流有高效率的调节作用。根据长系列水文资料分析表明,荆江径流经调节后,年平均径流量,汛期径流量与汛枯期径流比分别减少了２６．３％、３２．９％与３２．４％,年平均径流量与汛期径流量均呈沿程递减。这些在长江干流都是独一无二的。下荆江的流量最大变化幅度系数Ｑｋ为０．８９２,在长江干流属最小。     

东洞庭湖浮游藻类粒级结构组成及其关键影响因子

不同粒径大小浮游藻类的养分吸收速率、沉降特性和能流方向等都不相同,浮游藻类生物量的粒级组成变化对湖泊生态系统的结构与功能具有重要影响.为了解通江湖泊浮游藻类粒级组成演替规律及其驱动机制,于2018年9月2019年9月对东洞庭湖进行了年度采样调查,研究了不同粒级浮游藻类的时空分布特征及其与环境因子的关系.结果表明:东洞庭湖浮游藻类叶绿素a总浓度呈现显著的时空分布差异;季节上表现为夏季(22.43μg/L)秋季(16.95μg/L)春季(11.69μg/L)冬季(3.28μg/L),空间上表现为北部湖区(26.12μg/L)南部湖区(15.81μg/L)东部行洪道(5.88μg/L).纳微型藻(3～20μm)是东洞庭湖浮游藻类生物量的主要贡献者,其在冬季优势度最高,为68.0%;春季开始,超微型藻(0～3μm)的贡献量逐渐增加,到夏季达到最高值,为42.1%;粒径最大的微型藻(20μm)占比最低,全年平均占比16.2%. RDA限制性排序结果表明,不同粒级浮游藻类对环境因子的响应趋势相同,但适应能力不同;温度、水位、营养盐和pH等是影响东洞庭湖浮游藻类粒级结构的重要因素.