2013～2018年东洞庭湖水域面积变化遥感监测与分析

为研究新形势下洞庭湖的江湖格局变化情况,基于2013～2018年Landsat 8-OLI卫星9个时相的遥感数据,提取近期东洞庭湖水域面积时程变化特征,并利用已有的水位观测资料,建立了水域面积与城陵矶站水位之间的相关关系。结果表明：（1） 2013～2018年东洞庭湖水域面积呈现动态变化,介于229.55～996.32 km²,平均502.00 km²;（2）年内汛期6～7月份水域面积最大,枯季水域面积则最小,空间分布上东洞庭湖沿湘江深水河槽以及湖区西北部较深的分叉型水槽为常年水体,其面积占比不足湖区总面积的20%;（3）东洞庭湖水域面积与城陵矶站水位呈显著正相关,相关系数可达0.96。水位变化是湖区水域面积变化的主控因素,研究成果进一步验证了洞庭湖涨丰枯退水情下的江湖格局。     

洞庭湖钉螺扩散与疫区水情变化的定量关系研究

洞庭湖区是目前我国钉螺分布范围最广且血吸虫病疫情最难防治的疫区。受长江中上游干流及洞庭湖流域季节性洪水影响,近年来洞庭湖区洪涝灾害渐趋频繁,湖区钉螺面积呈不断增加趋势。为揭示近年来洞庭湖区钉螺迁移扩散与疫区水情变化的相关关系,本文以城陵矶站汛期平均水位作为疫区水情变化的表征指标,定量分析洞庭湖区钉螺面积变化与疫区水情的相关关系。研究结果表明,洞庭湖区钉螺面积与以城陵矶站汛期平均水位为指示性指标的疫区水情具有显著的线性相关性。     

2022特枯年洞庭湖区洲滩面积变化特性分析

2022年洞庭湖出现了“汛期反枯”的罕见现象，湖区水文情势发生较大改变，直接导致汛期洞庭湖区洲滩大面积提前出露，从而对洲滩湿地环境产生不利的影响。基于此，根据最新实测资料研究了2022年湖区洲滩面积变化特征，初步分析了其变化对湿地环境的影响，并取得了以下主要认识：(1) 2022年1～6月城陵矶站水位一般高于2003～2021年同期水位值，7月份开始城陵矶站水位持续走低，水位由7月初的30.40 m下降至9月30日的19.43 m;(2)除10月上旬城陵矶站水位抬高外，其他月份该站水位基本变化不大；(3)与2013～2021年相比，2022年7～11月份湖区洲滩面积分别增加了340,680,860,660 km²及510 km²;(4)湖区洲滩面积不断增大引起苔草类和芦苇群落生物量不断向水深区域增加，导致沉水植被的生存空间急剧缩小，不利于耐旱能力较差的植物生长繁殖与以鱼类、沉水类植物为食的鸟类捕食，同时一旦来年汛期水量较大，将有可能导致东方田鼠暴发。     

洞庭湖湖区最低生态水位的确定

为确定洞庭湖湖区最低生态水位,针对洞庭湖湖区复杂、不同湖区差异较大的问题,基于城陵矶、鹿角、南嘴、小河嘴和杨柳潭5个水文站1953—2013年的水文资料,采用天然水位资料法、年保证率法、最低年平均水位法、生态水位法、湖泊形态分析法及最小空间需求法,分别对东洞庭湖、南洞庭湖和西洞庭湖的最低生态水位进行了计算,并与前人关于洞庭湖生态水位的研究成果进行了对比分析。结果表明:东洞庭湖、南洞庭湖和西洞庭湖的最低生态水位分别为22.62 m、27.19 m和28.11 m,相应的湖面面积分别为373.85 km~2、406.88 km~2和142.19 km~2,从保护洞庭湖自然保护区的角度看,确定的最低水位是合理的。     

三峡水库枯水期不同运行方式对洞庭湖生态补水效果研究

洞庭湖枯水期面临的持续低水位对湖区生态环境带来严重影响,三峡水库枯水期增加下泄流量为洞庭湖生态补水提供了有利条件。为定量描述三峡水库枯水期不同运行方式对洞庭湖生态补水效果的空间差异,拟定3种水库典型消落方案,即提前消落、均匀消落、高水位消落;依托构建的江湖一体化耦合水动力模型分析不同消落方式对洞庭湖补水效果的空间分布格局,并评估不同方案对发电量的影响。结果表明:提前消落和高水位消落方式对洞庭湖水位的影响具有明显的空间异质性,对东洞庭湖北部影响较为明显,而对于东洞庭湖南部、南洞庭湖和西洞庭湖影响较小;提前消落较均匀消落方式城陵矶水位平均提高0.12m,对应的三峡发电量减小0.30%,而高水位消落方式城陵矶水位平均降低0.09m,发电量增加0.28%。研究成果可为兼顾洞庭湖生态补水的三峡水库消落方案的制定提供参考。     

