湘江流域干流水沙变化特征分析

运用Mann-Kendall趋势与突变检验、Sen 斜率估计和Morlet小波分析等方法，基于湘江湘潭站1960-2015年的水沙实测数据，分析湘江干流年径流量、水位和输沙量变化的趋势性和周期性规律以及突变特征，为湘江泥沙治理、防汛抗旱以及水资源开发与利用提供科学参考。结果表明：（1）湘江干流年径流量和水位平均每10 a增加1.54 %、0.04 %，增长趋势不显著；年输沙量平均每10 a减少16.49 %，呈现出显著的下降趋势。湘江中上游长期水土保持工程以及河道采砂活动是输沙量减少的主要原因。（2）在研究期内，湘江干流年径流量和水位没有十分显著的突变点，年输沙量在1998 a存在一个显著的突变点。对比1998年前后，水位与径流量、水位与输沙量的决定系数R2分别由0.66、0.31骤减至小于0.01，解释关系变为极差；径流量与输沙量的解释关系反而增强，决定系数从0.53增加至0.69。这些变化或与1998年湘江中下游特大洪水灾害事件及其后续高标准修筑防洪堤坝，加速推进水库闸坝和蓄滞洪区等水利工程建设相关。（3）湘江流域年径流量、水位和输沙量在长时间尺度上存在相似且稳定的27~28 a主周期，气候变化及降水周期性是主要影响因素；而在短时间尺度上，水沙要素的次周期性不显著且周期规律各异，流域内逐渐增强的高强度人类活动干扰是主要影响因素。     

洞庭湖水系水沙特性及参数间的相关性研究

研究洞庭湖水文泥沙参数间的相关性,分析泥沙的冲於演变规律,为正确评价洞庭湖的淤积特性和江湖淤积的有效治理提供理论支撑。基于湘潭站等9座重要水文站2002-2016年间的水文泥沙监测资料,系统梳理洞庭湖水系的水沙特性及水文泥沙参数间的相关性。研究表明:松滋西河、澧水和洞庭湖2016年的年径流量相比2002年增大0.3%～16.2%,其他河道降低2.9%～34.2%;资水的泥沙中值粒径2002-2016年降低57.1%,其他河道增大26.7%～300%;资水和洞庭湖2016年的年均含沙量、年输沙量相比2002年分别增大21.5%～22.2%、5.7%～40.6%,其他河道分别降低13.6%～82.9%、6.7%～88.8%;参数间相关性由强到弱排序为年均含沙量-年输沙量、年径流量-年输沙量、年径流量-年均含沙量、年均含沙量-中值粒径、年输沙量-中值粒径、年径流量-中值粒径;东、南洞庭湖入湖泥沙量和淤积量在时序上分别下降29.9%、144.73%,出湖泥沙量、排沙比分别增大55.72%、113.7%;西洞庭湖入湖泥沙量、出湖泥沙量、淤积量、排沙比在时序上降低24.06%～88.24%。三峡水库蓄水拦沙的作用降低了洞庭湖的入湖沙量、淤积量,增大了排沙量和排沙比,有利于洞庭湖寿命的延长。     

塔里木河流域水土流失动态变化分析

研究塔里木河流域土地利用变化、年径流量和输沙量变化特征及其相关关系，以期促进水土资源的合理开发和利用，为塔里木河流域的生态环境治理提供科学依据。水文数据为2005-2020年流域焉耆站、同古孜洛克站、卡群站、西大桥站、阿拉尔站年径流量、年输沙量，土地利用数据为1980-2015年土地利用空间分布数据。结果表明：（1）1980-2015年，土地利用面积比例变化为-1.07%~1.16%，耕地面积增幅为1.16%，沙地面积增幅0.30%，草地面积降幅1.07%；（2）流域内各主要河流多年平均径流量为22.99×108~67.46×108 m3，多年平均输沙量63.20×104~3070.00×104t；开都河多年平均含沙量为0.24 kg/m3，其余河流平均含沙量均大于4kg/m3；塔里木河流域年径流量和年输沙量均呈现下降变化趋势，且年输沙量的变异性（40.89%~73.11%）大于年径流量（15.54%~35.37%）；（3）各主要河流的年径流量、年输沙量与耕地和城乡居民用地的占比均呈负相关关系，与林地、草地、沙地等均呈现正相关关系。建议合理进行土地开发，禁止盲目开荒种田，充分运用智能化手段开展在线动态监测，及时掌握水土流失情况，恢复和重建塔里木河流域生态。     

