岷江老木孔航电枢纽库区泥沙淤积计算与分析

老木孔航电枢纽工程是岷江乐山-宜宾段航电梯级开发方案中的第一级,是以航运为主,航电结合的水利工程。首先建立平面二维水流泥沙数学模型,并由实测资料验证其相似性;再根据入库水沙资料,计算分析水库建成后不同时期的泥沙淤积量及其淤积分布,并初步分析分布不均形成的原因;讨论在各级频率洪水作用下,库区泥沙淤积对乐山城区及乐山大佛的影响;并分析泥沙淤积对库区建港环境的影响。通过物模实测值和数模计算值的比较,再次验证了该数学模型的适用性。结果表明:该数学模型可较好的模拟河段水流的运动及库区泥沙的淤积过程;泥沙淤积主要发生在老江坝尾至坝址河段,且估算了该段淤积量占淤积总量的85%;库区淤积后,频率洪水不会对乐山城区及乐山大佛产生影响。     

长江入海水沙通量变化过程分析及变化趋势

针对河流入海水沙通量变化问题，以长江为研究对象，基于1950~2017年大通站及各组分实测水沙和降雨量数据，在分析入海水沙和各组分变化过程及各组分贡献比例的基础上，确定主要贡献组分，进而预测入海水沙通量的变化趋势。结果表明：（1）各组分年径流量和降雨量的多年变化均不大，使得大通站入海年径流量多年变化不大，宜昌站对入海年径流量的贡献比例为48%。（2）大通站入海流量年内分配过程逐渐坦化，其中宜昌站为主要贡献组分，洪枯季平均贡献比例分别为233.79%和80.36%；宜昌站的主要贡献作用体现了其上游梯级水库群对大通站入海流量过程的调平效应。（3）流域水库建设将使得大通站入海流量过程坦化和年径流量稳定的趋势得以维持。（4）大通站年入海沙量自1985年起显著减少，三峡水库蓄水前大通站泥沙主要来自宜昌，其贡献比例为116.04%，三峡水库蓄水后，大通站泥沙主要来自宜昌—大通区间的河床补给，其贡献比例为53.29%；水库下游河床补给逐渐减少和水库淤积平衡时间延长将使得大通站多年平均入海沙量在较长时期内（>300年）不超过1.5×108 t/a。     

三峡工程运用后洞庭湖水沙情势变化及其影响初步分析

采用原型资料分析、长河段一维数学模型计算等手段，分析和预测了三峡工程运用对洞庭湖水沙与冲淤影响，研究了三峡工程运用对洞庭湖出口水位的影响，在此基础上初步分析了三峡工程运用对湖区防洪与生态环境影响。研究成果表明：三峡水库运用后30 a末，荆江三口年均分流量和分沙量比多年平均值分别减少43%和73%，三口分流道的河床相应发生冲淤变化；三峡工程运用后，受荆江三口分流比减少影响，洞庭湖区泥沙淤积显著减少，对增强洞庭湖区调蓄功能、延长洞庭湖寿命有利；受三峡水库调度运用与长江干流河道冲刷影响，洞庭湖出口水位以下降为主，汛期水位的下降将对湖区防洪有利，而枯期水位的下降将对湖区水资源利用及生态环境带来一定不利影响。     

