汉江丹江口水库下游游荡段河岸侵蚀及其在河床调整中的意义

河岸侵蚀是流水侵蚀作用的重要方面,对此已有不少学者进行过研究.冲积河流上修建水库之后,河流通过河床的下切与河宽的拓展来进行自身形态的调整,以与改变了的系统输入条件相适应.对于水库下游河床的下切,亦已有了不少研究成果,但对于水库下游河岸侵蚀的系统研究,国内外还很少见于报道.我们以汉江丹江口水库下游游荡河段(丹江口～钟祥)为例,对此进行了研究.     

评《流域泥沙动力学模型》

泥沙的侵蚀、搬运、沉积是一个整体. 河流泥沙来源于流域泥沙, 流域环境决定着进入河流的水沙条件, 而水沙条件变化又进一步影响河床演变过程. 以前泥沙研究的重点集中在河流输沙与冲淤上, 而对流域面上的侵蚀产沙重视不够. 河流来水来沙条件是通过流域水土流失研究以及利用原型观测和经验方法得出的. 这方面的研究有较大的局限性, 至今还处于小流域的经验估算阶段. 因此, 加强流域泥沙研究, 从根本上揭示流域产流产沙与河床演变及江河治理的关系有重要意义. 钱宁院士最早开展流域来水来沙与河床演变关系的研究. 在20世纪70年代, 他通过观察黄河下游河床粗泥沙淤积现象, 认识到黄土高原粗泥沙来源对黄河下游河床淤积抬升起主要作用, 并初步划分了黄土高原多沙粗沙来源区的范围, 为黄土高原水土流失的治理指明了方向. 本人在黄河综合治理国家“八五”科技攻关项目中承担了“拦减粗泥沙对黄河下游河床演变影响”的课题, 对黄土高原自然地理条件、土壤侵蚀和输沙特性开展研究, 揭示了来水来沙减少对下游河床冲淤和演变的影响规律. 这些成果是基于对水文资料分析和河流水沙模型计算得出的, 但也需要从流域泥沙角度深入研究河流来水来沙与河床演变的响应关系...     

黄河河口延伸对下游淤积影响的定量研究

黄河河口延伸对下游淤积影响大小的问题是黄学研究中的一个争论焦点。在这个问题上,一部分学者认为河口完全控制下游淤积,一部分则认为河口只影响下游很短的距离,也有人认为在河口长期的延伸中,溯源淤积的范围将远远超过河口,和沿程淤积相结合,促使黄河下游河床平行抬升,争论不休。我们认为后一种认识在定性上是正确的,但需要对沿程淤积与溯源淤积进行过程上的定量分割。本文主要在这方面作了一些尝试。     

浅谈基于生态环境的水电厂水库调度运行

改善水库调度,补偿或缓解下游河流生态和环境的负面影响是我国构建人与河流和谐发展的重要研究内容。本文主要从水电工程对河流生态环境的不利影响、水电厂水库优化调度的目标和原则、水电厂水库优化调度运行这3个方面进行阐述。     

浅谈基于生态环境的水电厂水库调度运行

改善水库调度,补偿或缓解下游河流生态和环境的负面影响是我国构建人与河流和谐发展的重要研究内容.本文主要从水电工程对河流生态环境的不利影响、水电厂水库优化调度的目标和原则、水电厂水库优化调度运行这3个方面进行阐述.     

移民及城镇迁建的环境影响分析

战争、自然灾害以及大规模工程建设（水库、道路、采矿等），往往可能导致非自愿型的城镇还建和移民安置，尤其是中、小城镇，这将对其原址和新址周围的生态环境、社会经济产生一系列复杂而深远的影响。本文以长江三峡水库和红水河龙滩水库为例，讨论城镇迁建环境影响的分类和特点，为评价和控制环境影响提供依据。这对金沙江下游一系列水利工程及三峡工程的兴建有重要的参考价值。     

澜沧江干流水电开发的下游泥沙响应

澜沧江梯级开发对下游河道泥沙过程的跨境生态效应,是该国际河流跨境水资源开发及其环境效应研究中的关键问题之一．文中利用澜沧江和下湄公河上下游两个紧邻的干流水文控制站允景洪水文站和清盛水文站1987-2003年实测泥沙序列,进行含沙量月序列过程线对比以及年序列相关回归分析、因果关系检验研究．结果表明:同位于大坝下游的两站虽均受已建水库调节流量的影响,但两站的来沙响应趋势不一致,年序列线性回归拟合程度不高;时间序列Granger因果关系分析也表明了,两站泥沙除了上游的允景洪最大悬移质泥沙含量变化是下游清盛最大悬移质泥沙含量变化的原因以外,年平均、年月平均最小泥沙过程无明显因果关系．这些方面的发现,对进一步研究澜沧江电站建设对下游泥沙变化以及跨境影响的科学评价提供了新的证据．     

