基于EFDC模型的青龙湖1号湖水体置换方案研究

青龙湖是成都市重点规划的城市景观湖泊,由于水动力不足,湖水基本不动,水体易处于恶化状态,需要通过人工换水保证水体质量。针对现有水体置换方案,利用环境流体力学模型(EFDC模型)建立了青龙湖1号湖的三维非稳态水量、水龄、污染物颗粒追踪数学模型,对1号湖水体置换方案进行了模拟。模拟结果表明,风向对湖泊的水动力条件具有较大的影响:西北风的作用下引水对青龙湖1号湖的水动力改善最明显,而在西南风的作用下引水对1号湖的水动力改善情况则不甚理想。不同的风向对1号湖水龄的改善情况不同,东北风有利于湖泊东北区域水龄的减小,东南风有利于西南沿岸区域水龄的减小,西北风有利于湖心区水龄减小,西南风有利于湖区西北部水龄的减小。同时,在成都市主导风向的条件下,风速的增加会使湖泊的水动力条件得到改善,但换水周期并不会随着风速和流速的增加而减小。     

三峡工程对鄱阳湖水质的影响

介绍了鄱阳湖水质现状,并通过鄱阳湖湖口水位、湖区水位、入湖五河来水及长江干流来水等,定量分析了在三峡工程初期运行的2004～2007年对鄱阳湖水质的影响.结果表明,在三峡水库蓄水期,鄱阳湖湖口水位降低较快,湖内需水量减少,自净能力下降,污染物浓度有小幅提高,但水质主要受入湖五河来水的影响,而受三峡工程的影响不大.     

拟建鄱阳湖水利枢纽工程对水龄的影响模拟分析

鄱阳湖水利枢纽工程的建设运行必然会改变鄱阳湖的水情。本文利用EFDC水龄模块模拟了鄱阳湖的水龄分布,并分析研究拟建的水利枢纽工程在丰、平、枯等典型年份对水龄的影响,结果表明:受"五河"来流流量以及长江顶托倒灌作用的影响,鄱阳湖水龄在赣江入湖三角洲和入江水道较小,平均水龄分别是16.6 d和23.2 d,而在东北湖湾较大,平均水龄为119.4 d;水利枢纽工程的建设会减小鄱阳湖枯水期的流速,从而增大水龄,主要影响区域是北部过江水道区域以及中心湖区西侧的赣江入湖三角洲区域,尤其是过江水道的东侧,水体有明显滞留;水利枢纽工程增加了整个湖体的水力更换时间,在枢纽调控方案的补偿调节期和低枯水期水力更换时间增加了20%左右。研究结果可为鄱阳湖水利枢纽工程的建设提供参考。     

长江鄱阳湖问题的原因及湖口建闸的影响

根据实际资料分析了近年鄱阳湖环境面貌剧烈变化的原因和湖口建闸的影响,结果表明:当前鄱阳湖汛后提前干枯主要是长江上游水库群改变了河川径流节律,减少汛后水量,使河湖提前入枯和河道大幅冲刷,全线汛后水位平均降低2～4 m(湖口2.76 m),径流减少是主要原因;鄱阳湖大量采砂已经破坏了入江水道的自然水力顶托机制,使枯季(2—3月)湖区(都昌)平均水位降低2 m,这是鄱阳湖连续出现极低水位的原因;鄱阳湖流域水库拦截和长江汛期洪水减少、湖水位降低和持水量减少等,也使近年8—10月湖口入湖和出湖流量大幅度减少,加剧了湖区汛后水位降低,特别是鄱阳湖七河尾闾干旱。上述变化已经对湖区生态环境和周边生产生活影响很大,但鄱阳湖基本自然特征没有改变。湖口建闸是可控制湖区汛后水位消落和抬高枯水位,但是建闸隔断江湖,对洄游鱼类生存、鸟类生境和湖区环境影响很大;长江受三峡大坝隔断后,再在湖口建闸将严重肢解流域自然生态系统,使长江生境多样性彻底丧失;而且建闸还将进一步加剧长江下游水位降低,改变河湖面貌,降低环境容量和河口抵御咸潮能力。解决鄱阳湖问题应该在长江流域层面统筹寻找对策,建议严格坚持三峡工程规划确定的主要防大洪水原则,适当调整流域总体规划,提高湖区流域水利工程调节能力和增加汛后补水,修复鄱阳湖入江水道,加强鄱阳湖及周边适应能力建设等。     

