三峡水库运行后长江中游洪、枯水位变化特征

流域大型水库蓄水后,坝下游河道调整过程中的洪、枯水位变化,对下游水安全、水生态和水资源利用影响甚大.利用1955-2012年长江中游各水文站水位、流量等资料,采用改进的时间序列分析方法,对三峡水库运行前后长江中游洪、枯水位变化特征进行了研究,结果表明:三峡水库蓄水前长江中游洪、枯水位变化的周期长度分别为9~14、11~15 a,在假设三峡水库运行后水位无趋势性变化的前提下,估算得到的水位变化周期长度基本在20 a以上,蓄水前的自然周期性已被打破,枯水位发生趋势性下降且无复归迹象,而洪水位波动周期虽有所延长,但上升幅度未超过历史波动变幅,仅可确定洪水位没有明显的下降趋势.三峡水库蓄水后坝下游长距离冲刷,枯水河槽冲刷量占平滩河槽的比例逐年增加,累计至2013年已达91.5%,是枯水位下降的主控因素.河槽冲刷导致的床沙粗化增加了河道床面阻力,高程在平滩水位附近的滩体上覆盖的大量植被增加了水流流动阻力,同时大量航道整治、护岸、码头等工程主体部分布设在枯水位以上,综合因素作用使得洪水河槽阻力增加.三峡水库蓄水后,虽然枯水期流量补偿作用显著削弱了枯水位下降的效应,但枯水位下降事实已经形成,不利于航道水深的提高及通江湖泊枯水期的水量存蓄,洪水位未明显下降,同级流量下的江湖槽蓄量不会明显调整.     

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...     

溯河洄游长江刀鲚(Coilia nasus)摄食虾类的调查

刀鲚(Coilia nasus)是长江的名贵经济鱼类.虽然传统上认为其溯河生殖洄游全过程不会摄食,但该问题一直尚未完全弄清.作为有效解明这一问题的第一步,本研究在前期长江流域干流和湖泊刀鲚资源调查的基础上,先利用耳石微化学技术筛选出长江河口区、江苏江段、安徽江段和鄱阳湖水域溯河洄游型的刀鲚个体,再对其胃、肠容物的大型游泳动物(鱼、虾类)进行调查分析.结果发现,在河口区、江苏和安徽江段所有刀鲚个体胃充塞度为0级,均未发现摄食有游泳动物;而鄱阳湖水域刀鲚个体的胃充塞度达4~5级,均发现有摄食淡水虾类的日本沼虾(Macrobrachium nipponense)和秀丽白虾(Exopalaemon modestus)的情况.其中29%和71%的刀鲚胃中分别含有1只和2只虾.所有刀鲚个体肠内均未发现有内容物.鉴于鄱阳湖已被确定为溯河洄游型刀鲚的产卵场之一,结果表明长江刀鲚在经河口,通过长江江苏和安徽江段干流到达鄱阳湖产卵场的过程中应该不会摄食大型游泳动物;而进入鄱阳湖产卵场后会开始摄食日本沼虾和秀丽白虾.这种两阶段的现象可能反映出了刀鲚的一种在洄游通道上节约能量,以利长距离溯河;而在产卵场补充能量,以利于性腺最终成熟的生存策略.     

全球变暖对长江洪水的可能影响及其前景预测

要长江流域近150a间发生的1870、1931、1935、1954与1998年特大洪水灾害损失严重;长江洪水是我国的心腹之患.1990年以来,长江大洪水高频发生,达6次.长江洪水的发生,除湖泊蓄洪功能减弱等因素外,与全球变暖有关.20世纪90年代为近千年中全球最暖的年代,水循环加快,长江中下游夏季降水量为近120a最多的十年,高出1961-1990平均值112mm;而降雨集中和大暴雨降水事件的增加是洪水增加的主要原因.区域气候模式模拟在CO₂倍增时,长江流域温度升高2.2℃,夏季降水增加10%-20%,气溶胶的增加可能使此值降低一些.考虑气候变暖可能促进潜在蒸发增加9%-15%的假定情景,计算在降水增加10%,蒸发增加9%条件下,最大洪峰流量在大通站将会达到8.4×10⁴ m³/s左右,己超过1998年洪峰流量;汉口站7.9×10⁴ m³/s,超过有记录以来所有的洪峰流量;而在宜昌站高达6.94×10⁴ m³/s,超过自有实测记录以来的除1896年和1981年以外所有的洪峰流量.假定情景的最高值出现在降水增加20%,蒸发增加15%时,大通站流量将达到9.45×10⁴ m³/s,超过该站近百年最大值,1954年的9.26×10⁴ m³/s;宜昌站将出现7.82×10⁴ m³/s流量,超过1882年以来所有实测记录值,但比1870年据洪痕推算的10.5×10⁴ m³/s仍有逊色.未来气候若继续变暖,降水量增加将给长江洪水防御带来巨大的压力.但上述估算是粗糙的,有一定的不确定性,需在以后的研究中进一步改进.     

三峡水库蓄水前后长江中下游流量频率分布特征及其对洪水造床作用的影响

三峡水库蓄水前后长江中下游流量特征变化及其对造床作用的影响一直受到学者的关注.采用枝城等6个水文站日均流量资料,分别统计了各站流量的经验频率分布,检验了8种概率密度函数的适用性,并讨论了三峡水库蓄水前后流量频率分布特征与造床流量的关系.研究表明:长江中下游干流洪中枯各级流量的频率分布具有分段特性,无法用皮尔逊Ⅲ型或对数...     

