近期长江口北槽河段河槽演变对人类活动的响应

利用多波束测深系统在2014年11月期间测量长江口北槽河段的河槽地貌形态,获取高精度的床面微地貌资料,结合北槽河槽底质资料和1979～2019年期间的海图水深数据分析近期北槽河段的河槽演变特征,探讨人类活动对北槽河槽演变的影响。结果表明:在人类活动的强烈干扰下,1979～2019年的40年期间,北槽河段(上段至口外段)以河槽侵蚀为主,净冲刷的泥沙体积达0.36×10~(8 )m~3,平均每年冲刷0.009×10~(8 )m~3,北槽河段水深增大可能加剧了盐水入侵;在流域大型工程尤其是三峡大坝的影响下,长江流域输送到河口的沙量持续减少,致使近期严重的河槽侵蚀发生北槽河段口外段;在深水航道治理工程的影响下,近期北槽河段(上段至下段)总体上呈现主槽侵蚀、两岸淤积和深水航道泥沙回淤严重的特征;北槽床面上存在着常见床面微地貌形态(平滑床底、沙波和冲沟)和人为强干扰下的床面形态(疏浚痕、凹坑和洼地);在北槽中段和下段发育的沙波的波长的均值分别为39.41和11.11 m,波高均值分别为0.48和0.33 m,与沙波有关的河槽糙率(Ks)的值分别是0.14和0.19,且此次观测到的小范围沙波为首次在北槽河段(长江河口最大浑浊带)观测到的沙波微地貌。     

近期长江河口横沙通道冲淤变化与微地貌特征

于2015年2月1~7日利用多波束测深系统对长江口横沙通道河槽进行走航测量，结合人类活动强干扰下的海图水深数据及河槽表层沉积物资料分析近期长江河口横沙通道河槽冲淤变化与微地貌特征，探讨河槽冲淤演变和床面微地貌之间的相关性以及河口河槽冲淤演变过程和微地貌特征对人类活动的响应。结果显示：近年来横沙通道河槽持续受到冲刷，2002~2013年泥沙净冲刷量为0.86 × 108m3，平均每年冲刷0.08 × 108m3，其原因可能与三峡蓄水工程、北槽深水航道治理工程和北港青草沙水库工程的实施有关。而横沙通道的河床冲刷对圆圆沙航槽和北槽航道的泥沙回淤具有一定的贡献；其底床上除发育平滑床底外，还广泛发育凹坑和冲刷痕等侵蚀性微地貌，且河槽受到冲刷导致底沙推移质运动增强，促进了沙波微地貌的发育。     

长江河口北槽浮泥消长过程的现场观测

2000年8月21－24日（小潮汛）和9月3－6日（派比安台风过后,寻常潮）在长江河口北槽下段通海航槽中进行定点观测浮泥潮周期变化过程及影响要素,对这些现场观测资料进行了描述和综合分析。长江河口北槽浮泥由细颗粒粘粒泥沙组成,中值粒径为7．23μm,小于4μm极细颗粒泥沙占32．7％;浮泥的发育和运动存在明显的大小潮和涨落潮周期和风暴潮变化规律,实测小潮落憩浮泥厚为0．96m,涨憩为0．78m,涨急为0．20m左右,寻常潮落憩浮泥厚为0．73m,涨憩为0．53m,涨急为0．17m左右。若遇小潮汛大风,因水位低,流速小,风浪对潮滩冲刷强,带入河槽泥沙多,河槽浮泥发育良好,反之（大潮）浮泥发育差。可见,北槽浮泥形成、发育和消失与泥沙来源、水流速等因素有关,若遇盐水入侵,便有利于浮泥充分发育;北槽浮泥容重均较小（γs＜1．25t/m^3）,而且活动性较大,对适航水深没有明显影响作用。     

