芭蕉湖-南湖连通工程的连通性评价

江湖水系连通是改善水环境、修复水生态和提高人居环境的重要措施,但有关城市内湖水系连通工程的动态连通性定量评价不够完善。基于岳阳城区芭蕉湖-南湖连通工程方案,从长江引水至芭蕉湖通过王家河流域新开挖河道自流至南湖,以改善王家河和南湖水质状况与修复水生态功能。采用MIKE21水动力模型分别模拟汛期和非汛期时6、12和24 m~3/s的流量条件下,南湖出口最低控制水位为25.86 m和26.06 m的12种工况,分析不同引水条件下两湖的连通性,并提出一个定量评价指标。结果表明:引水初期流量取24 m~3/s和控制南湖出口最低水位为25.86 m时,汛期和非汛期连通性均达最佳状态,此时换水周期分别缩短至5.59、5.17 d。从连通性指数的变化来看,"引江济湖"和"两湖连通"增强了水系连通性,可提高水体自循环能力。     

水库渗漏水流溶解氧与水温沿程恢复的试验研究

水库底层低温低氧水从坝体下泄或渗漏,可能对下游生态产生不利影响。通过对湖北温峡水库下游温峡河225 km河段的野外试验,测量溶解氧、水温等指标的日变化和沿程变化,开展复氧试验研究阶梯深潭结构和沙洲对溶解氧的影响,并取样分析大型底栖无脊椎动物的沿程分布。结果表明,流速对水温与溶解氧日变化规律无明显影响。试验河段水温和溶解氧恢复很快,经过17 km的河段,水温从123℃升高至300℃,且溶解氧饱和度基本达到饱和。河宽对水温恢复起重要作用,对溶解氧影响较小,对复氧速度基本无影响。流量通过改变淹没程度影响阶梯深潭的复氧能力。溶解氧在沙洲下游存在横向分布,滞水区溶解氧高于左右汊道。溶解氧是水库下游水生态的控制因素,物种多样性随溶解氧的升高而增加     

海水入侵指标对比分析与评价—以珠江口地下水含水层为例

合理评价海水入侵对于地下水含水层管理和居民生活健康有着重要的意义。当前海水入侵评价应用较广泛的为包含单一因子和基于统计分析的多种水化学方法。本文综合阐述了海水入侵评价中所用的水化学指标、原理与方法,包括在国内评价体系中少见的一些方法,并以珠江口地下水含水层为例,对比了各种指标的有效性,评价了各类方法的优缺点以及在实际应用中可能产生的问题。结果显示,以Cl-和TDS作为简单直接的单因子可以快速评价海水入侵,尤其对于大范围的海水入侵评价十分有效。而和Ca2+,HCO₃-,SO₄2-等变化有关的指标具有地域性,在研究区对海水入侵的指示并不是十分敏感。在复杂评价因子中,与离子交换有关SAR,BEX以及GQI_SWI与Cl-相关性较高,可以较好的指示海水入侵及水岩相互作用。经过分析,受到地下含水层和地表水道双重介质入侵的影响,研究区海水入侵范围在过去几个年代有向北推进的趋势。本研究对于高速经济发展下的沿海地下水含水层管理和评价有重要的指导意义。     

广花盆地地下水三氮时空分布特征及影响因素分析

广花盆地是广州市唯一的地下水应急水源区。三氮(氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮)是研究区地下水的主要污染物,通过分析其时空变化特征,探讨主要影响因素,可为广州市制定地下水保护与利用规划提供理论基础和科学依据。为准确掌握研究区地下水中三氮的分布,利用广花盆地80个地下水监测井2012—2016年的监测数据,分雨季和旱季分析了研究区松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水中三氮的时空分布特征,并利用相关系数定量分析了降雨量与氮含量之间的相关性,采用灰色关联法计算了耕地面积、化肥施用量、降雨量与氮含量之间的关联度,以及从垂向和水平两个方向探讨了氮含量变化的原因。结果表明,2012—2016年广花盆地0~100 m深度地下水的氮污染较严重,氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的超标率分别为47%、29%和5%。由于松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水均属浅层地下水,相互联系紧密,其含氮污染物的分布极为相似,氮含量按从大到小排列均为硝酸盐氮、氨氮和亚硝酸盐氮,超标率按从大到小排列均为氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。受氧化还原环境的影响,随地下水埋藏深度的增加,广花盆地地下水中的氮含量逐渐减少,其中氨氮和亚硝酸盐的含量逐渐增大,硝酸盐氮的含量逐渐减小。受土地利用类型的影响,研究区地下水中三氮的空间分布差异较大。其中城乡居民区地下水的污染最严重,其污染主要来源于废污水的排放。近5年耕地地下水中氮的含量随时间呈减少趋势,主要是受耕地面积减少所致。总体而言,近5年研究区地下水中氮的含量随降雨量增大而减小,并随雨季和旱季的交替而增减,雨季地下水中氮的含量较旱季小。     

