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。     

鄱阳湖出流水质2004~2014年变化及其对水位变化的响应:对水质监测频率的启示

通过对鄱阳湖湖口2004~2014年以周为单位的水质指标,包括溶解氧（DO）,氨氮（NH₄⁺-N）和高锰酸盐指数（COD_Mn）的变化特征及其与水位响应关系进行分析,并对合理的监测频率进行了探讨。结果表明：（1）就DO,NH₄⁺-N和COD_Mn而言,鄱阳湖出湖水质在2004~2014年没有显著恶化的趋势,然而在年内呈现明显的周期性变化,其浓度与湖泊水位波动有较显著的负相关性（p<0.01）,相关系数分别达到-0.63,-0.67和-0.36;（2）考虑水质指标在湖相状态与河相状态存在显著的差异（p<0.01）,概率密度分布曲线进一步表明,在鄱阳湖呈湖相时,湖口NH₄⁺-N浓度小于0.25 mg/L的概率为93%,而在河相时仅为32.8%。DO与COD_Mn浓度在河湖相的特征与NH₄⁺-N相似。因此,在湖相状态下,鄱阳湖出流水质良好的概率更大,而高水位下的稀释作用可能是影响湖泊年内变化的主要控制因素;（3）时间序列分析表明DO,NH₄⁺-N和COD_Mn存在明显的自相关性,1~2月一次的监测频率基本能够准确的描述NH₄⁺-N和DO的动态变化特征,而COD_Mn仍需要1~2周一次的监测,从而避免过多的损失动态信息。能够为将来更深入的研究湖泊水情与水质定量关系提供基础和思路,从而为湖泊水环境管理和调控提供对策和建议。     

长江宜昌水文站流量、含沙量和悬移质粒度关系

以长江宜昌水文观测站实测资料为基础，基于长江上游河道特点，用回归分析的方法研究了宜昌站流量、含沙量与悬移质泥沙粒度的复杂关系。通过对流量、含沙量多年年内变化的正相关特性的分析，建立了流量与含沙量之间相应的回归模型；通过对流量与悬移质粒度复杂关系的研究，揭示了二者明显的双值关系以及水流挟沙力的控制性影响。对水文数据年际变化的研究表明由于短时间尺度内长江上游流量没有阶段性变化，流量与含沙量之间相关性不是很好，丰水年不一定是丰沙年；悬移质粒度与流量变化基本上不存在周期性变化。     

流域气候变化和人类活动对长江径流量影响的辨识

利用1956~2011年的流域气温、降水量、径流量及有关文献所载蒸发量、水库修建、用水量、水土保持等资料,探讨气候变化和人类活动对长江径流量的影响。结果表明：（1）流域气温明显上升,且上升速率大于全球平均上升速率;（2）流域平均降水量下降了约1%,年降水量与年均气温之间无显著相关性;（3）年径流量随降水量频繁振荡,最大和最小值之比达19;（4）太阳净辐射量和风速下降导致流域自然蒸发作用减弱,而水库修建、耗水增多和水土保持等人类活动则使蒸发作用加强。两方面的影响相互削弱;入海年径流量下降1%;（5）流域内分区间存在差异,北域（岷江、嘉陵江和汉江）人类活动的影响居主导地位,径流量下降约15%;中域（金沙江以下干流两翼“未测区”）则以气候变化的影响占优,径流量上升约9%;西域（金沙江流域）径流量减少4%;南域（乌江、洞庭湖和鄱阳湖流域）径流量上升2%。推断今后几十年气候要素仍将主导径流量的年际波动,而南水北调、新建水库、耗水增多和水土保持加强将可能使径流量再下降约10%     

汉江上游黄坪村段东汉时期古洪水水文学研究

对汉江上游郧县黄坪村剖面的沉积学特征及所在河段地貌进行了研究。发现剖面中夹有典型古洪水沉积物,其记录了发生于1 900~1 700 a B.P的古洪水事件。根据水文学和沉积学原理,利用尖灭点法和SWD厚度与含沙量关系法恢复的古洪水行洪水位高程分别为15495和15685 m,用比降法恢复的古洪水洪峰流量为65 320和74 442 m3/s。根据2011年汉江洪水洪峰痕迹高程用相同方法反推洪水流量,用Baker提出的河流流域面积与洪水洪峰流量关系进行了验证,证实所恢复的古洪水洪峰流量是合理的     