水位波动下东洞庭湖冬季水鸟变化特征

东洞庭湖是洞庭湖泊群落中最大、保存最完好的天然季节性湖泊，形成了多样、稳定的湿地资源类型，是迁徙水鸟重要的越冬栖息地。基于东洞庭湖冬季水鸟调查数据和城陵矶站水位观测数据，分析了水位，冬季水鸟种类、数量、多样性，优势种种群数量的变化特征，并研究了水位波动对水鸟群落结构及多样性的影响。结果表明：在水鸟调查期间对应的水位波动范围内，东洞庭湖水鸟种群数量与城陵矶站水位具有较好的拟合程度。城陵矶站水位对水鸟种类、水鸟多样性和优势种种群数量没有显著的影响。在分析水位波动对冬季水鸟群落结构及多样性影响主要原因的基础上，从东洞庭湖冬季水鸟保护的角度提出水位调控利用建议。建议加强湿地生态-水文多过程耦合机制研究，为东洞庭湖水位优化调控和水鸟生物多样性保护提供科学依据。     

底质类型对鄱阳湖典型沉水植被的生长影响

为掌握鄱阳湖不同基质下典型沉水植被生长状况,通过室内模拟实验,分析鄱阳湖3种典型沉水植物(苦草、马来眼子菜、轮叶黑藻)在3种底质类型(泥滩、草洲、沙滩)的生长形态与生理特征。泥滩基质实验结果表明,3种植物在泥滩中都有较好的生长,说明高营养底质有利于沉水植物生长,其中黑藻的生长指标显著优于另外2种沉水植物;根系活力高低与植株长势显著相关。草洲硬质土壤实验表明,马来眼子菜更适合在这种环境中生长。不同底质对沉水植物超氧化物歧化酶有不同程度的影响,结合生长生理指标来看,轮叶黑藻较另外两种沉水植物对底质类型的差异变化显著,但不同底质类型造成的大致趋势相同,总体趋势是泥滩草洲沙滩。     

三峡水库运行以来洞庭湖水文条件变化与对策

为了解三峡水库运行以来洞庭湖区的水文条件变化和影响,利用实测水文地形资料对三口水沙、城陵矶水位变化与湖泊萎缩、三口河系水源不确定性及洞庭湖变化趋势等进行了分析。结果表明:在三峡水库及其上游梯级水库调节下,清水下泄及径流过程的进一步坦化,出现了洪水在城陵矶附近进一步集中、三口河系水资源与水环境的水源缺失的不利影响;未来水情趋势下三口仅松滋口具备不断流条件,洞庭湖主要以西、南、东洞庭湖内深水河道转化为河流形态。为缓解这些变化的影响,可通过湖区防洪工程体系提质改造和区域再划分,以适应城陵矶附近防洪蓄洪的水情变化;通过稳流拓浚,维持三口河系中下游水源条件,以改善该区域水资源水环境;通过城陵矶出口控制调节水位,以维护洞庭湖湖泊水域条件,保障湖泊湿地的生态安全。     

钉螺适宜孳生地环境与水情变化响应关系研究

 基于钉螺的生态水力学特性和水情变化对疫区钉螺适宜孳生地环境变化的趋势性影响,提出了表征钉螺适宜孳生地环境变化的水情指标,并以我国目前钉螺分布范围最广且血吸虫病疫情最难防治的洞庭湖为例,分析了湖区水情变化特征,推求了近年来洞庭湖区钉螺适宜孳生地环境面积大小,揭示了洞庭湖区钉螺适宜孳生地环境面积与以城陵矶站汛期平均水位为指示性指标的疫区水情变化间的响应关系,结果表明洞庭湖区钉螺适宜孳生地环境与疫区水情变化线性相关性显著。该成果可为洞庭湖疫区疫情预报预防、血防查螺及水利灭螺等提供技术服务。     

