气候变化对江汉平原调水格局的影响

江汉平原水利工程密布,大型调水工程对流域用水格局产生很大影响。气候变化同时会影响调水工程调入调出区供需水情况,从而影响流域的水资源的分配。梳理了江汉平原主要调水工程,重点围绕南水北调中线工程与引江济汉工程的规划设计指标及实际运营状况,分析江汉平原潜在的用水矛盾。此外,在未来气候变化情景下,随着干旱时长和频次增加,会导致各调水工程抽水引水成本提高,从而加剧江汉平原用水矛盾。结果表明:(1)从工程设计和运行来看,南水北调中线工程达到调水设计后,引江济汉工程在保证汉江下游用水需求上受限可能性很大;(2)引江济汉工程自运行以来,虽未有较长时间的泵站抽水引水,但就2018年的泵站抽水引水成本来看已经达到运行总经费的30%。如果引江济汉工程引水口长江水位下降,自流引水受限,使用泵站抽水引水时长及频率将会增加,会导致引水费用进一步增加;(3)"南水北调中线"、"引汉济渭"、"鄂北水资源配置"工程,再叠加汉江中下游生产生活用水,如遇枯水年份,汉江水资源配置会产生很大的矛盾,对汉江流域及汉江生态经济带发展将产生影响。     

中线调水对汉江下游枯水期的水安全影响研究

针对现状以及南水北调中线工程不同调水方案下的水文条件,从可利用水资源量和水环境容量两个方面来研究中线调水对汉江下游枯水期水量和水质状况的影响。以人均月可利用水资源量和人均月水环境容量作为评价指标,提出相应的水安全评价方法和评价标准,来定量评价调水前后汉江下游枯水期水安全的变化程度。研究结论认为：各调水方案对汉江下游水量安全的影响程度比水质安全大;调水对枯水期水安全影响较大的月份是12月、1月和2月,而11月、3月则要好一些;现状条件下的水安全评价结果都在“较为安全”级别以上,而各调水方案的实施对汉江下游水安全都有一定影响,其中以方案Ⅱ的影响最大,方案Ⅲ则由于引江济汉补偿工程的兴建,其水安全保障程度要高于其他方案.     

基于Copula模型的丰枯频率分析——以南水北调西线工程调水区径流与黄河上游来水的丰枯遭遇研究为例

以道孚、绰斯甲、足木足和兰州水文站1960～2000年的同步天然年径流量系列为基础，应用Copula方法构造了南水北调西线一期工程调水区径流与黄河上游来水之间的联合分布，具体分析了调水区径流与黄河上游来水的丰枯遭遇频率。结果表明：由西向东依次按鲜水河、绰斯甲河、足木足河的顺序，调水河流与黄河上游丰枯同步（异步）的频率在递增（递减），到了足木足河，其丰枯同步的频率已大于丰枯异步的频率；有利于调水到黄河的频率在递减，但仍保持在30％以上，略大于南水北调中线工程的利于调水频率；且调水区径流与黄河上游来水同枯的频率维持在26％以下，这些对于南水北调西线一期工程的实施都是有利的。     

洞庭湖出口径流变化及对生态系统的影响

为了阐明洞庭湖出口径流变化及生态效应，根据城陵矶1960~2016年的日径流量数据，采用生态盈余和生态赤字两个生态径流指标，分别从年和季节尺度分析了洞庭湖出口径流变化，并讨论了其对洞庭湖生态系统的影响。研究结果表明：年生态盈余和年生态赤字的变化范围分别为0~0.39和0~0.47，且年生态赤字比年生态盈余的波动更加剧烈和频繁；季节生态径流指标差异较大，春季和冬季生态盈余波动比较频繁，夏季和秋季生态盈余变化不大；除冬季外，春季、夏季和秋季生态赤字在水文变异后呈明显上升趋势，且高于生态盈余；季节生态变化总值整体呈上升趋势，且在水文变异后更加离散，表明生态系统受到了较大的扰动。气候变化和人类活动是导致径流变异的主要影响因素。降水对生态赤字的影响较大；人类活动导致了高流量减少、低流量增加，使季节生态径流指标发生较大改变。径流变化与生态系统关系的基本准则表明，洞庭湖出口径流与生态系统具有紧密的联系，且径流改变对生态系统产生了负面影响。     