河流辩证法与河道整治工程

一条河流的河床发育规律,在下游的冲积平原河段同在丘陵山区的河段,二者是完全不同的。但是,在冲积平原上所形成的河床,其一切特征都同上游丘陵山区的地貌,地质和气候等因素有密切的关系。在冲积平原上的河床,经常处于变化之中,对于沿岸居民的关系远比山区丘陵河段影响更大。因此,本文主要是研究平原河段的河流规律。     

孤立系统内传热过程的火积减原理

从热力学第一、第二定律出发, 基于熵的概念, 可以得出孤立系统的熵增原理和孤立系统、定温定容系统等的热平衡判据. 本文基于火积的概念, 得出了孤立系统内传热过程的火积减原理, 发现在孤立系统内的热量传递过程中, 火积总是减小的, 该原理可以视为热力学第二定律在传热过程中的一种表述. 本文还得到了孤立系统和封闭系统的热平衡判据, 即最小火积原理和最小自由火积原理, 发现孤立系统在达到热平衡时系统的火积最小, 而封闭系统在热平衡状态下自由火积最小. 这就表明, 在传热过程中, 火积和熵一样, 都可以作为时间之矢, 指出其发展方向; 而且, 火积也可以用于描述系统的平衡态.     

《定量社会学原理和模型》的序言

最近,斯普灵顿(springer)公司出版的这套协同学丛书几乎全部是论述物理、化学、生物学中的自组织结构,这本韦德里希和哈格所著的专论研究了社会学中的结构(或模式)问题。初看来,这似乎是大胆阐述如何采用物理学的概念和方法研究复杂的社会现象,可实际上十几年来业已证明了各个科学领域有一大类现象可以采用统一的原理来处理。这种统一的原理尤其适合于多体系统在宏观上组成新结构的场合。确实,这就是我十多年前给协同学下的定义,这是我综述包括社会学在内的复杂系统行为的深奥类比所依据的原理(H.哈肯:《协同学导论》,本丛书第一卷)。正如我常常指出的那样,这些原理的普遍适用性并不是偶然的,也不是物理学向其它领域的进一步推广,而是有机联系的多体系统的深刻的结构性质所决定的,这些性质服从严格的数学定律。一般说来,物理学的原理和方法可以采用两种方式用于研究社会现象。其一是根据结构类比作定性论证。它出自我的著作 Erfolgsgeheimnisse der Natur;Synergetik:Die behre Vom Zusammenwirken,现已译成英文。另一方法是根据我的同事W.韦德里希     

自动化合成生物技术与工程化设施平台

合成生物学采用工程化设计理念,对生物体进行有目标的设计、改造,甚至从头合成具有特定功能的"人造生命",用于探索生命活动规律和进行生物技术创新.由于生命系统高度复杂,人工设计的合成生命体很难完全按照预期工作,往往需要长时间的反复调谐.目前,"试错"过程主要依靠研究者手动完成,存在通量低、重复性差、迭代慢等局限.针对这一难题,自动化合成生物技术通过低成本、多循环地完成海量工程试错性实验,提高研究通量和效率,大幅增加实验设计的复杂度和系统性,从而快速实现特定功能,揭示人工生命体的设计原理.近年来,在合成生物学"设计-构建-测试-学习"的各个研究环节,自动化技术正在以前所未有的速度加速发展.与此对应,在全球范围内已建成或在建多个大型工程化平台,用于支撑相关研究和应用.本文旨在对自动合成生物技术的关键要素进行总结,并对合成生物研究基础设施的发展情况和未来方向进行讨论.     

