汉江中下游消落区及水域面积时空变化分析

基于1987～2017年Landsat时序数据,提取汉江中下游河流消落区及水域面积和淹没频率逐年变化信息,分析消落区及水域时空变化过程及阶段性特征。结果表明:汉江消落区呈上游宽下游窄的特征分布,消落区面积最为集中的区域位于中游的宜城-钟山口段,相对较少的区域位于下游的仙桃-汉川段。在过去30年间,汉江中下游消落区平均面积在76到256 km~2之间波动,水域面积在183～550 km~2之间变化,水域及消落区面积均呈波动特征并存在较大时空差异。汉江中下游总体淹没频率在1987～2001年间呈减小特征,2002～2017年存在增加趋势。汉江中下游大型水利枢纽工程库区的水域面积、淹没频率在水库建成后大幅度增加,消落区面积波动幅度减小;而非水库地区的水域及消落区面积无明显增减趋势。     

长江口溢油数值模拟及对水源地影响

首先建立了一套基于非结构网格的长江口-杭州湾二维垂向平均潮流数学模型,又基于最新的实测资料重点对南支水域流速、流向和水位进行验证,充分证实了模型的可靠性。在潮流模型可靠的基础上为MIKE21 SA(溢油模块)提供水动力基础数据,建立了一套基于欧拉 拉格朗日体系的“油粒子”追踪技术,综合考虑油膜扩展、输移和风化过程的长江口溢油行为与归宿预测模型。并对长江口夏季和冬季大潮溢油事故发生后取水口油膜厚度的变化及油膜运动路径进行了模拟预测。研究表明：油膜在长江口受到往复流形式的涨落潮交替作用,油膜沿深槽向下游震荡漂移;〖JP2〗油膜在纵向上逐渐被拉伸,形成窄长的油带,覆盖面积逐渐增大;油膜的运动轨迹除了受到涨落潮流的主控外还易受风况和长江口水下地形等影响;夏季溢油对3个水库均有不同程度的影响,冬季溢油只威胁到陈行水库的取水;夏季油膜蒸发量大于冬季     

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。     

梯级水库叠梁门分层取水水温改善效果的衰减

分层取水是国内目前改善水库下泄低温水不利影响的重要工程措施。为明确叠梁门分层取水措施在梯级水库开发河段的衰减效果,以金沙江下游4个梯级水库为研究对象,采用宽度平均的立面二维水温数学模型,定量研究梯级水库联合调度条件下上游水库采取分层取水措施后对下游水库水温的影响。结果表明：乌东德水库采用叠梁门取水对改善低温水效果有限,白鹤滩水库采用叠梁门取水后下泄低温水现象得到明显缓解;对于白鹤滩下游溪洛渡和向家坝的下泄低温水,受白鹤滩分层取水影响的改善效果略有减弱,其中向家坝4、5月下泄水温可升高0.8℃和1.0℃。乌东德采用叠梁门取水对改善溪洛渡和向家坝下泄水温几乎没有影响;在梯级水电开发中,分层取水措施应尽可能实施在强调节能力水库上。     

大型梯级水库对河流生态流量的影响——以金沙江下游梯级为例

大型梯级水库通常具有较大的调节库容,水库运行使坝下河道自然的流量过程受到较大扰动,一些具有重要生态意义的流量组的特征被改变,如洪水、高流量脉动、低流量和极端低流量。基于BRAIN等提出的河流生态流量影响研究理论,结合金沙江屏山断面的水文与河流生态的关系,选取水平年组对高流量脉动和极端低流量组的判别参数进行率定,确定自然条件下屏山断面生态流量组指标值。模拟金沙江下游梯级建成后的逐日流量过程,求得各生态流量组指标值并与自然条件下的指标值进行对比,分析金沙江下游“乌东德-白鹤滩-溪洛渡-向家坝”梯级水库建成后可能对屏山断面生态流量过程的影响。研究结果表明：建库后屏山断面将可能出现“极端低流量消失、低流量提高、高流量脉动散化、洪水基本保持”的变化特点.     