基于SWAT模型的张家口清水河流域径流模拟

水资源问题是制约我国社会经济可持续发展的重要因素。以张家口市清水河流域为研究区域,基于GIS构建流域的SWAT分布式水文模型,对影响径流模型结果的几个重要参数进行敏感性分析,并应用SWAT-CUP软件进行参数率定,利用2013-2016年的实测径流量进行模型验证,分别计算气候和土地利用变化对径流量的贡献率。结果表明,校准期的效率系数(NSE)为0.74,决定系数(R~2)为0.72;验证期的NSE系数为0.76,(R~2)为0.78。气温变化对径流量变化的贡献率为36.3%,而土地利用变化对径流量变化的贡献率为10.5%,气温和土地利用变化对径流量的变化均产生一定作用,但就作用大小而言,气候变化的作用相对较大。基于这些评价指标,可知SWAT模型在张家口清水河流域径流模拟中具有很好的可靠性和适用性,可以作为该流域水资源综合管理的支撑模型之一。     

黄土区典型小流域降水变化下的水沙响应研究

定量描述降雨变化规律是研究流域水文生态过程的基础,研究降水变化下的水沙响应,可为区域水土保持规划提供科学依据。本文以马家沟流域1975-2006年降雨过程资料为依托,分析了流域内降雨年际、年内分布规律、侵蚀性降雨量。流域径流量及产沙量采用目前国内外应用比较广泛的SWAT分布式水文模型模拟得出。结果表明,产生侵蚀降雨的次数占总降雨次数的15%,侵蚀性降雨量占总降雨量的62%,尽管产生侵蚀的降雨次数占总降雨次数的比例较小,但产生侵蚀的雨量占总降雨量却超过50%,侵蚀性降雨的强度大。在年尺度上,马家沟流域的径流量和产沙量随着降雨量的增加有不同程度的增加。丰水年径流量和产沙量普遍较大,枯水年径流量和产沙量也普遍较小。产沙量主要集中在6-9月,以7-8月的产沙量最大,平均占年产沙量的70%左右,幅度变化大于径流量的变化。黄土高原生态建设及淤地坝建设工程的实施,增加了流域林草面积。通过林草拦截降雨、缓滞水流、保护地表,可在一定范围减少流域径流总量和泥沙量。     

基于SWAT模型的旬河流域气候变化水文响应研究

径流量是体现流域水量特征的重要指标。旬河作为汉江上游的主要支流,其径流量变化直接关系到丹江口水库(南水北调中线工程水源地)的储水量。以历史时期(1995-2015年)旬河流域实测径流量数据为基础,选择驱动SWAT水文模型,定量探究旬河流域径流量对气候变化的响应。结果表明,校准期和验证期决定系数(R~2)分别为0.85和0.87,Nash-Sutteliffe效率系数(NSE)分别为0.85和0.84,SWAT水文模型对旬河流域径流量模拟结果良好。采用英国Hadley气候中心预测的未来气候模式RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5,对2036-2055年的气象数据进行4种未来气候情景模拟,发现在历史气候情景下,三季度降水量对全年径流量贡献度最大,且四季度的径流量对三季度的降水量存在一定滞后效应;在RCP8.5情景下,雨季将提前且持续周期延长。研究结果可为政策部门在水资源宏观调控、极端气候预防和防洪减灾等方面提供参考。     

近60年开都河源区径流演变及驱动因素定量分析

基于开都河大山口水文观测站径流量实测数据，利用Mann-Kendall趋势和突变检验以及累积距平法，分析开都河近60年的径流和降水演变规律，利用双累积曲线法定量研究降水和人类活动对开都河径流变化的贡献量。结果表明：（1）开都河年径流量波动较小，多年平均值、最大和最小值分别为35.44×108m3、57.09×108m3和24.61×108m3。（2）径流量整体呈上升趋势，以0.166×108m3/a的速率递增，于1995年发生由少到多的突变。（3）开都河源区降水年际变化较小，多年平均值、最大和最小值分别为271.48mm、406.6mm以及191.4mm，且在1998年发生突变。（4）在径流量增加过程中，降水和人类活动对其贡献率分别为68.2%、31.8%；影响量分别为4.71×108 m3和2.2×108 m3。研究成果为开都河源区水资源管理、利用和水土流失整治提供数据基础和决策依据。     

