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.     

基于底泥再悬浮试验的太湖水质模拟

为探索浅水湖泊水动力扰动作用对底泥再悬浮影响的规律,在室内矩形水槽内模拟了各种水动力条件下太湖底泥的起动规律,得到了太湖底泥在3种不同起动标准下的起动流速,通过考察上覆水中悬浮物浓度的变化,建立了底泥沉积物再悬浮通量与水体流速的定量化关系。结果表明:太湖底泥在个别动、少量动、普遍动3种标准下的起动流速分别为15、30和40 cm/s,且底泥沉积物再悬浮通量与流速呈现线性正相关关系,再悬浮通量随流速增大而增大,且相关性较好。将该试验结果应用于太湖的水量水质数学模型中,并和太湖实测资料进行了对比,取得了比较满意的效果。该模拟装置能够在室内可控条件下较好地反映太湖沉积物再悬浮特征,对太湖的富营养化治理具有重要意义。     

基于MODIS的长江中游河段悬浮泥沙浓度反演

监测和预报悬浮泥沙浓度的沿程分布和时间变化,无论是对于河流水利工程还是河流生态和环境保护都具有重要意义。卫星遥感反演同步性好、速度快、周期短,可以实时和全面地观测大尺度悬浮泥沙分布。旨在建立基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)影像的长江中游河段悬浮泥沙浓度反演模型, 并利用建立的模型反演2002~2009 年长江中游河段丰水期的悬浮泥沙浓度, 分析其在时间和空间上的变化特征。研究揭示,MODIS Terra 影像红波段与悬浮泥沙浓度具有显著的相关性（R2=0877,n=125,RMSE=4057 mg/L）,可以用于长江中游丰水期悬浮泥沙浓度的反演。长江三峡工程经历三次蓄水,坝下游宜昌至汉口段悬浮泥沙含量显著减少,荆江河段、洞庭湖及城陵矶至武汉江段下降最为显著。洞庭湖来水来沙是长江中游城陵矶以下江段主要的悬浮泥沙来源之一,从预测结果可知,洞庭湖来水在城陵矶汇入长江后与江水混合以至形成数十公里的混合带,至洪湖以下江段逐渐混合均匀     

长江河口细颗粒泥沙絮凝体粒径的谱分析

2003年6月利用现场激光粒度仪（LISST 100）在不扰动的情况下,获取了长江口徐六泾处悬浮细颗粒泥沙絮凝体的现场粒径系列资料,应用谱分析方法研究了絮凝体粒径在大小潮、表底层的变化规律。分析表明,长江口徐六泾处细颗粒泥沙絮凝体粒径存在着明显的变化周期：大潮表层存在7.86 h,3.93 h和2.95 h的变化周期;小潮表层存在8.38 h和3.14 h的变化周期;大潮底层存在3.33 h和1.19 h的变化周期。研究认为长江口涨落潮的周期性变化对徐六泾的絮凝体粒径有影响。涨落潮的周期性变化导致流速的周期性变化,流速的周期性变化引起水流紊动剪切力的周期性变化,周期性变化的水流紊动剪切力作用于絮凝体,从而导致絮凝体粒径的变化周期和涨落潮流历时的周期相近。[HJ1]     

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。〖     

基于水力学条件的江家口坝下集诱鱼进口流场研究

建设过鱼设施是减缓河流大坝修建对鱼类不利影响的重要措施。本文以江家口坝址至坝下580 m处的河段为研究区段,构建基于MIKE21的平面二维水动力模型,根据工程的水文情势选用典型工况对坝下流场进行分析,探究不同工况下鱼类可能的上溯路径。结果表明:主流流量在5.40～40.74 m~3/s,集诱鱼流量在2.50 m~3/s情况下,主流受集诱鱼进口流量约束,将偏向右岸往下游流动。在仅考虑2号机组下泄17.67 m~3/s流量下,河道存在目标鱼类洄游的上溯路线,距集诱鱼进口30～100 m处,河道中间满足鱼类适宜流速和水深,鱼类将沿着河道中间洄游;距集诱鱼进口0～30 m处,右岸流速逐渐升高并成为鱼类适宜流速,鱼类将从右岸洄游并最终到达集诱鱼进口;集诱鱼进口处,右岸水深高于中间水深约10%～40%,高于左岸水深90%～170%,集诱鱼进口处的高水深将有利于鱼类进入。对于"T"形集诱鱼进口汇流,集诱鱼流量占12%左右能产生较好的集诱鱼进口水力学特征。研究成果可为集诱鱼进口处鱼类上溯提供参考依据。     