近60年赣江水沙变化特征及影响因素分析

赣江是鄱阳湖流域最大水系,赣江水沙变化对鄱阳湖入湖径流、泥沙等水文特征有重要影响。目前对赣江水沙研究主要集中在下游外洲站河段,不足以反映全流域水沙变化规律。选取赣江上游4站、吉安和外洲水文站分别代表上、中、下游河段,基于近60 a的实测流量、悬移质泥沙资料,采用水文学和数理统计相结合的方法,分析赣江水沙年际变化特征以及可能影响因素,以期为流域水沙资源管理提供参考。结果表明:(1)赣江径流年际变化大,1970s、1990s水量较丰,其它年代径流偏少,年径流序列无显著变化趋势和突变点;(2)输沙量年际变化剧烈,呈显著降低趋势,上游4站、吉安站、外洲站输沙序列突变点分别为2002年、1995年、1995年,突变后年输沙量较突变前减少52%、71%、67%;(3)赣江上游水土保持建设是上游4站输沙量减小的主要原因;1993年后万安水库拦沙是吉安、外洲站输沙量显著减少的主要原因,水土保持、河道采砂也是引起吉安、外洲站输沙量减少的直接因素。(4)水土保持减沙的作用是缓慢和滞后的,而万安水库对下游河道的减沙作用是迅速而显著的。可见,赣江入鄱阳湖的年径流无明显减少趋势,入湖输沙量显著减少,有利于减少鄱阳湖的泥沙淤积、促进湖泊生态的良性发展。     

基于Mann-Kendall法的三峡库区长江干流入出库断面水质变化趋势分析

三峡大坝对三峡库区水生态环境的影响广受国际关注,水质问题关乎三峡库区生态环境安全和社会经济发展。基于中华人民共和国生态环保部发布的2004～2017年三峡库区长江干流入库断面(重庆朱沱)和出库断面(湖北宜昌南津关)水质因子(DO、高锰酸钾指数和氨氮)监测数据,采用Mann-Kendall非参数统计检验法分析水库水质变化趋势。结果表明:入库和出库断面DO均保持Ⅰ级水质标准,均呈不显著下降趋势;入库断面高锰酸钾指数呈上升趋势,氨氮呈下降趋势,近年均保持Ⅱ级水质标准;出库断面高锰酸钾指数和氨氮呈显著下降趋势,近年保持Ⅰ级水质标准。相对于入库断面,出库断面水质在逐步改善,近年出库断面水质优于入库断面。突变趋势分析结果表明:入库断面各项水质因子均存在不显著的突变,突变时间主要发生在2005年和2008年;出库断面水质因子无突变,表明出库断面水质维持状况比入库断面平稳。库区水体中DO、高锰酸钾指数和氨氮含量与水情特征和库区生产生活方式密切相关;水库水位抬高,水流速度下降和泥沙沉积,有利于污染物沉入底泥。三峡水库水质维持及改善需要控制和削减农业面源污染、工业污水排放、城镇生活污水排放和船舶污染排放。     

溪洛渡水电工程拦沙对三峡水库富营养化潜在影响的初步研究

从泥沙吸附的角度，探讨金沙江溪洛渡水电站拦沙对三峡水库溶解性磷负荷的影响。2006年11月在金沙江、长江干流和支流岷江、沱江采集了淤积泥沙和水样，测定了泥沙的全磷、有效磷和磷固定量及水的溶解性磷等指标。岷江和沱江泥沙的有效磷含量远高于金沙江和长江干流，反映了四川盆地支流的磷污染较干流严重；干流泥沙的有效磷含量向下游呈增加和磷固定量向下游呈减少的趋势，反映了干流泥沙沿途不断吸附四川盆地支流汇入干流中的溶解性磷，磷固定能力有所降低。根据金沙江宜宾与长江朱沱泥沙的有效磷含量和磷固定量，金沙江来沙年吸附溶解性磷分别为382和6 885 t，分别相当于朱沱站的26%和468％。溪洛渡水库拦蓄泥沙，金沙江来沙吸附长江干流溶解性磷的量将有所减少。水库投入运行后的前50年，以有效磷含量计，金沙江来沙的磷吸附量占朱沱年溶解性磷总量的比例从26%降至10%；以磷固定量计，从468％降至174%。长江干流进入三峡水库的年溶解性磷总量有可能增加16%～294%。金沙江来沙降低三峡入库磷负荷的实际功能，可能介于有效磷含量和磷固定量的计算值之间，具体值还需开展进一步的试验研究。     

