近60 a来长江干流输沙量变化及原因分析

根据长江干流宜昌、汉口、大通3个站点1954~2013年的输沙量数据,采用有序聚类和泥沙归因诊断分析等方法分析了3个站点输沙量时间序列的跳跃点以及降水、产流、产沙等各因素在输沙量变化中的贡献和作用。分析结果表明：3个站点的输沙量均存在明显的跳跃点,在跳跃点前后,输沙量出现较大幅度的下降,产沙能力的下降对输沙量比例变化率的贡献超过90%。人类活动造成的水库总库容量变化和长江流域植被覆盖度变化是造成长江干流输沙量变化的主要原因。结果表明：1985~2000年相比1954~1984年输沙量下降的585%、2001~2013年相比1985~2000年输沙量下降的831%是由于水库建设所造成。研究时段内流域植被覆盖度呈现先下降后上升的趋势。与1954~1984年相比,1985~2000年长江流域植被覆盖度下降,造成的输沙量变化为输沙量实际下降的 -436%,与1985~2000年相比,2001~2013年长江流域植被覆盖度上升,造成的输沙量下降贡献了输沙量实际下降的180%。 关键词： 长江;输沙量;突变点;人类活动     

三峡工程蓄水运用对长江口径流来沙的影响

三峡工程蓄水运用后,下游来沙量大大减少,直接影响长江口的径流来沙量。依据实测资料,统计计算了宜昌、大通及中间水文站各粒径组泥沙多年平均输沙量。考虑到沿程冲淤变化及区间支流来沙,建立了上下游水文站各粒径组泥沙输沙量之间的对应关系,初步探讨了宜昌和大通两站不同粒径组泥沙输沙量之间的关系。在此基础上,根据一维数学模型的计算结果,分析了三峡工程蓄水后宜昌站各粒径组泥沙的来沙量的减少及大通站各粒径组泥沙输沙量相应的变化。结果表明：在输沙总量上,大通站输沙量中的70％来自宜昌上游河道,其余的则来自区间的补充;如果考虑不同粒径组,则细颗粒对上游来沙的依赖程度高于中等粒径泥沙,三峡建库后,在不考虑沿程冲刷恢复的条件下,宜昌上游来沙量减少了71.7%,通过大通站的输沙量较建库前减少了40％;其中细颗粒减少的程度低于中等粒径颗粒。     

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.     

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。     

长江流域泥沙特点及对流域环境的潜在影响

泥沙是流域系统中的一个重要的物理通量,对流域环境具有直接影响。近40年来,长江上游流域的植被覆盖率减少近一半,水土流失扩大了一倍多。金沙江下游干支泥沙80年代较60年代增加了12％－60％,而通过长江宜昌站的泥沙年平均输沙量则没有增加。由水土流失、山地灾害等带给流域系统的泥沙大部分堆积在各支流的中下游河道。50％以上的支流河道出现了严重的泥沙加积,加积速率可达5－20cm/a,部分支流因泥沙过只而呈辫状河特点。支流河道泥沙的过度液积,构成长江环境的巨大隐患。当发展到一定程度或环境突然变化,堆积在支流的泥沙必然会进入主河道。一旦爆发,将严重影响到长江环境的安全。应尽快开展长江流域上游和支流泥沙的运移和淤积现状及规律调研。     

基于IHA-RVA法三峡水库下游河流生态水文情势评价

水文情势变化是影响河流生态系统结构功能的主要驱动力。为了定量评价三峡水库下游河流生态水文情势变化,选取三峡水库下游宜昌水文站(1952～2014年)逐日流量数据,采用Mann-Kendall法、累积距平法和滑动T检验法进行流量特征分析,并应用生态水文指标变化范围法(IHA-RVA)以及水文改变度法综合评价了三峡大坝下游宜昌江段生态水文情势变化及其对重要鱼类中华鲟和四大家鱼产卵繁殖影响。结果表明:(1)宜昌站年均流量总体呈现显著性减少趋势,突变年份出现在2003年,表明三峡水库对长江中下游河流水文影响显著;(2)通过对三峡水库蓄水前后宜昌站生态水文指标分析,宜昌水文站整体水文改变度为61%左右,属于中度改变,接近于高度改变;其中流量下降率和逆转次数受影响最为明显;(3)三峡水库蓄水运行在一定程度改变了下游河流生态水文情势,重要鱼类产卵场生境条件发生了改变,导致了长江中下游鱼类生物多样性呈下降趋势。该研究为长江上游河流生态保护以及开展水库生态调度提供了参考。     

