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上游梯级水库建成运行对长江总磷输移影响分析及管控对策建议

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湖泊科学 2024年

作者：张为黎睿王丹阳汤显强长江科学院流域水环境研究所长江科学院流域水资源与生态环境科学湖北省重点实验室

长江上游梯级水库的建成运行改变了河流水沙条件，河流的天然水文节律被打乱，水-沙-磷由同步输送转变成非平衡性和不连续性输送，总磷的通量和赋存形态也发生改变。受水量水位调控、泥沙拦截淤积和水库滞热等影响，河流的径流、泥沙、... 详细信息

长江上游梯级水库的建成运行改变了河流水沙条件，河流的天然水文节律被打乱，水-沙-磷由同步输送转变成非平衡性和不连续性输送，总磷的通量和赋存形态也发生改变。受水量水位调控、泥沙拦截淤积和水库滞热等影响，河流的径流、泥沙、温度等均发生改变，并产生系列生态环境效应。针对新情势下的长江总磷问题，尤其是水利工程建设运行导致径流、泥沙、水温和磷的输送变异，从水沙空间格局及磷迁移转化特征等方面梳理长江流域的新情势，并分析了径流-泥沙-温度变化对磷输送的影响。结合总磷管控现状及存在的不足，建议加强河湖库中总磷标准的衔接，完善总磷环境标准体系，推动水质基准的研究，强化地方和流域标准的制定，并坚持总磷排放浓度与总量双重控制相结合，最终为总磷问题的有效解决提供支撑。

关键词：长江流域梯级水库水文情势总磷水沙变化对策建议

渗流条件下夹层砂土中细颗粒迁移沉积特性试验研究

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水利学报 2024年

作者：崔先泽周钰錩范勇杨广栋水电工程施工与管理湖北省重点实验室三峡大学三峡大学水利与环境学院流域水资源与生态环境科学湖北省重点实验室长江水利委员会长江科学院

夹层砂土中细颗粒迁移-沉积问题广泛存在于地下水回灌、堆积体入渗、反滤层设计及注浆等工程中。采用室内一维砂柱试验系统,选取3种典型粒径砂土,开展了2种夹层位置及厚度下砂土中悬浮颗粒迁移-沉积特性试验研究。结果表明:在夹层砂柱中... 详细信息

夹层砂土中细颗粒迁移-沉积问题广泛存在于地下水回灌、堆积体入渗、反滤层设计及注浆等工程中。采用室内一维砂柱试验系统,选取3种典型粒径砂土,开展了2种夹层位置及厚度下砂土中悬浮颗粒迁移-沉积特性试验研究。结果表明:在夹层砂柱中,粒径对细颗粒迁移-沉积过程影响显著。粒径比大于1时,悬浮颗粒穿透曲线峰值更高,在夹层处产生细颗粒沉积量突增现象;夹层位置越靠近注水端,厚度越小,其峰值和沉积突增量越大。粒径比小于1时,悬浮颗粒穿透曲线峰值较低,夹层处无颗粒富集;夹层越靠近出水端,厚度越大,穿透曲线的峰值也越高。试验过程中,悬浮颗粒的迁移沉积会引起渗透系数变化。渗透系数变化过程与穿透曲线变化相对应,过程分为沉积、剥离迁移和动态平衡三种。细颗粒在砂土中以吸附方式沉积,并在吸附处堆积。

关键词：夹层粒径比迁移沉积渗透系数

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我国区域用水总量演变规律及驱动效应研究

中国农村水利水电 2024年第8期 112-119页

作者：万嘉锐杨明智许继军桑连海刘强程卫帅流域水资源与生态环境科学湖北省重点实验室(长江水利委员会长江科学院) 湖北武汉430010 长江水利委员会长江经济带保护与发展战略研究中心湖北武汉430010

针对当前我国稳步推进的节水和水网建设的工作需求,以及水资源时空分布严重不均,各地区经济发展水平、人口规模等存在较大差异的特点,利用我国2000-2020年各省级行政区的用水量、产业增加值、人口结构等数据,采用LMDI指数分解法和GDP不... 详细信息