鄱阳湖入江水道演变对湖区水位影响分析

近年来,鄱阳湖水位尤其是枯水期水位下降幅度较为明显,过去曾从不同角度如五河径流变化、上游三峡工程影响等进行了相关研究。然而,鄱阳湖入江水道是鄱阳湖主要泄洪通道,其演变特性直接影响着鄱阳湖泄流能力。为此,主要选取星子、湖口站系列水文实测资料,分析了近年来鄱阳湖入江水道泄流能力与湖口水位的变化关系,分析认为湖口河段河床下切是近年来特别是枯水期水位下降的主要原因。分析湖口与湖区各站水位的相关关系,星子和都昌受入江水道下切枯水期水位下降明显,而都昌以上,棠荫和康山水位相关关系基本维持不变,说明都昌水位以上基本不受湖口河床演变影响。     

变化环境下通江湖泊江水倒灌年内分配变化规律研究

长江中下游的通江湖泊具有调蓄洪水和涵养水源等重要作用,针对目前通江湖泊分析中将三峡工程作为节点又缺乏支撑性分析的情况,以及对变化环境下江水倒灌年内分配变化规律研究较少的问题,以鄱阳湖为研究对象,采用水文变异诊断系统对鄱阳湖湖口站水位进行变异诊断,并以诊断结果为依据对湖口站实测倒灌序列进行变异前后年内分配变化规律研究。结果显示:变异后汛期鄱阳湖江水倒灌的流量均值上升,但月平均倒灌天数减少,倒灌水量呈减少的态势,且倒灌流量的极值有较大幅度降低,有利于鄱阳湖的防洪安全;非汛期江水倒灌的流量均值、平均天数、流量极值比变异前总体大幅度下降,对于鄱阳湖枯期水位会有较大的影响。研究结果对变化环境下通江湖泊的水情分析具有一定的参考作用。     

近 30 年鄱阳湖与洞庭湖水文变化与归因

为揭示鄱阳湖和洞庭湖水文特征并综合分析其影响因素对湖泊水资源管理及江湖关系, 以两湖水系统为研究对象, 采用非参数秩次相关检验法( Mann2Kendall M2K) 分析方法和近 30 年两湖2流域2长江水位和流量长序列数据集, 解析湖泊水文变化特征、趋势和程度, 并通过两湖水文的对比来系统分析长江中游大型通江湖泊水文变化规律及其影响因素, 旨在对两湖流域水资源的整体认识和把控, 丰富对江-河-湖复杂水系统作用机制与内涵的深入理解。结果表明: 两湖水位在近 30 年总体上呈“上升-非稳定状态-下降” 3 个变化阶段。2003 年前, 鄱阳湖和洞庭湖水位总体呈上升趋势, 且在 1980- 2000 年间基本处于不稳定的波动状态, 2003 年后两湖水位呈明显的下降趋势。 Mann-Kendall 分析得出: 两湖水位可能在 2005 年左右发生明显突变, 且鄱阳湖和洞庭湖水位与之前相比, 最大降 幅分别可达 9. 4% 和 3. 4% , 表明两湖水位变化的趋势程度存在差异, 鄱阳湖水情变化的敏感程度要强于洞庭湖。 对长江干流的补水期洞庭湖为 4- 10 月, 鄱阳湖为 3- 8 月, 表明两湖对长江干流水文的不同调节补偿作用。     

岱海湖水位对气候要素与土地利用的响应

利用Mann-Kendall检验、Hurst系数法、基于有序聚类法的t检验等方法分析湖区水位演变趋势;利用Partial Mantel检验法,并通过构建缺失资料地区的湖区水文模型,探究了典型半干旱区湖泊岱海湖水位对气候要素与土地利用变化的响应。结果表明:岱海湖水位1959—2018年呈现显著下降趋势,于1982年和2005年发生突变,未来水位将呈现持续降低趋势;岱海湖春季受融雪影响导致水位较高,秋季受用水影响导致水位较低,且秋季水位降低在四季中最为明显;气候变化与水土资源开发利用是影响半干旱区湖泊水位变化的主要因素,在气候变化条件下,岱海湖水位对气温变化最为敏感,对日照变化的响应次之;由于岱海湖流域降水-产流-下渗机制较为复杂,岱海湖水位对降水变化的响应具有滞后性,流域林草面积增加可能是引发岱海湖水位降低的重要因素。     

鄱阳湖流域侵蚀基准面近期变化及其影响

侵蚀基准面变化是河床演变的重要边界条件,直接影响鄱阳湖流域的水文地貌变化。分析鄱阳湖湖口河床最低点高程后发现近期鄱阳湖流域侵蚀基准面呈下降趋势,且主要受三峡大坝工程的影响。利用多波束测深系统与三维激光扫描仪对鄱阳湖星子镇沙岭岸滩剖面开展水陆一体化的地形地貌测量。测量结果表明:侵蚀基准面下降引起枯季水位迅速消落、枯期提前以及入江通道湖床冲刷;岸滩高程超过一级阶地时,高程值越大,沉积物粒径越细;湖口泥沙出湖速率增加,加大泥沙的输出量,从而改变了鄱阳湖的泥沙收支平衡。     