溪洛渡水电工程拦沙对三峡水库富营养化潜在影响的初步研究

从泥沙吸附的角度，探讨金沙江溪洛渡水电站拦沙对三峡水库溶解性磷负荷的影响。2006年11月在金沙江、长江干流和支流岷江、沱江采集了淤积泥沙和水样，测定了泥沙的全磷、有效磷和磷固定量及水的溶解性磷等指标。岷江和沱江泥沙的有效磷含量远高于金沙江和长江干流，反映了四川盆地支流的磷污染较干流严重；干流泥沙的有效磷含量向下游呈增加和磷固定量向下游呈减少的趋势，反映了干流泥沙沿途不断吸附四川盆地支流汇入干流中的溶解性磷，磷固定能力有所降低。根据金沙江宜宾与长江朱沱泥沙的有效磷含量和磷固定量，金沙江来沙年吸附溶解性磷分别为382和6 885 t，分别相当于朱沱站的26%和468％。溪洛渡水库拦蓄泥沙，金沙江来沙吸附长江干流溶解性磷的量将有所减少。水库投入运行后的前50年，以有效磷含量计，金沙江来沙的磷吸附量占朱沱年溶解性磷总量的比例从26%降至10%；以磷固定量计，从468％降至174%。长江干流进入三峡水库的年溶解性磷总量有可能增加16%～294%。金沙江来沙降低三峡入库磷负荷的实际功能，可能介于有效磷含量和磷固定量的计算值之间，具体值还需开展进一步的试验研究。     

长江河口细颗粒泥沙絮凝体粒径的谱分析

2003年6月利用现场激光粒度仪（LISST 100）在不扰动的情况下,获取了长江口徐六泾处悬浮细颗粒泥沙絮凝体的现场粒径系列资料,应用谱分析方法研究了絮凝体粒径在大小潮、表底层的变化规律。分析表明,长江口徐六泾处细颗粒泥沙絮凝体粒径存在着明显的变化周期：大潮表层存在7.86 h,3.93 h和2.95 h的变化周期;小潮表层存在8.38 h和3.14 h的变化周期;大潮底层存在3.33 h和1.19 h的变化周期。研究认为长江口涨落潮的周期性变化对徐六泾的絮凝体粒径有影响。涨落潮的周期性变化导致流速的周期性变化,流速的周期性变化引起水流紊动剪切力的周期性变化,周期性变化的水流紊动剪切力作用于絮凝体,从而导致絮凝体粒径的变化周期和涨落潮流历时的周期相近。[HJ1]     

三峡水库支流神农溪库湾倒灌异重流特征及成因分析

三峡水库蓄水以来，库区干支流水动力变化显著。探明三峡水库支流库湾倒灌异重流的成因对库区水华防控调度十分关键。基于2018年野外观测数据，对神农溪库湾水流速度，水温，浊度等因素进行分析。结果表明：库湾春冬季由于水温变化不大，泥沙含量很低，干支流密度差较小，导致倒灌异重流呈无规律状态；夏秋水温变化较大，泥沙含量大幅升高，水体多以中、底层倒灌形式从干流潜入库湾。库湾在汛期受泥沙含量较高的影响，导致水体密度增大形成异重流，且大部分出现在库湾中底层，其他月份异重流是由水体温差形成的，温差是倒灌异重流的主要成因；汛期6~8月，干支流泥沙含量升高，泥沙含量对水体密度的贡献率增大，最大为75%；其他月份水体密度主要受水温影响，水温对水体密度的贡献程度在各月均超过80%，最大贡献率为95%。     

