长江中下游洪水灾害成因及洪水特征模拟分析

长江中下游地区洪水灾害的发生是自然地理条件及人类活动共同作用的结果。流域水系构造和地理特征决定了其洪水多发性,气候变化和土地利用/地表覆盖变化导致该地区水循环过程发生较大改变,而大量水库、堤防的建设以及城市化的发展使得洪水过程发生显著变化,因此在各种因素的综合作用下,长江中下游地区近年来洪水灾害频繁发生。综述了气候变化对长江中下游降水的影响,探讨了长江中下游水系特征与洪水灾害的关系,分析了人类活动对洪水灾害的影响规律,在此基础上,开展了气候和下垫面特征变化条件下的暴雨洪水模拟研究,以长江下游太湖东苕溪流域的南苕溪为研究区,进行了流域降雨径流过程的动态模拟验证和特征分析,并取得了较满意的成果,从而为长江中下游地区防洪减灾研究打下了基础。     

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。     

气候变化和人类活动对历史时期黄河决溢的影响

本文统计分析了历史时期黄河决溢的变化。并从自然和人为因素两方面探讨其原因和规律。认为在湿润的气候时期黄河决溢频率增高,其原因是本地区高强度的暴雨造成了黄土高原严重的水土流失,从而使黄河中下游大量的泥沙沉积。人类特别是小冰期以来加强了对黄土高原的开发,破坏了原先的植被,从而造成了严重的水土流失,这是小冰期以来黄河决溢次数远远高于其它时期的主要原因。作者还认为在下世纪高温环境到来之际,黄河决溢的危险性大大增加。     

省际物流业绿色全要素生产率时空差异及空间收敛性研究

将中国30个省市分为八大区域,基于2007～2017年省际物流业面板数据,构建考虑非期望产出的三阶段Super-SBM模型和Malmquist指数模型,对物流业绿色全要素生产率进行测算,并运用ESDA和空间收敛模型进行时空差异和空间收敛分析。研究结果表明:(1)剔除了管理无效率和外部环境因素的制约后,全国GTFP均值下降至0.985,南部沿海、北部沿海、西北、东部沿海区域的GTFP值上升,长江中游、东北、西南、黄河中游区域的GTFP值下降;(2)在时间差异上GTFP指数分三个时段,2007～2012年,GTFP指数大于1,2012～2014年,GTFP指数小于1,2014～2017年,GTFP指数大于1,总体呈上升-下降-上升的趋势;(3)全国各省市间物流业GTFP全局空间相关性逐渐增强,东北、北部沿海、黄河中游、长江中游、西南区域体现出了正相关拉动作用,北京、天津、山东始终是高绿色全要素生产率的核心带动地区。全国物流业发展不平衡,各地区间发展差异大,两极分化现象严重;(4)我国物流业GTFP水平呈现"M型"波动变化,最后逐渐趋于收敛态势。八大区域可分为两类,北部沿海、东部沿海、南部沿海、长江中游区域趋于收敛态势;黄河中游、东北、西南、西北区域趋于发散态势。     

长江干流典型区域河流生境健康评价

河流生境是河流生态系统中的重要组成部分，是维持河流健康的重要因素。河流生境健康的准确评估可以为河流生态系统的保护与修复提供重要依据。针对长江干流生境特点，从河流物理生境形态、河流岸边带生境和水环境特征3个方面选取了10个指标，构建了长江干流生境评价的指标体系。基于该评价体系，在2017年8~9月对长江干流的金沙江下游、三峡库区、长江中下游3个典型区域的127个调查断面进行河流生境综合评估。结果表明：金沙江下游、三峡库区、长江中下游河流生境综合指数（RHI）分值的分别为133.9、124.6、130.8，总体评价等级均为“良”。水流情势、受人类活动干扰是金沙江下游生境变化的主要驱动因子，河岸渠化硬化、河岸植被覆盖、河岸植被带宽则是三峡库区和长江中下游生境变化的主要驱动因子。建议长江上游区域强化水生生物重要栖息地完整性保护，中下游区域加强岸边带、洲滩的生态修复，恢复江湖连通性，构建长江流域生态廊道和生物多样性保护网络。     