土耳其水电资源开发现状

土耳其位于欧亚两洲之间，北有黑海、南有地中海，西有爱琴海环绕。总面积为779452km^2，其中水面面积为14300km^2。表1示出土耳其的土地和水资源。     

洞庭湖地形变化对洪水过程的影响研究

为了更好地理解地形变化对湖泊洪水过程的影响,采用已构建的长江-洞庭湖二维水动力模型,在洞庭湖2003及2011年实测地形的基础上,以2003年型洪水为例,定量分析了湖泊地形变化对洞庭湖洪水过程的影响。结果表明：2003—2011年洞庭湖超过40%的区域地形下降值大于0.10 m,特别是湘江洪道,其深泓线地形高程平均下降了5.72 m。通过对2003年洪水过程模拟发现,相比于2003年,在2011年地形情况下,以“四水”来流为主导的洪水过程中,南洞庭湖内洪峰水位下降超过0.40 m,西洞庭湖内洪峰水位下降约0.20 m,东洞庭湖内仅在南部地形变化较大区域的水位变化明显;斗米咀-城陵矶河段水面坡降变缓,南洞庭湖内洪道水面坡降变陡。而对于以长江来流为主导的洪水过程,由于长江洪水位的顶托作用,洞庭湖内洪峰水位下降了0.15 m,斗米咀-城陵矶河段及南洞庭湖内水面坡降下降不明显。因此,2003—2011年洞庭湖地形变化对“四水”来流型洪水影响较大,湖盆下切导致湖容增大,可有效缓解洞庭湖内防洪形势,但对长江来流主导的洪水影响较小。研究结果可为洞庭湖内疏浚扩容等防洪工程的开展提供参考。     

1960-2015年洞庭湖水资源演变特征分析

洞庭湖是我国第二大淡水湖,也是长江流域重要的调蓄湖泊。由于受下垫面变化、人类活动和气候变化等的影响,洞庭湖流量、水位呈现新的变化趋势,研究洞庭湖水资源演变特征可为洞庭湖保护提供依据。采用Mann-Kendall突变检验方法对洞庭湖出口控制水文站城陵矶（七里山）及长江干流水文站枝城站、螺山站的1960-2015年流量、水位的年际和年内变化趋势进行分析。结果表明：洞庭湖上游长江枝城站在2000年以前径流量变化不大,但从2001年起呈现下降的趋势,水位呈现先上升后下降的趋势,洞庭湖出口城陵矶（七里山）站整体径流量呈现下降的趋势,而平均水位呈现上升的趋势,洞庭湖下游长江螺山站径流量整体上变化不显著,平均水位则呈现上升的趋势;三峡枢纽运行后,3个水文站汛期（4-10月）的径流量和水位均呈现下降趋势,枯水期（1-3月）则出现水位上升趋势;长江上水利工程尤其是三峡工程的修建,对洞庭湖水资源的调节影响明显。     

荆江河段地形变化对洞庭湖水文情势的影响

基于实测数据分析了荆江河段冲淤变化特征,采用数值模拟方法定量分析了三峡水库建库前后荆江河段地形变化对2008—2018年8—11月洞庭湖水文情势的影响。结果表明:荆江河道地形变化导致洞庭湖区8—11月水位下降,地形变化对洞庭湖区水位的影响程度随着与城陵矶距离增加而减弱;荆江河段和三口洪道冲刷下切削弱了长江与洞庭湖的水力联系,导致同样来水条件下荆南四河入湖和城陵矶出湖水量减少,从而间接降低了洞庭湖的调蓄能力;在枝城站来水一定的条件下,荆南四河分流量减少导致沙市—螺山河段的流量增加,同流量下螺山站中低水水位有一定的抬高。     

洞庭湖入江水道断面调整模式研究

为研究洞庭湖入江水道断面的调整规律,选择城陵矶(七里山)水文断面,根据1962—2010年的实测水沙数据,运用小波分析方法对流量、含沙量序列进行多时间尺度分析,探明了洞庭湖入江水道水沙条件的周期变化规律;并选取城陵矶(七里山)枯水河槽断面面积为特征变量,结合流量小波系数对水沙条件序列进行时段划分;基于滞后响应原理,建立了适用于城陵矶河段断面面积对水沙条件的分时段变化调整模型。结果表明,建立的模型可以较好地模拟洞庭湖入江水道断面的调整规律,计算值与实测值拟合系数R²为0.77。     

