瓯江河口潮汐特征变化及其原因分析

利用瓯江河口沿程4个长期潮位站的监测数据,结合潮流数学模型,计算分析1960~2014年各站年均高、低潮位,年均涨落潮历时特征值,得出瓯江河口近54 a来潮汐特征变化过程,分析相关影响因素,探讨河口潮汐特征变化原因。结果表明:瓯江河口下游的龙湾站多年来潮汐特征尚无明显趋势性变化;河口中上游的温州、梅岙和花岩头站趋势性变化明显且变化规律基本一致,整体表现为高潮位上升、低潮位下降、潮差增大,涨潮历时延长、落潮历时缩短的特征,时空格局上,上游站位潮汐特征变幅大于下游站位,低潮位变幅大于高潮位变幅。原因分析表明,流域来水对河口潮汐特征的影响不明显;堤线调整和围垦工程等人类活动主要引起工程局部河段潮位变化;河口高强度的采砂活动应是温州、梅岙、花岩头站潮汐特征变化的主因。瓯江河口不同河段因受径流、潮流、人类活动等因素的影响程度不同,其潮位特征沿程的变化特点也不同,需要在河口工程设计、防洪减灾与河口治理等方面予以关注。     

长江河口中央沙位移变化与南北港分流口稳定性研究

中央沙位于长江口南北港分流口河段，这一河段集中了宝钢等一批重要码头，下游有长兴岛造船基地和长江口深水航道等重点工程，因此分流口保持稳定至关重要。以1870年中央沙出现雏形以来的海图为基础资料，利用ArcGIS等GIS软件，研究了中央沙发育演变的位移变化及其典型剖面特征，发现中央沙的变化特点是在长期径流作用下后退和承接上游底沙下泄发生上提的“下移-上提-再下移……”的周期性演变规律。再进一步对南北港分流口各个沙洲近10年来面积和体积进行计算，结合实测水文资料对通道演变进行了分析，认为现阶段长江口南北港分流口处于不稳定时期，应尽早实施分流口整治工程，稳定河势、滩势和减小底沙下泄对下游的威胁.     

宜昌站1900~2004年生态水文特征变化

基于宜昌站1900~2004年共105年的日径流量资料，分别采用Mann Kendall法、Mann Whitney法分析该站水文特征与变化。跳跃性检验表明，宜昌站年平均流量的跳跃点出现在1969年，置信度超过99%。宜昌站1970年前的平均流量是14 375 m3/s，1970年后的平均流量是13 438 m3/s，相差937 m3/s，相当于295.5 m3/a，流量减少主要集中在下半年（7~12月），以8~10月最为明显。以1970年为界，将宜昌站105年水文序列划分为“近自然状态河流” 的1970年前和“人工干扰状态河流”的1970年后两个分析水文变动序列，基于Richter提出的生态水文变动指标体系，应用变动范围法，计算了长江中游的生态水文目标，分析了长江流域宜昌站的生态水文特征变化。结果表明，1970年以后，人类活动与自然变动对长江宜昌站生态水文特征的改变并不明显，仅在1月、11月平均流量上有中等程度的改变。     

2013年长江丰水期河水化学特征及控制因素

为掌握长江河水化学组成特征及其控制因素,笔者运用Gibbs图、多种离子比例系数法和主成分分析法综合分析了长江流域丰水期河水化学及氢氧同位素特征。结果表明,长江丰水期河水主要来源为大气降水,河水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca型,化学成分主要受流域内广泛分布的碳酸盐岩等岩石风化作用控制;河水pH值、HCO₃^-浓度沿长江径流方向降低,SO₄^2-、Ca²⁺浓度沿长江径流方向升高。2013年丰水期,长江河水化学组成特征变化的主要影响因子,是易溶盐岩溶解和人类活动(贡献率40%),其次为川贵及长江三角洲地区的酸雨沉降以及人为酸性废水排放促进了流域内石灰岩和富含碳酸盐的三叠系砂页岩溶解(贡献率20%),最后为硅酸盐矿物及其风化产物的溶解(贡献率19%)。为了解长江河水水质状况及其演变趋势,合理评价长江流域水资源提供很好的科学依据。     