基于IHA-RVA法三峡水库下游河流生态水文情势评价

水文情势变化是影响河流生态系统结构功能的主要驱动力。为了定量评价三峡水库下游河流生态水文情势变化,选取三峡水库下游宜昌水文站(1952～2014年)逐日流量数据,采用Mann-Kendall法、累积距平法和滑动T检验法进行流量特征分析,并应用生态水文指标变化范围法(IHA-RVA)以及水文改变度法综合评价了三峡大坝下游宜昌江段生态水文情势变化及其对重要鱼类中华鲟和四大家鱼产卵繁殖影响。结果表明:(1)宜昌站年均流量总体呈现显著性减少趋势,突变年份出现在2003年,表明三峡水库对长江中下游河流水文影响显著;(2)通过对三峡水库蓄水前后宜昌站生态水文指标分析,宜昌水文站整体水文改变度为61%左右,属于中度改变,接近于高度改变;其中流量下降率和逆转次数受影响最为明显;(3)三峡水库蓄水运行在一定程度改变了下游河流生态水文情势,重要鱼类产卵场生境条件发生了改变,导致了长江中下游鱼类生物多样性呈下降趋势。该研究为长江上游河流生态保护以及开展水库生态调度提供了参考。     

基于Landset TM/ETM和HJ-1A/B影像的丹江口水库水域变化监测研究

位于湖北和河南两省交界的丹江口水库是南水北调中线工程的水源地,水库的水域变化监测与评估,对保障水库调水能力具有重要意义。收集了2002~2011年47幅Landsat TM/ETM和HJ-1A/B卫星遥感影像,采用基于阈值分割的归一化水体指数法(NDWI)提取了过去10a的水库水域动态信息。结果表明:水库各月份平均水域面积从12月至次年3月,呈现下降趋势,而从3月到12月,呈现波动上升的趋势,最小水域面积出现在3月份,最大水域面积出现在12月份;由于受上游明显季节性降雨及水库运行管理的影响,丹江口水库丰水期(7月~次年1月)水域面积较枯水期(2月~6月)波动更为明显。而四季之中,春夏季节水库水域面积相对稳定,秋冬季节水域面积波动较大。针对枯水季节水库水量少的情况,管理部门应该加强监测力度,合理调蓄,保证水库的供水能力。从过去10a整体来看,水库水域面积基本维持在300km2以上,通过分析水库水域面积波动较小、影像积累最多的5月份遥感影像,发现水库水域面积呈现增长趋势,并且在枯水期、丰水期和过去10a整体上都呈现了不同程度的增长趋势;此外,水库蓄水新增的水域面积主要集中在水库东、北部地区,应加强对这部分地区的生态恢复和环境监测。     

基于遥感影像的丹江口水库水域面积动态变化与原因研究

丹江口水库是南水北调中线工程的水源地,水库水域面积的动态变化研究,对保障调水有重要意义。针对丹江口水库水域面积变化较快、短期波动明显,对南水北调中线工程稳定调水有较大影响的问题,采用2000年3月~2015年10月逐月遥感影像,基于归一化差异水体指数(NDWI)提取水体,研究了丹江口水库水域面积的动态变化。结果表明:丹江口水库近16 a来月际平均水域面积均超过400 km2,2~7月份为枯水期,8月份~翌年1月份为丰水期。按季节来看,夏季至秋季水库水域面积呈增大趋势,冬季至次年春季水库水域面积呈减小趋势,同时水库水域在秋季波动最为剧烈,冬季较为平缓。自2014年12月~2015年10月,受大坝加高蓄水影响,水库水域面积均维持在550 km2以上。水库的水位涨落形成的消落区主要集中在丹江水库北部、东部和汉江水库的西部。     