三峡蓄水前后宜昌–城陵矶水情多尺度变化特征分析

采用Morlet小波分解重构和频谱分析等方法,对宜昌、枝城、沙市、监利和城陵矶1997~2014年水位和流量及三峡水库2003~2014年入库、出库流量和库水位数据进行了统计分析,探究了各水文站在三峡建坝前后水情的变化特征及原因。结果表明:各观测站的水位和流量沿程递减,水位的年内波动处同一水平,研究河段内上游河段流量年内和年际变化比下游河段剧烈;各水文站水位和流量变化的显著周期为6.05、11.78、21.2、30.29和53个月,各水文站水位1 a周期变化幅度均在2 m以上,其他周期上的变化幅度为0.08~0.82 m;三峡水库蓄水活动对下游水文站水位和流量等水情的影响有限,主要反映在对水情趋势项的影响上,三峡大坝蓄水后,各水文站水位和流量受到一定程度影响,呈波动性递减变化。     

长江口徐六泾水沙过程对流域的响应研究

以长江口徐六泾断面2009年实测水沙数据为基础，分析了其水沙特征，重点研究了三峡蓄水及长江流域旱情对徐六泾节点径流、潮位和泥沙过程的影响。结果表明：观测期间寸滩站以上流域来水减少、三峡蓄水和中下游干旱共同导致进入河口的径流量减少，各自造成的影响权重分别为38%、13%和49%。与蓄水前相比，蓄水期间徐六泾涨潮历时增加05 h，落潮历时减少05 h，潮差增大约04 m；涨潮平均流速增加35%~126%，落潮平均流速浅滩处基本不变，而深槽处减幅约为22%；蓄水期间涨落潮历时、流速流向等特征由不对称趋于较对称，说明徐六泾的水动力特征对径流减少的响应敏感。伴随径流减少，徐六泾含沙量由蓄水前的0129 kg/m3大幅下降至蓄水期间的0052 3 kg/m3，悬沙中值粒径则由3 μm增大到5 μm。综合得知进入河口徐六泾断面的水沙过程受到流域人类活动和自然条件改变的双重影响     

三峡水库蓄水前后长江中下游江心洲的演变及其机理分析

长江中下游河道存在数量众多的江心洲,三峡水库蓄水运行后这些江心洲的演变深为人们关注。选取2000~2011年宜昌、汉口、大通站的年均流量和输沙量,1999、2001、2003、2005、2007、2009和2011年长江中下游20个代表性江心洲的遥感影像,分析三峡水库蓄水前后水沙变化及江心洲面积变化过程,同时利用概念模型分析江心洲面积变化与流量和含沙量之间的关系。研究表明:(1)三峡水库蓄水后(2003~2011年)宜昌、汉口、大通站的年均径流量较蓄水前分别减少6.1%、7.3%、9.5%,输沙量分别减小90.3%、72.1%、66.9%,平均含沙量分别减少了89.6%、70.8%、64.8%;(2)2003年蓄水前,12个(60%)江心洲面积逐年增加,相对于1999年其平均变化率为26.8%;2003年蓄水后,只有9个(45%)江心洲面积逐年也增加但是平均变化率减少至22.1%,11个(55%)江心洲面积逐年减少,相对于1999年其平均变化率为19.4%;(3)概念模型分析表明:江心洲面积变化量跟水位、冲蚀量成正相关,而水位、冲蚀量跟流量、悬沙减少量成正相关。江心洲面积变化量主要受水位变化控制,这种关系导致长江中下游江心洲演变的一种假象:既蓄水后面积不断增加的少数江心洲实际上也处于不断冲蚀的过程。     

近15年来长江口控制站徐六泾悬沙变化特征研究

基于近15年的实测数据，分析给出了长江河口控制站徐六泾悬沙浓度和组成的变化特性。研究表明：徐六泾站多年平均表层（2003～2017年）、中层和底层（2010～2017年）含沙量分别为0.07、0.07和0.13 g/L；表层（2004～2017年）、中层和底层（2009～2017年）的中值粒径分别为7.3、9.4和11.0 μm。研究期间，年平均含沙量呈显著下降趋势，洪季较枯季降幅更明显。其中2015～2017年均洪枯季表层含沙量较2003～2005年均值分别降低了57%和20%；表层含沙量在2008年出现明显降低的拐点，2008年之后的洪枯季表层含沙量较之前分别降低56%和44%。悬沙粒度具有一定的波动变化，但没有显著趋势性变化特征，或与样本数量限制和流域内人类活动有关。     