近15年来长江口控制站徐六泾悬沙变化特征研究

基于近15年的实测数据,分析给出了长江河口控制站徐六泾悬沙浓度和组成的变化特性。研究表明：徐六泾站多年平均表层（2003～2017年）、中层和底层（2010～2017年）含沙量分别为0.07、0.07和0.13 g/L;表层（2004～2017年）、中层和底层（2009～2017年）的中值粒径分别为7.3、9.4和11.0 μm。研究期间,年平均含沙量呈显著下降趋势,洪季较枯季降幅更明显。其中2015～2017年均洪枯季表层含沙量较2003～2005年均值分别降低了57%和20%;表层含沙量在2008年出现明显降低的拐点,2008年之后的洪枯季表层含沙量较之前分别降低56%和44%。悬沙粒度具有一定的波动变化,但没有显著趋势性变化特征,或与样本数量限制和流域内人类活动有关。     

长江中游宜昌至城陵矶江段浮游植物群落结构的周年变化特征

于2010年1、4、7和10月对三期蓄水后长江中游宜昌至城陵矶江段的浮游植物进行周年调查。结果显示：浮游植物共计8门74属147种,以硅藻、绿藻和蓝藻为主,分别占401%、265%和204%。优势种为颗粒直链藻（〖WTBX〗Melosira granulate）、颗粒直链藻最窄变种（M.granulata var. angustissima〖WTBZ〗 O.Müller）、美丽星杆藻(〖WTBX〗Asterione formosa〖WTBZ〗 Hass）、克洛脆杆藻（〖WTBX〗Fragilaria Crowe crisp bar〖WTBZ〗 sp.）、钝脆杆藻（〖WTBX〗Fragilaria capucina〖WTBZ〗 Desm）、普通等片藻（〖WTBX〗Ordinary film algae）、具星小环藻（Cyclotella stelligera〖WTBZ〗 Cl.et Grun.）、单角盘星藻具空变种（〖WTBX〗Pediastrum simplex var.duodenarium）、优美胶毛藻（Chaetophora elegans〖WTBZ〗 (Roth) Agardh）、小颤藻（〖WTBX〗O.tenuis）、飞燕角甲藻（Geratium hirundinella〖WTBZ〗）等11种。浮游植物种类组成的季节变化差异较明显,秋季种类数最多,为110种,夏季种类数最少,只有55种。全年浮游植物平均密度为1611×104 cells/L,平均生物量为226 mg/L,夏季生物量最大（497 mg/L）,秋季最小（044 mg/L）。Shannon Wiener多样性指数均值为122,Pielou均匀度指数均值为027,Margalef丰富度指数均值为154,四季中春季的多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均为最高。通过生物评价得出长江宜昌至城陵矶江段处于β 中污带,秋季部分江段出现富营养化     

安徽地区近45年蒸发皿蒸发量变化特征及影响因素初探

利用线性倾向性估计和Mann Kendal检验方法,研究了过去的45年（1963~2007年）安徽地区32个代表站 20 cm 口径蒸发皿蒸发量的变化特征。结果表明：（1）安徽地区蒸发皿蒸发量呈现明显下降趋势（-65.3 mm/10 a,信度001）,年蒸发总量在1976年发生突变,1982年显著减少,夏季突变最为明显;（2）32个代表台站中24个台站蒸发皿蒸发量表现为显著下降趋势,仅1个表现为上升趋势（信度005）,在空间上减少趋势基本呈现“北多南少”的态势。结合其它气候要素研究发现：气温显著升高,蒸发量明显减少,即安徽地区存在“蒸发悖论”规律,但气温与蒸发量之间相关性不明显;日照,日较差和风速存在显著减少趋势,相关性〖JP+1〗分析表明它们是影响蒸发皿蒸发量减少的最重要因子;低云量,降水量和相对湿度等要素本身没有明显变化趋势但对蒸发皿蒸发量的减少作用也不可忽视。     