汉江上游小流域土地利用及水土流失初探

汉江流域丹江口库区是南水北调中线工程的水源地，其周边及上游流域生态环境对于保证库区生态安全具有重要意义。利用汉江上游流域的数字高程模型进行子流域划分，分析了汉江上游及子流域的土地利用／土地覆盖特征，并结合利用土壤侵蚀强度分级标准和数字高程图（DEM），对流域的水土流失进行初步估算。研究结果表明，除丹江口库区周边及汉中盆地的森林灌丛覆盖率相对较低之外，其它亚流域的森林覆盖率都在50％以上。上游中部地区的水土流失现象较为严重，尤其是大巴山的北坡和秦岭的旬河流域，而汉中盆地与丹江口库区周边的水土流失相对较轻。研究结果可为流域的环境治理及生态恢复提供支撑，对南水北调中线工程水源地保障具有重要意义。     

中线调水工程实施后汉江下游水运条件与沿江地区发展——以荆门市为例

南水北调中线一期调水方案，拟定在汉江中下游建设系列补偿工程，即兴隆枢纽、引江济汉、局部航道整治和部分闸站改建4大工程，以减少因调水可能给汉江中下游造成的不利影响。补偿工程实施后，不仅会改变汉江下游水文条件和湖北中部河网格局，而且使汉江下游水运条件也发生新的变化：一方面可一定程度地提升河道的通航能力，另一方面开辟了新航道，改变下游水运格局。汉江中下游水运条件的变化，给沿江地区经济发展必将带来新的影响。荆门是汉江中下游交接处临江最大的省辖市，针对目前面临的发展水运的机遇及汉江水运存在的问题，应采取有力措施，振兴汉江水运，构建地方经济发展的新支点     

水利工程对长江河口生态环境的影响

我国对长江水资源的开发利用．如在干流和支流上已建和在建的许多大大小小的水利工程．特别是规模宏伟的三峡大坝建设和南水北调工程．将显著改变长江的水、沙动态，改变营养物质的输移特征，不仅直接影响下游河道的水文、水环境条件．而且对远离工程的河口生态环境也将产生显著和潜在的影响。分析了由于上游蓄水和引水造成的河流径流量减少、季节分配变化而对水体营养物质输移能力和水体自净能力的影响，以及因上游来水来沙量减少对河口生态环境和生物多样性的影响。水文因素是沼泽湿地和滨海湿地形成和发育的重要环境因素。上游建坝蓄水以后．洪水的消除或洪泛次数减少削弱了河流与湿地之间的联系，造成湿地逐渐萎缩，甚至大面积丧失，生物食物链中断，生物多样性和生产力下降。人海径流量减少将造成海水沿河上溯，盐水入侵河道，并污染地下水，滩地土壤发生盐渍化。河流携带泥沙能力下降，将导致三角洲从淤积型向侵蚀型转化，海岸线蚀退。水利工程对河口生态环境的影响是长期的、缓慢的、潜在的和极其复杂的，并且往往是上游各水利工程的叠加作用。因此在工程建设前后研究分析河口生态环境可能或已经遭受的影响，对生态环境的变化进行长期的跟踪、监测和评价，可为今后水利工程建设和生态环境保护提供理论依据和研究基础。     

南水北调中线工程与汉江中下游地区可持续发展

汉江是长江最大的支流,汉江中下游地区是湖北省经济基础最强的地区。同时汉江流域也存在着洪涝灾害威胁大、水资源开发利用水平不高、环境建设和生态保护力度不够、传统的工农业生产方式和产业结构加重环境的恶化、管理体制不顺等问题。南水北调中线工程以及配套工程的实施,对汉江流域的经济发展将起推动作用,同时从汉江的丹江口水库调水,将改变汉江中下游的水资源分配,社会经济发展与生态环境的协调将会出现新的矛盾。要解决好流域经济发展问题,必须把握好建设南水北调中线工程的机遇,更新观念,加强前期研究和规划,注重生态环境的保护和示范工程的建设,建立相应的政策法规和流域管理体制,全面保证汉江中下游地区的可持续发展。     

基于SWAT模型的汉江流域水资源对气候变化的响应

汉江流域未来的气候变化趋势和对水资源的影响，将直接关系到南水北调工程和引江济汉工程的使用和效益。因此，分析研究汉江流域水资源对气候变化的响应特点，可为地面调水、空中水资源开发、应对气候变化的不利影响和更好地保护南水北调中线水源区的水资源提供科学依据。以1971～2000年为基准期，应用SWAT模型对汉江流域基准期内的逐月径流进行了模拟；在30 a基准期径流模拟的基础上,以全球变化背景下可能出现的25种不同气候变化模式为假设条件,模拟出各假设气候变化模式下汉江流域水资源状况，获得了各气候变化模式下汉江流域水资源相对于基准期的变化率，研究了汉江流域水资源对气候变化的响应程度。结果表明：模型模拟精度高于评价标准（〖WTBX〗Ens>05，r2>06〖WTBZ〗），SWAT模型适用于汉江流域的径流模拟；不同气候变化情景下,汉江流域径流变化较实际蒸散发的变化明显；降水对地表径流、基流的影响要大于气温；气温对实际蒸散发的影响大于降水;降水增加或气温降低都会导致径流增加,而降水增加或气温增加都会导致实际蒸散发的增加.     

