阶梯形鱼道中的滚动流研究

最近,小型倾斜河流中的阶梯形鱼道建筑以它的简易与实用而变得日益重要。在这种鱼道中出现的滚动流将产生波涌,并继续向下传播,而且它的周期性滚动可能会严重危害鱼道,因此,我们着手研究了它的严重性以便设计者在设计鱼道时能考虑这些因素。由实验证实滚动流源于阶梯形鱼道的上游。滚动流在稳定流与半平滑流间转变,它在一定时间间隔内不断地从稳定流变成半平滑流,又从半平滑流变成稳定流。它的流量值随着阶梯形水道的几何形状变形而呈现上下限。流量值和时间间隔均随着水池长度的增加而增加。     

基于过鱼效果评估的涵洞鱼道堰式挡板性能研究与分析

为研究涵洞式鱼道的内部结构对鱼道水力特性和过鱼性能的影响,利用FishXing软件对江西昌栗高速公路涵洞的过鱼障碍进行了预测与评估,并针对评估结果提出了涵洞内部结构的水力特性优化方案。改造后的涵洞鱼道监测数据证实,通过在内部铺设高低相间的堰式挡板系统,能够将涵洞池室内的水流速度相对平滑涵洞提升约30%,同时相邻池室间的水位差也整体下降。不同体积流量下涵洞鱼道过鱼效果的RFID(Radio Frequency Identification)射频识别结果显示,草鱼的成功通过率要明显高于鲫和鲤,其值分别为50%,26. 41%和7. 6%;涵洞的水流流量由0. 378 m3/s增至0. 429 m3/s,草鱼上行至涵洞上游入口处的平均所需时间和最短时间均有一定幅度的下降,而鲫平均消耗时间则延长了35. 15%,同时草鱼和鲫的折返率也有小幅上升。     

江湖洪水不同遭遇对城陵矶水位影响的实验研究

城陵矶位于长江干流和洞庭湖出流汇合处,因此影响城陵矶洪水位的因素除了河床淤积、洪水特性等以外,洞庭湖出流与长江干流的不同遭遇也起着非常重要的作用。采用模型实验的方法,研究了不同遭遇、不同流量、不同螺山水位下城陵矶河段水位的变化。结果表明：在城陵矶断面,当监利来水流量超过洞庭湖出流时,主流靠左岸;当监利来水流量少于洞庭湖出流时,主流靠右岸。洞庭湖出流与长江干流来水流量的不同遭遇对城陵矶断面水位的影响非常显著。当监利来水流量占螺山流量的百分比为55 %左右时,城陵矶断面水位最高,即此时长江干流来水流量和洞庭湖出流相互之间顶托消耗能量达到最大值。在中水流量下,当监利来水流量占螺山流量的百分比为55 %左右时,城陵矶断面左右岸水位差达到最小值。     

丹江口水库对汉江中下游径流特性的影响

随着汉江流域水资源开发利用程度的提高,汉江径流特性在一定程度上发生了变化,并在一定程度上影响了汉江生态系统的健康。为分析人类活动对汉江径流特性的影响,以白河、皇庄和仙桃3个水文站为研究对象,以丹江口水库关闸蓄水时间划分研究时段,利用3站1955~2006年的日流量资料对比分析了研究时段内汉江中下游年、汛期、非汛期、月及日径流量的变化特性。结果表明：丹江口水库的运行对其下游的年径流特性无明显影响,而对汛期、非汛期、日径流量和径流年内分配有显著的影响,汛期径流量所占比例显著减少,非汛期径流量所占比例显著增加,径流量年内分配过程均匀化,中小量级日流量出现频次增加,大量级日流量出现频次减少,但影响随与水库的距离增加而减小。研究成果可为评价人类活动对汉江生态系统健康及稳定性提供参考.     