近55年来华东地区旱涝时空变化特征

基于华东地区89个气象站点近55年逐月降水资料,运用趋势分析法、IDW空间插值法、标准化降水指数(SPI)等方法,分析了1960~2014年期间我国华东地区旱涝灾害时空变化特征,并探讨了淮河南北旱涝的时空差异。结果表明:(1)近55年华东地区降水量整体呈波动上升趋势,其中淮河以北地区降水量呈波动下降趋势,而淮河以南呈上升趋势。(2)从年尺度旱涝变化看,华东地区雨涝频率大于干旱频率,但干旱强度大于雨涝强度,且淮河以南地区的干旱强度大于淮河以北,而雨涝强度小于淮河以北。(3)华东地区南北旱涝站次比呈反向发展趋势,即淮河以北旱灾影响范围不断扩大,雨涝影响范围不断减小,淮河以南与之相反。(4)华东地区严重旱涝频率在空间分布上呈南北反向格局,即淮河以北旱灾频率高,涝灾频率低;淮河以南涝灾频率高,旱灾频率低。     

安徽省近49年短历时强降水事件趋势变化特征

为了加强对小时时间尺度的雨强特征及变化分析研究,基于安徽省1961～2009年16个台站1小时降水量资料,针对超过98%分位点的短历时强降水事件,分析其短历时强降水量、降水次数、降水强度、占总降水的比重及日分布的趋势变化特征。结果表明：近49 a来安徽省短历时强降水量总体呈增多趋势,且自东向西增加趋势逐渐显著。由M K突变检验法分析可知,2001年后有明显的向上突变整体增多,2005年后突变显著。主要是短历时强降水次数的增多导致短历时强降水量增多。近49 a来安徽省总降水量增加的78%来源于短历时强降水,且在总降水时间日趋减少的情况下,短历时强降水时间增加,对总降水的贡献越来越大。而在日分布方面,短历时强降水的日分布呈明显的双峰结构,频发时间段分别位于午后到傍晚、后半夜到早晨。但出现在上午的短历时强降水量及次数的增长趋势要明显超过午后到傍晚,因此可推测未来峰值和谷值的差异将减小,双峰的特征将逐渐减弱     

2006年特大枯水期间长江中下游河床沙与悬沙沿程变化特征

基于2006年10月长江中下游沿程不同断面的河床沙、悬沙以及流速等相关水文泥沙现场观测资料,采用数理统计学与泥沙运动力学相结合的方法,对极端气候与流域重大工程作用下,长江中下游水沙的沿程变化以及悬沙与河床沙交换等进行分析.流量自宜昌向下游方向总的趋势是沿程增大,观测时段与多年同期平均流量(33 500 m3/s)相比少了近57%,而在沙市河段流速最大值达1.1 m/s;近底层水体含沙量较低,平均值为0.079 kg/m3,与多年平均(50年)含沙量相比减少了90%.大通站实测悬沙含量与多年10月平均相比减少了近86%;河床沙组成以细砂和中砂为主,悬沙组成以粘土和粉砂类为主.与多年平均值相比,河床沙变化并不大,悬沙显著细化.中游河段河床沙中略细的粘土和细粉砂组分含量较上下游为多,而悬沙中略粗的中粗粉砂组分含量较上下游为多,断面垂向差异大;同时,从水流、含沙量、河床沙和悬沙颗粒组成及河道类型等多因素同步分析,表明长江中游河道泥沙交换相对频繁,河床稳定性相对较差,下游河道泥沙交换相对较少,河床稳定性相对较好.     

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。     

三峡库区来水流量与长江流域上游前期降水的关系研究

较为准确地预估三峡库区9月份来水流量,对于安全而有效地完成三峡水库蓄水任务具有重要的实用意义。通过相关分析,发现三峡库区9月的来水流量与长江流域（Yangtze River Valley,YRV）上游大多数气象站点的8月降水量有显著的正相关,据此定义了影响三峡库区来水流量的长江流域上游前期降水关键区。计算关键区内各气象站点8月降水量的算术平均值,并对比其与三峡库区9月三峡库区来水流量的年际变化,发现两者的变化较为一致,同样具有显著的正相关关系,因此长江流域上游前期降水关键区的8月降水量可以作为预估9月三峡库区来水流量的一个重要因子,这可以为三峡水库蓄水计划的制定提供一定的参考依据。还分析了相应的大气环流背景,发现三峡库区来水流量的多少与大气环流的变化具有密切的联系,即三峡库区来水流量偏少的年份,天气形势及水汽输送等因素都不利于降水过程的发生,进而可能导致三峡库区后期的来水流量偏少;相反地,在三峡库区来水流量高值年,天气形势和水汽输送都有利于降水过程的发生,使后期三峡库区来水流量偏多     