三峡库区船舶污染及综合防治对策研究

三峡大坝建成后,将形成一个长662.9km,面积1045km^2的巨型水库,水库的蓄水会使库区水体的稀释自净能力降低。而目前重庆市辖区内船舶总数已达6000艘左右,旅客日均流量在6万人左右。船舶含油污水、生活污水、船舶垃圾等对库区水质造成破坏：其中油类排放量将为5694t/a,CODcr为1533t/a,BOD5为766.5t/a,SS为1840t/a,生活垃圾为5000t/a,会严重影响整个三峡库区水生态系统。近年来虽然国家重点执行对船舶油污水排放实行控制,船舶垃圾进行接收处理等多项措施,但据调查,随着航运业的发展,现有船舶污染治理主要还在管理、宣传、执法、港口设施、船舶设备更新等7个方面存在问题,船舶对库区水环境的污染日趋严惩。为避免船舶对库区水域的污染,除对库区航运规模、船舶数量和作总量控制外,还从资金、机构建设、设施建设、环保执法、船舶设备更新等方面提出了综合防治对策,使因船舶排放污染物对库区水域造成的污染减少到最低程度,确保三峡库区水污染整治规划目标的早日实现。     

安康水库下游径流演变及水库运行对径流影响分析

利用1970～2010年水文数据,分析了安康水库下游安康水文站径流的年内、年际变化,并运用Mann kendall[JP]趋势分析方法探讨了径流变化趋势和突变年份;在此基础之上,以安康水库蓄水运行时间为界线,通过绘制径流 降水双累积曲线,剥离降水和安康水库以上流域人类活动对其下游径流的影响,得到安康水库运行等人类活动对下游径流影响程度,从而为揭示水利工程建设对河流影响提供定量化参考。研究表明：近40 a来,安康水库下游径流量呈现减少趋势,且水库的建设运行等人类活动使径流发生了由多到少的突变,使径流年际间变化趋于平缓,其对径流的直接影响程度高达838%,是径流减少的最直接、最主要的因素     

长江宜宾江段渔业资源现状调查

于2011年5～7月和10月在长江干流宜宾江段进行了鱼类资源调查。共采集到鱼类62种（亚种）,隶属于4目10科40属,其中19种为长江上游特有鱼类。圆口铜鱼（Coreius guichenoti）、瓦氏黄颡鱼（Pelteobagrus vachelli）、鲫（Carassius auratus）、长薄鳅（Leptobotia elongate）、中华沙鳅（Botia superciliaris）、南方鲇（Silurus meridionalis）、铜鱼（Coreius heterodon）、鲢（Hypophthalmichthys molitrix）、鲇（Silurus asotus）等为宜宾江段优势种。对主要经济种的体长体重数据进行了分析,结果表明渔获规格较历史数据下降明显,单船日捕捞量亦有减少,长江宜宾段的渔业资源呈现衰退的趋势。作为向家坝蓄水前最后一次对宜宾江段的鱼类群落结构进行分析,研究结果可以为分析向家坝水库蓄水对长江上游鱼类的影响提供数据参考     

梯级开发对河流径流过程和水温过程均化作用的研究

长江中上游干流及主要支流正在大规模地进行水电开发,随着这些梯级水库群的建设,自然河流中具有重要生态意义的流量过程和水热过程发生变化,导致流量和水温均化,引起了一些河流生态环境问题。根据现有资料统计,结合金沙江下游正在建设的溪洛渡和向家坝水电站,对比分析了梯级水电工程径流调节后与天然过程的差异程度,探讨了河流径流过程和水温过程均化现象对生境的影响。将均化系数λ引入,定量计算了水库调节对天然径流的均化作用;采用宽度平均的立面二维k-ε水温模型,初步分析了梯级水电工程对水温过程均化作用。最后提出减小梯级水库对长江生态环境影响的对策和建议.     