基于水力学条件的江家口坝#br# 下集诱鱼进口流场研究

建设过鱼设施是减缓河流大坝修建对鱼类不利影响的重要措施。本文以江家口坝址至坝下580 m处的河段为研究区段，构建基于MIKE21的平面二维水动力模型，根据工程的水文情势选用典型工况对坝下流场进行分析，探究不同工况下鱼类可能的上溯路径。结果表明：主流流量在5.40~40.74 m3/s，集诱鱼流量在2.50 m3/s情况下，主流受集诱鱼进口流量约束，将偏向右岸往下游流动。在仅考虑2号机组下泄17.67 m3/s流量下，河道存在目标鱼类洄游的上溯路线，距集诱鱼进口30～100 m处，河道中间满足鱼类适宜流速和水深，鱼类将沿着河道中间洄游；距集诱鱼进口0～30 m处，右岸流速逐渐升高并成为鱼类适宜流速，鱼类将从右岸洄游并最终到达集诱鱼进口；集诱鱼进口处，右岸水深高于中间水深约10%～40%，高于左岸水深90%～170%，集诱鱼进口处的高水深将有利于鱼类进入。对于“T”形集诱鱼进口汇流，集诱鱼流量占12%左右能产生较好的集诱鱼进口水力学特征。研究成果可为集诱鱼进口处鱼类上溯提供参考依据。     

近期长江口南北槽分流口河段悬沙输运机制研究

针对近期长江口南北槽分流口地区出现新的河床冲淤演变情况,对分流口河道尤其北槽入口河段多次实测水文结果进行分析,探讨了分流口河道悬沙输运机制。〖JP2〗通过引入输沙机制影响强度尺度参数,得到悬沙输运机制的数学表达形式,并进一步探讨了北槽入口河道产生淤积的原因。结果表明：(1)北槽分流口存在三级输沙机制,且不同输沙机制项在近口段、口中段和口内段各段中影响程度也不相同;(2)分流口泥沙来源于南港河段,在向“南港-北槽”输运过程中,一部分泥沙受到分流潜堤拦截,落淤在潜堤北侧造成九段沙沙头持续淤长;(3)悬沙在口中段受两项输沙机制的共同控制下,跨跃航槽,横向输运。并在输移过程中落淤,最终形成北槽入口局部区域的持续淤积     

泥曲河道内最小生态需水研究

生态需水研究是水资源开发和可持续利用中不可缺少的部分，目前计算河流生态需水的方法极多。从保护生物多样性的角度出发，结合河道断面和河道内生物信息，建立生物栖息地指标与流量之间的关系。生物栖息地指标包括：平均流速、水面宽、平均水深、湿周、过水断面面积、水力半径以及加权可利用栖息地面积(WUA)等，综合这些栖息地指标与流量的关系确定南水北调西线工程调水区泥曲河道内最小生态需水，为南水北调西线一期工程可调水量提供参考。结果表明，利用流速、水深、过水断面面积和水力半径确定河道最小生态需水
小于多年平均流量的10%，利用水面宽、湿周、WUA等计算的结果分别是多年平均流量的56%、48%和32%。最终确定泥曲泥柯站河道内最小生态需水为193 m3/s，朱巴站最小生态需水为298 m3/s，位于Tennant法计算结果的“较好范围”生态需水等级，可以对河流栖息地提供比较好的保护。     

雅砻江锦屏二级水电站减水河段生态需水量研究

针对雅砻江锦屏二级水电站减水河段面临的水生生物生态需水问题,提出了计算河道最小生态基流量的生态水力学法,考虑了水力生境参数的全河段变化情况,计算结果避免了单凭最低值进行判断所造成的判断失误。确定了锦屏二级水电站减水河段鱼类对流速、水深、水面宽等水力生境的需求。通过河道水力模拟,得出为满足减水河段鱼类的生存及繁衍,必须保证枯水季节猫猫滩闸址下泄45 m3/s流量,在该流量下,锦屏二级水电站减水河段中95%左右河段水力因子可满足研究中提出的河道内鱼类的生存条件;水温的变化不会影响河道内鱼类产卵;鱼类适应的缓流水、急流水、浅滩、深潭等水力形态的位置虽然发生变化,但数量保持不变。     

