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。〖     

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。     

长江上游不平衡水沙输运对三峡库区泥沙淤积影响

2003～2017年以三峡水库为核心的长江上游水库群运行和联合调度从宏观上改变上游河流泥沙时空分布规律,金沙江已不是三峡入库泥沙最大供沙区;长江上游水沙输运集中在汛期5～10月,1956～2002年水沙峰值基本同步,而三峡水库蓄水后2003～2017年水沙峰值不同步,流量特性曲线由顺时针转为逆时针,出现滞后现象。入库泥沙锐减后并未降低三峡库区细颗粒泥沙淤积率,2014～2017年汛期5～10月淤积率增加至85.2%,其中d0.031 mm的极易发生絮凝的泥沙所占比例最高(63.5%,2009～2013年),典型河段现场观测到大量泥沙絮团,所以三峡库区极可能存在细颗粒泥沙絮凝。入库水沙不平衡也使得朱沱-清溪场河段出现泥沙冲刷。     

近期长江张家洲南水道强冲刷机理与趋势分析

2016年9月利用多波束测深仪调查了张家洲河段河床微地貌的高分辨率形态与分布特征,结合1998年和2013年水下地形资料,分析了三峡截流以来该河段河槽的冲淤变化与演变趋势。结果表明：（1）张家洲河段整体呈冲刷状态,净冲刷量17.2×10.6 m³。其中,张家洲南水道是强冲刷区,最大冲刷深度约9 m;（2）河槽表层沉积物中值粒径为149.1~226.3 μm,与历史资料相比呈粗化趋势;（3）张家洲河段约82.9％的主航道发育了沙波,约14.0％的主航道发育了冲刷坑与冲刷槽,平床地形仅占3.1％。流域来沙量减少是张家洲河段整体冲刷的主要原因,而河流控制工程稳定了河势,迫使水流归槽,加剧了张家洲南水道的冲刷。随着流域来沙量持续减少,张家洲南水道主航道有可能进一步冲刷     

太湖蓝藻水华分级及其时空变化

根据MODIS影像和实地监测叶绿素a浓度数据,采用太湖蓝藻水华分级评估方法,对2004~2008年太湖不同类型蓝藻水华类型进行评估并统计分析,探求太湖蓝藻水华特征及其时空变化规律,以期为太湖蓝藻水华预防和预警提供支持。结果表明：（1）2004~2008年,全湖共发生蓝藻水华414次,以小型蓝藻水华为主,发生333次,占总次数的80.43%;随着蓝藻水华级别的增加,发生次数逐渐减少;（2）空间上,蓝藻水华主要发生在太湖的北部和西部区域,并且蓝藻水华发生级别由高到低基本上沿西北-东南方向分布;（3）年际变化上,蓝藻水华发生次数呈逐渐增加趋势,蓝藻水华级别较高、次数较多的年份主要集中于2006年和2007年;（4）年内变化上,4~8月份,蓝藻水华发生次数呈增加趋势,8~11月,蓝藻水华发生次数逐渐减少。并且,蓝藻水华主要集中于5月和7~10月份,尤其是8~10月。     

上海石化近岸海床冲淤特征与海堤稳定性分析

运用GIS对2000~2013年上海石化近岸海床冲淤特征、机制及海堤稳定性进行研究。结果表明:(1)2000~2013年海床大范围为淤积区,但金山深槽冲刷强度较大。其中,2000~2004、2004~2008年以冲刷为主,年均净冲刷速率为5.27 cm和10.52 cm;2008~2012年以淤积为主,年均净淤积速率为8.50 cm;2012~2013年冲淤较稳定,稳定区占总面积的76.04%;(2)8个断面北岸及深槽中部(断面Ⅴ)地形较稳定,但在深槽西部(断面Ⅰ和Ⅱ)和东部(断面Ⅶ和Ⅷ)南侧冲刷;离岸15m以浅海床以淤积为主;(3)海堤稳定评估中,第六次围堤岸段稳定性较低。总之,海床的冲刷与金山涨潮冲刷槽补沙机制的丧失有关,同时城市沙滩、南汇促淤等工程也有影响,新一轮涉水旅游项目正在开发中,需密切关注。     

由卫星OLR及地表反照率资料分析三峡库区气候与生态变化

利用1990～2011年NOAA卫星中国区域OLR资料、以及2000～2011年MODIS全球5 km分辨率地表反照率产品,对库区、西南地区、长江中下游地区的OLR进行了统计分析,统计对比了2003年蓄水前后库区地表反照率的变化特征。研究表明：2003～2011年（蓄水后）与2000～2002年（蓄水前）库区四季地表反照率变化量为：春季+0089%、夏季+008%、秋季-003%、冬季+044%（冬季较大的主要原因为库区西部多为云覆盖,反照率资料受云影响而不准确）,地表反照率变化微小,表明了库区土地类型、土壤湿度、植被生长等生态环境蓄水前后变化不大;而从OLR年代际变化来看,2003年以来库区年平均OLR较1990～2002年增加了38 W/m2,呈上升趋势,这一趋势与西南、长江中下游地区OLR年际变化趋势一致,是全球变暖大背景下这些地区的降水日数减少所导致的OLR增加     

