应用新安江-海河模型研究下垫面变化对设计洪水的影响

为了探明流域产汇流参数变化特征及其演变机理,分析流域下垫面条件变化对设计洪水的影响.通过新安江海河模型研究卫河流域代表区下垫面变化情况,采用综合线性权重法对元村集站设计洪水资料系列进行一致性修正.结果表明:自由水蓄水容量、河网水流退水系数、地表填洼蓄水能力和地下水库出流初始水深这4个参数在1980年后都变大,可见代表区下垫面1980年前、后发生了明显的变化,导致流域内径流量大幅减少;合河—新村—五陵区间在1980年前15场洪水和1980年后32场洪水的预报径流深合格率都超过80%,达到乙等精度;元村集站最大5日洪量修正后比修正前平均减小27.1%;最大15日洪量修正后比修正前平均减小25.4%;最大30日洪量修正后比修正前平均减小23.0%.本研究可为水利工程的建设规模的确定提供科学依据,保障地区的防洪安全,满足人民生活和生产用水需求.     

长江中下游成矿带及邻区三维Moho面结构:来自人工源宽角地震资料的约束

为深入理解长江中下游地区在中生代成矿的深部动力学过程,对跨越宁芜矿集区地质廊带内的非纵剖面反射/折射地震数据进行动校正和时深转换处理,获得了非纵方向的Moho面深度;联合纵测线和非纵测线上Moho面深度数据,获得了长江中下游成矿带及邻区的三维Moho面深度结构.结果显示宁芜矿集区下方的Moho面整体较浅,约32~34 km,华北块体合肥盆地内Moho面整体较深,约34~35 km.Moho面深度和区域布格重力异常变化趋势对应良好.宁芜矿集区下方Moho面呈上隆特征,支持长江中下游地区成矿模式中增厚岩石圈发生拆沉、软流圈的上隆及底侵作用等动力学过程.Moho面平行于成矿带走向的变化趋势,预示长江中下游成矿带地壳和上地幔在板块边界发生了NE-SW向的切向流动变形.郯庐断裂带两侧,Moho面深度变化较大,表明地表近陡立的郯庐断裂为深大断裂,深部可能切穿Moho面并延伸至上地幔.     

TOPMODEL在珠江流域布柳河流域的应用及其与新安江模型的比较

TOPMODEL是一种以地形为基础的半分布式流域水文模型.对珠江流域布柳河流域的DEM信息进行处理,提取流域的水系、子流域边界、地形指数及水流路径距离的分布,将TOPMODEL应用于该流域中.另外将新安江模型也应用于该流域进行比较.此外,分析了两种模型结构差异所带来的模拟功能差异.两种模型模拟结果精度差异不大,而TOPMODEL实现了空间产流面积分布的可视化.     

WRF-Hydro模型与新安江模型在陈河流域的应用对比

本文利用全球陆面数据同化系统与降雨观测数据,以陕西半湿润区陈河流域为研究对象,驱动WRF-Hydro模型,研究该模型的表现和适用性,并在结构、参数、输入输出和模拟结果方面与新安江模型对比.考虑到次表面层与实际包气带的区别,引入土层厚度乘子ZSOILFAC对前者进行等比缩放,发现其与新安江模型反推包气带的厚度有较好的一致性.研究表明:在陈河流域中WRF-Hydro计算步长须在建议值的基础上缩小; WRF-Hydro模型善于模拟洪水细节,新安江模型表现好且稳定;前者的径流深和洪峰合格率平于或略低于后者;在两个指标均合格的洪水中,前者平均均方根误差比后者小21.5%,但对于其他洪水,前者平均均方根误差比后者大56.2%; WRF-Hydro在洪水起涨时刻模拟较好,表现出其在中小流域应用的潜力.     

栅格新安江模型在天津于桥水库流域上游的应用

栅格新安江模型是在概念性新安江模型的理论基础上,以栅格为计算单元,结合地形地貌和下垫面特性构建出来的水文模型.在于桥水库流域上游的水平口流域应用栅格新安江模型,研究该地区洪水要素的空间变化以及洪水形成过程,讨论洪水模拟效果来验证模型在半湿润地区的适用性.选取水平口流域1978-2012年的洪水进行模型计算,模拟结果较好地反映了流域产流面积的时空变化,且均达到乙级以上精度.初步表明栅格新安江模型在半湿润地区有较好的适用性.     

