三峡工程运行前后荆江三口水文情势的变化

基于1980～2015年荆江三口五站逐日流量数据,采用IHA指标体系分析度量三峡工程运行前后荆江三口水文情势的变化。除新江口和弥陀寺在枯水期1～3月有小幅增长外,三口各站点月均流量值均减小,汛期下降幅度较大。最大日流量值持续下降,但2003年后变化趋势相对平缓。沙道观和管家铺站断流天数显著上升,各站流量变化率明显降低。荆江三口水文情势变化受长江干流径流量减少、径流过程改变以及干流与口门河段河道冲淤不一致的共同影响,对长江中游四大家鱼种群以及洞庭湖苔草草洲的发展产生一定负面作用。     

9月至翌年4月宜昌、大通来流趋势及两站流量关系初探

利用长江上、下游代表水文站宜昌、大通站1951~2008年逐月月均流量资料,采用线性倾向估计、非参数Mann Kendall检验、滑动t 检验等方法,对两站9月至翌年4月（三峡蓄水期及枯季）各月多年来的流量变化趋势进行探讨,分析了流量发生突变的时间,并对各月两站流量间关系进行初步的研究。研究表明：宜昌、大通各月流量多年变化趋势基本一致,多年来,两站9~10月流量减少,1~3月流量显著增加,流量突变大多发生在20世纪80年代,流量的变化主要与水利工程的建设及流域降雨量的变化有关;宜昌、大通站两站流量存在一定的内在关系,9~10月份两站流量间关系较好,其余月份宜昌、大通两站流量的比值与大通流量间关系较好,所得关系式可初步用于流量预测     

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     

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     

长江口北支水域生态环境因子的周年变化

2010年10月~2011年9月在长江口北支设5个采样点,按月份采集水样品,对水环境因子的周年变化规律及环境因子的相互关系进行分析。相关性分析结果显示:温度与盐度极显著负相关,叶绿素a与悬浮物和浊度极显著正相关,亚硝态氮、铵态氮、总氮与总磷两两之间极显著正相关。长江口北支盐度周年呈现"上升-平稳-下降-上升"的变化,其中2010年咸潮入侵的提前主要受三峡工程于当年9月开展蓄水所影响,而后盐度的"平稳"则可能由三峡工程在枯水期下泄量的增加所维持。北支各营养盐指标峰值均出现在当年6~8月,长江径流所携带的营养盐和浮游动植物的生长繁殖对营养盐的需求则是导致北支硝态氮、亚硝态氮和铵态氮等变化的主要原因,盐度是影响营养盐分布的重要因素。     

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。     

湖南省四水流域水沙周期特征及其影响因素分析

采用复小波变换和M K非参数检验的方法分析了湖南省四水流域主要控制站1951~2011年径流量与输沙量周期规律和突变特征。结果表明：(1)湖南四水径流量存在多个波动增加和波动减少的波动变化现象,但无显著变化趋势;而输沙量虽然有一定的波动,但总体上呈波动减少变化态势,而且下降趋势较显著;(2)湘潭站、桃江站和桃源站径流量和输沙量存在20~25 a的第一主周期,而石门站径流量和输沙量的第一主周期不具有一致性,径流量主周期为2 a,输沙量主周期为13 a,但其径流量和输沙量第二、三主周期变化规律相吻合,均为3~5 a的周期;(3)大量的水利工程建设是导致输沙量减少的主要原因,径流量的变化与降水的变化规律较为一致     

