基于GIS的长江梅子洲头护岸工程对河势演变的影响分析

以长江下游南京梅子洲河段1959、1970、1983、1992和2003年水下地形图为基础资料,以此建立相应年份的数字高程模型（DEM）并进行了分析,探讨护岸工程修筑前后该河段的时空演变规律,进而分析其在河势控制中的作用,为河道整治和保持优良河势提供依据。护岸工程修筑前后,1#、2#、3#三个断面的岸线摆动速率分别由500、1880和4364 m/a减小为115、600和915 m/a,主泓线摆动速率分别由845、3118和5000 m/a降至550、535和475 m/a,宽深比分别由424、320、257减小为393、278和225。结果表明,实施护岸工程后,该河段左侧岸线及主泓线的摆动幅度明显变小,河道的平面变形得到有效控制。梅子洲头滩遵循一般边滩演变规律,由护岸前的宽浅逐渐变为窄深,河道趋于稳定。长江三桥对梅子洲头上游河段的河势将进一步起到控制作用。     

长江中下游人工鱼礁水动力特性实验研究

受三峡蓄水的影响,长江中下游水文生态系统发生明显变化,导致四大家鱼产卵适宜度下降以及像中华鲟这类生殖洄游性鱼类鱼卵孵化率降低。建设人工鱼礁是缓解长江渔业资源衰退、保护长江物种多样性、保持长江渔业可持续发展的一项重要措施。基于水槽模型实验,以透空正六面体型人工鱼礁为研究对象,将鱼礁块体与护岸相结合铺设在河道岸坡上,构成鱼礁型生态护岸。通过对鱼礁型护岸周围水面线及水流流速等水力特性进行测量分析,得到了鱼礁型护岸的鱼类产卵场水力因子。结果表明:在长江中下游河道两岸铺设透空型人工鱼礁其周围水流流速可维持在0.84~1 m/s之间,处于四大家鱼产卵繁殖最适宜的流速范围内;且由于鱼礁的存在,使岸坡附近水流流速梯度增大并产生上升流及背涡流等一些复杂的水流流态,这些水力因素又刺激了四大家鱼的交配活动,增加鱼类的产卵量。     

长江中下游河道与岸线演变特点

分析了长江中下游河道岸线变化的主要因素，它们分别是河岸崩塌，泥沙淤积及人类活动等，其中河岸崩塌是河道岸线演变的最主要原因。总的来说长江中下游干流河势是稳定的，但五个河段有各自演变特点和规律，其中宜昌－枝城段河道与河床比较稳定，岸线顺直，但葛洲坝和三峡水利枢纽建成后对河床的冲刷作用较大；荆江段是长江著名的河曲段，其冲淤变化较大；城陵矶至湖口段为节点和分汊河床组成，一般来说节点较为稳定，而分汊河床不太稳定，湖口至江阴河段岸线一般较为稳定，但弯道河床变化较大；河口段不但受江流作用影响，还受潮流与波浪等共同影响，所以河口河床演变迅速，主要表现为汊道主泓迁移摆动。     

下荆江故道通江特性及其演变趋势分析

下荆江河道周围密集分布着多条故道,其中包含有两个国家级自然保护区和两个国家级亲鱼原种基地,具有非常重要生态意义和保护价值。结合空间信息技术,系统分析了各故道的分布特征及通江特性。下荆江故道的形成过程与荆江河道的演变密不可分,从下荆江各故道形成的时间间隔来看,下荆江故道周边河道将再次进入河势变化的潜在不稳定期。从其形成机制来看,水沙形势变化引起的河道冲淤格局是其发生演变的主要原因。在1950~2008年荆江河道水沙数据分析的基础上,结合三峡工程实施前后故道附近河道冲淤监测结果以及下荆江堤防的控制性影响,研究了未来下荆江可能的变化趋势及其对通江故道产生的潜在影响     