三峡水库蓄水前后长江中下游流量频率分布特征及其对洪水造床作用的影响

三峡水库蓄水前后长江中下游流量特征变化及其对造床作用的影响一直受到学者的关注.采用枝城等6个水文站日均流量资料,分别统计了各站流量的经验频率分布,检验了8种概率密度函数的适用性,并讨论了三峡水库蓄水前后流量频率分布特征与造床流量的关系.研究表明:长江中下游干流洪中枯各级流量的频率分布具有分段特性,无法用皮尔逊Ⅲ型或对数...     

长江中下游火山-侵入杂岩研究中值得探讨的几个问题（一）

长江中下游燕山期中酸性-酸性火山-侵入杂岩大家公认为具有偏碱性到碱性特点,但对富碱原因即碱质来石源则存在不同意见,大多数人认为壳幔亮混源,碱质来源于富集地幔的部分熔融,也受到地壳物质的混染．另一种意见强调富碱是由于岩浆侵位或分异过程中受到蒸发岩（特别是膏盐层）的混染与同化。笔者根据长江中下游有关岩体的大量岩石化学分析数据．分地区、分岩体、也按时代对其K2O、Na2O、CaO、MgO与SiO2的相关性作了直观性对比分析,事实表现出Na2O对SiO2几乎完全没有相关性,Na2O对SiO2可以说是独立变化的;K2O与MgO对SiO2具有不同程度的相关性;而CaO－SiO2则具有明显的直线性相关。据此提出：除了原始岩浆具有的碱质外,在岩浆分导过程中不时地有外来碱质加入,这些外来的碱质主要由中、下三叠统中的膏盐层提供。文中根据岩浆硫的δ34S值偏高、膏盐层主要矿物的自由能在高温下熔融及分解温度与低温下在水中的溶解度、石膏矿山的矿泉水中K＋、Na＋、C1＋、SO32-等的浓度,以及斜长石的环带构造方面作了论证．     

AR模型在大地电磁测深资料处理中的应用

大地电磁测深资料数据采集过程中,由于温度、湿度等对仪器的影响或GPS搜星不正常,采集到的数据有时会出现时间序列跳帧或缺失现象.针对这一问题,本文将基于无激励AR(p)模型预测数据的原理引入大地电磁测深数据处理中.根据已知序列确定AR(p)模型阶数以及模型参数,建立正确的预测模型对缺失数据进行预测,并对比经过预测后的数据与实际样本数据的频谱,表明AR(p)预测模型可以解决原始资料的不连续性问题,提高了大地电磁测深野外资料的利用率.     

随机AMR模型的参数估计及其在几次强震中的应用

通过模拟强震前累积应变能释放具有加速特征地震目录的方法，系统地研究了随机AMR模型参数估计特征．在此基础上，应用AIC（Akaikes information criteria）准则，分别对中国和新西兰几次强震加速情况进行了考察，分析强震前地震活动类型， 有无加速，及何种因素引起的加速，同时探讨加速活动的区域分布特征和预测未来强震发生时间的可能途径．      

模型法、扩展广义互换法(EGRM)、沙丘曲线法静校正对比研究及在ZGE沙漠资料处理中的应用

众所周知,静校正问题是沙漠地区地震资料处理的关键问题之一.只有针对不同盆地不同表层结构类型采用相应的静校正方法,才能解决好工区的静校正问题.本文就模型法静校正、扩展广义互换法折射静校正、沙丘曲线法静校正三种静校正方法从理论上、计算方法上进行阐述和探讨,并针对位于沙漠地区的ZGE三维工区的表层结构加以系统研究,同时使用上述三种方法进行对比试验处理,通过分析其静校正和叠加的效果,提出解决本工区静校正问题的方法.经试验对比,我们认为,沙丘曲线法静校正比较适合解决ZGE三维工区的静校正问题.     

