荆江河段4次裁弯后干流河道调整研究

1949~1979年长江中游的荆江河段共发生4次裁弯,包括2次自然裁弯（碾子湾和沙滩子）和2次人工裁弯（中洲子和上车湾）,裁弯后上下游的河床和河势发生显著调整。基于实测水文资料和遥感影像（1955~2016年）,计算2次人工裁弯后新河道的冲刷量,并验证老河道的淤积量,分析裁弯后4个牛轭湖的发展过程与现状,并指出荆江4个牛轭湖的快速衰退主要受当地人类活动影响。荆江河段的裁弯增加了河床比降,引起水流功率的调整,促使河床长期冲刷下切和床沙粗化。荆江4次裁弯完成后,直至1990年代荆江河床才基本达到冲淤平衡,且下荆江略有淤积。 关键词： 长江中游;弯曲河道;裁弯;冲刷;水流功率;牛轭湖     

长江中游城市群人口分布与城镇化格局及其演化特征

城市群日益成为我国人口集聚和城镇化发展的重要载体,2015年4月《长江中游城市群发展规划》的提出标志着长江中游城市群建设正式上升为国家发展战略。基于2014年长江中游城市群人口和城镇化格局现状分析,采用湘鄂赣3省第四、五、六次人口普查数据,分析了1990~2010年长江中游城市群人口与城镇化格局的空间变化。研究发现:(1)1990~2010年,长江中游城市群人口分布不均衡,武汉、长沙、南昌3大省会城市一直是人口的主要集中地,人口集聚水平不断提升,但城市群整体的人口集聚水平有所下降,人口分布的空间格局呈现出由单核心结构向多核心结构的发展趋势;(2)人口"镇"化是长江中游城市群城镇化发展的主要驱动力,城镇化水平经历了由以长江为界北高南低分布向沿长江、京九和浙赣沿线地区分布的发展过程,形成了多核心结构的城镇化格局;(3)对比人口分布与城镇化格局的演变过程,反映出人口集聚度对城镇化格局的形成有着重要影响,但区域城镇化同时受到经济发展水平、工业化水平、基础设施等多种因素影响,其格局变化更加复杂、显著。     

长江中游城市群网络联系度与度中心性时序变化研究(2001～2016)

长江中游城市群在国家发展中的作用越来越突出,其网络化的城市体系也逐渐发育并趋于完善.充分考虑到经济、人口、贸易、运输量、基础设施、公共服务等多种因素,并基于时间序列上的考量,从传统引力模型出发,引入克鲁格曼指数,通过AHP法,确定经济、社会2个维度的城市"质量"以及几何直线、公路、铁路3个维度的城市联系成本等各个模型指标的权重,研究了长江中游城市群2001～2016年的城市联系度和度中心性的时序变化.研究发现,随着经济社会的发展以及城市间联系通道的建设,以武汉-长沙-南昌为中心的长江中游城市群城市联系网络体系逐渐形成并不断深化,以武汉、长沙为中心的城市群体发挥着越来越重要的作用,对区域的影响力逐渐强化,越来越多的城市融入到城市网络中,并发展均衡.研究表明:(1)区域网络化特征越来越显著,联系深化逐渐显现,构建区域联系大通道、促进基础设施互联互通十分重要.(2)中心城市显著加强,次级节点的培育有待提高,多中心、层级化、深层次的城市体系渐渐形成,还需要强化顶层、开拓底层配合发挥作用.(3)网络化与层级化的长江中游城市群正在完善,创新、协调、绿色、开放、共享的城市体系既需要中心城市的引领,也需要更多城市积极深入、积极参与、积极推进.     