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     

1960~2010年长江流域极端降水的时空演变及未来趋势

本文采用长江流域内分布较均匀、无缺测站点的1960~2010年逐日降水资料,借助趋势和突变分析、R/S分析和水文频率分析等方法,研究该流域极端降水的时空演变特征和未来趋势。结果表明：（1）长江流域区域平均气候平均降水量（PAV）、简单日降水强度（PINT）、强降水贡献率（PQ95）、强降水阈值（PF95）、最大1日-10日降水量（PX1D-PX10D）基本均呈上升趋势,中下游各极端降水指数均大于上游,同时,中下游的各指数年际变化比上游更剧烈。（2）PAV与PF95的空间分布类似,但前者在流域中部地区下降、两侧上升,而后者为中部上升、两侧下降;PINT与PQ95的空间分布相似,均为大部分地区呈上升趋势,仅西北部下降。PX1D-PX10D总体上以上升为主,但随着持续时间的增长,下降的区域有明显的扩大,而上升的区域有明显的缩小。（3）未来长江流域极端降水将以现有趋势继续发展,并将以上升趋势为主,流域洪涝灾害风险加大。（4）遂宁站PX1D、安化站PX10D极端降水的频率分析表明,直接采用整体数据计算设计降水量会使结果偏于不安全,对于较长重现期的设计降水表现更显著,因此对于极端降水量发生显著变化的情况需要深入研究,探讨更好的设计降水估计方法。     

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。     

丹江流域水沙变化特征分析

丹江流域是南水北调中线工程重要水源地,近年来受多种因素影响,径流泥沙情况发生了很大变化,准确把握其变化趋势对水资源管理及水土保持工作意义重大。该文基于荆紫关水文站1958～2015年径流和悬移质输沙量资料,运用Mann-Kendall 检验法、距平累积法、滑动t检验法以及双累积曲线法,阐明了丹江流域近60年径流量和悬移质输沙量变化特征,定量分析了各影响因素在径流泥沙变化中的作用。结果表明：丹江流域径流量与悬移质输沙量年际变化大,呈显著下降趋势,1958～1972、1982～1989年为丰水丰沙期,1972～1981年与1990～2015年处于枯水枯沙期,径流量和悬移质输沙量分别在1983年与1989年发生突变。人为因素和降水的贡献率分别为58.8%和41.2%,说明人为因素特别是水利水土保持工程是引起丹江流域输沙变化的主要因素。     

赤水河流域产业状况与综合流域管理策略

赤水河流域位于川、滇、黔3省接壤地带，流域面积 18 932 km2，流经贵州、云南、四川的13个县市。目前，赤水河流域依然是长江上游生态环境、水质最好的一级支流。促进流域环境保护与经济的协调发展，是地区在进行流域管理的难题。通过研究发现，赤水河流域上、中、下游具有显著的产业特点。上游主要以煤电行业为主，污染大，过度垦殖导致水土流失严重；中游以优质白酒为主导的轻工产业为主，但政府发展规划上却突出了重工业发展的重要性；下游地区具有良好的生态环境并开展了初步规模的自然生态旅游，但在产业发展上受到上、中游地区的严重影响和限制。因此，流域的产业发展对整个流域的环境保护和经济可持续发展的影响很大，而现行的流域管理却忽视了产业布局的整体考虑。通过赤水河流域环境问题和产业发展以及相互之间关系的分析，通过综合流域管理的思想，提出建立全流域统一的环境保护机制的策略，把流域的环境特点转化为经济发展的要素，促进流域环境的保护和经济的协调发展。     