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％。     

枯季乌江河流“呼吸”作用及其性质探讨

发源于云贵高原上的乌江是长江流域的重要支流之一。乌江流域喀斯特地貌广泛发育，是中国南方典型的喀斯特河流。以枯水季节乌江流域水体中的实测温度、溶解氧、碱度和pH值等理化参数为依据，探讨了乌江流域河道水体的CO2分压(〖WTBX〗P〖WTBZ〗CO2)与河流“呼吸”通量的变化规律。乌江流域枯水季节河道水体〖WTBX〗P〖WTBZ〗CO2介于2913~1 530 μatm之间，平均值为9493 μatm，约为大气的3倍，各支流样点的平均值为9924 μatm，大于干流平均值9026 μatm，由此推断乌江流域干支流河道在枯季是大气CO2的“源”。受各游段流域特征以及人类活动的影响，干支流河道水体〖WTBX〗P〖WTBZ〗CO2表现出明显的空间差异。水体〖WTBX〗P〖WTBZ〗CO2与溶解氧的相关关系不显著，说明河道内有机质的异养呼吸不是喀斯特乌江流域枯季水体中溶解无机碳的主要来源，其河道水体中高〖WTBX〗P〖WTBZ〗CO2成因复杂。〖WTBX〗P〖WTBZ〗CO2的上述分布规律是流域支流汇入、地下水以及河道水体有机质氧化分解等共同作用的结果。     

Contamination of drinking water resources in the Mekong delta floodplains: arsenic and other trace metals pose serious health risks to population

This study presents a transnational groundwater survey of the 62,000 km(2) Mekong delta floodplain (Southern Vietnam and bordering Cambodia) and assesses human health risks associated with elevated concentrations of dissolved toxic elements. The lower Mekong delta generally features saline groundwater. However, where groundwater salinity is <1 g L(-)(1) Total Dissolved Solids (TDS), the rural population started exploiting shallow groundwater as drinking water in replacement of microbially contaminated surface water. In groundwater used as drinking water, arsenic concentrations ranged from 0.1-1340 microg L(-)(1), with 37% of the studied wells exceeding the WHO guidelines of 10 microg L(-)(1) arsenic. In addition, 50% exceeded the manganese WHO guideline of 0.4 mg L(-)(1), with concentrations being particularly high in Vietnam (range 1.0-34 mg L(-)(1)). Other elements of (minor) concern are Ba, Cd, Ni, Se, Pb and U. Our measurements imply that groundwater contamination is of geogenic origin and caused by natural anoxic conditions in the aquifers. Chronic arsenic poisoning is the most serious health risk for the ~2 million people drinking this groundwater without treatment, followed by malfunction in children's development through excessive manganese uptake. Government agencies, water specialists and scientists must get aware of the serious situation. Mitigation measures are urgently needed to protect the unaware people from such health problems.     

Present to future sediment transport of the Brahmaputra River: reducing uncertainty in predictions and management

The Brahmaputra River in South Asia carries one of the world’s highest sediment loads, and the sediment transport dynamics strongly affect the region’s ecology and agriculture. However, present understanding of sediment conditions and dynamics is hindered by limited access to hydrological and geomorphological data, which impacts predictive models needed in management. We here synthesize reported peer-reviewed data relevant to sediment transport and perform a sensitivity analysis to identify sensitive and uncertain parameters, using the one-dimensional model HEC-RAS, considering both present and future climatic conditions. Results showed that there is considerable uncertainty in openly available estimates (260–720 Mt yr^?1) of the annual sediment load for the Brahmaputra River at its downstream Bahadurabad gauging station (Bangladesh). This may aggravate scientific impact studies of planned power plant and reservoir construction in the region, as well as more general effects of ongoing land use change and climate change. We found that data scarcity on sediment grain size distribution, water discharge, and Manning’s roughness coefficient had the strongest controls on the modelled sediment load. However, despite uncertainty in absolute loads, we showed that predicted relative changes, including a future increase in sediment load by about 40 % at Bahadurabad by 2075–2100, were consistent across multiple model simulations. Nevertheless, for the future scenarios we found that parameter uncertainty almost doubled for water discharge and river geometry, highlighting that improved information on these parameters could greatly advance the abilities to predict and manage current and future sediment dynamics in the Brahmaputra river basin.     