长江口拦门沙河槽季节性冲淤的主控因子探讨

根据长江口南槽3a中的23次地形实测资料,揭示拦门沙航道的季节性冲淤规律及其主要影响因子,并利用所获得的经验关系对入海水沙特征年份及洪水、风暴迭加情况下河床的冲淤幅度进行了预报,结果表明：拦门沙航槽的季节性冲淤变化主要受洪水和风暴控制,在不受风暴干扰的前提下,河槽纵向上各点的水深同大通站径流量之间存在负相关关系,相关性以径流同落后1-2月的地形之间的关系为最好;随着向海距离增大,这种“滞后”时间有延长趋势,正常年份径流引起的洪枯季最大冲淤幅度约为0.6-0.7m量级,特枯水（沙）年和特丰水（沙）年引起的洪枯季最大冲淤幅度估计分别为0.4-0.5m和0.9-1.0m量级,十年一遇的风暴引起约0.4m的淤积。苦特丰水（沙）年洪水和百年一遇的强台风碰头,拦门沙河床的洪枯季冲淤幅度可能达1.5m左右量级。     

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。     

长江口前缘沙洲演变与流域泥沙要素关系

为了研究河口前缘沙洲演变过程与流域入海泥沙要素关系,建立了长江口前缘沙洲面积冲淤速率和流域入海泥沙要素关系曲线,并预测沙洲发展趋势。结果表明：长江河口前缘沙洲1958~1989年-5 m以浅面积表现为淤涨,1989~2000年为淤涨和侵蚀交替变化,但幅度较小,自2000年起为冲刷趋势发展,这一过程伴随流域入海泥沙量和含沙量的减少而产生。同时沙洲面积的锐减过程中存在临界泥沙要素条件,并建立了相应的经验曲线,当沙洲面积冲刷和淤涨达到平衡时,临界入海沙量和含沙量临界值分别为283×10⁸t/a,0318 kg/m3。依据以往三峡水库蓄水后入海沙量预测数据,三峡水库蓄水后60 a左右前缘沙洲-5 m以浅面积将侵蚀到1958年水平,其后沙洲面积增加趋势,面积逐渐恢复。2003~2011年长江流域入海泥沙量小于三峡水库蓄水前的预测数值,沙洲面积的冲刷趋势将加剧,应引起有关机构和部门重视     

长江河口北槽浮泥消长过程的现场观测

2 0 0 0年 8月 2 1～ 2 4日 (小潮汛 )和 9月 3～ 6日 (派比安台风过后 ,寻常潮 )在长江河口北槽下段通海航槽中进行定点观测浮泥潮周期变化过程及影响要素 ,本文对这些现场观测资料进行了描述和综合分析。长江河口北槽浮泥由细颗粒粘粒泥沙组成 ,中值粒径为 7.2 3μm ,小于 4 μm极细颗粒泥沙占 32 .7% ;浮泥的发育和运动存在明显的大小潮和涨落潮周期和风暴潮变化规律 ,实测小潮落憩浮泥厚为 0 .96m ,涨憩为 0 .78m ,涨急为 0 .2 0m左右 ,寻常潮落憩浮泥厚为 0 .73m ,涨憩为0 .5 3m ,涨急为 0 .17m左右。若遇小潮汛大风 ,因水位低 ,流速小 ,风浪对潮滩冲刷强 ,带入河槽泥沙多 ,河槽浮泥发育良好 ,反之 (大潮 )浮泥发育差。可见 ,北槽浮泥形成、发育和消失与泥沙来源、水流速等因素有关 ,若遇盐水楔入侵 ,更有利于浮泥充分发育 ;北槽浮泥容重均较小 (γs <1.2 5t/m3) ,而且活动性较大 ,对适航水深没有明显影响作用     