近50年长江流域降水日数的演变趋势

通过分析不同强度降水量（大于75百分位和大于95百分位降水,下同）对应降水日数,研究了长江流域1951~2000年逐年和年代际降水日数变化趋势。大于75百分位的降水日数在上游以及中游的北岸增加趋势最显著,四川盆地是唯一显示减少趋势的地区。同样,大于95百分位的降水日数在中游和下游也表现出十分明显的增加趋势,呈现减少趋势的仍然是四川盆地,并略向其北方延伸。详细分析每10年的平均降水日数的距平发现,大于75百分位降水日数最大的正距平集中在中游的1980s、1990s和下游的1980s。最大的负距平也是在中游地区,发生在1950~1979年。因此,中游的降水日数增加的幅度最大。对于大于95百分位降水日数,长江流域中游和下游的变化趋势也是一致的,在1960s 和1970s的负距平后,都出现较大的正距平。上游降水日数的年际变化要小于中下游。比较不同百分位降水日数的变化趋势,可将长江流域1950~2000年降水日数的变化趋势分为3种类型：（1）在大于75百分位降水日数增加的同时,大于95百分位降水日数却有所减少;（2）大于75和大于95百分位降水日数同时呈减少的趋势;（3）大于75和大于95百分位降水日数同时呈增加趋势。     

长江下游江段秋季浮游植物生态指标与理化指标评价

采用种类相似性指数、多样性指数等多项生物学指标分析2009年秋季长江下游段的浮游植物群落特征,并结合理化指标评价其水质营养状态。结果表明：2009年秋季,长江下游段共检出绿藻(Chlorophyta)、硅藻(Bacillariophyta)、蓝藻(Cyanophyta)、裸藻(Euglenophyta)、隐藻(Cryptophyta)5门27种,浮游植物细胞丰度变化在5.68×104～7.08×104 cells/L,平均为6.01×104 cells/L,浮游植物生物量变化在30.43～34.73 μg/L,平均为32.46 μg/L;各采样站位之间的浮游植物相似性指数变化在0.30～0.63,介于轻度相似至中度相似之间;多样性指数变化在2.38～2.73,多样性较好或丰富,显示出长江下游段的浮游植物群落处于较稳定的状态;水质CODMn、TN、TP和TLI（∑）分别变化在2.71～3.23 mg/L、1.24～1.35 mg/L、0.058～0.072 mg/L和44.87～45.96;综合水质生物学和化学评价结果可知2009年秋季长江下游段的水质较好;但从水质评定级别来看,化学评价得出的水质等级与生物学评价得出的水质等级有所不同,显示出两种方法的差异性,因此,生物监测应与理化监测相结合,以提高监测结果的准确性和可靠性。〖     

江苏天目湖表层沉积物中多环芳烃污染特征与来源

区别于长江三角洲地区众多的大型天然浅水湖泊，江苏天目湖是一个较深的水库型湖泊，也是重要的城乡生活及工农业水源地之一。为了解天目湖表层沉积物中多环芳烃（PAHs）污染状况， 2006年在天目湖全湖采集7个点位的表层沉积物样品，利用GC/MS分析了16种优控PAHs。结果表明：天目湖表层沉积物中16种优控PAHs总量介于28750~71393 ng/g（干重），平均值为45852 ng/g；在空间分布上，北部受污染程度高于南部，主要是北部旅游业快速发展导致污染物排放的影响；沉积物中总有机碳含量与PAHs总量呈显著相关；利用特征化合物指数对PAHs的来源进行判别，指示天目湖表层沉积物中PAHs的主要来源是木材、煤的不完全燃烧。与不同地区水体沉积物PAHs含量对比表明，天目湖PAHs污染处于一个低至中等程度。基于沉积物中多环芳烃的环境质量标准，仅有1个样点芴浓度超过风险效应低值，但远小于毒性风险效应中值，因此沉积物中多环芳烃的生态风险较小。然而天目湖表层沉积物中的PAHs的污染程度已超过南水北调东线所经过的南四湖，而且天目湖湖水较深，湖水交换周期比较长，其PAHs污染应引起重视，需制定切实措施保护江苏“最后一泓净水”。     

长江中游四大家鱼产卵场的生态水文特性分析

青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼是长江流域重要的经济鱼类,但近几年其资源量急剧下降,大量水利工程的修建及河道整治是导致其资源量下降的重要原因之一。为了保护四大家鱼种质资源,确定四大家鱼产卵、繁殖同水文情势的关系,为大型水利工程的生态调度提供依据,研究选取长江中游四大家鱼产卵期的9项相关生态水文指标,分析其在四大家鱼产卵场及非产卵场之间的差异。分析结果表明,所选取的9项生态水文指标在产卵场断面和非产卵场断面没有显著差异,它们只是刺激四大家鱼产卵的必要条件,而非充分条件。同时,选取葛洲坝下典型产卵场江口断面,对比分析该断面在三峡工程正式运行前后四大家鱼产卵期内生态水文情势的变化。结果表明,所选取的9项生态水文指标大多无明显差异,个别指标因三峡蓄水略有变化,但由于三峡蓄水后时间序列较短,且2004~2006年长江来水情况较为特殊,因而目前尚无法定量化三峡工程的修建对下游四大家鱼产卵场的影响。     

