中国南水北调工程进展综述

论述南水北调工程的调水背景、工程规划、工程特征、环境影响与生态环境保护及其工程综合效益。     

地下水开发引起的环境问题与治理

我国北方地下水超采地区，引发了地下水位持续下降、地面沉降、海（咸）水入侵和地下水质污染等问题。而在尚未或很少开发利用地下水的河水灌区，仍然存在着土壤次生盐碱化问题。治理地下水环境问题，要加强对水资源的管理，在井灌区拦蓄降雨径流及汛后河水回补地下水，在河水灌区积极开发利用浅层地下水，利用地下微咸水及经过处理的污水发展灌溉，治理污染源防治地下水污染，提高用水效率，采取农业综合节水技术，控制和减少地正点水开采量，并需跨流域调水补源。     

水库群供调水系统实时调度研究

以大连市复杂水库群供、调水系统为背景,在对系统特性分析的基础上,提出了系统实时调度框架及二层耦合结构模式,设计了以"总量控制、耦合嵌套、多维决策、滚动修正"为核心的实时调度流程。在径流预报方面,提出了基于超越概率的水库群供、调水系统长期入库径流预报方法,结合中期GFS(Global Forecasting System)数值预报技术对不同时段入库径流进行滚动预报。在调度模型方面,采用基于动态规划的建模求解新方法和常规调度方法,为调度决策提供参考。实例研究表明,建立的实时调度系统实现了滚动预报和滚动调度,具备了实时性;实现了宏观总控与局部调整相结合的调度目标,具备了调度决策不同时间尺度耦合嵌套特性,证明了系统的适用性。研究成果对于同类系统实时调度具有重要参考价值。     

南水北调中线工程不同调水规模对汉江中下游影响分析

南水北调中线工程是解决我国北方地区水资源紧缺的重大战略措施。但调水将给汉江中下游的水文情势及用水带来一定的影响。文章分析了丹江口水库不同调水方案对汉江中下游水位、流量及灌溉和航运的影响,并提出补偿工程措施。调水６０×１０８ｍ３对汉江中下游的影响较小,可基本不予补偿;调水１５０×１０８ｍ３的影响稍重,但对航运和灌溉用水的影响不大,适当补偿可以解决;调水２３０×１０８ｍ３对汉江中下游水位流量及用水的影响十分严重,必须全部渠化并修建江汉运河。     

黄河口清水沟河道的冲淤过程与模拟

为揭示黄河口清水沟河道长时段的冲淤演变规律并建立其冲淤计算方法,分析了清水沟1976—2015年的时空冲淤演变过程,采用河床演变的滞后响应模型,考虑河口来水来沙及河道延伸与蚀退的影响,建立了清水沟累计冲淤量的计算方法。结果表明:1976—1980年改道初期清水沟改道点上游先冲后淤,改道点下游淤滩塑槽,淤积量随着下游河道展宽而增加,1980年后改道点上、下游河道冲淤过程趋于一致;受水沙条件等因素影响,1980—1986年清水沟主槽冲刷展宽,之后主槽淤积萎缩;1996年清八改汊和2002年小浪底水库"调水调沙"原型试验以来,河道转淤为冲,2002年后河道冲刷速率随时间指数衰减;河床演变的滞后响应模型可计算清水沟长时段的冲淤过程,该方法可为预测未来清水沟冲淤演变趋势提供科学参考。     

1996-2020年黄河口清水沟流路海岸线动态演变及其与水沙量的关系研究

海岸线演变及其动态监测对沿海地区生态保护和可持续发展至关重要。受自然过程和人类活动的影响,黄河三角洲海岸线始终处于动态变化之中。本文基于1996-2020年黄河口Landsat系列卫星影像,利用数字岸线分析系统(DSAS),探讨了近25年来黄河口海岸线动态演变规律及其对黄河输沙量变化的响应关系。研究发现：现行河口地区海岸线平均向海淤进速率为260 m/a,老河口岸线平均变化速率为-167 m/a。调水调沙前,河口岸线整体处于蚀退阶段;调水调沙后,现行河口岸线初期快速淤进,后速率逐渐减缓,老河口始终处于蚀退状态。年内尺度上,现行河口岸线在调水调沙年份汛期前后淤进明显,非调水调沙年份汛期前后淤进缓慢,老河口岸线变化基本与年际变化一致。调水调沙前后,黄河入海泥沙量对岸线演变的影响程度加大,在年内尺度上对汛期前后现行河口岸线变化作用显著(R²=0.93)。     