长江中游宜昌江段鱼卵时空分布特征研究

为了解长江中游宜昌江段鱼类早期资源现状,并探究漂流性鱼卵空间分布特征,于2018～2019年5～7月在长江中游宜昌江段进行了鱼类早期资源调查,同时对采集到的漂流性鱼卵进行空间分布差异性分析.结果 显示,调查期间共采集鱼卵15 963粒,通过分子生物学方法共鉴定出漂流性鱼卵24种,隶属于1目3科,鱼卵优势种为鲢(Hypophthalmichthys molitrix),占总量的32.94％,其次是飘鱼(Pseudolaubuca sinensis)和草鱼(Ctenopharyngodon idellus),分别占30.80％、12.65％.2018年和2019年平均鱼卵密度分别为5.61±9.72ind./100 m3,9.80±16.09 ind./100 m3,不同种类鱼卵主要出现的时间也具有明显差异.差异性分析结果显示,宜昌江段鱼卵密度在空间分布上有显著差异(P＜0.05),水平分布特征表现为江心(2018年为7.54±20.04ind./100m3, 2019年为13.15±25.49 ind./100 m3)＞南岸(2018年为6.20±7.92 ind./100 m3,2019年为9.25±14.12 ind./100 m3)＞北岸(2018年为3.07±4.71 ind./100 m3,2019年为7.00±11.65 ind./100 m3),垂直分布特征表现为中下层高于表层.该研究中获取的鱼卵在河流中的分布特征可为宜昌产卵场定位和产卵规模估算等提供数据支撑.     

城市群多要素外向联系网络结构——基于长江中游城市群-长江经济带的实证

大数据分析已成为新时期理解城市网络的关键.基于交通、信息大数据,通过SNA、SSI、Modularity等方法分析长江中游城市群外向联系网络结构及影响因素,结果显示:(1)空间异质性明显,极化作用突出.普铁网络形成以周边城市为主的"π"型空间联系格局,高铁网络廊道效应显著,呈现以沪昆、汉沪蓉高铁为轴线的侧"V"型联系格局,信息网络形成以武汉、长沙、南昌为核心向外放射状空间联系格局.SSI均小于0.1,空间极化效应明显.(2)拓扑结构上,普铁、信息网络单核结构显著,高铁网络双核结构突出,综合网络显现多核结构.(3)社区结构上,普铁和高铁网络社区结构明显,信息和综合网络未形成明显的社区结构.(4)城市规模对长江中游城市群外向联系网络发挥关键作用,地理距离、行政等级以及城市职能也会产生不同程度的影响.     

长江中游西部地区洪水灾害的历史演变——人文因素与当前趋势

探讨了近3000年来长江中游西部洪水灾害发展的人文因素。古代（3000—700aBP）人口较少,多择地势高的岗地居住,只有少数沿江城市需要堤防保护;长江干流洪水可多处分道散流,所携带泥沙导致云梦泽解体消亡。自宋代开始,低地筑垸围湖,与水争地,但九穴十三口畅通,洪水灾害不严重。明代（700—450a B P）几乎完全堵塞了荆江北流的穴口,荆北大堤联成一体,但堤防薄弱,出现过30次决口成灾。清代以来,随着人口激增,与水争地矛盾加剧,堤防加高培厚,使荆江河道洪水位大幅度上升,溃堤和溃坝洪水灾害较明代成倍出现。同时,历代的“舍南保北”政策迫使长江干流大洪水中过半水量与泥沙向南泄入洞庭湖,曾使洞庭湖面积扩至6000km^2,以后洞庭湖迅速淤积萎缩。1949至1985年间,人口又一次迅速增长,进一步加强围湖垦殖,大量通江湖泊面积萎缩。除1954和1998年那样人所共知的严重洪水灾害外,内涝渍水灾害也非常严重,人类与洪水的矛盾达到了顶点。改革开放后,尤其是三峡大坝的修建,极大地改变了长江中游的水文情势,工业化与城市化的迅猛发展,农村人口压力减轻,而21世纪初期降水相对较少,因此当前相当一段时间长江中游洪水灾害大为缓和。应抓住时机,总结经验,在人地和谐的现代水科学技术理念指导下,制定21世纪前半期,特别是2020年前的长江水利和水资源发展规划,促使人与洪水和谐共处。     

长江中游地区水资源产业化开发研究

长江中游地区对丰富的水资源进行产业化开发可实现振兴经济的目的,其中售水、水电、水运、水域农业和水上旅游业是主要开发领域。水资源产业化开发的利益关系由合理的收费与价格体系进行协调。     