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。     

岷江老木孔航电枢纽库区泥沙淤积计算与分析

老木孔航电枢纽工程是岷江乐山-宜宾段航电梯级开发方案中的第一级,是以航运为主,航电结合的水利工程。首先建立平面二维水流泥沙数学模型,并由实测资料验证其相似性;再根据入库水沙资料,计算分析水库建成后不同时期的泥沙淤积量及其淤积分布,并初步分析分布不均形成的原因;讨论在各级频率洪水作用下,库区泥沙淤积对乐山城区及乐山大佛的影响;并分析泥沙淤积对库区建港环境的影响。通过物模实测值和数模计算值的比较,再次验证了该数学模型的适用性。结果表明:该数学模型可较好的模拟河段水流的运动及库区泥沙的淤积过程;泥沙淤积主要发生在老江坝尾至坝址河段,且估算了该段淤积量占淤积总量的85%;库区淤积后,频率洪水不会对乐山城区及乐山大佛产生影响。     

长江干支流输沙量减少趋势及其影响因素浅析

通过对长江干支流各主要水文控制站的多年径流量、输沙量、含沙量、中值粒径等水沙基本特征值的统计分析，表明在过去的近50年时间内，长江干支流的年径流量中心趋势不存在具有显著统计意义的变化，而输沙量、含沙量、中值粒径值均有明显的下降态势。以水库建设和水土保持为主的人类活动是长江干支流泥沙输移量减少趋势的重要影响因素，在20世纪90年代以前长江输沙量的减少主要是水库建设的影响，之后随着“长治”工程的展开则兼具了水库建设和水土保持的影响，未来水土保持工作对长江保水减沙的长期效益将更为显著。     

梯级水库对长江水沙过程影响初探

长江中上游干流及主要支流正在进行大规模水电开发,按目前的规划和建设步伐,在未来20~30年,这些河段将形成一系列梯级水库。根据近20年来水文观测和资料统计,初步分析了长江水沙变化情况和发生变化的原因;通过一些已建大型水库的观测资料,分析了水库对泥沙输移规律的影响方式和程度;最后,提出减小梯级水库对长江生态环境影响的对策和建议。分析表明：长江的水沙过程已经发生变化,绝大多数河段输沙量明显减少;梯级水库的建设是输沙量减少的主要因素之一;梯级水库建设不仅使输沙量和径流量减少,而且显著改变了天然河流的水沙过程,给长江中下游及河口地区生态环境带来一定影响。为了减小梯级水库对河流自然属性的影响,必须转变长江治理的思路,由江河治理向科学管理转变,利用洪水冲沙和水库群的优化调度,尽量维持河流的自然属性。     

近期长江口南支河道洪季含沙量时间变化及床沙再悬浮研究

基于2011年洪季在南支河道从小潮至大潮连续8天现场定点观测所获得水沙观测数据(包括潮流、悬沙浓度、悬沙粒度和表层沉积物样品),通过对悬沙浓度、悬沙粒度和沉积物在不同时刻的组成分析,以及流速、悬沙和底床切应力的相互影响分析,对长江河口南支河道悬沙随时间变化特性和河床沙再悬浮作用进行了研究。结果表明:观测期间南支主槽下段落潮水动力强于涨潮;落潮悬沙浓度高于涨潮,并由小潮至大潮逐渐增加;落潮悬沙粒径粗于涨潮,并随小潮至大潮不断粗化;河床沉积物颗粒较粗,细砂类组成达到90%以上;流速、悬沙及底床切应力之间存在显著相关性;河床泥沙再悬浮强度较强,其量值有限。而近期研究区域悬沙浓度和水沙关系发生变化,与流域来沙出现锐减有关。     