针对当前我国稳步推进的节水和水网建设的工作需求,以及水资源时空分布严重不均,各地区经济发展水平、人口规模等存在较大差异的特点,利用我国2000-2020年各省级行政区的用水量、产业增加值、人口结构等数据,采用LMDI指数分解法和GDP不变价换算方法,从时间和空间两个角度分析了各分区用水总量、用水结构变化差异以及用水强度、产业结构、经济规模和人口规模四方面驱动效应的强度和贡献比例,旨在支撑我国水资源规划和管理以及用水结构调整。从时间角度,经济增长是我国用水总量增加的最主要驱动因素,行业用水强度降低和产业结构调整尤其是第一产业用水强度和占比的降低是抑制区域用水总量增加的主要因素,其中用水强度效应略大于产业结构效应,而人口规模增加对用水总量增加的作用效果不明显,因此我国的用水量控制应该在提高用水效率、优化升级产业结构的策略上。从空间角度方面,我国各大分区4种驱动效应对用水总量上升的促进或抑制作用稳定,西南、西北等内陆地区需要在优化产业结构的基础上大力发展经济规模,同时西北地区还迫切需要提高第一产业用水效率,而华东地区可适当控制人口规模,东北和西北则需要控制人口流出,以缩小我国各区域用水量的空间差异。

关键词：用水总量变化规律时空差异驱动效应 LMDI法

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长江中游通江故道水环境特征及其与浮游植物群落的关联分析

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长江流域资源与环境 2024年第7期33卷 1540-1549页

作者：刘小光柴朝晖朱孔贤水利部长江中下游河湖治理与防洪重点实验室湖北武汉430015 长江水利委员会长江科学院湖北武汉430015

为了厘清长江中游通江故道水环境特征及其对浮游植物群落的影响,在汛前及汛后对长江中游通江故道进行了水环境及浮游植物调查,包括TP、TN、NH_(3)-N、COD_(Mn)、BOD_(5)等水质指标以及浮游植物的种类组成、生物量、生物多样性等。通过... 详细信息

为了厘清长江中游通江故道水环境特征及其对浮游植物群落的影响,在汛前及汛后对长江中游通江故道进行了水环境及浮游植物调查,包括TP、TN、NH_(3)-N、COD_(Mn)、BOD_(5)等水质指标以及浮游植物的种类组成、生物量、生物多样性等。通过构建优化的模糊数学评价方法,对各故道水质状况及汛前汛后变化进行了量化评价,并对各故道富营养化状态进行评估,利用RDA分析与灰色关联分析探究了影响浮游植物群落特征的主要水质指标。结果表明:(1)各故道水质基本为III~IV,在汛前闸控通江故道水质要好于自然通江故道,在汛后则相反;(2)影响故道浮游植物密度的主要水质指标为TP与COD_(Mn),影响故道浮游植物群落多样性的水质指标主要为TN、NH_(3)-N与COD_(Mn);(3)建议通过营养盐阻控、水位控制与水动力调控等措施修复故道水质、优化浮游植物多样性与丰富度。

关键词：长江中游通江故道水环境浮游植物模糊数学

1955-2021年期间长江中游枝城至螺山河段与三口洪道水沙输移变化规律

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湖泊科学 2024年第5期36卷 1572-1587页

作者：姚仕明郭小虎长江科学院水利部长江中下游河湖治理与防洪重点实验室武汉430010 长江科学院流域水资源与生态环境科学湖北省重点实验室武汉430010

长江与洞庭湖之间存在复杂的江湖水沙交换关系,水沙变化引起江湖冲淤变化,从而对长江中游区域防洪、水资源利用、航运及水生态环境等产生较大影响。本文利用实测资料较为系统地分析了荆江与洞庭湖水沙输移变化规律,结果表明:1955-2021... 详细信息