水文变异下洞庭湖四水环境流研究

探究水文变异前后环境流组成成分的变化特征,可为洞庭湖四水流域的生态保护与生态修复提供科学依据。基于湘、资、沅、澧四水(湘潭、桃江、桃源、石门)4个水文站1959-2016年逐日流量数据,运用Mann-Kendall法确定长时间序列径流的突变年份,并辅以累积距平和滑动T检验法校核检验,将时间径流序列划分为水文变异前后两个阶段,并以IHA软件为平台,分析四水流域在水文变异前后环境流的组成成分变化情况。结果表明,水文变异前后,四水流域各水文站环境流的组成发生了不同程度的改变;在湘潭站环境流组成中,小洪水极大值出现次数的偏移度最大,为77%,其环境流组成呈单一化趋势,整体流量过程逐渐并入到小洪水、高流量脉冲时间和枯水流量这3种事件中,流量事件发生的多样性减少;在桃江站环境流组成中,小洪水极大值出现时间偏移度最大,为150%;在桃源站环境流组成中,大洪水极大值出现次数偏移度最大,为150%;在石门站环境流组成中,特枯流量极小值出现次数偏移度最大,为252%;与水文变异前相比,桃江、桃源和石门站的环境流较为多样化,流量过程年内更加丰富。     

珠溪河流域土地利用变化对面源磷污染影响的研究

探讨土地利用类型变化对磷、泥沙负荷以及截留能力的影响,为制定珠溪河流域面源磷污染治理措施提供重要支撑,也为鄱阳湖流域磷污染精准防治提供科学依据。基于2010年和2018年土地利用数据,采用SWAT模型对珠溪河流域面源磷负荷、泥沙负荷以及径流进行了模拟研究,并结合水文水质实测数据对模型的模拟结果进行评价。结果表明：相关系数R2和Nash-Suttclife模型效率系数ENS均满足SWAT模型在研究区的适用要求;泥沙与总磷的负荷强度与耕地、建设用地的覆盖率呈正相关,与林地、草地的覆盖率呈负相关,且总磷负荷强度与泥沙负荷强度有较高的重合性;2010年、2018年土地利用数据的总磷、泥沙年均入河系数分别为0.535、0.736和0.558、0.752,2个时期的泥沙与总磷入河系数中北部大于南部。控制农业生产和农村生活的污染物排放是减少面源污染的重要措施,进行退耕还林或退耕还草能有效截留污染物质以及起到防沙固土的作用。     

珠溪河流域土地利用变化对面源磷污染的影响研究

探讨土地利用类型变化对磷、泥沙负荷以及截留能力的影响,为制定珠溪河流域面源磷污染治理措施提供重要支撑,也为鄱阳湖流域磷污染精准防治提供科学依据。基于2010年和2018年土地利用数据,采用SWAT模型对珠溪河流域面源磷负荷、泥沙负荷以及径流进行了模拟研究,并结合水文水质实测数据对模型的模拟结果进行评价。结果表明:相关系数R ²和Nash-Suttclife模型效率系数E _NS均满足SWAT模型在研究区的适用要求;泥沙与总磷的负荷强度与耕地、建设用地的覆盖率呈正相关,与林地、草地的覆盖率呈负相关,且总磷负荷强度与泥沙负荷强度有较高的重合性;2010年、2018年土地利用数据的总磷、泥沙年均入河系数分别为0.535、0.736和0.558、0.752,2个时期的泥沙与总磷入河系数中北部大于南部。控制农业生产和农村生活的污染物排放是减少面源污染的重要措施,进行退耕还林或退耕还草能有效截留污染物质以及起到防沙固土的作用。     