长江流域极端降水的区域频率及时空特征

以长江流域130个气象站点1965~2014年的日降水量资料为基础,应用线性矩以及各种统计检验和空间分析技术对流域极端降水进行区域频率分析和时空特征描绘。研究表明：（1）应用模糊C均值分类和异质性检验,整个长江流域的年最大1、3、7和10日降水序列均可划分为7个一致性子区域。拟合优度检验表明,广义极值分布（GEV）和广义正态分布（GNO）为大部分区域极端降水序列的最佳分布;（2）使用考虑站间依赖性的Monte Carlo模拟评价极端降水增长曲线和分位数估计值的精确性,与站点绝对独立的情况相比,其均方根误差（RMSE）变大,90%的误差界也变宽;（3）每个一致性区域的区域增长曲线及其90%的误差界表明,当重现期小于100年时分位数估计值具有较高的可靠性,在四川盆地和长江中下游地区发生极端降水事件的可能性比较大,易发生高风险洪涝灾害;（4）重现期为100年的极端降水空间分布格局表明,从长江上游到下游的极端降水量逐渐增加,导致长江中下游流域更容易遭受洪涝灾害,这一结果与其区域增长曲线相一致。     

长江中下游流域旱涝急转时空演变特征分析

基于长江中下游流域75个雨量站1960~2012年的日降水资料,通过定义长、短周期旱涝急转指数,全面地分析了长江中下游流域旱涝急转的趋势变化和时空分布特征。研究结果表明:(1)长周期旱涝急转表现为以涝转旱事件为主,且存在由旱涝急转事件向全旱或全涝事件过渡的趋势,短周期的旱涝急转发生频率较高的也是涝转旱事件;(2)长江中下游北岸多发生旱转涝事件,南岸则多发生涝转旱事件;(3)1998年和2011年6~7月短周期高强度旱转涝事件发生在长江北岸,涝转旱事件发生在南岸地区;5~6月与7~8月旱涝急转事件强度分布则呈相反状态;(4)总体来说,长、短周期涝转旱频次呈现不断减小的趋势,旱转涝有轻微增加的趋势。7~8月则较为特殊,湘江流域涝转旱有增加的趋势,洞庭湖地区涝转旱显著增加,此研究结果可以为长江中下游流域防洪抗旱工作提供一定的依据。     

江苏历史时期洪涝灾害时空分布特征

以江苏历史文献记录的洪涝灾害为研究对象,分析历史时期江苏地区洪涝灾害发生的时空差异性特征,探讨影响洪涝灾害时空差异性的原因。时间尺度上,历史时期江苏地区洪涝灾害明清时期多发,集中于夏秋季节,其影响因素有长时间异常降水、风暴潮以及厄尔尼诺事件等。空间尺度上,洪涝灾害多发生于太湖平原、里下河平原及沿江地区。唐宋时期,太湖平原、沿江地区是江苏省洪涝灾害最为集中的地区,明代以降苏北平原洪涝灾害更为集中,原因应该是宋代太湖平原人口激增,涸湖造田破坏了太湖东泄水道,明清后泄洪能力得到提升,长江口的演变则使得沿江地区潮灾逐渐减少,而里下河平原因为黄河夺淮入海,导致泥沙沉降,水流不畅,成为洪涝走廊。     

Responding to climate variability: the opening of an artificial mouth on the Senegal River

The city of Saint-Louis is marked by recurrent floods, despite the decrease in rainfall. The town that grew downstream the vast plain where Senegalese-Mauritanian basin topography flattens considerably has experienced periodic flooding since its foundation. In 2003, the premature flooding of the Senegal River urged the Senegalese authorities to take the initiative to open a breach in the coastal sand strip of the “Langue de Barbarie,” in order to evacuate the water surplus from the river to the ocean and therefore resolve forever the problem of river flooding. But the disruption of estuarine dynamics has led to a rapid expansion of this gap: a few meters wide at its excavation, it reaches over 2,700 m in August 2009. Moreover, 10 months after the widening of the gap, the old river mouth was completely closed. If the natural movement of a mouth can be observed on some major deltas in the world (even on the Senegal River in the past), this is here a true man-made relocation. Based on the statistical analysis of series of hydrological data, this article demonstrates on the one hand that climatic conditions in 2003 which generated a major flood is an anomaly detected in the sequence of dry climate variability observed in the Sahel. On the other hand, it studies the rapid evolution of this new mouth of the Senegal River and discusses some of impacts on the regional social–ecological system, in this sensitive Sahelian environment.     