近50年金沙江各区段年径流量变化及分析

为深入探究不同自然地理条件下金沙江流域的径流特性,将屏山站以上区域分为6个区段,采用线性倾向估计、Spearman秩次相关检验、Mann Kendall检验、有序聚类分析、秩和检验等方法,分析了1960~2015年各区段径流序列,并结合流域的水文要素和人类活动情况讨论了影响径流量变化的因素。结果表明: 近50 a仅直门达以上区段和华弹-屏山区段径流变化在全时段有显著趋势,分别是上升和下降;但在近20 a中下游的石鼓-攀枝花、攀枝花-华弹、华弹-屏山区段均呈现明显的下降趋势。90年代后多个区段经历了突变。分析表明降水是近50 a来径流变化的主要驱动因素;其中石鼓站以上区段和雅砻江流域受降水影响最大。没有充足证据表明持续上升的气温对各区段径流量造成足够的影响。进入21世纪后,以水土保持措施为代表的人类活动是下游攀枝花-华弹、华弹-屏山区段径流减少的重要因素,但主导因素仍为降水。此外,雅砻江流域和华弹-屏山区段内大型水库投运前的初期蓄水对当年径流量有显著影响;蓄水后的水库蒸发及引水工程的损失对径流影响则相对较小。     

秦岭南部地区农业气候资源的变化及其对油菜的影响

秦岭南部地区地形及气候条件复杂,作为油菜主要种植区之一,研究其农业气候资源的变化特征及其对油菜的影响,可以为该区有效利用农业气候资源、合理安排农事活动提高油菜生产提供实践参考。以1960~2014年秦岭南部33个站点的逐日气象数据和近25a各省市统计年鉴资料,通过滑动平均、线性倾向估计、灰色关联分析等方法,研究秦岭南部农业气候资源的时空变化特征及对油菜产量的影响。结果表明:(1)近55a来,秦岭南部地区油菜生长季内平均气温和≥5℃积温呈上升趋势,平均速率分别为0.2、29.3℃/10 a,冻害指数、降水量、开花期降水量和相对湿度与日照时数都呈减少趋势,平均每10 a分别减少0.3、14.8 mm、1.4 mm、0.6%、32.2 h。(2)近55a来研究区油菜生长季内平均气温与≥5℃积温的多年平均空间分布都表现为由西南向东北方向递减,冻害指数的空间变化与二者相反,表明越冬期极端最低气温值在空间上由西南向东北逐渐减小;其水资源指标多年平均空间分布由南向北递减,日照时数则由西南向东北递增。(3)1960~2014年秦岭南部油菜生长季内平均气温与≥5℃积温在空间上均呈极显著的增加趋势,研究区西部变化幅度较小,东部变化幅度较大,冻害指数的空间变化趋势与二者相同;水资源与日照时数在空间上均呈极显著的减少趋势,只有少数站点表现为极显著的增加趋势,而日照时数在研究区东部变化幅度相对较大,其余区域变化幅度相对较小。总体上,平均气温和≥5℃积温高值区的变化幅度小,低值区变化幅度大,其他指标与之相反。(4)近25a来秦岭南部油菜气候产量呈不明显的上升趋势,平均速率为3.79 kg/(a·hm~2),其空间变化幅度差异大,且大部分站点的变化趋势均不显著;由关联度得作用于各区域油菜气候产量的主要影响因子存在差异。各农业气候资源指标的变化幅度越大,对油菜单产的可能影响相对较大。     

近40年来长江流域水沙变化趋势及可能影响因素探讨

利用Mann Kendall方法,分析了近40年长江流域主要水文站点（长江干流水文站：屏山站、宜昌站、汉口站与大通站;支流水文站：嘉陵江的北碚站和汉江的皇庄站）的流量及输沙率的变化特征。结果表明：①长江流域流量与输沙量变化受人类活动（土地利用、水利设施建设等）与自然因素（如降水的时空变化）综合因素影响,变化趋势表现出复杂性,上、中、下游各有特点;②长江流域屏山站以上流域输沙率有上升趋势（1~5月份上升趋势达到95%的置信度水平）,这与上游河床坡度较大,使泥沙不易沉积以及暴雨与降水增加有关;③长江中下游输沙呈显著下降趋势。计算结果表明,宜昌-汉口河段是长江流域泥沙主要沉积区,加上葛州坝与三峡工程的建成与投入使用,从而进一步使中下游输沙量呈下降趋势。由于下游降水增加,使下游径流量自1980s以来有微弱上升趋势,但未达到95%的置信度水平,中上游流量变化不显著。对上、中、下游人为因素与自然因素对流域流量与输沙量的变化贡献率方面需要做进一步的研究。     