三峡水库小江夏初水华暴发特征及原因分析

2013年5月对三峡水库小江回水区的水华发生过程进行了连续的动态监测与分析,以期了解水华过程中浮游植物群落结构的变化情况、小江夏初水华暴发特征及其主要的影响因素。期间共鉴定出浮游植物8门80属136种(含变种),以绿藻类为主(35属48种),蓝藻类(10属31种)和硅藻类(18属30种)次之,水华发生后期浮游植物及其蓝藻类的种类数少于初期和中期。浮游植物群落组成表现为蓝藻-绿藻型,且蓝藻门微囊藻占绝对优势,细胞丰度最高可达90%以上。浮游植物数量最高达10⁷cells/L以上,表层水体大于中层和底层水体。水华过程中,总氮处于重富营养水平,总磷处于轻-中富营养水平,不同水层的流速变化规律不同,其中中层与底层水体理化因子的变化特征基本一致,与表层水体有显著差异。冗余分析结果表明,浮游植物细胞总数与蓝藻数量及其微囊藻数量密切相关,与溶解氧、氮磷比等呈正相关,与总磷、流速等呈负相关,氮磷比及流速是水华发生的主要环境影响因素。     

三峡工程蓄水运用期库区干流水质分析

分析了三峡库区蓄水前后（1998～2009年）干流水质的变化及原因。结果表明,同蓄水前相比,蓄水后库区干流水质变好,库区干流断面月度达标率均值由蓄水前的623%变为蓄水后的783%,库区干流超标污染物主要为高锰酸盐指数、总磷、铅等。蓄水后水质时空分布出现新的特点,近坝水体悬浮物、浑样高锰酸盐指数、总磷、铅等可吸附污染物浓度显著降低。蓄水后年内悬浮物及浑样高锰酸盐指数、总磷和铅浓度仍然是丰水期＞平、枯水期,但近坝水体不同水期间浓度差别比蓄水前明显减小。蓄水后,库区干流浑样高锰酸盐指数、总磷、铅浓度整体上表现为从库尾至库首沿程下降,尤以丰水期沿程下降最为突出。浑样高锰酸盐指数、总磷、铅浓度以上变化特征主要缘于库区水位抬高后,流速减小导致的澄清作用,即高锰酸盐指数所代表污染物、磷、铅等随泥沙发生了不同程度的沉降。蓄水前后清样高锰酸盐指数和总磷未发生明显变化,156 m蓄水后至今,清样铅浓度明显低于蓄水前。     

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。     

气象因子与地理因子对长江三峡库区雾的影响

为研究长江三峡库区气象因子与地理因子对雾情(能见度)的影响程度,定量描述以厘定影响雾发生的主要气象因子和地理因子,为能见度监测预报提供科学依据。选用2011~2012年长江三峡航道湖北宜昌至重庆宜宾段29个人工观测雾情台站资料和12个能见度观测仪资料,首先采用判别分析法寻找不同月份对雾情等级影响较大的气象因子,进一步采用通径分析法对量化的雾情资料分析地形地貌及气象因子对其的直接、间接影响程度。结果表明:常规气象要素对判断站点中雾和大雾的符合率在50%以上。风速、温度和湿度是影响秋末和冬季雾情等级的最主要气象因子。气象要素中的1 000 hPa湿度对能见度值的直接作用最大,通径系数为-0.518 2,而地理要素中山体与河面的落差对雾的滋生有间接作用。     