长江中下游流域滩地可持续利用研究

随着工业化、城市化进程的不断推进,长江中下游地区人地矛盾日趋尖锐,人均耕地已低于粮农组织规定的警戒线。而90余万hm2的滩地资源则因血吸虫病、产权与使用脱节以及管理困难等原因致使其大部分一直处于荒芜和半荒芜状态,亟待治理和开发。通过剖析长江中下游流域滩地特点及利用现状,分析其出现的生态环境问题及产生原因,提出滩地综合治理和可持续利用的原则及治理对策,认为开发利用滩地资源应与河道整治、经济建设、血防工作及湿地保护相结合,因地制宜、科学规划、分步实施,逐步建立一个集生产、防护与游憩于一体的多功能、多效益的综合体系,更好地发挥黄金水道对整个地区乃至整个国家国民经济建设的作用。     

清水冲涮对向家坝以下金沙江河床及岸线资源的影响

随着金沙江下游梯级水电开发的蓬勃开展,清水下泄对下游河床及岸线的影响问题逐渐显露。通过实地观测,走访及清水下泄前后政府和民间数据、影像资料等对比分析,探讨问题的根源和避免问题严重化途径,为共抓长江大保护,为修复长江生态环境提供参考依据。结果发现:清水下泄对向家坝水电站坝址以下金沙江段部分河床及岸线资源造成了较为明显的影响。如该江段原来常见的砂滩、砾石滩除杨湾码头仅存一个沙岛外,其余全部消失;无防护设施的河段(如火焰村小岸组、火焰组和新桥组,豆坝村的马槽、娱乐、黄泥、丰收、中心三组,普安镇的13、12、7、5、4、3、2、1组,西郊街道白石社区新村组)受顶冲作用导致一半以上河漫滩地流失甚至引起滩岸坍塌;白家滩大堤一处坝垛根石将被掏蚀殆尽。此外,水富港三期扩能工程因侵占河道和开挖船池,进一步加剧了对四川安边镇小岸坝的不利影响。严重的下蚀侧蚀导致该江段同期水位明显下降,也对岸线两侧的居民生产生活带来安全隐患。相关各方对区域的特殊性及水电站修建造成的影响存在认识不足,各自的发展、利益和环境保护需求之间的矛盾等是问题产生的根本原因,问题出现后又缺少有效的沟通机制等。     

汉江上游郧县曲远河河口段全新世古洪水水文状态研究

对汉江上游河谷郧县曲远河河口剖面进行了沉积学、粒度、磁化率和烧失量的研究。结果表明：夹在古土壤中的灰白色沉积层是典型的古洪水滞流沉积物，记录了一次特大洪水事件，用地层对比法和OSL方法确定其发生时间为4 950~5 450 a B.P.。用古洪水SWD尖灭点法确定古洪水行洪水位高程为169 m，采用比降法恢复其洪峰流量为60 577 m3/s。根据2011年汉江上游洪水洪痕，用相同的方法对洪峰流量进行了反演，误差为-411％，说明用比降法恢复的古洪水洪峰流量是可靠的     