从水流挟沙力和河槽形态规律分析黄河调水调沙

在分析水流挟沙力和河槽水力形态规律的基础上，研究调节流量、含沙量和泥沙组成的优化组合，解决河道输沙减淤和河槽相对稳定问题，提出调水调沙方向。达到合理利用水资源和河道减淤与治理相结合的目的．     

2003年黄河第二次调水调沙试验效果分析

2003年8～10月,泾、渭、洛河和三门峡～花园口区间降雨持续50余d,黄河中游出现了历史上罕见的秋汛洪水。为扩大黄河下游河道主河槽的过洪能力,实现黄河下游主河槽的全线冲刷,同时,进一步探索三门峡、小浪底等水库水沙联合调度方式,深化对黄河河道、水库水沙运动规律的认识,黄委会于9月6日～18日进行了黄河第二次调水调沙。该文着重介绍了此次实验中黄河下游主要断面的水文泥沙过程,以及河道冲淤情况,认为花园口水文站来水量26．5亿m~3,冲刷量0．456亿t,整个下游河段基本为冲刷；下游主要断面主槽过洪能力增加幅度为150～400m~3/s,2500m~3/s流量相应水位降低0．04～0．23m,提高下游河道的输沙效率。     

水库调控下黄河口沉积有机碳的分布、来源与输运特征

黄河是全球输沙量最大的河流之一,陆源颗粒有机碳通量高。然而,近年来流域水库调控对黄河下游水文格局和颗粒有机碳输送产生了重要影响,小浪底水库调水调沙时期成为黄河水沙和有机碳入海的关键时段。为揭示水库调控对河口水动力和有机碳分布的影响机制,基于2020年7月调水期和调沙期黄河口的水动力观测结果,结合沉积物有机碳测试结果,研究了水库调控不同阶段下河口沉积物粒度参数和表层沉积物有机碳的时空分布。研究结果表明,水库不同阶段下悬浮颗粒物的物源和主要扩散、沉积区域的变化,使得黄河口表层沉积物的粒度组成特征发生明显变化;在高径流量的调水期期间,粗颗粒泥沙携带颗粒有机碳在河口距离口门12 km范围内大量埋藏,河口区域表层沉积物的有机碳含量相较于调沙期明显偏低。调水期黄河口陆源有机碳主要来自下游河床冲刷,颗粒较粗,调沙期则转变为水库释放的细颗粒有机碳和流域C₃维管植物碎屑。水库调控的不同阶段使得黄河下游河流水动力格局和泥沙运输机制改变,从而引起黄河口沉积有机碳来源和分布的显著变化。因此,人类活动对调节有机碳向海洋的输送及其在近岸海域的分布具有主导性作用。     

2012-2016年调水调沙对黄河口海域大型底栖动物群落结构的影响

为了明确黄河调水调沙对河口海域大型底栖动物群落结构的影响,本研究于2012至2016年调水调沙后进行了大型底栖动物样品的采集工作。整个研究时期共鉴定出大型底栖动物7门138种,生物量和丰度2012年显著高于2016年,生物量年间无显著差异;研究时期内优势种以小型多毛类为主,鲜见软体动物、节肢动物和棘皮动物,其中2016年优势种全部为小个体多毛类;MDS显示,随时间的推移距河口不同距离梯度的大型底栖动物逐渐演变为相同的群落结构,且Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数呈下降趋势;CCA显示研究海域主要底栖动物种类的生态需求为高中值粒径、低溶解氧、pH、黏土和硫化物含量。本研究推测调水调沙工程一定程度上影响了底层生物群落结构,特别是研究海域的A断面。