长江与洞庭湖之间存在复杂的江湖水沙交换关系,水沙变化引起江湖冲淤变化,从而对长江中游区域防洪、水资源利用、航运及水生态环境等产生较大影响。本文利用实测资料较为系统地分析了荆江与洞庭湖水沙输移变化规律,结果表明:1955-2021年期间枝城、沙市、螺山站年径流量变化趋势不明显,监利站年径流量增幅为17.4%,三口分流洪道与七里山站均以减少为主;1955-1989年期间枝城与沙市站年输沙量变化趋势不明显,监利站明显增加,三口分流洪道与七里山站明显减少,1990-2021年期间各站均显著减少,其中三峡工程运用后荆江河段(枝城站)、三口分流洪道、洞庭湖出湖及城螺河段年输沙量分别减少90.1%、90.2%、22.5%及76.6%;受水库下泄径流过程改变的影响,荆江河段、荆江三口分流洪道、洞庭湖出湖与城螺河段年内径流过程均呈不同程度的坦化,枯水期平均流量均显著增加,消落期平均流量稍有增加,汛期出现一定程度的减少,蓄水期稍有减少,下泄径流过程坦化以及2006、2011年特枯水年分别引起荆江三口年均分流量减少41.2亿和32.4亿m~3。随着三峡上游水库群陆续建成运用,荆江河段、三口分流洪道、洞庭湖出湖及城螺河段径流量将进一步坦化,由于干流河床泥沙补给逐渐减少,输沙量将进一步减少,预计长江与洞庭湖水沙输移变化规律将基本保持现有变化格局。

关键词：三峡工程长江洞庭湖荆江水沙输移

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洞庭湖营养盐赋存及对水沙情势变化响应综述

人民长江 2024年第4期55卷 72-80页

作者：韩锦诚王丹阳汤显强黎睿顾鋆鋆长江科学院流域水环境研究所湖北武汉430010 长江科学院流域水资源与生态环境科学湖北省重点实验室湖北武汉430010

洞庭湖水环境营养状况与水沙情势密切相关,水沙情势变化使湖区营养盐赋存状态发生改变,进而对长江中下游流域的水生态安全造成影响。梳理了20世纪50年代以来洞庭湖区水沙情势与营养盐赋存状况的变化特征,总结了水沙条件与营养盐赋存关... 详细信息

洞庭湖水环境营养状况与水沙情势密切相关,水沙情势变化使湖区营养盐赋存状态发生改变,进而对长江中下游流域的水生态安全造成影响。梳理了20世纪50年代以来洞庭湖区水沙情势与营养盐赋存状况的变化特征,总结了水沙条件与营养盐赋存关系的相关研究进展。结果表明:受下荆江裁弯、葛洲坝截流、三峡水库运行等因素影响,荆江三口分流分沙减少,洞庭湖泥沙淤积趋缓,同流量下湖区水位下降。近30 a洞庭湖水体氮磷污染程度加深,沉积物氮磷污染未见显著恶化。三口分流量的减少直接导致水环境容量减小,使总氮浓度升高;分沙量的减少降低了湖区颗粒态磷含量,使总磷浓度减小、溶解态磷占比升高;洞庭湖淤积泥沙营养盐释放是影响湖区水体氮、磷含量的重要因素;湖区水位变化引起的洲滩干湿交替及水生植物群落改变,促进了沉积物中氮、磷蓄积并增加上覆水体营养盐含量。研究成果可为水沙与水环境耦合关系研究提供支撑,为面向湖区水环境改善的水沙调控提供参考。

关键词：营养盐水沙情势洞庭湖荆江三口三峡水库

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三峡库区水陆水面蒸发量差异特性及其原因探讨

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水科学进展 2024年第3期35卷 387-399页

作者：程海云冯宝飞张俊王乐秦淑静王琨王正华长江水利委员会水文局湖北武汉430010 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072 长江水利委员会流域水模拟与预报调度智能技术创新中心湖北武汉430010

三峡水库是中国最大的人工水资源调蓄中心,其库区蒸发深刻影响着地表生态水文过程,研究三峡库区漂浮水面蒸发和陆上水面蒸发变化差异及其原因,对于理解区域水文循环和气候变化具有重要意义。基于三峡库区巴东水面漂浮站和相邻陆面站的... 详细信息