江苏沿海地区经济联系及物流要素流量空间特征分析

随着经济一体化的发展,城市间经济联系日益加强,必然引起城市间物流需求联系的增加。借鉴引力模型在经济联系中的应用,分析了江苏沿海地区城市间经济联系强度。结果表明：城市间经济联系的强度随着空间距离的递增而递减;并以区域中心城市为中心,向外呈辐射状圈层构造,呈现3个层次结构;沿海中心城市对经济联系腹地间的竞争更加明显。立足运输地理学网络分析基本原理, 从客流、货流和信息流等流量,流向等空间属性进一步探讨城市间的经济联系特征,江苏沿海地区市际间货流量连云港 南通占主要地位;客流量连云港 南通一线最大;城市间信息传递不畅,信息流量较弱。针对城市间经济联系及物流要素流量的空间特征,提出了加强区域经济合作的策略与建议     

长江防护林——樟树林对降雨再分配的影响

林冠对降雨的再分配,是森林生态学和森林水文学研究的一个重要方面,其影响降雨从林冠到土壤的转移以及水土流失的变化,具有突出的生态水文意义。通过对樟树林下穿透雨和树干流的定位监测,旨在揭示林冠水文效应的变化规律,结果表明：林冠对降雨的再分配功能受到降雨量的影响,穿透雨、树干流和截留量与降雨量呈显著的正相关(〖WTBX〗P〖WTBZ〗<005);穿透雨率随着降雨量增加而增加,而截留率随降雨量增加而减小,并且两者在高的雨量下逐渐趋于稳定,但是树干流率随着降雨量增加先升高后降低。同时,降雨强度也影响林冠的水文效应,随着降雨强度的增加,穿透雨率升高,截留率下降。在整个测定期间,樟树林穿透雨率为685%,截留率为292%,而树干流率为23%。在不同雨量和雨强级间,樟树林冠对降雨再分配存在着差异,而且林内雨的组成比例（〖WTBX〗SF／TF〖WTBZ〗）也受到降雨量和降雨强度的影响。樟树林下水分输入存在明显的空间异质性,穿透雨率在不同位置间具有显著性的差异,而且穿透雨的空间变化率,即穿透雨率的变异系数（CV）随着降雨量或降雨强度的增加而减少。     

三峡库区悬移质泥沙对磷污染物的吸附解吸特性

就三峡库区悬移质泥沙对磷污染物的吸附解吸特性从野外同步监测和室内试验研究两个方面展开研究。选取长江干流、嘉陵江和乌江共7个监测断面于2002年和2003进行野外同步监测,测试结果表明：水中的悬移质泥沙对水中各种覆存形态的磷污染物浓度具有显著影响,单位重量泥沙对磷的吸附量与水体总泥沙含量、泥沙粒径有密切关系。采集寸滩断面泥沙对磷酸盐吸附解吸特性进行室内试验研究,并根据Langmuir吸附动力学方程对吸附解吸过程进行了拟合,发现吸附速率常数k随着泥沙粒径的增加而呈递增变化,而磷酸盐初始浓度对k值的影响并不明显,同时,磷酸盐解吸量随着泥沙浓度的增加和粒径的增加呈递减变化,k值随着泥沙粒径的增加而呈递增变化,泥沙浓度对k值的影响不明显。     

人口与经济发展对植被的影响研究——以重庆市为例

植被是陆地表面主要的覆盖物,也是许多地球系统过程的重要变量.人类活动对植被的影响在区域尺度上是显著的.以重庆市为例,使用滑动平均和SG滤波对SPOT/VGT-NDVI时间序列数据进行了平滑处理,结合GDP和人口栅格化数据,从时间序列和空间相关场两个方面分析了植被与人类活动因子之间的时空相关性.结果表明,从1998到2005年,植被的分布和生长状况并没有随GDP和人口的持续增加而增加.在时间序列上,植被覆盖与GDP和人口之间总体上呈显著的负相关关系;在空间上,这种相关关系表现出了较强的异质性.空间相关场表明:较强的负相关主要发生在相对发达的主城区周围,反映了快速的经济发展和城市化使得植被面积和生产力降低;然而在偏远的山区,由于经济落后同时植被覆盖较少,出现了正相关.     