长江中下游地区铜矿体综合找矿模型

本文在收集研究长江中下游地区主要铜矿床的发现和勘查过程、矿床地质特征、物化探异常特征、勘查方法等大量资料的基础上,对矿体特征进行了归纳,提出了将长江中下游主要铜矿体划分为二型四式的矿体类型划分方案。分别建立了四种类型铜矿体的找矿模型,并建立了铜矿体综合找矿模型。     

水位波动对长江中下游湖泊湖滨带底质环境的影响

以长江中下游湖泊为对象,研究了水位波动对湖滨带底质环境的影响.结果表明,底质环境参数沿高程梯度变化明显.底质含水率沿高程梯度增加而减小,pH值沿高程梯度变化不大,有机质、总氮和总磷沿高程梯度呈先增大后减小的趋势.底质环境参数的季节变化也较大.分析表明,水位波动幅度、淹没深度、高水位持续时间等对湖滨带底质环境有较大影响.在中等波动幅度下,底质参数沿高程的变异系数最大,表明此时湖滨带底质异质性较高.夏季湖滨带淹没时间越长、淹没深度越大,底质养分流失越快.高水位持续时间越长,底质pH值变化就越大、营养盐流失越快.本研究结果可为湖滨带生态修复及管理提供依据.     

长江中下游地区湖泊硅藻-总磷转换函数

硅藻转换函数的研究为湖泊环境指标的定量重建提供了有效途径．在长江中下游45个湖泊水质和表层沉积硅藻调查的基础上,利用典型对应分析方法开展了表层硅藻与营养态指标的关系研究．15个水质指标中总磷解释了硅藻数据的最大变率,是影响硅藻种群分布的最重要最显著的环境变量．通过对不同加权平均回归方法的比较,选择了反向还原加权平均回归与校正方法建立了研究区硅藻一总磷转换函数模型．依据刀割法统计检验,该模型提供了较低的推导误差（RMSEPjack=0．157）．在删除异常样品后,该硅藻一总磷转换函数的推导能力明显增强,实测值与推导值的回归相关系数大大提高（R^2jackk=0．82）,推导误差（RMSEPjack=0．12）也较原来降低了近21％．该转换函数同世界上其它区域的硅藻-总磷模型相比具有更强的推导能力．长江中下游地区硅藻-总磷转换函数的建立,为今后开展研究区内不同营养类型湖泊营养本底的定量重建奠定了基础,可望为湖泊治理参考目标的制定提供有效的技术支撑．     

长江中下游典型湿地沉积物-水界面硝酸盐异养还原过程

反硝化(Denitrification,DNF)和硝酸盐异化还原为氨(Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium,DNRA)是硝酸盐异养还原的2个主要途径.反硝化被认为是彻底去除水体氮负荷的主要过程;而硝酸盐异化还原为氨则将水体中的硝态氮转化为氨氮.2个过程均以硝酸盐为电子受体,并存在相互竞争关系.这2个过程的研究对理解湿地氮转化以及指导湿地氮污染修复具有重要意义.运用无扰动沉积物柱样流动培养、15NO-3-N同位素示踪实验,并采用氨氧化-膜接口质谱仪联用(OX/MIMS)测定氨氮同位素产物的方法,对鄱阳湖碟形湖湿地、巢湖重污染河流湿地、巢湖重污染湖泊湿地3种类型湿地沉积物-水界面的硝酸盐异养还原过程进行研究,结果表明存在显著差异.3种类型湿地DNF速率的范围为(6.36±2.57)~(99.98±14.05)μmol/(m2·h),DNRA速率的范围为(0.51±0.45)~(79.82±6.08)μmol/(m2·h).在3种类型湿地中,随着氮污染程度加重,DNF和DNRA速率均显著增加,且DNRA过程在总的硝态氮异养还原中所占的比重不断增大,说明较高的硝酸盐负荷、较高的沉积物有机质含量更有利于DNRA过程的竞争.而对反硝化方式的进一步研究发现,巢湖重污染河流、湖泊湿地主要以非耦合反硝化为主导过程,而鄱阳湖碟形湖湿地则更倾向于以硝化过程耦合控制的反硝化为主.     