1956~2011年鄱阳湖水沙特征及其变化规律分析

近年来,鄱阳湖水沙研究集中在鄱阳湖"五河"各水文站的单站分析上,且水沙数据采用大多仅至21世纪初期,对缺测资料未进行有效插补。将鄱阳湖作为一个研究整体,分析了鄱阳湖水沙特征及其变化规律,以便为鄱阳湖泊形态变化研究以及水、沙资源的合理开发利用提供有利的参考依据。运用水沙相关、上下游泥沙相关法对部分缺测泥沙进行插补,获得1956~2011年的鄱阳湖入、出湖水沙系列数据。利用数理统计法、水沙双累积曲线法、Mann-Kendall法分析鄱阳湖入、出湖径流量与输沙量变化特征,并且探讨了水沙变化的原因。结果表明:(1)入湖径流量和输沙量的年内分配相一致,而长江水沙的倒灌影响了出湖径流量和输沙量的年内分配;(2)鄱阳湖入湖悬移质泥沙从90年代开始下降趋势加剧,而出湖悬移质泥沙1956~2000年整体呈下降趋势,2001~2011年呈现上升趋势;(3)鄱阳湖入、出湖年输沙量出现明显的突变点分别在1998年左右、2003年左右;(4)径流量总体处于相对稳定状态,但近10a来径流量略下降,主要受到降水量变少的影响,入湖输沙量变化受"五河"流域的水库蓄水拦沙、流域水土保持工作加强、人类河床采砂等因素影响;而出湖河段河床深度下切、江湖水面比降加大、人类在鄱阳湖采砂扰动河(湖)床均加大了近10a来出湖悬移质泥沙的输出。     

崇明东滩不同部位的季节性沉积研究

2002年4月至2003年4月，通过对崇明东滩南部、中部和北部的标志桩观测以及实地观测分析，发现崇明东滩在一年中不同季节冲淤变化过程存在很大差异：春季到夏季，南部以冲刷为主，中部和北部以淤积为主；夏季到秋季，南部和中部以淤积为主，北部表现为冲刷；秋季到冬季，南部、中部和北部都以冲刷为主；头一年冬季到次年春季，南部和北部以淤积为主，中部则表现为冲刷。在同一观测路线上，不同季节高、中、低潮滩冲淤也存在一定差异。通过对沉积物粒度、水体含沙量等指标的测试，并借助潮差等资料，探究了影响潮滩季节性沉积的因素，发现潮滩季节性沉积与潮滩基础地貌、水体含沙量、水动力、潮流等有密切关系；但在不同部位不同季节，各因素对潮滩冲淤影响程度各不相同。     

崇明东滩不同部位的季节性沉积研究

2002年4月至2003年4月,通过对崇明东滩南部、中部和北部的标志桩观测以及实地观测分析,发现崇明东滩在一年中不同季节冲淤变化过程存在很大差异：春季到夏季,南部以冲刷为主,中部和北部以淤积为主;夏季到秋季,南部和中部以淤积为主,北部表现为冲刷;秋季到冬季,南部、中部和北部都以冲刷为主;头一年冬季到次年春季,南部和北部以淤积为主,中部则表现为冲刷。在同一观测路线上,不同季节高、中、低潮滩冲淤也存在一定差异。通过对沉积物粒度、水体含沙量等指标的测试,并借助潮差等资料,探究了影响潮滩季节性沉积的因素,发现潮滩季节性沉积与潮滩基础地貌、水体含沙量、水动力、潮流等有密切关系;但在不同部位不同季节,各因素对潮滩冲淤影响程度各不相同。     

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。     

湖南省四水流域水沙周期特征及其影响因素分析

采用复小波变换和M K非参数检验的方法分析了湖南省四水流域主要控制站1951~2011年径流量与输沙量周期规律和突变特征。结果表明：(1)湖南四水径流量存在多个波动增加和波动减少的波动变化现象,但无显著变化趋势;而输沙量虽然有一定的波动,但总体上呈波动减少变化态势,而且下降趋势较显著;(2)湘潭站、桃江站和桃源站径流量和输沙量存在20~25 a的第一主周期,而石门站径流量和输沙量的第一主周期不具有一致性,径流量主周期为2 a,输沙量主周期为13 a,但其径流量和输沙量第二、三主周期变化规律相吻合,均为3~5 a的周期;(3)大量的水利工程建设是导致输沙量减少的主要原因,径流量的变化与降水的变化规律较为一致     

Developing and applying a soil erosion model in a data-poor context to an island in the rural Philippines

Soil erosion in many parts of the developing world poses a threat to rural livelihoods, to the sustainbility of the agricultural sector, and to the environment. Most erosion prediction models are mechanistic and unsuited to quantify the severity of soil erosion in a data-limited developing world context. The model developed in this paper for Negros Island, in the central Philippines, is based on the Revised Universal Soil Loss Equation, but contains important innovations such as the movement of eroded soil over the landscape, simulating deposition on lower slopes and in waterways. It also includes a term describing farmer strategies to reduce soil erosion, which are typically ignored in erosion prediction models. A two-sample t-test found that model-predicted sediment loading values were not significantly different from field-measured sediment loading values when corrected for watershed size (P = 0.857). The model predicts an annual loss of 2.7 million cubic meters of sediment to waterways such that by 2050 more than 416,000 ha of agricultural land will be rendered unproductive due to erosion. Farmer behavior conserves soil, but on the steepest slopes soil conservation practices are not adequate to prevent erosion. Of two proposed strategies to control soil erosion in the rural Philippines, the model suggests that a complete switch to tree crops would conserve more soil than universal terrace adoption. However, even under these conservation scenarios, erosion threatens the areal extent of upland agriculture on Negros, and hence the sustainability of the island’s food supply.

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