城市人工湖动态换水水位对流速分布影响

水位和流速是人工湖维持生态的关键因子,为探究人工湖水位对流速分布的影响,基于二维水动力模型对雁鸣湖流场进行数值模拟,研究单因素水位对流速影响和实测换水水位对流速时空分布的影响。结果显示:水位是水动力影响因素之一,低水位时的湖泊流速大于高水位时期,水位变化时的平均流速介于高低水位流速之间,水位对环流影响较小。在实测换水期间,高水位时水位分布无明显差异,水深自上游至下游逐级递增;低水位时水位分布出现差异,河滩裸露,水深分布差异较大;水位变化时,湖泊上游至下游水位呈梯度变化,水深随水位变化;流速时空分布验证了单因素水位对流速的影响,并表明不同水位对流速大小及分布影响有所差异。雁鸣湖水位和流速的模拟结果表明,人工湖水位变化能改善湖泊水动力,可为人工湖水情管理提供科学参考。     

三峡水库运行对鄱阳湖江湖水文情势的影响

三峡水库运行改变了长江中下游干流及通江湖泊的水文情势,基于实测水文资料,构建了反映长江中游复杂江湖关系的一、二维水动力数学模型,定量评估了三峡水库2009～2014年实际运行对长江与鄱阳湖江湖水文过程的影响程度。结果表明:三峡水库运行对湖口站5～10月水量交换过程影响相对较大,7～10月倒灌水量有所减少;三峡水库蓄水期长江中游干流流量减少,尤以10月最为显著,湖口站平均水位降低1.09 m,降低湖区水位效应可影响至康山;补水期长江中游干流1～3月流量增加明显,湖口站平均水位升高0.28～0.56 m,抬高湖区水位作用仅能影响到都昌附近;汛期湖口站5～6月最高水位最大抬高0.34 m,7～8月最高水位降低。研究成果可为鄱阳湖区综合治理与保护提供参考依据。     

洪泽湖换水能力的时空分布特征EI北大核心CSCD

为研究洪泽湖换水能力的时空分布特征,基于MIKE21建立洪泽湖二维水动力模型,模拟分析了洪泽湖不同湖区的换水周期;考虑洪泽湖的流场呈现风生流和吞吐流双重特点,分析了不同季节和不同风场条件下换水周期的空间变化特征。结果表明:洪泽湖换水周期空间异质性明显,从南到北梯度递增,冬季和春季全湖平均换水周期较长,分别为75 d和60 d,秋季和夏季的全湖平均换水周期较短,分别为49 d和31 d;实际风场对洪泽湖的换水能力起到正向作用,东南风对洪泽湖的换水能力起正向作用,东北风对洪泽湖的换水能力起到抑制作用。     

三峡枢纽运用后鄱阳湖的水位变化特性分析

为了探究三峡水库运用前后鄱阳湖水位的变化特性,分析了湖口、星子、都昌、棠荫和康山5个水文站1964-2016年的水文资料。研究结果表明:除湖口站的年最低水位为显著增大的变化趋势外,其余4站的年最高水位、年最低水位及年平均水位以及湖口站年最高水位和年平均水位均为下降的变化趋势;鄱阳湖枯水期10月份水位变幅最大,从10月至次年3月枯水水位变幅递减,除湖口站外,其余4站3月水位变幅最小;枯水期鄱阳湖区的水位变化幅度呈北高南低的状态,12月至次年3月,星子站的月均水位变化幅度小于都昌站的月均水位变化幅度,枯季湖口水位较建库前有所抬高;鄱阳湖枯水时间延长,平均延长了41 d,枯水出现时间呈波动提前的趋势。     

长江干流九江段与鄱阳湖不同季节的同位素特征

为了分析不同时期鄱阳湖与长江及其他各条河流的关系,初步探讨三峡水库运行对鄱阳湖水量的影响,对九江段长江干流、鄱阳湖地区河水、湖水进行了采样和氘氧稳定同位素分析。结果表明:水体同位素存在明显的时间和空间变化,可用于揭示湖泊与河流之间的关系。三峡补水调度过程能有效减少鄱阳湖春季的水量流失,4月份鄱阳湖流域已进入雨季,大量内河来水导致鄱阳湖水以较大的流量向长江补给;调洪削峰调度阶段,较高的长江水位对鄱阳湖存在一定的顶托作用,导致湖水难以排泄;三峡蓄水过程引起的长江水位降低加速了枯水期鄱阳湖水的流失。三峡水库的调度需要考虑到鄱阳湖流域水情,以免加重该流域丰水期的洪涝灾害和枯水期的水资源短缺。     