三峡水库蓄水运用以来长江中下游沙量平衡分析

以三峡工程为核心的梯级水库群联合调度运用显著改变水沙条件,坝下游河段出现长时间、长距离的冲淤调整,长江中下游沙量平衡分析是合理评估水库群修建对河道影响的重要依据,是河湖管理与保护的关键支撑.本文基于长时间序列原型观测资料,采用沙量平衡法分析长江中下游不同时空尺度泥沙沿程恢复特征,对比断面地形法计算结果,结合河道空间区域性特征,从临底悬沙测验误差、断面代表性及断面间距、河道采砂等多角度深入揭示两种方法计算冲淤量产生差异的主要原因.结果表明:(1)2003-2018年宜昌至大通河段冲刷泥沙10.76亿t,其中粒径d<0.125 mm的泥沙冲刷量占比达90.9%.以螺山为界,宜昌至螺山段"粗细均冲",螺山至大通河段则"细冲粗淤";(2)宜昌至大通河段2003-2018年沙量平衡法与断面地形法计算冲淤量相对偏差为71%,从沿程差异分布来看,距离三峡大坝坝址较近的宜昌至沙市河段两方法计算绝对差值较小,而沙市至大通河段差值较大,占宜昌至大通全河段绝对偏差的近86%;(3)宜昌至沙市河段河道采砂量占实测河床冲刷量的比例约为20%,临底悬沙对输沙量的改正比例为13.2%~26.7%(平均约为20%),修正后,沙量平衡法、断面地形法计算结果吻合相对较好;沙市至大通河段泥沙测验、固定断面布设、河道采砂等是导致沙量平衡法与断面地形法出现差异的主要原因.     

长江中下游浅水湖泊沉积物腐殖质组分赋存特征

应用化学方法,对长江中下游浅水湖泊表层沉积物有机质含量、腐殖质组成及结合形态进行了研究.结果表明:①长江中下游浅水湖泊11个沉积物的有机质含量变化较大.在0.98%-11.0%之问波动.污染程度重的沉积物中有机质含量均较污染程度轻的高.其有机质的分布特征与沉积物污染程度和湖泊周边的人类活动有关.②腐殖质组成中,胡敏酸(...     

长江中下游湖泊群不同生活型水生植物分布的时空变化(1986—2020年)

不同生活型水生植物对水环境的影响和碳固持能力不同,开展大尺度范围内不同生活型水生植物的时空分布和动态变化研究,是全面掌握湖泊水生态环境变化趋势、准确核算水生生态系统碳源/碳汇的前提。以长江中下游10 km²以上(共131个)的湖泊为研究对象,基于野外调查和先验知识,通过光谱分析,研发了不同生活型水生植物遥感高精度机器学习识别算法,解析了长江中下游湖泊群不同生活型水生植物的时空变化规律。研究表明,长江中下游湖泊群不同生活型水生植物遥感监测精度为0.81,Kappa系数为0.74;1986—2020年长江中下游湖泊群水生植物面积为2541.58~4571.42 km²,占湖泊总面积的15.99%~28.77%,沉水植物是优势类型(Max_1995年=2649.21 km²,Min_2005年=921.38 km²),其次是挺水植物(Max_2005年=1779.44 km²,Min_2020年=569.05 km²)和浮叶植物(Max_2015年=685.68 km²,Min_2000年=293.04 km²);水生植物主要分布在长江干流流域湖泊群,其次是鄱阳湖流域、洞庭湖流域、太湖流域和汉江流域;变化趋势上,1986—2020年长江中下游湖泊群水生植物面积呈现先增长(1986—1995年)、后下降(1995—2010年)、再增加(2010年后)的趋势。本研究可为长江中下游湖泊群生态环境调查及水环境管理提供重要参考。     