荆江河段4次裁弯后干流河道调整研究

1949~1979年长江中游的荆江河段共发生4次裁弯，包括2次自然裁弯（碾子湾和沙滩子）和2次人工裁弯（中洲子和上车湾），裁弯后上下游的河床和河势发生显著调整。基于实测水文资料和遥感影像（1955~2016年），计算2次人工裁弯后新河道的冲刷量，并验证老河道的淤积量，分析裁弯后4个牛轭湖的发展过程与现状，并指出荆江4个牛轭湖的快速衰退主要受当地人类活动影响。荆江河段的裁弯增加了河床比降，引起水流功率的调整，促使河床长期冲刷下切和床沙粗化。荆江4次裁弯完成后，直至1990年代荆江河床才基本达到冲淤平衡，且下荆江略有淤积。 关键词： 长江中游；弯曲河道；裁弯；冲刷；水流功率；牛轭湖     

应用景观生态学原理构建城市河道生态护岸

首先分析了传统水工设计中护岸的弊端,然后从景观生态学角度介绍了岸坡生态系统的主要特征、生态护岸的多种功能和景观生态学内涵;介绍了国内外生态护岸的研究现状,提出了城市河道在生态护岸设计中应在保证稳定安全的前提下,坚持生态优先的原则,重视其景观性和亲水性;最后对生态护岸的材料与植物群落的选择进行了分析。旨在探讨河流生态治理的方法,为生态护岸的构建与河流、洪泛区的治理提供一定的思路和参考。     

长江中下游岸线利用对防洪累积影响初步研究

在分析长江中下游岸线开发利用现状及存在问题基础上，分别选取武汉河段和扬中河段作为代表性河段，针对桥梁群和码头群两类主要岸线开发利用形式，开展了涉河工程群对河道洪水位及流场累积影响的数学模型计算分析。计算结果表明，群体工程共同作用后将引起河道洪水位和流场的叠加影响，其影响值及影响范围远大于单个工程，当群体工程的影响积累到一定程度，可能对河道的行洪与河势稳定带来不利影响。建议桥梁群应保持合理的密度，码头群应合理控制港区规模，上下游港区间应保持合理的距离，在岸线开发过程中应制定岸线利用规划，规范涉河工程设计，以尽可能减小对防洪的累积影响     

1968～2018年洞庭湖江湖连通河道松滋口冲淤变化特征

探究江湖连通河道演变态势是评估重大人类活动事件对江湖关系变化影响的重要环节。以洞庭湖—荆江三口中松滋口河道为研究对象，通过建立其河道长期的水位—流量关系曲线分析其河道的冲淤变化特征，对其河道冲淤变化驱动因素进行分析，并采用实测河道断面资料验证其结果的可靠性。结果表明：水位—流量关系曲线法分析河道地形冲淤演变特征与实测横断面地形资料分析结果一致，松滋口河道同流量下水位下降对应于该时期河道冲刷，同流量下水位上升对应于河道淤积。不同时期松滋口东西分支河道冲淤变化主要驱动因素不同。1968～1981年间，下荆江裁弯引起的河势变化是西支新江口河道冲刷与东支沙道观河道淤积的主要诱因。1981～2003年间，其东西两支河道淤积主要是由于葛洲坝运行后引起的上荆江河道冲刷导致的。2003～2018年间，其河道冲刷主要是由于三峡大坝运行引起的河道水沙比例的大幅改变导致的。     

南水北调工程实施后汉江水华发生可能性研究

南水北调中线工程对汉江中下游的生态与环境影响已有大量的研究成果,特别是对水华问题进行了更为深入的研究,但是其研究主要集中于仙桃至河口段,而沙洋以上河段还未进行过水华方面的研究工作。鉴于1998年及2003年两次发生的水华事件影响范围都达沙洋以上河段(已达湖北钟祥河段),以及南水北调中线工程实施后汉江河道流量减小,流速降低,水环境容量降低,特别是兴隆枢纽回水区的壅水作用使其水体流速大幅下降(经计算小于0.3 m/s),再加上汉江中下游水体中总氮、总磷含量普遍偏高,对兴隆枢纽回水区及襄樊市区段水华发生可能性分别应用加权灰关联度以及模糊数学中的隶属度概念进行了计算评价,得出结论为：在维持污染现状情况下兴隆枢纽回水区在枯水期(505.7 m\+3/s流量)具备水华事件发生的水文及营养物质条件;到2020年襄樊市区段也将具备水华事件发生的水文及营养物质条件。     