赤水河流域枯水期水环境质量评价研究

赤水河是长江上游唯一没有筑坝的一级支流,是长江上游珍惜特有鱼类自然保护区,被誉为美酒河、美景河、英雄河和生态河,具有重要的保护价值。选取枯水期赤水河为研究对象,进行全流域的采样与分析,总计37个采样点。运用箱线图直观表现出各个水质指标的分布情况,并运用综合水质标识指数法得出赤水河枯水期的水质类别,进行水质定性评价,然后根据水质标识指数的变化分析了赤水河干流的水质空间分布变化特征。结果表明：赤水河水质总体较为良好,流域总体水质标识指数X1.X2为16;干流的水质标识指数X1.X2为15;各个支流来看,桐梓河、古蔺河和习水河的水质标识指数X1.X2分别为15、17和15,均为Ⅰ类水,水质与干流差别不大,但是盐津河污染较为严重,X1.X2为32,为Ⅲ类水,特别是TP浓度达到06 mg/L。各个采样点水质评价结果均为优秀（源头除外）。另外城镇污水对赤水河的影响不容忽视,要提高警惕,限制或减少城镇污水的排放     

汉江堵河流域地表水质时空变化特征

对汉江堵河流域9个点位为期1年的地表水水质理化特性进行时空特征分析，应用〖WTBX〗t〖WTBZ〗检验进行水质季节性变化分析，聚类分析进行空间相似性分析以确定空间尺度的分类情况，判别分析识别显著性指标，并以此反映上述空间聚类分析结果的差异性。结果表明:①Cl-、总溶解性固体（TDS）及浊度（Turbidity） 3项指标没有表现出显著的时间差异性；②温度、pH、NO-3、TP表现为丰水季显著大于枯水季，而SO2-4、HCO-3、NH+4、 DO则表现出相反的变化趋势，即枯水季显著大于丰水季；③空间聚类分析将采样点分为4类；④判别分析体现出良好的指标降维能力，仅需4个指标（NO-3、TDS、SO2-4、HCO-3）即可反映整体水质的空间差异性。     

近十年鄱阳湖区极端干旱事件频发现象成因初析

近10 a来鄱阳湖区极端干旱事件频发,引起国内外媒体舆论的广泛关注。针对这一情况,运用流域降水、地表蒸散和出湖径流等数据,从流域水量收支平衡的角度,较为系统地分析了导致鄱阳湖区极端干旱事件频发的原因。结果表明,近10 a来鄱阳湖水文干旱起始日期提前,枯水期拉长。虽然干旱持续时间的长短呈现2~3 a的波动,但在总体上呈现逐渐加长的趋势。从流域水分收支的角度来看,近10 a来以水分亏缺为主,流域降水亏缺是基本的致旱因素,流域蒸散量增加则起到一定的增强作用,而出湖径流所起的作用比较复杂,在多数情况下其致旱的影响程度弱于流域降水作用。长江顶托作用强弱变化可以调节流域的水分收支平衡,强化或者减轻湖泊的干旱程度。2003、2004、2007、2008和2009年发生的极端干旱事件主要由流域水分收入项的大幅度减少所造成的,而长江水情变化在多数情况下加剧了流域水分收支的不平衡。这些研究结果明晰了鄱阳湖流域气象干旱与湖泊水文干旱之间的关系以及长江水情变化所扮演的重要角色,为应对未来的干旱变化和制定合理的抗旱防旱对策与措施提供了科学的依据     