2016年长江流域水资源量分布特征分析

根据2016年《长江流域及西南诸河水资源公报》,对长江流域的降水量、地表水资源量、地下水资源量的特征进行了分析。分析结果表明：① 2016年长江流域的年降水量为1 205.3 mm,较常年值偏多10.9%;② 地表水资源量为11 796.7亿m3,比常年值偏多19.7%;③ 地下水资源量为2 706.5亿m3,比1980～2000年的平均值偏多8.6 %;④ 水资源总量为11 947.1亿m3,比常年值偏多20.0%。分析还表明：2016年长江流域的降水、径流高值区主要分布在鄱阳湖水系、湖口以下干流和太湖水系,3个区的降水、地表水资源量较常年偏多20.0%,40.0%以上;湖口以下干流和太湖水系的降水、地表水资源量、地下水资源量均居其区域系列第1位;降水及地表水资源量的年内集中度也比常年高。     

鄱阳湖水环境演变特征研究

鄱阳湖水质安全是鄱阳湖生态经济区规划实施的重要物质基础,也是长江流域生态安全的重要组成。本文通过收集湖区主要水质监测断面2003-2008年逐月监测资料,采用单因子评价、湖泊富营养化评价、季节性肯达尔检验等分析主要河流、湖泊水环境演变特征。研究表明,鄱阳湖区现状水质较好,全年、汛期、非汛期的I-Ⅲ类水面积比例分别为63．9％、99．3％、40．8％,水体处于中营养一轻度富营养化状态。赣江、抚河、修河等人湖控制断面I一Ⅲ类水比例高于90％,乐安河、长江等控制断面I-Ⅲ类水质比例高于70％,湖口断面现状水质较差,Ⅳ类及以下水质比例高于30％。随着鄱阳湖流域社会、经济的发展,部分水质断面污染物浓度增加,湖泊I-Ⅱ类水面积比例呈下降趋势,需要采取有效措施,减少流域污染物排放量和人湖量,实现一湖清水的目标,为水利枢纽工程实施提供良好的水环境条件。     

三峡工程对鄱阳湖汛期水位影响的初步分析

用大湖演算法分析计算出三峡水库增（减）泄流量对湖口水位的影响值，并着重介绍了三峡水库５、６月份增泄流量抬高鄱阳湖水位对鄱阳湖区防洪排涝形势的影响。     

三峡水库蓄水期长江中游湖泊调蓄能力变化

长江中游通江湖泊的调蓄能力与整个区域的水安全密切相关。在对洞庭湖、鄱阳湖(下称“两湖”)调蓄机理探讨的基础上,揭示了两湖泊调蓄的临界状态及临界条件,分析了三峡水库蓄水期两湖泊调蓄能力的变化。研究结果表明:洞庭湖与鄱阳湖具有相同的调蓄机理,其调蓄能力变化受入湖流量和长江干流顶托的双重影响,湖泊调蓄过程表现为入湖与出湖水量的动态调整,湖泊调蓄量不断向0趋近。三峡水库运用后,两湖泊9—10月份调蓄能力下降明显,与2003—2007年相比,2008—2014年两湖汛后调蓄水量的减小更大。     

鄱阳湖水文情势演变原因及对策

由于气候变化以及人类活动的影响,鄱阳湖水文情势发生了一定程度的变化,需定量评估不同驱动因子对鄱阳湖水情演变的影响。采用一系列水文指标表征鄱阳湖水文情势,构建BP神经网络模型模拟鄱阳湖水位,通过情境对比分析长江干流流量、鄱阳湖子流域入湖流量以及地形变化对各水文指标变化的贡献率。结果表明:长江干流流量是鄱阳湖7—10月份月平均水位降低的主要驱动因子,贡献率为52%～67%,对年最高极值水位的拉低效应明显,对年最低极值水位起到一定的抬高作用;地形是鄱阳湖12月—翌年3月月平均水位下降的主要驱动因子,贡献率为92%～185%,对年最低极值水位的拉低效应明显。最后对鄱阳湖水资源管理和调控提出一些建议:优化三峡水库运行调度,根据实际情况将三峡水库汛末蓄水时间适当提前;加强鄱阳湖子流域水利工程建设,在三峡蓄水期间增加五河泄流;规范采砂。