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。     

建坝对下游河道水文情势影响RVA评价方法的改进

研究水库下游河道中水文情势的变化是研究水利工程对河流生态系统胁迫的一种新途径。RVA（Range of Variability Approach）方法基于32个参数从水流的等级、频率、历时、发生时间、变化率5个方面的水文特征对建坝后河道水流情势的变化进行定量分析,并给出各个参数确定的满足河道生态要求的流量特征变化范围。将该方法运用于位于浙江省飞云江上的珊溪水库,以其下游的峃口水文站为观测点,分析了该站52a的日流量资料,计算出了河道水流参数满足生态系统要求的可控制范围。并在原RVA评价各参数水文变化度的基础上进行了改进,利用改进的方法对32个参数的变化情况以及整个河流水流情势的变化情况进行了评价。通过与原方法的比较,结果表明改进后的RVA方法更为客观。根据计算结果,建坝后该河流的整体水流情势变化度为中度,流量的频率和历时指标变化最大,低流量事件的持续时间减少,出现次数增多,严重影响了河流的生态功能     

四川盆地逆温特征及其对PM2.5的影响研究

基于2000-2020年ERA5逐时温度廓线数据探究了四川盆地逆温特征时空变化,量化了逆温对PM_2.5的贡献,分析了成都和宜宾重污染期间逆温特征及边界层结构。空间上,盆地中部逆温频率最大,在15～25%之间,东部和南部地区次之,盆地西北和西南地区最低;盆地逆温厚度季节变化的空间分布差异较小,整体集中在200～350 m之间;逆温强度冬季最强,中部地区逆温强度最大可达0.45°C/100 m左右。时间上,逆温频率12月至次年4月达到最大,最大可达25%,6～8月最小,逆温厚度3～4月达到最大,多在280.85～400.97 m之间,7～8月最小,逆温强度总体变化不显著,多小于0.4°C/100 m。四川盆地站点逆温频率、厚度、强度与PM_2.5呈正相关,相关系数分别为0.3,0.28和0.25。成都和宜宾逆温特征与PM_2.5的拟合关系表明,成都和宜宾逆温厚度分别为376和374 m时,PM_2.5平均浓度均达到75μg/m³左右,逆温强度与PM_2.5浓度的拟合曲...     

基于HHT的三峡水库蓄水后坝下游水情多尺度时频特征

利用基于噪声辅助经验模态分解（EEMD）的改进型希尔伯特-黄变换（HHT）,对三峡蓄水后8 a的三峡日入库、出库流量和坝下各水文站日水情信号进行多尺度时频分析,并与连续小波和离散小波变换进行异同性比较。结果表明,三峡蓄水后2004～2011年三峡日入库、出库流量和宜昌、大通站日径流量均具显著的1 a尺度主周期振荡规律,三峡季节性调蓄对坝下流量1 a尺度的主周期振荡规律无显著影响。三峡蓄水后河口北支江水位的半月主周期振荡特征始终占主导地位,表明三峡调蓄影响下上游来水量变化对河口北支水位波动的影响权重小于河口自身海潮波动的影响权重。与离散小波变换固定频带下的信号分解比较,基于HHT的水文信号多尺度分解有更好的自适应性;与连续小波变换比较,HHT方法在水文信号高频部分周期振荡特征的揭示和频域混叠现象的避免方面更具优势     

向家坝水库水温时空特征及其成因分析

水温是水环境评价的重要因子之一,其对水生态系统中的物理、化学和生物过程起着重要作用。为了分析向家坝水库运行期内的水温分布特征及其成因,本文建立CE-QUAL-W2立面二维水温模型,并基于2014年野外原位监测水温数据对模型可靠性进行了验证,应用其对水温分布进行数值模拟。研究发现向家坝水库水温存在季节性垂向分层,4~6月中上层水体(水深0~60 m)受入流水温和气温回升影响迅速升温,表底温差达10℃,垂向分层加剧;7、8月水库泄洪加快了库区水体交换,底层水温迅速升高,中间等温层水体厚度增加,表底温差减小在2℃内,9月以后表底温差进一步缩小,垂向水温分层逐渐消失。通过分析发现:气象要素、入流水温、电站取水口高程、泄洪方式成为影响向家坝水温分布的主要因素。入流水温的变化只影响水库水温波动范围,对其垂向分层结构影响较低;表层水温受气象条件影响显著;取水口高程和泄洪方式决定了水温的垂向结构。     