三峡水库“水华”成因初探

2004年3月、5月、7月、8月、10月和2005年5月对长江干流29个站点进行了5次调查。2004年3月（旱季）在三峡库区坝前（秭归）发现藻类“水华”，藻类密度达2.73×106 cells/L，优势种类为拟多甲藻。2004年8月（雨季）和2005年4月（旱季）沿香溪河下游及河口区以及香溪河口到三峡大坝干流江段进行了2次6个断面分层调查，两次调查中在香溪河下游以及香溪河口区发现了严重的藻类“水华”，藻类密度高达1.87×107 cells/L 和1.67×107 cells/L，优势种分别为蓝隐藻（1.84×107 cells/L）和美丽星杆藻 (1.34×107 cells/L)。相关分析结果表明：三峡库区干流藻类数量和生物量与水库的出水流量有着显著的负相关(Spearman，r=-1.000, r=-0.900, p<0.05)，而与可溶性营养盐（NO3 N, PO4 P, SiO3 Si）的浓度无显著的相关性；在2004年7~8月（雨季）香溪河下游及河口区浮游植物生物量与主要营养盐（NO3 N, PO4 P,SiO3 Si）的浓度呈显著负相关（Spearman,p<0.01, p<0.05,p<0.01, n=21）；在2005年4月（旱季）该河段藻类密度与主要营养盐（NO3 N N,SiO3 Si）呈显著负相关 (Spearman, p<0.05，p<0.01,n=28)，但与PO4 P无显著的相关性。香溪河口到秭归的坝前库区河段藻类数量与主要营养盐（NO3 N, PO4 P,SiO3 Si）没有显著相关性(Spearman, │r│<0.2, n=20)。然而香溪河下游及河口区主要营养盐（NO3 N, PO4 P, SiO3 Si）浓度却低于长江干流。可以推断三峡库区蓄水后干流和支流发生“水华”的最主要原因是筑坝后库区内水动力条件的改变而非营养盐浓度较高。随着三峡工程的全面完工，库区内水体滞留时间的进一步延长，三峡库区水体富营养化趋势将会进一步加剧。     

基于HEC-RAS模型的无定河万年尺度洪水水文学研究

对无定河流域进行深入调查研究,在其下游SJGT河段发现夹有古洪水滞流沉积物的全新世剖面。古洪水SWD厚度30 cm,含有微薄平行层理,且直接覆盖在东汉文化层之上。古洪水SWD粒度以粉沙为主且分选良好,磁化率低,具有与2012年洪水SWD相似的沉积学特征,是全新世大洪水地质学记录。对东汉文化层OSL测年显示,古洪水发生在1 900~1 700 a B.P.。运用HEC-RAS模型法恢复其流量为15 460 m3/s。同时用相同方法和水文参数模拟了2012年洪水洪峰流量,与水文站实测值误差为1.0%,说明参数选择与洪峰流量恢复合理准确。将古洪水水文数据加入实测洪水与历史洪水序列中,建立万年尺度洪水洪峰流量与频率关系,将百年一遇、千年一遇洪水由外延转变为内插,提高了洪水频率分析的精度。研究结果对无定河流域水利工程、交通工程等设计洪水提供了重要水文资料。     

峡山地不同垂直带土壤层的水文功能及其影响因子

渗透性能和持水能力是土壤重要的水力学性质,是土壤调节径流、保持水土和涵养水源等水文功能的基础。以三峡库首的夷陵-大老岭山地为对象,采集亚高山棕壤针叶林地、中山黄棕壤针阔混交林与茶园地和低山黄壤针叶林地等4个样点剖面的土壤样品,在室内进行土壤饱和导水率、水分特征曲线和理化性质测定,量化了不同样地土壤渗透性能、持水能力和水分库容等水文功能参数,并明确了其主要影响因子。结果表明: 研究区山地土壤饱和导水率在0.06～14.78 mm/min之间,亚高山棕壤和中山黄棕壤林地土壤渗透性能较好,其平均饱和导水率在7.15～14.78 mm/ min之间,低山黄壤次之（1.3 9 mm/min）,中山黄棕壤茶园土壤渗透能力最差（1.17 mm/min）。不同类型土壤的饱和含水量、毛管含水量、田间持水量存在较大差异,凋萎含水量差异较小。同一类型土壤的不同发生层内,土壤饱和含水量随土壤深度的增加而递减,毛管持水量和田间持水量随土层深度的增加波动上升。不同样地间土壤水分总库容差异较大,随着海拔的升高,土壤水分总库容增加。土壤水分特征参数与土壤性质的相关分析表明,饱和导水率与土壤总孔隙度呈显著正相关,与容重呈显著负相关;饱和含水量、毛管持水量、田间持水量均与土壤总孔隙度、粘粒含量呈显著性正相关,与容重呈显著负相关;饱和含水量与根系重量呈显著正相关;毛管持水量、田间持水量与砂粒含量呈显著负相关。与中山茶园地和低山黄壤林地相比,亚高山棕壤和中山黄棕壤林地渗透性能较好且持水性更强,具有更好的调蓄径流和涵养水源的水文功能。 关键词： 山地土壤;土壤孔隙度;饱和导水率;持水能力;三峡库区     