雅砻江锦屏二级水电站减水河段生态需水量研究

针对雅砻江锦屏二级水电站减水河段面临的水生生物生态需水问题,提出了计算河道最小生态基流量的生态水力学法,考虑了水力生境参数的全河段变化情况,计算结果避免了单凭最低值进行判断所造成的判断失误。确定了锦屏二级水电站减水河段鱼类对流速、水深、水面宽等水力生境的需求。通过河道水力模拟,得出为满足减水河段鱼类的生存及繁衍,必须保证枯水季节猫猫滩闸址下泄45 m3/s流量,在该流量下,锦屏二级水电站减水河段中95%左右河段水力因子可满足研究中提出的河道内鱼类的生存条件;水温的变化不会影响河道内鱼类产卵;鱼类适应的缓流水、急流水、浅滩、深潭等水力形态的位置虽然发生变化,但数量保持不变。     

长江中游荆江高洪水位形成的地质环境分析

万里长江，险在荆江。其高堤防高洪水位（高出堤内地面大于13 m）危险态势的形成,是由于一方面在地质构造控制下堤内地面沉降，另一方面大堤不断加高,荆江洲滩不断淤积抬高和洞庭湖出流顶托，造成同流量水位不断升高，结果是洪水位与堤内地面势差不断加大,形成恶性循环。三峡水库建成后，具有调蓄长江上游洪水的巨大空间和能力，但没有改变形成荆江高洪水位的地质作用及过程。在高堤防高洪水位形势下，加上大堤管涌、岸崩、地震等致灾地质因素的作用，荆江有向北溃决,自然分流的趋势，其中尤以沙市湾迎流顶冲的盐卡段更具有危险性。为避免发生区域性重大地质环境灾害，协调人、地、水关系，给水沙以出路和洪水资源化已迫切地摆在人们面前。     

Integrated hydro- and wind power generation: a game changer towards environmental flow in the Sub-middle and Lower São Francisco River Basin?

Many renewable resources for the generation of electricity, such as hydropower and wind power, are dependent on climatic factors. Reservoirs have been created to overcome the stochastic nature of river flows and to make water supply more reliable. However, reservoirs are affecting the ecological status of river ecosystems, e.g., by modifying the flow regime, triggering discussions regarding the discharge of reservoirs. In Brazil’s northeast region, the installed capacity for wind power generation has increased substantially in recent years. Setting up a modeling system for simulating wind power and hydropower generation in this study, it is analyzed whether wind power generation, peaking in the dry season, can help to achieve a more environmentally oriented flow regime in the Sub-middle and Lower São Francisco River Basin. Simulated higher discharges from reservoirs during the rainy season and lower discharges during the dry season, representing a more natural flow regime, will reduce hydropower generation in the dry season. Under recent conditions, the resulting gap in electricity generation can only be partially covered by wind power. A large share needs to be generated by thermal power plants or be imported from other regions in Brazil. The planned future increase in installed wind power capacity can change this picture; the demand for electricity generated by thermal power plants and imported will decrease. Adopting an integrated approach for hydropower and wind power generation, the flow regime in the Sub-middle and Lower São Francisco River Basin can be modified to improve the ecological status of the river system.     

小型季节性河流生态补水需水量及调度方案研究

针对目前城市河流经常断流的突出问题, 以重庆主城典型重污染河流伏牛溪为例, 开展城市小型季节性河流生态补水自动调度方案的研究。通过分析伏牛溪年内径流特征, 确定了其补水时段为每年的11月~次年4月;通过计算伏牛溪生态环境需水量, 认为对于小型季节性河流的补水不应一味地追求常年丰沛、稳定的水量, 而应以重塑季节性河流天然健康的自然流态为目标, 从而提出了一种基于天然健康需水量的生态补水调度方案, 并制定了河源水库电动阀门及补水泵的运行控制策略等具体技术措施。结果表明, 采用该调度方案, 不仅能实现伏牛溪生态补水系统的自动化运行, 而且与现有补水系统运行方式相比, 可节能67.4%, 为补水系统的可持续运行创造了条件。     