东线南水北调工程对长江口咸水入侵影响及对策

南水北调工程是长江流域继三峡工程后的又一重大工程，工程建成后对长江河口的环境与生态有何影响以及影响程度如何是众所关注的一个重要问题。南水北调是大规模的跨流域调水，有东，中，西线三种方案，它建成后必将对长江口的自然环境产生影响，这种影响可能涉及径流，泥沙，咸水入侵，岸滩冲淤，航道，水产，渔业和生态环境等诸多方面。根据有关初步设计资料及长江河口的流量和盐度等实测资料，用统计的方法对东线南水北调调水500，700和1000m^3/s后对长江口咸水入侵的影响进行了初步预测。为了减少其不利影响，还提出了采取加快实施北支整治工程，尽快建造新的避咸蓄淡水库，确定调水的控制流量和三峡工程提前蓄水等措施，供南水北调工程决策和设计部门参考。若参采取这些措施，南水北调对咸水入侵造成的负面影响是可以缓解或抵消的。     

南水北调中线工程中的引江济汉补偿工程

引江济汉是南水北调中线引汉调水的补偿工程,按总体规划应结合当地水利规划建设,不宜修成封闭的“高架”水渠只向汉江下游补水。遵循节约资源、保护环境、推动发展的思路,引江济汉应以江苏江水北调模式,扩展和延伸为引江入汉济黄,取代南水北调中线二期扩建工程。①引江入长湖利用沮漳河下游河道输水,并改造荆州城市水系,破解血吸虫病传播扩散、泥沙入湖和水源污染三大环境风险;②引江入汉利用长湖调蓄提水至兴隆水库,节省渠道长度;③碾盘山梯级采取一级二站抽水蓄能开发方式,简化汉江干流反向输水工程,抽江至崔家营水库,引清调度改善汉江中下游水质,又为黄河下游增加水资源量提供稳定可靠的水源;④从“南襄隘道”唐河东侧修建鄂豫运河,将长江水不经丹江口水库直接送达方城去郑州济黄,推进构建一条纵贯南北的水运干线。     

2006年长江特枯径流特征及其原因初探

2006年长江流域出现了百年罕见的特大枯水,对长江流域用水和生态环境都产生了深远影响。使用2006年长江干支流主要水文站水情资料和长江流域气象资料,并同时考虑了三峡蓄水的影响,分析了2006年长江径流过程特征及其原因。研究发现,2006年长江径流量减少主要是汛期径流量显著减少所致,表现出“汛期特枯”的特点。径流量和水位最大降幅都出现在8~9月份,各站径流量最大减幅都超过50％,水位汛期也有显著下降。洞庭湖、汉江与历史同期相比,汛期来水也明显偏小;而鄱阳湖来水略丰,对干流枯水起到一定的缓和作用。7、8月份长江上游区（特别是屏山至宜昌区间）降水少气温高是形成长江汛期特枯的主要原因。气象变化与径流变化存在较好的对应关系。三峡蓄水使2006年10月宜昌站径流量减少了一半左右,而对10~11月大通径流减少影响率为187％。     

长江流域水环境演化规律研究平台及切入点初探

对长江流域水环境演化规律的研究 ,应该针对国家迫切需要解决的、尤其是水质酸化和污染、洪涝灾害威胁加剧等水环境问题 ,提出科学的解释 ,为流域水环境修复提供基础理论。回顾和总结了 5 0多年来前人在长江流域水环境研究方面所取得的成果 ,这些成果为今后进一步开展研究构筑了良好的基础平台。对长江流域水环境的研究应出系统性、整体性和综合性 ,围绕长江干流水质保护和中游地区防洪两个重中之重 ,强化对水环境演变动力学机制的研究 ,摸清流域水、泥沙与污染物相互作用规律及其对水环境恶化的机制 ,建立流域水文、泥沙与水质之间非线性、复杂巨系统的耦合关系及其系统模拟。还提出了长江流域水环境研究的 7个切入点     