不同形态氮富集对青菱湖沉积物磷释放的影响

为了揭示无机氮和有机氮对沉积物磷释放的贡献,在武汉市青菱湖草型湖区和藻型湖区分别采集沉积物,进行添加不同形态不同浓度氮(0.5、2.5 g酪蛋白,0.02、0.2 g氯化铵)的培养实验。结果显示,培养结束时,草、藻型湖区沉积物加2.5 g酪蛋白的处理组上覆水中溶解反应性磷(SRP)浓度分别为对照组的64.88倍和5.61倍,而加氯化铵处理组与对照组上覆水中SRP浓度无显著差异;加氯化铵处理组上覆水溶解氧(DO)浓度分别为各自对照组的80%左右,而加酪蛋白处理组上覆水DO浓度分别为各自对照组的10%和4%;整个培养过程中,草、藻型湖区沉积物均为加2.5 g酪蛋白处理组的沉积物碱性磷酸酶活性(APA)稍高于其他处理组相应值,但无显著性差异;草、藻型湖区沉积物加2.5 g酪蛋白处理组磷平衡浓度(EPC0)分别为对照组的2.08倍和1.77倍;而加氯化铵处理组和加0.5 g酪蛋白处理组沉积物EPC0与对照组相应值无显著差异。研究表明,有机氮的富集会增加沉积物磷的释放,而无机氮对沉积物磷释放的贡献不大;有机氮对沉积物磷释放的影响是由形成厌氧的状态、胞外磷酸酶的分泌、改变沉积物磷吸附行为等多种因素综合作用的结果。     

青海湖1956-2017年水文变化特征分析

研究青海湖水文变化特征，为区域水资源管理、生态保护提供基础。利用1956-2017年青海湖水文气象及遥感资料，分析了水位、面积、水量变化情况，并从湖泊补给的构成角度分析了变化原因。结果表明，青海湖平均水位3194.50m，1956-2004年湖水位呈下降趋势，由于降水量和入湖径流量增加，2005年水位开始回升；青海湖平均面积4350.61km2，经历了先萎缩、后扩张的变化过程；湖泊边界主要是东岸、西岸、北岸发生了变化，南岸基本无变化；水量仍然处于负平衡，年均亏损量1.5×108m3；湖泊补给水量构成中，湖面降水量、地表入湖径流量、地下水入湖补给量分别约占40.3%、43.5%、16.2%；2005年以来地表入湖径流量增加主要是由气候变化引起的，降水起主导作用。     

北部湾春季多齿蛇鲻生物学特征及其年际变化

根据北部湾渔港采样及海上调查生物学测定与数据分析，研究了北部湾多齿蛇鲻(Saurida tumbil)春季生物学特征及其年际变化。结果显示，2008~2018年春季，多齿蛇鲻个体呈小型化趋势，各年度平均体长范围为15.8~16.9 cm，平均体质量范围为48.8~77.5 g，2018年的平均体长和平均体质量比2008年分别降低了6.5%和34.5%。体长–体质量关系式中的异速生长参数b的范围为3.03~3.42，表明春季群体主要呈正异速生长状态(b>3)。性成熟体长年际变化分析表明，北部湾多齿蛇鲻存在性成熟提前的现象，雌性群体50%性成熟体长从2008年(19.0 cm)至2018年(16.6 cm)整体呈减小趋势，10年间减小比例为12.6%，其中，2011~2015年海上采样的样品对比显示，50%性成熟体长减小比例为3.8%。2008~2018年北部湾多齿蛇鲻的肥满度整体呈下降趋势，均值变化范围为1.09~1.29，渔港采样样品和海上采样样品的肥满度年际变化皆呈下降趋势。     

The nutrient footprint of a submerged‐cage offshore aquaculture facility located in the tropical Caribbean

The effect of effluent generated by a commercially scaled offshore (~13 km) finfish aquaculture facility in the tropical Caribbean on the water column and benthic nutrients and chlorophyll‐a is described. Water column samples were collected up‐ and downstream of the site at various times between 2012 and 2018. Typically, no significant difference in dissolved oxygen, chlorophyll‐a, particulate organic carbon, particulate organic nitrogen, nitrate + nitrite, and total dissolved nitrogen concentration was observed in the water column between the up‐ versus downstream samples. Similarly, sediment samples were collected at various times between 2012 and 2018. Samples were collected at up‐ versus downstream locations and analyzed for benthic carbon, nitrogen, and chlorophyll‐a content. Some of the collected data demonstrates a trend toward sediment enrichment within the vicinity of the farm. These data are of interest to stakeholders concerned with the expansion of offshore aquaculture in the United States and other countries. To our knowledge, this is the first report of its kind from a commercially scaled aquaculture facility utilizing offshore submersible‐cage technologies.