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     

基于VMOD模型的若尔盖泥炭沼泽地下水数值模拟

若尔盖泥炭沼泽自20世纪50年代以来发生显著的面积萎缩,导致其失水的重要机制之一是自然沟道的溯源下切与横向侵蚀,进而疏干沟道两侧沼泽的地表水和泥炭层的地下水,加速泥炭沼泽地的萎缩。基于2016—2017年夏季野外观测与Visual MODFLOW地下水模型,分别研究局部2种典型泥炭地的地下水运动和沟道对泥炭地地下水的横向水力梯度的影响。结果表明:地下水流运动偏向于沟道方向,且当沟道切穿泥炭层后此趋势更加显著,垂直沟道方向水力梯度约增大79%。证实自然沟道不仅在降雨期对地表水具有排水作用,其溯源下切直至切穿泥炭层的过程促进沟道两侧地下水在非降雨期不断流失,并在河道两侧形成泥炭沼泽的疏干带。该研究对若尔盖湿地修复与保护中沟道切穿泥炭层区域提出了相应的建议措施。     

长江下游铁板洲洲头冲淤变化规律

长江下游是典型的分汊型河道，其江心洲的洲头正面临清水冲刷蚀退的严峻形势，如大通河段的铁板洲。基于大通水文站年均水沙数据（1956~2014年），选取铁板洲的遥感影像（1998~2016年）和实测地形数据（2004~2011年），并采用MIKE21 FM模拟铁板洲河段的水动力变化，分析近20年大通站年际及年内水沙变化、铁板洲的形态变化、洲头冲淤变化及主控因素。2003年后长江下游年均径流量变化较小，年均输沙量比2003年之前锐减67.4%。铁板洲受到低含沙水流的冲刷，洲头显著蚀退，其体积从163.57万m3（2004年）萎缩至68.84万m3（2011年），且年均蚀退率由8.88%（2004~2008年）增至11.57%（2008~2011年）。水动力模拟表明来流量增大对洲头的冲刷作用更加剧烈，即铁板洲在洪水期受到的冲刷大于枯水期。由于洲头的逆坡和阻挡作用，铁板洲洲头上游沿程流速不断减小并在洲头前缘岸边急剧降至零，最大流速出现在洲头左侧，使得其左侧成为主要蚀退区。     

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。     

应用人工阶梯 深潭系统治理泥石流沟的尝试

泥石流的主要破坏性在于其能量巨大，输送大量物质造成生命财产损失，消耗泥石流的起动及运动能量能防止泥石流发生或使泥石流的破坏性大大降低，为泥石流治理提供了新的思路。通过在甘肃西汉水流域的泥石流支沟拦山沟进行人工阶梯 深潭系统试验，2009~2010年汛期观测发现阶梯 深潭系统能增强沟道阻力，抬高侵蚀基准面，从而控制侵蚀下切，且多级的阶梯 深潭系统通过跌水和水跃能有效消散水流能量，在一定程度上抑制了泥石流的起动和加速，使得泥石流在阶梯上游停留堆积，淤满的阶梯在河床纵剖面仍能保持阶梯形态，起到增强阻力消能的作用，减小了拦山沟泥石流对下游的破坏。消能结构对大坡度山区河流起重要作用，不论是人工消能结构还是自然消能结构，都能起到增阻消能的作用，对山区河流治理起到积极的作用     

三峡水库蓄水后荆江三口分流量计算方法

荆江三口河道(藕池河、虎渡河、松滋河)的水沙变化是江湖关系演变的重要内容,其分水分沙变化驱动江湖关系的调整,而且三峡水库蓄水后加剧了三口分流显著减少.通过三口河道的5个水文站2003～2018年水位与流量实测数据分析,考虑口门区水位下降等因素,得到三口河道分流量的经验公式,并量化荆江枯水位下降对三口河道分流量的影响.结果表明:三口分流量是口门区水位的函数,口门区水位下降引起三口河道分流量的同向减少.根据水位与流量关系得到三口五站简化分流量计算公式,进一步考虑口门区水位下降、河道宽度等因素,得到经验分流量与修正分流量的计算公式.采用2017～2018年实测日平均水位值与流量值,验证藕池河管家铺站与康家岗站的分流量经验公式,得到相对误差分别为4.5％与13.7％,验证虎渡河弥陀寺站的相对误差为11.5％,松滋河新江口与沙道观的相对误差值分别为4.5％与7.3％.可知荆江三口分流量的经验公式与实测值符合良好,可作为评估未来受荆江干流水位下降对荆江三口河道分流量的影响.