长江口拦门沙河槽季节性冲淤的主控因子探讨

根据长江口南槽 3a中的 2 3次地形实测资料 ,揭示拦门沙航道的季节性冲淤规律及其主要影响因子 ,并利用所获得的经验关系对入海水沙特征年份及洪水、风暴迭加情况下河床的冲淤幅度进行了预报。结果表明 :拦门沙航槽的季节性冲淤变化主要受洪水和风暴控制。在不受风暴干扰的前提下 ,河槽纵向上各点的水深同大通站径流量之间存在负相关关系 ,相关性以径流同落后 1～ 2月的地形之间的关系为最好 ;随着向海距离增大 ,这种“滞后”时间有延长趋势。正常年份径流引起的洪枯季最大冲淤幅度约为 0 .6～ 0 .7m量级 ,特枯水 (沙 )年和特丰水 (沙 )年引起的洪枯季最大冲淤幅度估计分别为 0 .4～ 0 .5m和 0 .9～ 1.0m量级。十年一遇的风暴引起约 0 .4m的淤积。若特丰水 (沙 )年洪水和百年一遇的强台风碰头 ,拦门沙河床的洪枯季冲淤幅度可能达 1.5m左右量级。     

长江流域不同类型降水量的非均匀性分布特征

基于长江流域1963~2016年131个气象站点逐日降水资料,计算了年降水、强降水（极端降水和暴雨）的集中度（PCD）、集中期（PCP）,并结合M-K非参数性趋势检验分析以及相关分析等方法对长江流域降水非均匀性分布特征及其趋势进行了分析,目的在于揭示不同类型降水量在流域内非均匀性分布的特征,加强对强降水在时空分布上的理解。结果表明：流域多年平均年内日降水量集中度（PCDDP）、集中期（PCPDP）均由下游向上游递增,PCDDP变化趋势不显著而PCPDP变化趋势在空间上差异明显,在流域中下游呈增长趋势、上游呈减小趋势;年降水量与PCDDP呈显著正相关的地区主要分布在四川盆地;流域年极端降水量PCDEP、PCPEP的多年平均分布及变化趋势与PCDDP、PCPDP相似。流域多年平均暴雨量（日降水≥50 mm）从下游向上游递减,在四川盆地较四周高,暴雨在流域东部呈增长趋势,在四川盆地呈减小趋势;年暴雨量集中度（PCDRP）、集中期（PCPRP）从流域东南向西北递减,在湖北、贵州以及四川东部PCDRP呈增加趋势,在流域东南部呈减小趋势;PCPRP在江浙、安徽、湖南及贵州地区呈不明显的增加趋势,在四川、云南等地呈减少趋势。     

1950年以来鄱阳湖流域水沙变化规律及影响因素分析

运用Mann-Kendall趋势检验法和回归分析等方法,对鄱阳湖流域赣江外洲站、抚河李家渡站、信江梅港站、饶河虎山站和修水万家埠站1950~2012年径流量和1956~2012年输沙量的变化进行了系统分析,并探讨了水沙变化的原因。研究结果表明:(1)鄱阳湖流域五大河流水沙的趋势变化特征相异,除李家渡站径流无明显趋势变化外,其余各站均呈不显著的增加趋势(未超过α=0.05显著性检验临界值);外洲站、梅港站和李家渡站输沙量呈减少的趋势变化,且1985年以后呈显著的减少趋势,而虎山站和万家埠站输沙量在1965~1999年呈不显著的增加趋势,1999年以后才开始减少;(2)入湖总水量呈不显著的增加趋势,发生突变的年份为1992年;入湖总沙量呈显著的减少趋势,发生突变的年份为1996年,入湖总沙量突变滞后于入湖总水量;(3)流域径流量变化主要受降雨量的影响,而输沙量变化主要受水土保持和水库建设等人类活动的影响,且水库拦沙是鄱阳湖流域输沙量减少的主要原因。     

近期长江口南港河槽沉积地貌变异及其可能原因

南港是长江口两个主要入海通道之一,也是长江深水航道的必经之路。基于2012和1984年的地形资料,利用Arc GIS技术对南港进行冲淤分析;并用同一种方法(筛析法-移液管)对相应年份所采表层沉积物样品进行粒径测试对比。结果表明:近28年来南港地形发生了重大变化,复式河槽间的沙脊因刷深而趋于消亡,主航槽则淤浅数米;沉积物中值粒径均值从81μm下降为24μm,特别是原沙脊位置上的沉积物从砂变细为砂质粉砂或粘土质粉砂。分析认为,采砂是上述变化的主要原因:沙脊采砂使复式河槽"中脊"消失,水动力减弱,河槽中央过水断面增大、分流增多,两侧航槽流速减小导致淤浅;沉积物变细是较粗颗粒被采走、动力减弱和淤积发生的综合结果。     