葛洲坝下游近坝区水域鱼类资源声学调查与评估

于2013年4月及6月,针对DIDSON的特点设计了携带声呐的船舶走航式及定点式两种方法,对葛洲坝下游近坝区水域（大江、三江至下游镇江阁处江段）进行水声学调查,观察鱼类资源的时空分布特点。观测数据经去噪处理,获得鱼类资源结果。结果表明：葛洲坝下游近坝区鱼类资源分布呈明显的空间差异,大江水域鱼类密度显著高于三江水域,且近坝区高于下游江段,最大值为6924 ind./1 000 m3,位于大江电站下游约1 km处,最小值为153 ind./1 000 m3,位于宜化大楼江段。鱼类资源在时间上没有显著的统计学差异,6月份鱼类活动昼夜差别比4月份更明显,主要集中在上层水域,傍晚至凌晨鱼类活动较少。进一步分析发现,船闸的运行方式、水体中食物可获取程度、各鱼类种群生活习性差异等,均对鱼类资源时空分布产生影响。此外,开展适逢葛洲坝禁渔期,禁渔措施维持了近坝区水域春、夏季鱼类资源量的稳定性,是保护鱼类资源的有效而直接的方法     

江苏近岸辐射沙洲潮滩变化遥感监测研究

潮滩是动态的后备土地资源,具有重要的生态价值和经济价值。为了实现潮滩的大范围遥感监测,选择江苏近岸辐射沙洲作为研究区,以HJ 1A/1B和Landsat系列卫星影像数据为数据源,基于遥感水边线集合的最外边界方法确定潮滩范围,实现了2009～2017年的潮滩面积提取以及变化分析。结果表明：研究区2009～2017年潮滩面积减少量约为219.83 km²,减幅8.7%。在2009～2014年研究区潮滩淤长面积8.35 km², 2014～2017年潮滩蚀退面积达228.88 km²,减幅9.18%。在2009~2017年,辐射沙洲北翼岸段和南翼岸段主要表现为侵蚀特征,內缘区和中部岸段表现为冲淤交替特征。该方法可以实现大范围、复杂地貌潮滩监测,为江苏省潮滩资源的合理开发利用提供数据参考。     

页岩气开发对乌江沿岸景观与生态格局的影响研究

景观生态格局是区域生态安全和可持续发展的基础。以乌江沿岸页岩气开发区为例，基于2010、2020年两期遥感影像、页岩气开发规模等相关数据，应用移动窗口获取景观格局指数，计算景观生态风险指数；构建生态网络，探究页岩气开发对区域景观格局的直接影响和生态格局的间接影响。结果表明：(1)2010～2020年，乌江沿岸页岩气开发区内林地、耕地分别减少了约52.78、43.78 km²,建设用地增加92.04 km²,草地和水域用地基本保持不变。页岩气矿区内景观聚集指数、最大斑块指数降低，降幅分别为9.38%～30.61%、14.36%～57.69%;斑块密度、分离度指数上升，增幅分别25.29%～55.39%、2.57%～5.11%,景观生态风险指数增幅0.20%～0.52%。(2)井场、管线、道路等基础设施建设带来的土地损毁，影响周边景观生态。其中道路沿线斑块密度指数、景观生态风险指数增幅最大，分别为50.95%～54.28%、0.59%～0.62%,对生态环境影响明显。(3)10年间，乌江沿岸生态源地面积减少250 km²,生...