土地利用/覆盖对洞庭湖流域水土流失的影响

土地利用覆盖变化是当前国际地学研究的热点之一,通过大量的数据收集,利用灰色系统理论将洞庭湖各流域土地利用/覆盖对其水土流失的影响进行了聚类分析和关联分析.结果表明:1、耕地、荒山地、林地为洞庭湖流域水土流失影响的第一类因素,影响最大;非农业用地、草地为洞庭湖流域水土流失影响的第二类因素,影响居中;滩涂用地、园地、水域为洞庭湖流域水土流失影响的第三类因素,影响最小.2、各种土地利用类型对洞庭湖流域水土流失影响的排序为耕地、荒山地、林地、草地、非农业用地、园地、水域、滩涂用地.论文旨在为洞庭湖流域水土流失及洞庭湖的治理提供科学依据.     

三峡水库对城陵矶防洪补偿库容释放条件分析

针对三峡工程承担的防洪任务,从长江流域与洞庭湖水系洪水特性,城陵矶附近地区防洪标准及防洪补偿调度方式,分析提出了三峡水库对城陵矶防洪补偿库容的释放条件。在发生流域型大洪水的年份,因需要三峡水库长时间拦蓄洪水,动用较多防洪库容,水库将长期处于较高水位运行状态。如洞庭湖水系不发生大洪水,三峡水库对城陵矶地区防洪补偿库容就可释放。除发生流域型大洪水的年份外,7月中旬后,洞庭湖水系一般不会发生大洪水,加上洞庭湖自身具有较大的调节洪水能力,防洪安全有保障,8月1日之后有条件逐步抬升三峡水库水位至155 m运行,可提高水资源综合利用效率,也可减轻三峡水库蓄水期间蓄水对湖区水位的影响,保障湖区供水安全。研究结果对三峡水库科学调度具有指导意义。     

洞庭湖区水环境现状调查与分析

为摸清洞庭湖区水体污染现状,揭示各区域水体营养化水平及营养盐的空间分布特征,利用长江水利委员会水文局在湖区的水文-水质综合站网,于2017年8月在全湖24个代表性断面开展了水文-水质同步监测,分析了洞庭湖各区域营养水平和水环境质量状况,计算了出入湖的污染物通量。结果表明,全湖除汨罗江和六门闸为中度富营养化外,其他区域为轻度富营养化,洞庭湖总体营养水平呈恶化趋势;藕池河北支(东洞庭湖入口之一)总氮含量显著高于其他区域,其次是东洞庭湖出口处;沅水总磷含量显著高于其他区域,其次是大通湖、东洞庭湖出口处和藕池河;六门闸(东洞庭入口之一)高锰酸盐指数含量显著高于其他区域,其次是大通湖、沅水;汨罗江叶绿素a含量显著高于其他区域,其次是东洞庭湖出口处和六门闸。根据地表水环境质量标准进行单因子数据分析及评价,总氮总磷两项营养指标的污染比较严重,使得全湖水质类别为Ⅳ类或者Ⅴ类,甚至为劣Ⅴ类。空间分布上,入湖污染负荷主要来源是沅水,其次是长江三口之一的松滋河;长江干流监利至螺山段污染负荷的主要来源为洞庭湖。经综合考虑,对洞庭湖实施水资源保护和综合治理已刻不容缓。     

三峡水库蓄水期洞庭湖区水文情势变化研究

洞庭湖湖区的水文情势变化直接影响到区域洪水灾害防治、水资源利用、水环境保护和水生态安全维护,意义重大。基于实测资料分析了三峡水库运行前后洞庭湖区水文情势变化,受三口分流量减少和来水偏枯等综合因素影响,2003～2016年8～11月洞庭湖入、出湖水量较1981～2002年分别减少26%和23. 7%,湖区水位下降0. 76～1. 27 m。建立了长江与洞庭湖一、二维耦合水动力模型,模拟计算了三峡水库蓄水期初设调度方案、优化调度方案和规程调度方案下长江干流及洞庭湖区的水文过程,3种方案对应的城陵矶站蓄水期多年旬平均流量分别减少1 220,928,900 m~3/s,湖区鹿角站蓄水期多年旬平均水位分别降低1. 47,1. 23,1. 20 m。实际调度流量减小812 m~3/s,水位降低1. 14 m,表明实际调度最优。从不同调度方案比较来看,实际调度提前了起蓄时间,减缓了对洞庭湖区水文情势的不利影响。