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。     

长江口南港近期的演变及其与重大工程之间的关系

长江口为典型的多级分汊中等潮汐河口,口门宽阔、径潮流强劲、泥沙运动复杂、河槽交替多变,给河口综合治理带来困难。长江口各分流汊道演变过程中,此消彼长是永恒的主旋律,其产生、发展、扭曲、萎缩、消亡具有周期性演变规律。为发挥长江黄金水道的优势,促进国民经济发展,长江口先后实施了深水航道治理工程、南北港分流口处的新浏河沙护滩和南沙头通道限流工程,以及中央沙促淤圈围工程和青草沙水源地工程等,南北港和南北槽分流口河段得到有效控制,对长江口未来的演变产生深远影响。基于南北港分流口以下丰富的地形、水文现场资料,对近年来南港地形演变进行了深入分析,在肯定工程稳定河势的同时,认为目前南北港分流口以下,尚存在南港主流偏离南岸致使发生近岸淤积,以及瑞丰沙中下段沙体刷深导致水流分散,不利于河势稳定等问题。并探讨了长江口“先下后上”治理模式的优缺点,建议在长江口河势尚未发生较大变化时,站在整体的高度,综合考虑河势、航道、水土资源、防洪潮及排灌、生态环境保护等诸多因素,尽快实施长江口综合整治工程。     

四川盆地丘陵山区局地水系空间格局与地形因子的耦合

应用ArcGIS技术,结合分形分维理论和统计分析方法,选取了重庆市忠县拔山镇的石门水系和五一水系作为研究对象,探讨了局地水系与地形因子的耦合影响关联度。结果表明：（1）岩石地层显著地影响局地水系空间格局。水道级别越高,越趋近分布于地势较低的地层中;（2）海拔高度、坡度、地形起伏度、地表粗糙度和地表切割深度与局地水系空间格局的关系拟合较好。水系发育程度越高,其空间格局与地形因子的耦合特征表现得越明显,各不同级别间水道的空间格局分布越呈现出一致变化的趋势 ;（3）五一水系的分维数〖WTBX〗DB=105,石门水系的分维数DB〖WTBZ〗=100,两水系的地貌形态都正处于幼年期,五一水系地面分割比石门水系更为破碎,局地水系的分形维数值可以用来判定局地地貌的侵蚀发育阶段     

20世纪80年代以来洪湖流域营养物质输移模拟研究

选择位于长江中游的洪湖流域作为研究对象，应用流域分布式水文模型SWAT，探讨现代农业条件下流域面源营养盐输移的规律。模拟时段选择为1983～2002年。模拟的边界条件设置为自然地形、土壤、现代农业生产及土地利用方式，其中土壤资料包括营养盐（N和P）、有机质含量、粒径等理化参数。径流量与营养盐输出模拟结果与实测值有较好的吻合程度，可以通过置信度95％的显著性检验。模拟结果显示，现代农业条件下流域营养盐输出，TN和TP浓度变化有明显的季节特征，体现了区域耕作方式、径流对营养盐输出浓度的影响。模拟时段内营养盐输出浓度呈明显增长趋势，体现了农药化肥的施用对流域营养盐输移的影响。     