三峡库区水源涵养重要区生态系统格局动态演变特征

利用三期遥感分类数据为基础数据源,结合野外地面核查和生态空间分析方法,对三峡库区水源涵养重要区2000~2010年生态系统格局时空动态变化进行了分析。结果表明:研究区内各类生态系统空间分布差异较大,以森林和农田为主体生态系统;10a间,由于三峡水库蓄水淹没了大量农田和林地,导致森林生态系统和农田生态系统分别向湿地生态系统转化了179.99km2和191.27km2;其他生态系统(主要是人工表面)面积在时段内增加了506.63km2,主要是城镇建设占用部分森林和农田转换而来;时段内森林生态系统总的面积未发生较大减少主要是由于近年退耕还林、森林工程等生态工程的实施获得了大量补充;研究区后期的生态系统转化强度在逐渐增强,生态系统动态类型相互转化强度也显示出研究区生态系统类型的转化总体变差。     

三峡水库蓄水后的浮游植物特征变化及影响因素

根据2003年10月和2004年4月的水生生物调查,对三峡库区二期蓄水后的浮游植物组成与分布变化进行研究,探讨水力学与营养盐条件变化对库区浮游植物结构与数量的影响。结果表明,库区浮游植物以硅藻类为优势种,2003年10月数量介于2.02×104~31.6×104个/L之间,与未蓄水前相比无明显变化,2004年4月浮游植物种类与数量发生较大变化,部分断面浮游植物数量显著增加,总体介于3.18×104~16 288×104个/L之间。通过对浮游植物与水力学条件、营养盐水平的关系分析,发现蓄水前后水动力学条件的变化与所形成的空间差异是造成浮游植物变化的关键因素,而偏高的营养盐水平则为浮游植物的生长创造了有利条件。为此,根据流速差异将库区水体划分为河流型水体、过渡型水体、湖泊型水体三种类型,对比分析表明过渡型水体和湖泊型水体的浮游植物数量在二期蓄水后增加较多,它们是三峡库区富营养化暴发的敏感区域。     

长江三峡水库水污染控制若干问题

论述了三峡水库几个重要水环境问题,对近年来三峡水库水污染控制科学研究工作进行回顾,评述了一些重要研究成果,就三峡水库水质模拟、水体富营养化、水库泥沙截留淤积和重金属污染等问题进行了深入探讨。基于国际水协会最新推出的河流水质模型,提出了三峡水库水环境模拟研究的观点和方法;基于湖泊（水库）生态动力学模型原理,在对水体中磷元素预测的基础上,从营养盐含量、水深、流速、温度因素等与富营养化非线性映射关系出发,初步建立三峡水库水体富营养化人工神经网络模型,对三峡水库水体富营养化潜势进行研究,分析讨论了一些初步结果;论述了水库泥沙截留淤积及其与水体中污染物,特别是重金属污染的相互作用;建议三峡水库近期内应予以重视的一些重要水环境科学问题。     

三峡库区森林植被分布的地形分异特征

基于森林植被GIS数据库和群落调查,对三峡库区森林植被分布的地形分异特征进行分析。结果表明：（1）三峡库区森林植被主要分布在海拔400~1200 m,随海拔上升和坡度增大,森林覆盖率逐步提高,海拔为400 m以下区间森林覆盖率最低。（2）不同海拔级的优势森林类型分别为灌木林（400 m以下、1 200~1 600 m、1 600~2 000 m和2 000 m以上）、马尾松林（400~800 m和800~1 200 m）。各森林类型分布面积占该类型总面积百分比在不同海拔级上的分布都为单峰型,海拔由低到高出现峰值的森林类型依次为竹林、经济林和柏木林（800 m以下）、暖温性针叶林（1 600 m以下）、针叶混交林和针阔叶混交林（400~1 600 m）、阔叶林（800~2 000 m）、温性针叶林（1 200~2 000 m）。（3）柏木林、马尾松林、杉木林、温性松林、针叶混交林及针阔混交林主要分布在坡度低于35°区域,竹林和经济林主要分布在坡度小于25°区域。在坡度低于5°、6°~15°和16°~25°的区域,马尾松面积均最大,在坡度为26°以上的区域,灌木林分布面积均最大。（4）各类植被类型在各个坡向上分布面积变化不大。研究结果为三峡库区生态规划和建设提供科学依据.