河流生态用水综合评价

为完善河流生态用水综合评价,从水循环中河流生态用水角度出发,以河流水量收支平衡规律为理论基础,考虑河流本底水质,采用本底水质、排放水质和河流控制目标污染物浓度表达河流生态新污径比,并推导出污水排放允许极限值,深入探讨了河流生态用水的质与量综合评价,改进了二元循环下河流生态用水的水量水质计算方法和河流生态用水的综合评价新标准,进一步完善了河流生态用水质与量综合评价模型。用此模型对黄河2002～2005年为例进行实力分析,结果表明：①在污水一级达标排放和不调水情况下,黄河生态用水水量比例在335%～545%,在Tennant等级中为较好状态,但水质不满足要求,bo>Blim;②在污水深度处理达到95 mg/L（COD）,不调水情况下,黄河生态用水质与量满足生态环境需水要求,综合评价合格;③在污水一级达标排放和南水北调调水40亿m3情况下,黄河生态用水水量比例有较大提高,综合评价合格。这说明,黄河生态用水问题不仅是水量短缺,而且水质问题更加严重。     

基于MODIS的长江中游河段悬浮泥沙浓度反演

监测和预报悬浮泥沙浓度的沿程分布和时间变化,无论是对于河流水利工程还是河流生态和环境保护都具有重要意义。卫星遥感反演同步性好、速度快、周期短,可以实时和全面地观测大尺度悬浮泥沙分布。旨在建立基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)影像的长江中游河段悬浮泥沙浓度反演模型, 并利用建立的模型反演2002~2009 年长江中游河段丰水期的悬浮泥沙浓度, 分析其在时间和空间上的变化特征。研究揭示,MODIS Terra 影像红波段与悬浮泥沙浓度具有显著的相关性（R2=0877,n=125,RMSE=4057 mg/L）,可以用于长江中游丰水期悬浮泥沙浓度的反演。长江三峡工程经历三次蓄水,坝下游宜昌至汉口段悬浮泥沙含量显著减少,荆江河段、洞庭湖及城陵矶至武汉江段下降最为显著。洞庭湖来水来沙是长江中游城陵矶以下江段主要的悬浮泥沙来源之一,从预测结果可知,洞庭湖来水在城陵矶汇入长江后与江水混合以至形成数十公里的混合带,至洪湖以下江段逐渐混合均匀     

Successful and sustainable governance of the lower Yellow River,China: A floodplain utilization approach for balancing ecological conservation and development

Environment, Development and Sustainability - A novel model has been proposed for the methodical development and safe utilization of the lower Yellow River floodplain to provide flood control with...     

金沙江中下游流域面雨量特征分析

利用2000~2012年金沙江中下游流域56个国家气象观测站逐日08~08时降水资料,采用算术平均法计算得到金沙江中下游5个子流域逐日面雨量,对金沙江中下游及5个子流域面雨量的时空分布特征进行了分析,重点分析了强降水日面雨量的季节分布、频次分布、等级分布、极值分布等统计特征。结果表明:金沙江中下游降水的时空变化特征明显,年平均面雨量为812 mm,夏季降水最多,秋季次之,冬季最少,且秋雨多于春雨;5~10月为降雨集中期,降水总量占年平均降水的91%;5个子流域平均每年出现日面雨量≥20 mm的强降水29.5次,且夏季最多,秋季次之;华弹 屏山段出现强降水的频次最高,横江流域次之,雅砻江下游最少,但横江流域最易出现强降水极大值;华弹 屏山和横江流域同时发生强降水的频率最高,占流域性强降水总次数的521%,在开展金沙江中下游流域面雨量预报时要特别加以关注     

基于环境同位素的鄱阳湖与长江关系变化解析

在气候变化和三峡工程调节的双重影响下,长江中下游通江湖泊江湖关系发生显著改变,而最大的通江湖泊—鄱阳湖—水情的变化及其引发的一系列生态和环境问题受到了高度重视和关注。为了揭示不同时期鄱阳湖与长江间的江湖关系,并初步分析三峡运行对鄱阳湖水情的影响,通过对鄱阳湖北部通江水道湖水、降水和九江段长江干流水同位素特征进行调查并探讨长江水与湖水同位素联系。结果表明:湖水、降水和长江水中δ~(18)O和δ~2H值存在明显的季节和空间变化,可用于揭示湖泊与长江间的关系。在三峡调洪削峰期(7月)湖水δ~(18)O和δ~2H值明显要高于长江水,且湖水主要以外排形式补给长江为主,其比例达75%;在三峡蓄水期(10月)长江水位高于湖口水位,从鄱阳湖出口到老爷庙湖水与长江水同位素值具有较高的相似性,表明了此水域受长江水倒灌影响;而在三峡蓄水期(11和12月)湖水同位素值偏大说明了其受到一定较强的蒸发富集影响。三峡水库运行明显改变了长江水位和流量,进而影响了鄱阳湖与长江的补排关系,调洪削峰调度阶段,较高的长江水位对鄱阳湖存在一定的顶托作用,导致湖水难以排泄。因此,三峡水库的调度需要考虑到鄱阳湖流域水情,以免加重该流域丰水期的洪涝灾害和枯水期的水资源短缺。     