基于MODIS的长江中游河段悬浮泥沙浓度反演

监测和预报悬浮泥沙浓度的沿程分布和时间变化,无论是对于河流水利工程还是河流生态和环境保护都具有重要意义。卫星遥感反演同步性好、速度快、周期短,可以实时和全面地观测大尺度悬浮泥沙分布。旨在建立基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)影像的长江中游河段悬浮泥沙浓度反演模型, 并利用建立的模型反演2002~2009 年长江中游河段丰水期的悬浮泥沙浓度, 分析其在时间和空间上的变化特征。研究揭示,MODIS Terra 影像红波段与悬浮泥沙浓度具有显著的相关性（R2=0877,n=125,RMSE=4057 mg/L）,可以用于长江中游丰水期悬浮泥沙浓度的反演。长江三峡工程经历三次蓄水,坝下游宜昌至汉口段悬浮泥沙含量显著减少,荆江河段、洞庭湖及城陵矶至武汉江段下降最为显著。洞庭湖来水来沙是长江中游城陵矶以下江段主要的悬浮泥沙来源之一,从预测结果可知,洞庭湖来水在城陵矶汇入长江后与江水混合以至形成数十公里的混合带,至洪湖以下江段逐渐混合均匀     

近30年来长江口北支及口外沉积特征及输移趋势

近30 a来长江口北支在自然和人类活动影响下，沉积物特征及输移趋势发生显著变化。研究基于2015年和20世纪80年代沉积物粒度调查资料，通过粒度对比、趋势分析等方法，探讨长江口北支及口外沉积特征与输移趋势。结果表明：长江口北支及口外沉积物类型以粘土质粉砂、砂质粉砂和砂为主，近30 a来平均中值粒径减小20%左右。其中，北支口内粒径减小约30%，表明北支口内整体为淤积环境；口外0~10 m水深区域粒径增加约25%，表现为风浪和潮流作用下的侵蚀特征；10 m水深外，粒径略有减小，沉积特征基本稳定。从沉积物输移趋势上看，北支崇头至灵甸港河段，沉积物较粗，以径流作用下的沉积为主；灵甸港至三条港河段，沉积物输移趋势向下指向三条港，其中灵甸港至三和港河段边滩粗、主槽细，径潮流交汇作用明显；三条港以下河段，沉积物以海域来沙为主，颗粒细，输移趋势指向上游；北支口外，0~10 m水深区域，沉积物粗化，沉积物随水深增加变细，其中0~2 m水深区域，砂含量占比超过90%；10 m以深离岸水域，沉积物输移趋势不显著。流域来沙减少和北支围垦工程建设，致使沿岸泥沙补给不足，口外浅滩泥沙在风浪和潮流作用下，一部分随涨潮流向口内输运，一部分随落潮流向外海扩散，构成北支及口外沉积物输移趋势格局。     

汛前供水期神农溪库湾倒灌异重流特性及其对营养盐分布的影响

为研究三峡水库神农溪库湾水动力特性及其对营养盐分布的影响,于2013年汛前供水期对神农溪库湾水文、水质及水生态进行空间定点监测与分析。结果表明:2013年汛前供水期三峡水库干流水体依次以底层、中上层和表层倒灌异重流形式潜入神农溪库湾。受干流倒灌异重流影响,库湾营养盐自下游向上游逐渐降低,干流水体对库湾营养盐具有明显补给作用。水位变化过程会影响倒灌异重流的模式和范围,可通过水库调度来解决支流库湾水华和富营养化问题。     