人类活动对嘉陵江流域泥沙负荷的影响

河流泥沙负荷是人类活动影响下侵蚀产沙的重要反映。选择人类活动对嘉陵江流域泥沙负荷变化影响较大的7个表征变量，通过应用SPSS150进行通径分析，结果表明：抑制土壤侵蚀的各个因子作用大小依次为：新修塘库、农村劳动力转移、累计治理面积、森林覆盖率、农村用电量、公路通车里程及旱地比例。对嘉陵江河流泥沙负荷减少的直接贡献由大至小分别为：新修塘库、农村劳动力转移、累计治理面积、农村用电量、旱地比例、公路通车里程及森林覆盖率。各影响因子的间接作用由大至小分别为：森林覆盖率、公路通车里程、农村用电量、累计治理面积、旱地比例、农村劳动力转移及新修塘库.     

三峡水库干流消落带沉积泥沙粒径特征及其物源意义

为揭示三峡水库干流消落带的泥沙沉积规律、分析沉积泥沙来源,本研究采用原位观测方法采集沉积泥沙样品,利用激光粒度仪测试泥沙粒径,分析沉积泥沙粒径在水平、垂直和高程3个维度上的变化特征,并与三峡水库入库泥沙的粒径特征相结合,阐述消落带沉积泥沙来源。结果表明:(1)三峡水库干流消落带沉积泥沙粒径在水平方向上存在比较强烈的空间变化,中值粒径沿河流流向方向呈逐渐下降趋势,并在忠县及其下游河段基本保持稳定;(2)泥沙粒径随高程的变化存在较大的空间差异,河流挟沙是消落带下部粗颗粒泥沙的主要来源,而消落带上方的土壤侵蚀强度越高,消落带顶部的沉积颗粒就越容易变粗;(3)在水库尾端,泥沙剖面存在较明显的旋迴分层现象,其中值粒径数值较大、变化幅度较宽,越往下游推进,中值粒径的数值越低、变化幅度越小,泥沙旋迴分层现象逐渐消失;(4)水库尾端的沉积泥沙以库区外来沙为主,越往下游推进,库区内产沙对粗颗粒泥沙的贡献逐渐升高,但库区内外来沙都能够为沉积泥沙提供丰富的细颗粒物源,因此,细沙的来源具有一定的复杂性和多样化特征。     

云南景谷河底栖动物群落结构及小水电站的影响研究

为了研究小水电站对河流底栖动物群落结构的影响,于2011年7月（丰水期）和2012年4月（枯水期）对云南景谷河底栖动物进行了两次调查,共采集底栖动物61种,隶属34科54属,其中寡毛类2科7属7种,软体动物7科7属7种,水生昆虫22科44属44种,其他动物3种。景谷河丰水期底栖动物平均密度为1 1353 ind./m2,生物量为793 g/m2,枯水期的密度为1 2316 ind./m2,生物量为692 g/m2。河蚬（Corbiculafluminea）、纹石蛾（Hydropsyche sp.）和多足摇蚊（Polypedilum sp.）在丰水期和枯水期均为优势种。功能摄食类群上收集者个体数量较多,约占50%,其余3个类群约占50%。景谷河梯级小水电站对底栖动物群落结构影响较大,小水电站的修建使景谷河生境分为库区、减水段、混合段等三类,分析表明库区底栖动物所受影响最大,减水段次之,混合段受影响较小。对景谷河与澜沧江干流的底栖动物进行了比较,探讨了形成底栖动物分布现状的原因,并提出了几种河流生境恢复策略     

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。     

底泥悬浮对营养盐释放和水华生长影响的模拟

通过室内模拟实验研究了扰动引起的太湖底泥悬浮对水体氮磷营养盐和蓝藻水华的影响，其中底泥和上覆水均来自太湖，扰动强度以悬浮物浓度表示。实验监测了底泥扰动过程中以及扰动停止后48 h之内水体氮磷营养盐和叶绿素a的变化，采样间隔为6 h。实验结果表明，扰动明显增加了水体中总氮、总磷、活性磷等含量，但是可溶性无机氮的增加不明显，叶绿素a含量没有出现明显的增长。水华没有出现明显增长很可能是氮限制的原因。由此推测太湖一次风浪扰动过程引起的底泥营养盐释放不一定就能够加剧蓝藻水华的暴发。底泥中释放的营养盐对蓝藻水华的影响需要进一步研究