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。     

长江上游河流输沙量时间序列跃变现象研究

长江上游来水来沙条件是三峡工程泥沙问题研究的重要基础。长江上游流域面积约100万km2,产输沙条件复杂。根据有序聚类分析法、里和海哈林法和费希尔最优分割法,对长江上游干流和主要支流控制站输沙量时间序列的跃变现象进行了研究。在显著水平005下,长江上游在径流量变化不大的情况下,河流输沙量在1991年后出现了明显减小的质变过程,干流寸滩站 1991～2005年年均输沙量为313亿t,较 1953～1990年均值减小了32%,特别是2001年后输沙量减小更为显著,2002～2005年仅为211亿t。水库拦沙、水土保持工程减沙等人类活动是导致长江上游输沙量时间序列出现跃变现象的主要原因,1991～2005年与1990年前相比,人类活动新增减沙量为1187亿t/a,占三峡入库总减沙量的75%,且随着三峡上游一系列大型水利枢纽的建成和生态环境的持续改善,三峡水库在相当长时间内会保持较少的来沙量。研究成果可为三峡工程入库泥沙代表系列的选取提供依据。     

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。     

近60年赣江水沙变化特征及影响因素分析

赣江是鄱阳湖流域最大水系,赣江水沙变化对鄱阳湖入湖径流、泥沙等水文特征有重要影响。目前对赣江水沙研究主要集中在下游外洲站河段,不足以反映全流域水沙变化规律。选取赣江上游4站、吉安和外洲水文站分别代表上、中、下游河段,基于近60 a的实测流量、悬移质泥沙资料,采用水文学和数理统计相结合的方法,分析赣江水沙年际变化特征以及可能影响因素,以期为流域水沙资源管理提供参考。结果表明:(1)赣江径流年际变化大,1970s、1990s水量较丰,其它年代径流偏少,年径流序列无显著变化趋势和突变点;(2)输沙量年际变化剧烈,呈显著降低趋势,上游4站、吉安站、外洲站输沙序列突变点分别为2002年、1995年、1995年,突变后年输沙量较突变前减少52%、71%、67%;(3)赣江上游水土保持建设是上游4站输沙量减小的主要原因;1993年后万安水库拦沙是吉安、外洲站输沙量显著减少的主要原因,水土保持、河道采砂也是引起吉安、外洲站输沙量减少的直接因素。(4)水土保持减沙的作用是缓慢和滞后的,而万安水库对下游河道的减沙作用是迅速而显著的。可见,赣江入鄱阳湖的年径流无明显减少趋势,入湖输沙量显著减少,有利于减少鄱阳湖的泥沙淤积、促进湖泊生态的良性发展。     

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。     

长江河口上边界床沙粒径的长期变化及其原因

大通水文站和泥沙观测断面位于长江河口的上边界。长江下游从大通（潮区界）至长江口门的距离长达680 km。20世纪80年代以来,长江流域日趋强烈的人类活动,显著改变了长江入海水文和泥沙数量和特性,从而对长江下游至河口动力地貌和动力沉积产生了显著影响。主要研究长江潮区界大通断面20世纪50年代以来床沙粒径的长期变化。1977~2004年床沙粒径 (〖WTBX〗d〖WTBZ〗50) 有一稳定增大的趋势,这主要是对上游河道悬沙来量持续减少的响应。值得注意的是床沙粗化过程是发生在该河床长期加积的背景上的。研究表明：导致床沙粒径粗化的原因,主要是上游河段进入本河段床沙粒径的增加和本河段冲淤过程中悬沙与床沙颗粒的交换。随着三峡水库的正常运行和其它大型水库的建设,预计未来几十年长江上游悬沙来量将进一步大幅度下降,可以预计,长江潮区界河段的床沙粒径将继续呈现增大的趋势。〖     

长江大通站输沙量时间序列分析研究

长江来水来沙直接影响着河口三角洲的发育过程以至入海物质通量变化。大通站作为长江河口的第一个关键界面,有近50年左右的输沙量和流量连续观测资料（1953~2001年）。利用肯德尔、有序聚类和熵谱分析等方法,着重对输沙量时间序列进行了统计分析。大通站径流量在保持稳定的情势下,输沙量在过去49年中有明显的下降。输沙量变化主要呈跳跃式下降,同时表现出16年左右周期性阶梯下降规律,1968年和1984年分别为阶梯下降的跳跃点。尤其1984年后,年均输沙量比1984年前下降26.4％,且最大值未超过1984年前的平均值。输沙量减少与人类活动密切相关。20世纪80年代末的“长江上游水土保持重点防治工程”的实施,使长江上游的来沙减少,这是大通站输沙量减少的主要原因;其次是长江流域内水利工程的拦沙作用。     

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。     

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.     

三峡工程生态环境影响分析

经过六年多的研究,笔者认为:三峡工程对生态环境的影响有有利影响和不利影响两个方面。对不利影响只要认真对待,采取措施,可以减少到最小程度,所以生态环境问题不是三峡工程决策的制约因素。     

汉江流域资源开发型产业发展刍论

汉江流域地处我国中西部结合与过渡地带，经济地理位置重要，是我国重要的待开发区域之一，也是需以资源市场导向开发先行的区域。其资源开发型产业的发展，宜突出优势资源利用，进行系统综合开发，建立商品生产基地，实施集约规模经营，原料商品生产相对分散以物尽其用和加快山区农村脱贫致富，资源加工工业发展适度集中以构筑起规模经济效益发展格局。     