三峡对长江中下游干流汛末水位影响——2006~2011年实例模拟

为了阐明三峡水库调节对长江中下游汛末水位的影响，基于2006～2011年三峡试验性蓄水实例，采用长江中游江湖耦合模型定量解析了近6年因三峡水量调节直接引起的长江中下游水位变化分量。结果表明，三峡使长江中下游汛末水位提前快速消落，枯水提前约半月余；螺山、汉口和大通三站汛末水位因三峡的水量调节而分别下降07，06和041 m。水位频率分布有明显变化，汛末中高水位区间内频率有所下降，而低水位频率则升高。三峡工程建成运行后每年汛末将集中蓄水，长江中下游供水量减少必成为常态。汛末水位的这些趋势性变化可能会对水资源利用和湿地生态造成影响，值得关注     

三峡水库春季浮游植物群落特征及影响因素

浮游植物群落特征是水域生态系统的一个基础信息,三峡水库作为长江经济带环境保护的重要区域,而关于三峡水库全水域浮游植物群落特征及其影响因素的研究报道仍不多见。为了解三峡水库浮游植物群落特征差异及影响因素等一系列基础信息,于2015年4月对三峡水库进行了大范围的调查,调查范围包括17个长江断面(共51个样点)及22条支流库湾(共122个样点)。结果显示:共采集到浮游植物7门39属61种,以绿藻门、硅藻门、甲藻门为主,其中绿藻门有26种,占据总种数的42.62%;硅藻门有16种,占据总种数的26.23%;甲藻门有7种,占据总种数的11.48%。丰度方面,硅藻门占绝对优势,比例为34.26%,其次是隐藻门(23.72%)、蓝藻门(20.96%)。生物量方面,则是甲藻门占绝对优势,其比例达到了44.18%,随后是隐藻门(29.92%)、硅藻门(14.32%)。丰度和生物量分别变化在2.22×10~4～5.12×10~(7 )cells/L和0.001 8～120.99 mg/L之间,且存在一致的趋势,从三峡大坝往长江上游,丰度值和生物量值逐渐增加。支流库湾浮游植物Shannon-Wiener多样性指数显著高于长江干流(Mann-Whitney U检验,P0.001)。冗余分析(Redundancy Analysis,RDA)表明,在长江干流中,水温(WT)、可溶性硅酸盐(DSi)是影响浮游植物群落结构的主要环境因子(P0.001);在支流库湾中,硝态氮(NO~-_3-N)、水温(WT)是影响浮游植物群落结构的主要环境因子(P=0.002)。该研究的成果有助于全面认识了解三峡水库长江干流和支流库湾春季浮游植物种类组成和影响因子,同时对三峡水库水资源管理和水生态保护具有一定参考价值。     

赣江上游典型流域水沙过程对全球气候变化的响应

剖析太阳活动与全球气候变化对地表水文要素的影响机制,能为区域水资源管理提供科学依据。根据1957～2015年逐月实测水沙资料,综合运用滑动平均、相关性、交叉小波和小波相干分析等方法,探讨了相关的全球气候指数对桃江流域水文要素的影响。结果表明:(1)7个全球气候因子与各水文要素的相关性有所不同。(2)全球气候涛动因子与降水、径流和输沙之间的显著共振周期主要集中在1.33～2.67 a;太阳黑子与降水和输沙之间的显著共振周期主要集中在11.00 a左右;降水与径流之间的显著共振周期主要集中在1.17～2.67 a。(3)太阳黑子活动通过"El Niňo-Southern Oscillation(ENSO)-西北太平洋反气旋/气旋环流-东亚季风"系统实现对研究区降水的影响。(4)南极涛动通过影响东亚季风的强弱来影响研究区的降水。北极涛动通过西太平洋副热带高压影响东亚冬季风,来实现对研究区降水的影响。太平洋-北美涛动和北大西洋涛动通过影响研究区的气流与风的异常来影响研究区的冬季降水。