金沙江下游巧家江段产漂流性卵鱼类早期资源研究

为掌握金沙江下游巧家江段产漂流性卵鱼类繁殖状况,为金沙江下游鱼类资源保护提供科学依据,于2017～2018年5～7月对金沙江下游巧家江段进行鱼类早期资源调查。结果表明,至少有14种(亚种)鱼类在金沙江下游江段繁殖,其中包括产漂流性卵鱼类12种,长江上游特有鱼类7种。两年调查期间,估算产漂流性卵鱼类的产卵量分别为6 949.73×10~4 ind和11 056.17×10~4 ind,其中长江上游特有鱼类产卵量分别为3 861.44×10~4 ind和5 338.16×10~4 ind。监测期间累计出现5次产卵高峰(2017年2次,2018年3次),合计产卵量为7 942.02×10~4 ind,占两年产卵总规模的42.67%。采用Pearson相关系数对鱼卵径流量与水环境因子进行分析,2018年水温与鱼卵径流量极显著正相关(P0.01),圆口铜鱼、长薄鳅和中华金沙鳅等特有鱼类产卵高峰均出现在流速增长期。产卵场范围为巧家县至攀枝花市江段,2017年主要产卵场分别为巧家县、会泽、会东和皎平渡4个江段;2018新增加了武定江段。与历史调查结果比较,本次调查长江上游特有鱼类种类数量相对增多,产卵总量变化不显著,产卵江段相对更为分散。建议加强巧家江段产漂流性卵鱼类早期资源研究,尤其是特有物种人工繁殖技术研究,同时科学适宜地开展水利工程生态调度。     

近60年来气候变化和人类活动对长江中下游水文情势影响定量评价

为了定量评价长江中下游近60年来水文情势变化,运用Mann-Kendall非参数检验、均值差异T检验法对长江中下游宜昌、汉口和大通3个水文站1954～2016年径流量进行趋势和突变检验,采用累积量斜率变化率法,定量评估长江中下游气候变化和人类活动对径流量变化的影响,并运用RVA法对径流量突变前后32个水文指标改变度进行定量评价.研究结果表明:(1)长江中下游宜昌站和汉口站年径流量呈减少趋势,大通站年径流量总体呈增加趋势,总体变化趋势不显著,径流突变点分别发生在2002、2005和2006年,总体上与三峡水库蓄水时间相符;(2)三峡水库蓄水主要影响长江中下游径流年内变化,尤其是对年极值影响最大,且随着距离水库的增加,影响减弱;(3)宜昌、汉口和大通水文站水文改变度分别为55％、46％和32％,长江中下游河流水文情势总体上属于中高度改变;(4)气候变化占对中下游径流量改变贡献程度的70％左右,人类用水以及水库蓄水等人类活动贡献程度约占30％,气候变化是导致长江中下游年径流量发生改变的主导因素.     

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.     

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。     

基于多模式的乌江流域径流对气候变化的响应研究

采用经统计降尺度与偏差订正的4种全球气候模式(GFDL-ESM2M,HadGEM2-ES,IPSL-CM5A-LR和MIROC5)1861 ～ 2005年的历史气候模拟试验和2006 ～ 2018年的RCP4.5情景预估资料,驱动SWAT水文模型,分析了1861～2018年乌江流域气候变化特征及其对径流的影响.同时,采用1861～2018年4种全球气候模式在工业革命前控制试验(piControl)数据,对比分析了"自然"和"人为+自然"强迫下流域气候及径流变化的差异.研究结果表明:(1)1861～2018年乌江流域平均气温呈现显著上升趋势,气温倾向率为0.03℃/10a;降水呈显著下降趋势,降水倾向率为-10.9 mm/10a.流域主要水文控制站武隆站年平均流量呈显著下降趋势,倾向率为-20.8 m3/s/10a;四季平均流量倾向率分别为-10.8、-46.1、-20.1、-5.9 m3/s/10a,均呈显著下降趋势;枯水极值流量倾向率为-7.6 m3/s/10a,丰水极值流量倾向率为-43.5 m3/s/10a,下降趋势显著.(2)"自然"强迫控制试验下,1861～2018年乌江流域年平均气温无明显变化趋势;降水则为不显著上升趋势,倾向率为1.9 mm/10a;年平均流量呈微弱上升趋势,倾向率为0.1 m3/s/10a;四季平均流量倾向率分别为-1.1、-18.6、11.0、8.9 m3/s/10a,春季平均流量不显著下降,夏季显著下降,秋季不显著上升,冬季显著上升;枯水极值流量倾向率为2.5 m3/s/10a,丰水极值流量为-9.5 m3/s/10a,变化趋势均不显著.(3)相对"自然"强迫序列,人类活动引起的气候变化导致1861 ～ 2018年乌江四季平均流量分别减少7.1％、9.7％、8.7％、11.9％;枯水与丰水极值流量分别下降9.3％和5.0％.     