梯级水库对长江水沙过程影响初探

长江中上游干流及主要支流正在进行大规模水电开发,按目前的规划和建设步伐,在未来20~30年,这些河段将形成一系列梯级水库。根据近20年来水文观测和资料统计,初步分析了长江水沙变化情况和发生变化的原因;通过一些已建大型水库的观测资料,分析了水库对泥沙输移规律的影响方式和程度;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。分析表明：长江的水沙过程已经发生变化,绝大多数河段输沙量明显减少;梯级水库的建设是输沙量减少的主要因素之一;梯级水库建设不仅使输沙量和径流量减少,而且显著改变了天然河流的水沙过程,给长江中下游及河口地区生态环境带来一定影响。为了减小梯级水库对河流自然属性的影响,必须转变长江治理的思路,由江河治理向科学管理转变,利用洪水冲沙和水库群的优化调度,尽量维持河流的自然属性。     

近四十年来长江源区河流水沙量的变化

长江源区是指直门达水文站以上长江干支流的广大集水区域，是长江的重要水源涵养区。通过统计分析直门达站1957－1999年的43a间年径流量和年输沙量的变化情况，得出几个基本结论：长江源区年径流的变化主要受气候等自然因素的影响，年径流周期性变化较为明显，径流丰水年，偏丰水年出现最多的年份是20世纪60年代和80年代，枯水年和偏枯年出现最多的年份是70和90年代，总体上看40年间节径流基本稳定，但90年代比80年代有趋向偏枯的现象；年输沙量与年径流量的变化基本同步，年输沙量的变化主要取决于年径流量的变化，年输沙量也呈弱周期性变化状态，并有趋向减少的势头，近10a直门达站年径流量呈递减的趋势导致了年输沙量呈相应的变化；长江源区径流量和输沙量年内主要集中在5－10月，分别占年径流量和年输沙量的87．3％和99％；沱沱河由于径流以冰川补给为主，径流量与输沙量的变化呈现出不同的特征。     

水利调度修复东湖水质的数值模拟

总结武汉东湖水质污染问题基础上，根据湖泊和港渠联通状况设计了长江-东湖水利调度的调水线路和调水方案。基于一维港渠河道水动力水质模型和二维湖泊水动力水质模型，通过嵌套耦合求解的方式实现耦合，建立了一、二维湖泊河网水动力水质耦合模型，并利用实测数据进行了参数率定和验证。采用数值模拟的方式研究了水利调度影响下东湖水质的改善效果，结果表明：水利调度影响下东湖主要湖区水体CODMn和TN指标得以明显改善，但TP指标改善不大；东湖湾汊众多，个别湖区受到调水线路影响较小，水质改善不明显。因此水利调度可以作为东湖水体修复的重要思路。建立的数学模型也可以为东湖以及其他类似水域的水污染治理提供科学参考和依据     

三峡工程调蓄进程中长江河口区土壤水盐动态变化

三峡工程调蓄进程改变了下游的来水状况，可能影响下游的水盐动态。挑选蓄水进程中典型枯水年2006年蓄水进程时段，分析该时段河口水盐动态可能受上游蓄水的影响程度。2006年秋季三峡水库蓄水期间，蓄水导致长江径流减少量约为4 000 m3/s，与径流量最低值相比下降幅度达33%。运用监测数据分析搜索了蓄水之前与2006年秋季蓄水时段长江大通径流量相似的时间序列，研究并分析了蓄水前后相似径流量过程情况下长江河口区域水盐要素动态变化情况。结果表明：蓄水前后的江水、地下水及土壤盐分状况存在较为明显的差异，2006年蓄水阶段及其后续影响时段的江水、地下水及土壤盐分含量均大于蓄水前各要素测值，蓄水后江水盐分最高增加幅度约为45%，而土壤盐分含量增加约为10%。在蓄水前后自然径流量过程基本相似的前提下，三峡工程调蓄所致的径流量减少可能为江水盐分、地下水盐分及土壤盐分上升的重要原因，表明三峡调蓄对河口水盐要素的动态变化存在一定影响     

长江源区生态功能区划与生态系统管理

生态功能区划是近年来我国着力建设的一个新的关于资源与环境管理的框架。首先简要讨论了生态功能区划的性质,指出生态功能区划是基于生态系统的地理框架。与生态区比较,生态功能区强调人文活动对生态系统提供产品和服务能力的影响,并反映人类的价值判断。生态功能区划的最终目的是以生态系统的等级结构和尺度原则为基础,在不同尺度水平上实施“基于生态系统的管理”。以长江源区为例,进行了生态功能区划的实证分析。其基本认识是,按照生态系统的自然边界划分生态系统单元;进行生态系统描述和评价;在确定主导生态功能的基础上划分不同的生态功能区。最后讨论了按照生态系统原理对长江源生态功能分区进行管理和建设。     

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