人口与经济发展对植被的影响研究

植被是陆地表面主要的覆盖物，也是许多地球系统过程的重要变量。人类活动对植被的影响在区域尺度上是显著的。以重庆市为例，使用滑动平均和SG滤波对SPOT/VGT NDVI时间序列数据进行了平滑处理，结合GDP和人口栅格化数据，从时间序列和空间相关场两个方面分析了植被与人类活动因子之间的时空相关性。结果表明，从1998到2005年，植被的分布和生长状况并没有随GDP和人口的持续增加而增加。在时间序列上，植被覆盖与GDP和人口之间总体上呈显著的负相关关系；在空间上，这种相关关系表现出了较强的异质性。空间相关场表明：较强的负相关主要发生在相对发达的主城区周围，反映了快速的经济发展和城市化使得植被面积和生产力降低；然而在偏远的山区，由于经济落后同时植被覆盖较少，出现了正相关。     

不同基流分割方法在香溪河流域的应用对比研究

三峡水库蓄水后,库区水质水量备受关注。基流分割是水文学中的一个重点和难点,其结果对水文分析计算、水资源管理等方面的影响较大。为了找到一种可靠的基流分割方法,以三峡库区香溪河流域兴山水文站2007~2009年流量监测数据为依据,利用滤波平滑最小值法进行基流分割,并与数字滤波法和平滑最小值法分割结果进行对比。结果表明：平滑最小值法、数字滤波法和滤波平滑最小值法年均基流分割系数BFI分别为042、039和036;滤波平滑最小值法处理的结果最为平滑,比较符合实际的物理汇流过程,在起涨阶段能较好的追踪数字滤波法,在衰退阶段又能较好的追踪平滑最小值法,能够更好的表现基流完整变化过程;相比数字滤波法,滤波平滑最小值法只需1次向前的滤波。综合而言,滤波平滑最小值法为这3种方法中最优的基流分割方法     

整流幕对香溪河库湾水温特性影响数值模拟

为了研究整流幕的作用机理并解决三峡水库支流库湾的水华问题,基于香溪河库湾2010年1~12月的水环境监测数据,利用CE QUAL W2模型,分析比较了整流幕设置前后香溪河库湾水温的时空变化规律。结果表明：整流幕的作用效果因季节、位置、高度的差异而有所不同。整流幕可改变其上游侧水温,尤其是表层水温,夏秋季对水温的影响较大,降温时段也集中在夏秋季;整流幕高度越大,越靠近库湾上游,对水温的影响越明显;整流幕拦截水流的同时,也会促进上下层水体的掺混,减弱水温分层。     

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     

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。     

长江上游中小洪水天气学机理分析及致洪特征

基于1981~2012年长江上游128个中小洪水历史个例及NCEP/NCAR再分析资料,采用普查及天气学分型方法,建立了纬向型、经向型、偏东气流型以及两高之间型4种致洪降水天气学概念模型,研究了各天气型致洪降水发生机理及相应中小洪水特征。得到以下结论:纬向型中高纬环流相对平直多波动,伴有明显冷平流南下,地面锋面位置略偏北。该类型强降水过程多,强度大,持续时间长,对应中小洪水多为双峰或多峰型,平均洪峰流量、过程增幅最强,洪水过程时间也最长。经向型环流中高纬贝加尔湖和东北地区为深厚低槽,中低层常伴有暖式切变线或低涡发展,中上层急流出口处的辐散以及冷平流四类型中最强。该类型雨带多呈东北-西南走向,中小洪水一般以单峰为主,其洪峰流量及过程增幅均较大,造成的洪水涨水较快,过程时间最短。纬向和经向型均为全流域降水型,但在金沙江北部、岷沱江、嘉陵江以及宜宾-宜昌常出现较高频次的60 mm以上较强面雨量。偏东气流型副高与热带气旋外围环流汇合北进,其强降水前后冷暖平流变化不明显,受地形强迫抬升影响,最易产生准静止型、团状、突发性强降水。该类型中小洪水以单峰为主,涨水快,洪峰流量及过程增幅均最小,强降水主要分布在嘉陵江和岷沱江两大流域。两高之间型多为"鞍"型场的环流配置,青藏高压与副高在流域上空形成南北向切变线,其动力和水汽条件均较弱。该类型降水强度较弱,稳定少动,累积降水量较大,洪水以单峰为主,双峰偶有发生,其洪峰流量、过程增幅均较大,洪水过程时间较长,强降水多位于岷沱江、嘉陵江和宜宾-重庆中部流域。     