长江口滩涂地形冲淤分析研究

为获得长江口滩涂地形的冲淤演变规律,运用GIS的数据处理与空间分析功能,提出了基于分区的冲淤量时间序列分析、冲淤量与上游来沙量相关分析、沙洲质心推移分析、典型断面分析的滩涂地形综合分析方法,即以滩涂分区和江心沙洲为对象、分时段定量研究冲淤变化的方法。在对全系列实测滩涂地形资料逐年分析的基础上,对长江口滩涂地形进行分区域的冲淤分析,并选取1991、2001和2008年3个代表年份,研究了长江南支上段主要沙洲地形演变规律。总体上,崇明东滩、长江南支、长江南港、长江北港、南汇东滩、九段沙近期冲刷大于淤积,而崇明北沿、横沙东滩以淤积为主,长江南支冲刷作用明显,江心沙洲往东南方向推移,分析表明长江入海泥沙年输移量以及年均含沙量变化是造成长江口江心沙洲冲淤演变的重要因素之一。     

2000~2013年鄱阳湖流域蒸散量时空变化

蒸散是陆地表面水分循环的重要过程,是研究流域水资源、水循环等领域的重要参数。以鄱阳湖流域为研究对象,利用鄱阳湖流域5个主要子流域水文控制站监测流量资料和气象站监测降水资料,根据水量平衡原理计算各子流域年度蒸散,验证MODIS蒸散数据产品（ET_MOD）,并分析2000~2013年鄱阳湖流域蒸散时空变化状况和土地利用变化对蒸散量的影响。研究结果表明：（1）ET_MOD具有较高的精度,年蒸散量的平均误差为165.9 mm,平均相对误差为9.78%;（2）2000~2013年鄱阳湖流域的年蒸散变化范围875.4~912.2 mm;鄱阳湖流域总蒸散量呈先增加后减少的“几”字形季节变化特征;（3）从蒸散量与地形特征的关系看,鄱阳湖平原区蒸散量低,周边的山地丘陵区较高;各子流域的蒸散量表现为：赣江流域 > 抚河流域 > 信江流域 > 修水流域 > 饶河流域;（4）土地利用方式对蒸散量有显著的影响,各土地利用类型的平均蒸散量表现为：林地 > 农田 > 草地 > 未利用地。     

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。     

太湖流域城市化发展下水系结构与河网连通变化分析——以苏州市中心区为例

太湖流域是我国城市化高度发达地区,城市化的发展有力地促进了区域经济的增长,但同时对原有河流水系造成了较大冲击,从而对生态环境造成了很大影响。苏州市是太湖流域城市化发展最为典型的城市之一,近几十年来城市化的快速发展导致区域河网萎缩,水系连通受阻。为此运用图论和GIS的方法探讨了水系结构与河流连通变化。研究表明：（1）近50 a来,苏州市中心区河流总长减少了约84 km,河网密度下降了约197%;（2）研究区二、三级河流持续减少,一级河流不断增加,呈明显的主干化趋势;（3）河流结点数和河链数均呈下降趋势,且1980s到2009年的变化幅度要比1960s到1980s的变化幅度大;（4）水系连通度由1960s的4215下降到1980s的4017,到2009年下降为3361,呈明显的减小趋势     

近50年鄱阳湖五大流域降水变化特征研究

基于鄱阳湖流域在江西省内部分对应的79县市气象站1960～2006年逐日降水观测资料,采用线性回归的方法分别研究五大流域的年降水量、降水日数、暴雨日数等3要素的变化趋势,并用Mann法进行了变化趋势的显著性检验,用距平与均方差之比达到15和20作为气候异常检验指标,对各流域的各时间序列进行了异常检验,采用了Mann Kendall法对各时间序列进行突变检测。结果表明：（1）各流域的年降水量变化趋势基本一致,年降水量与年暴雨日数密切相关;饶河流域强降水事件较多,降水强度大,赣江中游流域降水时间分布相对较均匀,强降水事件较少;（2）各流域年降水量、暴雨日数总体呈波动上升趋势,20世纪90年代以来暴雨日数异常偏多的概率最大;（3）年降水日数以20世纪80年代中期为界,之前呈波动上升趋势,之后呈波动下降趋势,2002年至今各流域降雨日数明显偏少;（4）各流域的年降水量、降水日数、暴雨日数均未出现趋势性的突变;（5）近50年来鄱阳湖流域降水时间分布不均的情况加剧,旱涝灾害风险增加。