南水北调西线引水区近50年径流变化趋势对气候变化的响应

选取南水北调西线工程引水区5个水文站与相应气象站近50 a径流、降雨、温度、日照时间序列资料,首先对自相关性显著水平5%的序列进行去白化处理,运用Mann Kendall法进行趋势检验和突变分析,并通过Spearman法和双累积曲线图形法对结果进行验证。此外,运用Pearson方法分析径流与各气候因子间的相关性。结果表明：50 a来,引水区年径流量变化趋势总体不明显,但近10 a来,除直门达水文站外,其余4个站有进一步减少的趋势;雨量和日照时间变化趋势并不明显,温度有较显著升高。总体而言,气候变化是流域径流量变化的主要影响因素,未来径流量变化还需从气温、降水、径流、冰川等时空分布特性综合研究     

LUCC及气候变化对李仙江流域径流的影响

为揭示李仙江流域LUCC和气候变化对径流变化的影响,基于SWAT模型,通过设置不同情景,定量分析了不同土地利用类型和气候要素对流域内径流的影响,并结合RCP4.5、RCP8.5两种气候情景对流域未来径流的变化进行了预估。结果显示：(1) SWAT模型在李仙江流域径流模拟中具有很好的适用性,可以用SWAT模型进行流域的径流模拟,率定期的模型参数R2、Ens分别达到0.74、0.73,验证期的模型参数R2、Ens分别达到0.63、0.63;(2) 单一土地利用情景显示,将农业用地转化为林地或草地,均会导致流域径流量的减少,而将林地转化为草地则会引起流域径流量的增加,农业用地、林地、草地三者对径流增加贡献顺序为农业用地＞草地＞林地。(3) 2006~2015年间李仙江流域的LUCC引起的月均径流增加幅度小于气候变化引起的月均径流减少幅度,李仙江径流的变化由气候变化主导。(4) 在RCP4.5和RCP8.5两种气候情景下,2021~2050年间李仙江流域径流均呈减少趋势,减少的速率分别为3.6和2.15亿m³/10 a,这与1971~2015年间,流域实测径流减速为6.7亿m³/10 a的变化趋势一致,但这两种情景下,径流的减少趋势有所降低,分别为1971~2015年减速的53.7%、32.1%。     

长江源区夏季径流量变化及其与高原夏季风和南亚夏季风的关系

基于长江源区直门达水文站1957～2016年夏季径流量实测资料、1957～2016年的青藏高原夏季风指数及南亚夏季风指数等资料，利用小波分析、突变检验、滑动相关系数等方法分析了长江源区夏季径流量的变化特征及与高原夏季风和南亚夏季风的关系。研究发现：近60年长江源区夏季平均流量呈增加趋势，在1957～1997年夏季平均流量整体偏少，1998～2016年流量开始增多；长江源区夏季平均流量在1995年前后发生了一次由减少趋势转为增多趋势的显著突变。长江源区夏季平均流量在年际变化上与高原夏季风和南亚夏季风存在显著的正、负相关关系，并且高原夏季风和南亚夏季风存在显著的负相关关系。高原夏季风和南亚夏季风通过大气环流变化来影响源区夏季降水，进而影响其径流。因此对高原夏季风以及南亚夏季风的研究可为预测长江源区流域内水文过程以及水资源的变化提供一定的科学参考。     

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。