南水北调西线引水区近50年径流变化趋势对气候变化的响应

选取南水北调西线工程引水区5个水文站与相应气象站近50 a径流、降雨、温度、日照时间序列资料,首先对自相关性显著水平5%的序列进行去白化处理,运用Mann Kendall法进行趋势检验和突变分析,并通过Spearman法和双累积曲线图形法对结果进行验证。此外,运用Pearson方法分析径流与各气候因子间的相关性。结果表明：50 a来,引水区年径流量变化趋势总体不明显,但近10 a来,除直门达水文站外,其余4个站有进一步减少的趋势;雨量和日照时间变化趋势并不明显,温度有较显著升高。总体而言,气候变化是流域径流量变化的主要影响因素,未来径流量变化还需从气温、降水、径流、冰川等时空分布特性综合研究     

基于HEC-RAS模型的汉江上游旬阳西段超长尺度古水文演化重建

通过对汉江上游河谷开展广泛细致的野外考察,在汉江上游旬阳西段全新世黄土-土壤剖面发现四层典型的古洪水滞流沉积物。对于系统采集的样品,进行粒度成分、磁化率分析,从沉积学角度证明了它们是典型的古洪水滞流沉积物。这些古洪水滞流沉积层夹在全新世风成黄土-土壤地层序列中,其每一层古洪水滞流沉积物记录了一期古洪水事件。根据OSL测年数据,并结合考古年代学和典型剖面地层对比,确定了这四期古洪水事件分别发生在8 500~8 400 a B.P.、4 200~4 000 a B.P.、3 200~2 800 a B.P.和1 800~1 700 a B.P.。利用古洪水SWD尖灭点高程法,恢复了这四期古洪水洪峰水位,介于233.0~239.2 m之间;进而基于HEC-RAS模型重建了四期古洪水洪峰流量,介于26 500~46 800 m3/s之间。将古洪水研究成果加入后,得到了远超过实测洪水和历史洪水重现期的稀遇洪水的水文信息,延长了汉江上游安康-旬阳段流域洪水的数据序列至万年尺度,使洪峰流量-频率曲线的稀遇洪水部分有了点据控制,百年和千年一遇的洪水洪峰流量的计算由外延变为内插,提高了设计洪水的精度。并且通过古洪水水文计算得到,该河段万年一遇洪水洪峰流量为46 900 m~3/s,千年一遇洪水洪峰流量为37 800 m3/s,百年一遇洪水洪峰流量为28 900 m~3/s。这对于汉江上游水利工程、防洪工程和城镇建设的洪水设计提供了十分重要基础数据。     

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     

负荷历时曲线法在梁子湖流域污染容量总量控制中的应用

采用负荷历时曲线法(LDC),基于水质保护目标,研究水体纳污能力,确定最大日负荷总量(TMDL)是当前流域污染总量控制的主要方法之一。根据梁子湖高桥河流域控制断面2008~2011年的水文、水质数据,以主要污染物COD为指标,将负荷历史曲线法运用到梁子湖高桥河等子流域污染容量总量控制中,对该流域的最大日负荷(TMDL)变化规律进行分析,提出流域不同水文条件下的污染负荷消减量。研究结果表明:梁子湖水环境受面源污染影响较大。高桥河、徐家港、张家桥港、山坡港、宁港流域,在高流量期实际负荷值均已超出了允许负荷,其削减量分别为61.36、4.33、12.98、3.84、7.13 t/d;徐家港和宁港流域在丰水期实际负荷值也超出了允许负荷,削减量分别为0.16、0.17 t/d。该研究为流域相关管理部门对湖泊水环境的污染控制提供可靠的决策依据。     

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