三峡水库是中国最大的人工水资源调蓄中心,其库区蒸发深刻影响着地表生态水文过程,研究三峡库区漂浮水面蒸发和陆上水面蒸发变化差异及其原因,对于理解区域水文循环和气候变化具有重要意义。基于三峡库区巴东水面漂浮站和相邻陆面站的多年蒸发观测资料,分析库区水陆水面蒸发的季节差异;结合ERA5辐射资料,分析水陆水面蒸发能量平衡的各组分季节变化特征,探究水陆水面蒸发差异的主控因子。结果表明:(1)水陆水面蒸发存在显著的季节变化差异,其中陆面站水面蒸发峰值通常出现在8月,而漂浮站水面蒸发峰值通常出现在12月;(2)能量平衡分析表明,三峡库区水体在夏半年蓄热,在冬半年则释放热量显著增加表层水体可利用能量,进而增加潜热效能,导致漂浮站蒸发峰值出现的时间较陆面站平均滞后约4个月;(3)主控因素分析表明,水陆水面蒸发及热力性质差异受多种微气象因素非线性综合影响,其中在水体蓄热阶段(3—9月),主控因素为气温和饱和水汽压,在水体放热阶段(10月至翌年2月),主控因素为水温和水气温差。

关键词：水面蒸发水陆蒸发差异微气象因素季节变异三峡水库

1981-2020年高黎贡山南段极端降水特性及演变趋势

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长江科学院院报 2024年

作者：陈文华张宁冯春红赵伟华杨敏保山学院云南省水文水资源局保山分局长江水利委员会长江科学院

为揭示高黎贡山南段极端降水时空变化特征及其与强ENSO事件的关系，基于1981-2020年区域8个站点的日降水数据，采用创新趋势分析(ITA)、线性回归分析(LR)以及复合分析等方法，以海温异常指数(DMI、ONI)为支持，选取5个极端降水指数(EPI... 详细信息

为揭示高黎贡山南段极端降水时空变化特征及其与强ENSO事件的关系，基于1981-2020年区域8个站点的日降水数据，采用创新趋势分析(ITA)、线性回归分析(LR)以及复合分析等方法，以海温异常指数(DMI、ONI)为支持，选取5个极端降水指数(EPI)进行分析。结果显示：除最大连续干旱日数(CDD)显著增加外，大部分极端降水指标呈减少趋势，预示该地区存在干旱加剧的总体趋势，湿日总降水量(PTOT)减少分别为39.9、46.1mm/10a；最大连续干旱日数(CDD)增加分别为3.9、0.7d/10a。区域极端降水与大洋尼诺指数ONI存在弱到中等程度的关联，该关系主要表现为负相关，即ONI为正位相时，雨季降水更倾向为偏少(偏干)状态。在大尺度驱动因素的季节关联上，西、东坡流域略有差异。对前期和同期季节尺度ONI的跟踪将有助于对本地区极端降水变化做出预估。

关键词：极端降水演变趋势 ONI 关联高黎贡山

新时期长江流域水资源保护规划及管理工作的思考

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长江科学院院报 2024年第4期41卷 1-7页

作者：刘兆孝长江水利委员会长江水资源保护科学研究所武汉430051 长江水利委员会湖库水源地面源污染生态调控重点实验室武汉430051

组织编制并实施水资源保护规划是国家赋予水行政主管部门的法定职责,也是水利部门履行水资源管理和生态环境保护责任的重要工作。长江流域水资源保护规划经历了从起步、探索、实践与发展到形成完善体系的过程,推进了流域水资源保护与管... 详细信息

组织编制并实施水资源保护规划是国家赋予水行政主管部门的法定职责,也是水利部门履行水资源管理和生态环境保护责任的重要工作。长江流域水资源保护规划经历了从起步、探索、实践与发展到形成完善体系的过程,推进了流域水资源保护与管理科学有序发展。随着国家机构改革部门职能调整和《中华人民共和国长江保护法》出台,为更好地推进和落实新时期长江流域水资源保护规划和管理工作,系统梳理长江流域水资源保护规划发展历程与成效,分析当前流域水资源保护面临的形势与挑战,厘清流域水资源保护工作定位和思路,并据此提出新时期流域水资源保护规划及管理的工作建议,对凝聚流域水资源保护规划共识、建立流域水资源保护规划体系、推进水资源保护高质量发展、助力实现治江现代化具有重要的指导意义。

关键词：水资源保护规划水资源保护管理长江保护法长江流域规划思路