长江中下游不同湖泊沉积物中重金属污染物的累积及其潜在生态风险评价

利用富集因子和Hakanson潜在生态风险指数法,结合年代学结果,对长江中下游湖泊太白湖、龙感湖、巢湖和西氿沉积物中重金属元素Co、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的富集程度进行了评价,并比较分析了上述重金属的潜在生态风险.结果表明,太白湖和龙感湖沉积物中各重金属富集程度均较低;巢湖沉积物中Co、Cr、Ni的富集程度接近中等水平,而Cu、Pb、Zn的富集已经达到中等水平;西氿沉积物中Co的富集非常低,Cr、Ni富集水平较低,Pb达到中等富集,Cu、Zn达到较高的富集水平.对4个湖泊沉积物中重金属的综合污染程度进行比较:巢湖西氿龙感湖太白湖.各湖泊沉积物中单一元素的潜在生态风险都较低,但是,根据多元素潜在生态评价指数,各湖泊沉积物中重金属存在明显不同的潜在生态风险:巢湖西氿龙感湖太白湖.总体上看,太白湖和巢湖沉积物重金属污染以及潜在生态风险自1965年以来一直在加重,而龙感湖和西氿沉积物在表层有下降的趋势.这种差异与各个湖泊流域内人类活动的方式和强度密切相关.巢湖和西氿流域内城市化、工业化发展迅速,人类活动导致大量重金属元素进入湖泊,给湖泊带来明显的污染;而龙感湖和太白湖流域人类活动主要以农业活动为主,人类活动对重金属的贡献相对较小.     

长江中下游湖泊大型底栖动物群落结构及多样性

2007年10月至2008年4月,对长江中下游地区四种不同类型(草型、天然养殖、施肥养殖以及城市湖泊)的10个湖泊的大型底栖动物群落结构和多样性进行研究,并分析其与水体营养状态之间的关系.研究结果表明,不同类型湖泊底栖动物的密度、生物量、多样性及特征种类均存在显著差异.草型湖泊具有最高的生物量和多样性,但密度最低,其特征种类为腹足纲动物.天然养殖湖泊生物量也较高,物种多样性处于中间水平,特征种类为河蚬、寡鳃齿吻沙蚕及苏氏尾鳃蚓.施肥养殖湖泊和城市湖泊底栖动物密度较高,并呈现出最低的物种多样性,特征种类主要是耐污能力较强的颤蚓类和摇蚊科幼虫.相关性分析表明湖泊营养状态指数与底栖动物密度呈显著正相关,而与生物量呈显著负相关,说明随着营养水平的增加,底栖动物群落逐渐被小个体的耐污种类所主导.Margalef丰富度指数及Pielou均匀度指数与营养状态指数亦呈显著负相关,反映目前长江中下游湖泊随营养水平增加底栖动物群落趋于简单化的演替趋势.     

Historical trophic evolutions and their ecological responses from shallow lakes in the middle and lower reaches of the Yangtze River: Case studies on Longgan Lake and Taibai Lake

The evolutions of diatom floras and the total phosphorous (TP) concentrations in the historical period were reconstructed for two lakes, Longgan and Taibai in the middle Yangtze River,based on high resolutional fossil diatom study from two sediment cores and an established regional diatom-TP transfer function. The TP concentration in Longgan Lake changed slightly in the range of 36-62 μg/L and kept its middle trophic level in the past 200 years. The changes of diatom assemblages reflect a macrophyte-dominated history of the lake. During the nineteenth century, the lake TP concentration increased comparatively, corresponding to the increase in abundance of benthic diatoms. The progressive increase of epiphytic diatoms since the onset of the twentieth century indicates the development of aquatic plants, coinciding with the twice drops of water TP level. The TP concentration in Taibai Lake kept a stable status about 50 μg/L before 1953 AD, while diatoms dominated by facultative planktonic Aulacoseira granulata shifted quickly to epiphytic diatom species, indicating a rapid expansion of aquatic vegetation. During 1953-1970 AD, the coverage of aquatic plants decreased greatly inferred by the low abundance of epiphytic diatoms as well as declined planktonic types, and the reconstructed TP concentration shows an obvious rising trend firstly, suggesting the beginning of the lake eutrophication. The lake was in the eutrophic condition after 1970, coinciding with the successive increase of planktonic diatoms. The comparison of the two lakes suggests the internal adjustment and purification function of aquatic plants for nutrients in water. The discrepancy of TP trends in the two lakes after 1960 reflects two different patterns of lake environmental response to human disturbance. Sediments in Taibai Lake clearly recorded the process of lake ecological transformation from the macrophyte-dominated stage to the algae-dominated stage. The limits of TP concentration (68-118 μg/L) in the transitional state can be considered as the critical value between the two stable ecosystems. Further work will be necessary to provide more evidence from the sediments in more eutrophic lakes for the primary inference. The reconstructive TP level and the inference of aquatic plants from fossil diatoms in different lakes, as well as their comparison provide a scientific basis for ecological restoration of eutrophic lakes in research regions.