汉江中游水污染规律与控制方案研究

汉江中游是汉江流域的重要区段和历史文化名城襄樊市所在地,其水环境保护意义重大。干流襄樊市区上游水质良好,为Ⅱ-Ⅲ类;干流宜城段及除清溪河外的所有支流均污染严惩。“九五”期间工业COD重于生活COD,占61.8%(1998)。预测“十五”期间生活COD重于工业COD,占58.92%;污染负荷集中于襄樊市区、枣阳、襄阳三个流域段,共占COD总负荷的75.32%(1998);制浆造纸业COD在工业源中占49.96%(1998)。治理6家重点工业源排污大户共需资金9300万元,削减COD17726t/a。在工业源全面达标排放的基础上,“十五”期间安排了治理生活污水含A、B、C三种项目类型的三个工程方案。第一方案突出了襄樊市区、枣阳、老河口三市的生活污水治理,“十五”期间投资4．8亿元,削减COD17000t/a,实现汉江中游全流域2005年的水质目标,第二方案总投资6．98亿元,削减COD25500t/a,保证汉江中游全流域稳定地达水质目标;第三方案总投资7．58亿元,削减COD29100t/a,为汉江中游水质进一步改善提供条件。建议保证第一方案,创造条件部分实施第二、第三方案。     

基于FOA-SVM方法的长江中游悬浮物浓度遥感反演研究

遥感反演是监测水体表层悬浮物浓度分布的有效手段之一。然而,常用的经验回归模型是建立在大样本的理论假设之上的,而大多数情况下所获取的样本数实际上是十分有限的,因而有必要引入基于小样本的新的反演模型。支持向量机(SVM)建立在结构风险最小原理和VC维理论基础上,其泛化能力强,适用于小样本回归模型。使用HJ1B卫星CCD2遥感影像结合长江中游实地同步采样数据建立悬浮物浓度SVM遥感反演模型,并采用果蝇优化算法(FOA)对模型参数进行了优化。结果表明,与传统经验回归模型相比,SVM模型具有较高的预报精度和稳定性;在SVM模型的参数优化中,FOA算法效果理想,其计算量也远小于网格搜索算法。最后,使用所建立的SVM模型对长江中游城陵矶附近长江和洞庭湖水体悬浮物浓度进行了反演,并对其空间分布特征进行了分析。结果显示,长江干流的悬浮泥沙浓度总体上明显小于洞庭湖,这主要是三峡工程下泄泥沙大幅减少造成的;洞庭湖浑浊的湖水汇入长江后,在城陵矶下游形成明显的混合带;而洞庭湖湖口悬浮物浓度明显高于其他湖区,这可能是该区域采砂活动的强烈扰动引起的。     

长江中游省会城市碳足迹深度时空演变及其影响因素

碳足迹深度指数表示区域存量资本的耗费程度,分析其时空演变及影响因素对区域差异化碳排放管控具有促进意义. 借鉴三维碳足迹改进模型计算长江中游省会城市碳足迹深度,引入夜间灯光数据拟合碳足迹深度指数,分析长江中游省会城市碳足迹深度的时空演变及分布特征,运用空间分位数模型对碳足迹深度影响因素开展研究. 结果表明:①2010—2019年,武汉市、南昌市、长沙市碳足迹深度指数均呈上升趋势. 2010年,长江中游省会城市归一化碳足迹深度指数呈现武汉市>南昌市>长沙市的特征,2015年、2019年均变为武汉市>长沙市>南昌市,各市归一化碳足迹深度高值范围均以城市的中心城区向四周扩张. ②2010—2019年,武汉市、南昌市、长沙市归一化碳足迹深度指数均在1%的显著性水平上高值聚集,由空间趋势面可知,长江中游省会城市归一化碳足迹深度指数在东西方向表现为“中间高、两边低”,而南北方向则由“北高南低”发展为“中间低、两边高”的分布格局,且北部明显高于南部. ③人口密度、工业总产值、能源总量、人均碳排放等影响因素对碳足迹深度的作用均为正向,各影响因素在碳足迹深度不同分位点的相关系数差异显著. 针对武汉市、南昌市、长沙市分别提出差异化建议:武汉市应积极发展产业转型,合理优化土地利用结构;南昌市应形成多循环工业体系,减少对生态用地的侵蚀;长沙市应加大力度发展绿色产业,打造低碳技术.