长江口徐六泾水沙过程对流域的响应研究

以长江口徐六泾断面2009年实测水沙数据为基础,分析了其水沙特征,重点研究了三峡蓄水及长江流域旱情对徐六泾节点径流、潮位和泥沙过程的影响。结果表明：观测期间寸滩站以上流域来水减少、三峡蓄水和中下游干旱共同导致进入河口的径流量减少,各自造成的影响权重分别为38%、13%和49%。与蓄水前相比,蓄水期间徐六泾涨潮历时增加05 h,落潮历时减少05 h,潮差增大约04 m;涨潮平均流速增加35%~126%,落潮平均流速浅滩处基本不变,而深槽处减幅约为22%;蓄水期间涨落潮历时、流速流向等特征由不对称趋于较对称,说明徐六泾的水动力特征对径流减少的响应敏感。伴随径流减少,徐六泾含沙量由蓄水前的0129 kg/m3大幅下降至蓄水期间的0052 3 kg/m3,悬沙中值粒径则由3 μm增大到5 μm。综合得知进入河口徐六泾断面的水沙过程受到流域人类活动和自然条件改变的双重影响     

1980~2009年长江下游地区油菜冻害时空特征研究

利用1980~2009年长江下游地区的气象数据和灾害资料,首先对油菜越冬期最低温度 ＜-5℃ 天数和蕾花期最低气温＜0℃天数进行了时空特征分析;然后对比了不同年代油菜关键生育期低温冻害的变化特点。结果表明:1980年以来,越冬期最低温度 ＜-5℃ 的天数和蕾花期最低气温＜0℃的天数均呈下降趋势;低温天数较大的地区是安徽和江苏省,低温天数较大的时期是1980s,1980~2009年油菜越冬期和蕾花期冻害出现的次数均有所减少,出现越冬期冻害的年份较少,发生蕾花期冻害的年份较多。安徽与江苏省是出现越冬期冻害的主要地区;除上海以外,其他省份均有半数以上的年份发生蕾花期冻害。长江下游地区可以采取育种、栽培和耕作等措施缓解关键生育期低温冻害对油菜产量的影响     

赤水河赤水段鱼类早期资源调查研究

赤水河是长江上游右岸一级支流,是长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区的重要组成部分。为了解赤水河鱼类的繁殖情况,为保护区鱼类的相关研究和保护工作提供本底资料,于2007和2008年3~7月在赤水河赤水市江段进行了鱼类早期资源的调查工作。结果显示：至少有34种（亚种）鱼类在赤水市江段繁殖,其中包括长江上游特有鱼类4种,产漂流性卵的鱼类8种。鱼类繁殖期从3月持续到7月,盛期为5~7月。两年调查期间,分别经历了7次和5次繁殖高峰;在4~7月,漂流性鲫的资源量分别为3.26×108粒和5.26×108粒。复兴、丙安和太平3个江段为产漂流性卵鱼类的主要产卵场。鱼类繁殖盛期的水温范围为21℃~245℃,流量的增加可以促进产漂流性卵鱼类的繁殖。     

基于最小累积阻力模型的江南水乡河网分区保护研究

河网水系是江南水乡重要的自然与历史文化遗产。但近年来,随着城市化进程的快速发展,人类活动对河网的干扰日趋严重,村镇小水体出现大面积填埋,部分地区河网结构趋于简单,非主干河道不断减少。以上海市青浦区为研究区域,采用最小累积阻力模型对河网水系分区保护问题进行探讨,以期为江南水乡风貌保护提供参考。结果显示：（1）河网水系在江南水乡具有明显的廊道效应;（2）青浦区可划分为河网特殊保育区、河网重点保护区、河网风貌保留区、河网生态建设区和河网景观恢复区5个区域,并由此提出具有针对性的水系分区保护方案;（3）最小累积阻力模型在江南水乡河网水系保护方面具有较好的适用性