从世界大河流域开发实践构想长江开发模式

通过分析世界大河流域开发的多种模式，研究可遵循的客观规律和存在问题。借鉴其经验教训，探讨充分有效开发长江流域的模式。提出“突出重点，综合利用，高效运作，协调发展”的战略思想，力争把长江流域建成我国的一级经济轴线和世界规模最大的现代化沿江产业带。     

长江流域发展对长江口水域功能开发的影响

长江口水域是上海市重要水源地,同时兼具工农业取水、通航、纳污、围垦等多种功能,长江口已成为上海市建设世界级城市的重要支撑之一,其水资源的开发、利用和保护已成为人们关注的焦点。重点分析了随着长江流域社会经济的发展,流域水旱灾害、水土流失、污染物排放、大型水利工程建设等因素对长江口水域功能的影响,提出长江口现状过境水资源量为9335×108m3/a,上海市最大可开发利用的资源量约在3680×108m3/a;长江口水域水质基本符合II类标准,但近岸水域的污染不容忽视;长江口咸潮入侵成为长江口水资源利用的最大障碍,每年长江口的氯化物超标天数在45d;长江流域的来沙量有减少的趋势,多年平均输沙量为4.35×108t。最后,就河口水域功能开发提出了相关对策建议。     

长江中游矿产资源跨世纪开发布局

长江中游地区矿产资源丰富，分相布对集中，配套程度较好。主要矿产资源绝大部分可保证跨世纪供需，作者提出利用三峡枢纽工程跨世纪建设，发挥中心枢纽地位和区内外资源及水运优势，依托现有磷矿开发及磷化工和钢铁，盐，磷化工和石油化工基地及建材工业基地，并指出了矿产资源开发的一具体对策。     

试论资源危机的主要原因

世界资源危机已经深重,占世界人口20％以下的富国,通过不等价交换,轻易获取各种资源,消耗掉世界80％以上的资源,乃是世界资源危机的主因。     

三峡水库蓄水对香溪河水环境的影响及对策研究

通过监测论证三峡建库后形成香溪河回水库湾水环境条件改变特征,评价表明水质由轻污染至重污染趋势发展。确定库湾周边的工业、生活污染点源、磷矿面源是构成水污染的主要负荷。指出溶解氧沿河道下游沿程逐渐减小,复氧系数降低,是引起水质恶化,破坏库湾生态平衡的主要因素。磷浓度过高将引起三峡水库局部水域富营养化,预测了总磷浓度沿程变化趋势。针对已发生和潜在的水环境污染问题,提出了加强流域非点源污染的管理、实施总量控制、建立污染源在线监测系统、立项建设污染治理工程、开展河湖水域接触氧化直接净化技术的科研究和实践、制定《三峡库区水污染防治法》地方法规、正确处理资源开发与环境保护协调发展的关系、走可持续发展道路等项防治对策与建议。     

长江源和黄河源的大型底栖动物群落特征研究

本研究于2009年8月和2010年7月对黄河源和长江源的大型底栖动物开展了系统调查。调查期间两区域共鉴定底栖动物66种,隶属于28科57属。其中,环节动物2科5属8种,软体动物2科2属5种,节肢动物23科49属52种,其它动物1科1属1种。长江源大型底栖动物种数、密度、生物量分别为29种、59 ind./m2、00 307 g dry mass/m2;黄河源大型底栖动物种数、密度、生物量分别为48种、369 ind./m2、04 520 g dry mass/m2。长江源动物资源量较低归因于泥沙含量较高和湿地退化。从生态环境的可持续发展角度出发,建设河源区生态屏障尤为重要,这需要实施天然林保护工程,因地制宜开展乔灌草植被建设,防止草地退化和沙化,减缓土壤侵蚀速率,减少河流输沙量,维系河流生态健康。     

关于长江中游沿江产业带建设的构想

长江中游沿江地区具有特殊的战略地位，其产业带建设又面临上海浦东开发和三峡工程建设两大契机。必须扩大对外开放，建设开放型产业带；加快改革步伐，建立社会主义市场经济体系；以资源优化配置，促进长江产业带整体效益的提高；必须协调资源、环境与产业带建设的关系，加强基础产业，调整加工制造业，合理布局生产，实现持续发展。     

太湖西北部湖区入湖河流氮磷水质标准修正方案研究

氮磷污染一直是太湖流域的首要污染问题,有效遏制氮磷入湖量的增加是治理太湖的重要任务。然而由于我国现行的地表水环境质量标准(GB3838-2002)中河流和湖泊氮、磷水质标准存在差异,即河流无总氮控制指标、河湖总磷标准不一致的问题,往往造成通过控制入湖河流污染来改善太湖湖泊水质时,湖泊污染物浓度往往达不到治理目标。以太湖西北部湖区及其入湖河流为例,利用BATHTUB模型模拟入湖河流与湖泊TN、TP的关系,推算太湖在满足现行湖泊水质标准中TN和TP各类别目标值的情形下的环境容量并以此环境容量决定入湖河流的水质,进而提出相应的方案进行比选,从而提出太湖入湖河流氮磷水质标准修正方案。结果表明:(1)当太湖入湖河流执行现行河流水质TP标准时,对应湖泊的水质TP超标,并不能达到保护湖泊的目标;(2)当太湖西北部湖区入湖河流TN、TP执行现行湖泊水质标准,对应湖区水质均能达标并且优于目标限值,然而该方案对于污染较为严重的太湖区域的实际参考意义不足;(3)以现行湖泊水质标准TN、TP各类别为目标值反推计算入湖河流水质指标,既能保证湖泊水质达标,又不会使河流水质标准过于严格,因此其结果可作为入湖河流水质标准修正的参考,从而提出太湖入湖河流TN、TP水质标准建议方案。