气候变化对西苕溪流域未来洪水影响研究——Ⅰ.VIC模型评估

可变下渗能力模型VIC是基于单元网格的分布式水文模型,易于与气候模式进行耦合,从而揭示气候变化对水循环的复杂影响,为分析气候变化情景下流域洪水的响应特征提供技术支撑。作为研究工作的第一步,构建了基于5 km×5 km网格分辨率的西苕溪流域VIC径流模拟模型。利用流域出口横塘村水文观测站1990~2000年日流量观测数据并结合西苕溪流域的汇流特点,采用Dag Lohmann汇流模型进行参数率定和验证。模拟结果表明：VIC模型对西苕溪流域日、年径流量的模拟值与观测值吻合良好,率定期和验证期的多年平均年径流相对误差Er分别为077%和343%,模拟日或月流量的确定性系数和Nash Suttcliffe系数都大于075,特别是对洪水年汛期流量过程的模拟,确定性系数均大于080,模型对洪水的模拟可信性较高     

1968～2018年洞庭湖江湖连通河道松滋口冲淤变化特征

探究江湖连通河道演变态势是评估重大人类活动事件对江湖关系变化影响的重要环节。以洞庭湖—荆江三口中松滋口河道为研究对象，通过建立其河道长期的水位—流量关系曲线分析其河道的冲淤变化特征，对其河道冲淤变化驱动因素进行分析，并采用实测河道断面资料验证其结果的可靠性。结果表明：水位—流量关系曲线法分析河道地形冲淤演变特征与实测横断面地形资料分析结果一致，松滋口河道同流量下水位下降对应于该时期河道冲刷，同流量下水位上升对应于河道淤积。不同时期松滋口东西分支河道冲淤变化主要驱动因素不同。1968～1981年间，下荆江裁弯引起的河势变化是西支新江口河道冲刷与东支沙道观河道淤积的主要诱因。1981～2003年间，其东西两支河道淤积主要是由于葛洲坝运行后引起的上荆江河道冲刷导致的。2003～2018年间，其河道冲刷主要是由于三峡大坝运行引起的河道水沙比例的大幅改变导致的。     

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     

2006年长江特枯径流特征及其原因初探

2006年长江流域出现了百年罕见的特大枯水,对长江流域用水和生态环境都产生了深远影响。使用2006年长江干支流主要水文站水情资料和长江流域气象资料,并同时考虑了三峡蓄水的影响,分析了2006年长江径流过程特征及其原因。研究发现,2006年长江径流量减少主要是汛期径流量显著减少所致,表现出“汛期特枯”的特点。径流量和水位最大降幅都出现在8~9月份,各站径流量最大减幅都超过50％,水位汛期也有显著下降。洞庭湖、汉江与历史同期相比,汛期来水也明显偏小;而鄱阳湖来水略丰,对干流枯水起到一定的缓和作用。7、8月份长江上游区（特别是屏山至宜昌区间）降水少气温高是形成长江汛期特枯的主要原因。气象变化与径流变化存在较好的对应关系。三峡蓄水使2006年10月宜昌站径流量减少了一半左右,而对10~11月大通径流减少影响率为187％。