城市化进程对长江下游平原河网水系格局演变的影响

以长江下游典型平原河网地区苏州市为例,基于1970s、1990s、2010s的遥感影像以及1960s、1980s、2010s水系数据,构建水系结构参数指标,重点探讨不同城市扩张方式对不同等级水系的干扰程度,以揭示城市空间扩展与水系结构演变的关系。结果表明:(1)城市扩展具有阶段性、趋向性,且受到自然环境和社会经济的影响与制约。(2)河网水系的改造和演化在不同城市化进程下表现出区域差异:近年来快速城市化区域的河网密度、水面率等水系结构指标变幅较大;80年代城市化区域变幅次之;进入高度城市化阶段的老城区,变化最小且稍有增加,其中近50年来河网密度在上述3个区域总体变幅为-21.06%、-16.23%以及1.88%。(3)河流结构发育受城市化进程显著影响,自然状态下河流长度与面积之比较大,河流结构更为稳定,而进入城市化阶段后,河流结构稳定性随之降低。该研究为城市化地区河流水系保护、城市规划及防洪减灾提供参考与理论支撑。     

长江口没冒沙演变过程及其对水库工程的响应

研究南槽没冒沙演变规律,可以为筑库引淡蓄水工程建设提供科学依据。根据该海区近百年来各个时期的海图和20年来的实测水文泥沙等资料以及2003、2004年的现场观测数据,探讨了没冒沙的形成及形成后的演变过程。研究表明：没冒沙的形成和发育经历了局部边滩冲刷、边滩沙嘴发育和沙脊形成3个阶段;近半个世纪来,沙体中轴位置在稳定强劲的涨落潮流作用下呈现出西北—东南走向的良好的稳定性,具有潮流脊性质。而蓄淡水库工程建设将有可能使南槽成为适应进出水沙量的新型河槽。     

黄河流域经济增长-产业发展-生态环境的耦合协同关系

黄河流域生态保护和高质量发展已成为重大国家战略,流域内的经济增长、产业发展与生态环境协同发展问题正逐渐成为研究热点。文章分析了黄河流域经济增长、产业发展与生态环境三者的耦合协同机理。在此基础上构建耦合协同综合评价指标体系,运用耦合协调度模型、空间自相关模型、灰色关联模型分析了2012—2018年黄河流域62个地级市经济增长、产业发展与生态环境各系统的综合水平及三者耦合协调度的时空差异及其驱动因素。运用GM(1,1)灰色预测模型预测了短期内三者耦合协调度的变化趋势。研究表明:①黄河流域经济增长、产业发展与生态环境各系统综合水平总体上呈现平稳态势,三者发展速度差异不明显,但耦合协同严重失调,黄河流域整体尚未达到三者协同发展状态。②黄河流域经济增长、产业发展与生态环境三者的耦合协调度呈现出显著的空间自相关性,全局空间自相关为正,局部空间自相关呈现出聚集趋同特征。③预测结果表明黄河流域经济增长、产业发展与生态环境三者的耦合协同发展在短期内保持平稳。在预测期内黄河流域经济增长、产业发展与生态环境仍未达到协同发展状态,部分地区的耦合协调度有所提高,但总体提升与演进的速度较缓慢。最后,基于黄河流域经济发展与生态环境保护分析,为黄河流域经济增长、产业发展与生态环境耦合协同构建了包含组织保障、空间治理、政策保障以及体制机制等支撑体系,以期为实现黄河流域高质量发展奠定科学决策基础。