氮素在河流生态系统中的滞留研究进展

河流是陆地生态系统和水生生态系统物质循环的主要连接通道，氮素在河流生态系统中发生复杂的物理、化学、生态过程，氮素的滞留影响输出形态、负荷，人为活动改变滞留过程，加剧水体富营养化。总结了国内外河流生态系统中的氮素滞留方面研究。滞留主要受控于生物因素和非生物因素，需要恢复河流生态系统的结构和功能，加强氮素滞留，改善区域水环境。     

蒲河流域生态环境需水研究

以蒲河流域为例，以改善水环境为出发点，提出了一种以生态分区为前提，同时满足人类正常生产活动的生态环境需水估算模型。该模型从生态系统角度分析了蒲河流域现阶段存在的问题，比简单的水文模型更为符合蒲河流域的实际特点。在此基础上对蒲河流域进行生态分区，针对各生态分区对生态需水的需求不同，分别估算需水值。其中包括河道基本生态需水、河道蒸发需水，河道渗漏需水等。在考虑生态需求的同时，针对蒲河季节性河流且人工干扰严重的特点，对蒲河流域生态需水量值进行估算。计算结果表明，蒲河流域生态需水总量为4 53846万m³，并具有年内变化显著、受人类活动（污水排放量、人口密度等）影响各分区差距显著等特点，研究成果为今后季节性河流需水量的研究提供了依据     

外秦淮河疏浚后底泥重金属污染与潜在生态风险评价

简要介绍了Hakanson的生态风险指数法,用该法对疏浚后外秦淮河南京市区段丰水期和枯水期采集的13处底泥样品进行分析,评价重金属对水域的污染程度及其对水域造成的潜在生态风险影响。结果表明,除清凉门大桥污染程度和潜在风险略高外,外秦淮河其他市区段底泥重金属污染程度及其对水域造成的潜在生态风险较低;疏浚后外秦淮河底泥中的重金属在短期内得到控制,一段时间后重金属污染仍然存在。对有效磷与重金属污染物之间的关系作相关分析,其中有效磷和全量铅之间的线性相关系数0963 5,说明磷与铅具有同源性。     

基于水足迹的流域生态补偿标准模型研究

流域水资源是一种公共物品,其系统的整体性以及资源外部性等特征要求各相关区域应共同承担环境保护.如何衡量各区域水资源开发利用与环保投入的关系,建立合理的生态补偿标准模型,已成为流域管理研究领域普遍关注的问题.本文运用水足迹理论和方法,界定流域水足迹内涵,通过反映流域沿岸各区域水生态服务耗费情况判断分析水生态系统安全状态,提出流域生态补偿标准计量流程及不同情况下的流域生态补偿标准测算模型,从而客观、准确地量化流域生态补偿额度,为管理者正确分析和解决流域各区域间利益冲突提供科学的决策依据与支持.同时本文以碧流河为案例,收集并分析了2002-2006年间碧流河沿岸各行政区水足迹和环保投入情况,理清各区域生态系统状态及相互关系,计算补偿标准,进而验证模型的可行性.     

中国大河流域开发与国家文明发育

水是生命之源。大河流域既是地球淡水资源的关键载体,也是人类文明发育的主要摇篮。作为世界文明古国和现代发展中大国,中国的情况更是如此。长期的实践表明,大河流域的开发具有明显的生态效应极化特征:即在人文生态系统获取快速发育的同时,严重干扰和破坏了流域自然生态的系统发育及其多样化的发展。流域开发的程度越高,这种极化效应的特征也就越明显。论文的实证分析表明,由于缺乏流域开发生态效应的正确认识和过分追求人文发展利益发育最大化,黄河和长江两大流域的资源环境承载能力正在面临着日趋严峻的挑战。例如,河水断流、水质污染、湿地萎缩和水生物种消亡。为国家现代文明的永续发展计,亟需改变目前传统的"重开发、轻保护"大河流域资源环境开发观。