长江中下游湖泊群落水平下沉水植物碳、氮、磷化学计量特征及其影响因素

以长江中下游14个湖泊沉水植物为研究对象,分析群落水平下沉水植物碳(C)、氮(N)、磷(P)的化学计量特征及其影响因素.结果显示,沉水植物群落C含量平均为386.93±25.80 mg/g,范围为315.98~441.97 mg/g,N和P含量的平均值分别为26.10±4.84和2.64±0.99 mg/g,范围分别为13.75~40.89和1.01~5.92 mg/g.与物种水平研究相比,群落水平下沉水植物C、N、P化学计量特征变异系数较小,内稳定性更强.群落C含量与P含量具有显著相关性,而与N含量不相关,这说明C元素与N和P之间的耦合关系并不一致;N∶P比与P含量之间具有极显著的负相关关系,但与N含量不相关,说明沉水植物群落P含量的变异对N∶P比起主导作用.冗余分析表明,环境因子解释了沉水植物群落化学计量特征总变异的30.2%,在P0.01水平下对沉水植物群落化学计量特征具有显著影响的环境因子为底泥总磷、底泥N∶P比、水深和消光系数.变差分解结果表明,底泥和上覆水分别独自解释了化学计量特征总变异的5.21%和10.19%,其交互作用解释了总变异的5.25%.通过该研究结果推测,在恢复湖泊水生植被的实践过程中,相对于底泥,对上覆水光照条件进行控制可能更加迫切.     

Deriving Changjiang coastal zone wind from C-band SAR and its application to salinity simulation

Wind plays an important role in hydrodynamic processes such as the expansion of Changjiang （Yangtze） River Diluted Water （CDW）, and shelf circulation in the Changjiang estuary. Thus, it is essential to include wind in the numerical simulation of these phenomena. Synthetic aperture radar （SAR） with high resolution and wide spatial coverage is valuable for measuring spatially inhomogeneous ocean surface wind fields. We have collected 87 ERS-2 SAR images with wind-induced streaks that cover the Cbangjiang coastal area, to verify and improve the validity of wind direction retrieval using the 2D fast Fourier transform method. We then used these wind directions as inputs to derive SAR wind speeds using the C-band model. To demonstrate the applicability of the algorithms, we validated the SAR-retrieved wind fields using QuikSCAT measurements and the atmospheric Weather Research Forecasting model. In general, we found good agreement between the datasets, indicating the reliability and applicability of SAR- retrieved algorithms under different atmospheric conditions. We investigated the main error sources of this process, and conducted sensitivity analyses to estimate the wind speed errors caused by the effect of speckle, uncertainties in wind direction, and inaccuracies in the normalized radar cross section. Finally, we used the SAR-retrieved wind fields to simulate the salinity distribution off the Changjiang estuary. The findings of this study will be valuable for wind resource assessment and the development of future numerical ocean models based on SAR images.     

长江中下游河道冲淤演变的防洪效应

近年来长江中下游来沙量持续减少,河道面临长距离、长历时的冲淤调整,河道蓄泄关系发生变化,对防洪造成影响。在长江中下游河道冲淤及其蓄泄能力变化预测成果的基础上,对比计算了现状和未来河道蓄泄能力条件下,遇1954年洪水,长江上游水库防洪调度和中下游地区超额洪量的变化情况。结果表明,未来随着长江中下游河道进一步冲刷,河道槽蓄容积增加,相同防洪控制水位下的河道安全泄量增大,三峡水库在进行防洪调度时可下泄流量增大,总拦蓄洪量减小,长江中下游地区总超额洪量减小,但超额洪量在地区分布上存在从上游向下游转移的情况。     

清水冲刷条件下长江中游沙卵石河段局部卵石淤积成因

为探究三峡水库持续下泄清水条件下长江中游沙卵过渡段内卵石局部冲刷、搬运和淤积现象的成因,采用近期水文、泥沙和地形观测资料,结合河道平面二维水动力模型,计算了研究河段内各级流量下的泥沙起动粒径分布,分析了上游来流、下游水位变化的影响,辨析了河床冲淤的成因。结果表明:①45 000 m³/s以上流量时,粒径大于30 mm的卵石可沿洪水主流带连续搬运;流量低于15 000 m³/s时,大粒径卵石只能沿枯期主流在浅滩河段局部搬运;流量介于两者之间时,水流对大粒径卵石的输移动力相对较弱。②三峡建库后,洪水量级削减而枯水天数增多,不利于卵石长距离下移,而水位下降不断溯源传递,促使枯水流路上原本稳定的区域开始冲刷。③局部淤积现象由枯期水动力增强所导致,与长江中游沙卵过渡段特殊的地貌和沉积环境有关。卵石局部冲淤调整可能在河段内多个位置长期存在,需引起关注。     

长江上源布曲盆地古湖相沉积的发现及其U系年龄

2002年2月,笔者在青藏铁路格尔木-拉萨段活动断裂的野外调查中,在长江上源通天河沿的南西西方向20km处,青藏公路东南侧的通天河支流布曲北岸拔河21.5m的第3级阶地的冲积砂砾层之下,发现了一套由灰与灰白色粘土质砂、粉砂、细砂和粗砂小砾所组成的湖相沉积剖面发现了一套由灰与灰白色粘土质砂、粉砂、细砂和粗砂小砾所组成的湖相沉积剖面。