黄河下游游荡段滩岸土体组成及力学特性分析

黄河下游游荡段是下游河床冲淤变化的主要河段, 滩岸侵蚀是该河段清水冲刷期河床演变的一个重要特点, 其过程与滩岸土体组成及力学特性密切相关. 本文首先分析了花园口至高村游荡段近期的滩岸侵蚀情况, 然后对这一河段的 10 个典型滩岸进行了现场查勘与室内土工试验, 最后根据试验结果, 较为全面地揭示了游荡段滩岸土体组成, 而且深入分析了滩岸土体的力学特性, 定量地解释了游荡段滩岸侵蚀严重的两个原因. 结果表明, 游荡段大部分滩岸土体属于黏性土, 且具有较为明显的垂向分层结构; 滩岸土体因黏粒含量少、抗冲强度弱, 其起动切应力(0.1~0.3 Pa)比近岸平均水流切应力(2~3 Pa)小一个数量级, 故容易冲刷; 滩岸土体的抗剪强度随土体含水率增加而降低, 其凝聚力可由34 kPa急剧降低到4 kPa, 故滩岸土体容易在汛期发生崩塌.     

浅谈水库大坝工程建设质量控制

基于水库工程项目投资大、成本高、工程建设管理复杂等特点,笔者结合某水库的质量控制过程,简要分析了水库大坝的质量控制方法,为今后相关工程提供参考.     

草地生态系统及我国南方草地开发问题

“系统”一词,已广泛用于各门科学之中,通常表示一个具有独立结构和特殊功能的有关组分的复杂集合。由于复杂的相互关系,阻碍了对系统各组分的孤立研究,所以相互关系的重要性超过各组分的重要性的和,这就是“系统”的深入含义。愈复杂,愈综合的系统愈是如此。一、草地生态系统(Grassland Ecosystem) 草地是生物圈主要陆地生态系统之一,约占陆     

植物响应高温胁迫的表观遗传调控

由于不能移动,植物只能被动地应对昼夜温度和四季气温的改变.为了适应环境温度的变化,植物进化出复杂的遗传和表观遗传机制去感知周围温度的变化并随之调整生长发育.全球气候变暖对农作物的生产造成了严重威胁,因此研究植物响应高温胁迫的机制迫在眉睫.DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和小分子RNAs是主要的表观遗传调控机制.这些表观遗传修饰各自分工又密切联系,共同调控植物的抗热性.本文介绍了近年来表观遗传修饰调控植物响应高温胁迫的研究进展.     

水流、泥沙运动及河床演变中的分形与自组织

对河流系统中的水流、泥沙运动与河床演变的自组织结构和过程作了初步的探讨，运用分形、混沌和耗散结构理论分析结构形成和演变的机制，评述了国内外关于河流形态分形研究的有关成果，提出了我们的一些设想和建议。     

近50年来荆江监利段河床平面及断面形态调整特点

利用近50年来实测水沙及地形等资料,采用河段平均的方法,详细计算了监利段河床平面及断面形态的调整过程,主要包括河道深泓线及岸线变化、平滩河槽形态调整及其与前期水沙条件之间的关系.计算结果表明:上车湾裁弯后监利河段河势调整剧烈,其河段尺度的年均深泓摆幅约为35.1 m/a,20世纪90年代因该河段高水位历时较长深泓摆幅增至45.4 m/a,三峡工程运用后受护岸工程影响该值降至32.8 m/a.2002~2013年监利河段年均崩退速率约为14.3 m/a,岸线累计崩长达15.4 km,其中左岸占64%;荆江门、七弓岭及观音洲河湾的凸岸发生崩退,岸线崩长占河段崩岸总长的43%.目前该河段的曲折系数稳定在2.02,而局部河段——七弓岭河湾的曲折系数随八姓洲狭颈逐步缩窄增至3.82,有发生自然裁弯趋势.监利河段典型崩岸断面的平滩河宽可随水沙条件的改变迅速做出响应,但由于大规模护岸工程的修建,河段尺度的平滩河宽变化不大;断面形态调整主要表现在河段平滩水深变化方面,已累计增加约0.9 m,相应平滩面积增加近6.6%,且二者均与前5年汛期平均的水流冲刷强度密切相关.此外在持续冲刷过程中,监利段河床纵比降趋于调平,目前稳定在4.35×10~(-5)左右,河床在纵深方向上趋于稳定.     

青藏高原坡面尺度冻融循环与水热条件空间分布

冻土的广泛分布使得青藏高原地表冻融循环与水热条件成为地球科学系统研究的关键之一.高原复杂的下垫面条件导致了冻融循环与水热交换显著的空间非均一性,而坡面尺度是认识地表过程空间变化的基础.本文基于青藏高原地表冻融循环与水热交换空间非均一性研究成果的回顾,利用安多地区近期的观测、模拟成果揭示了该领域的最新进展:首先评价了探地雷达在冻融循环与土壤水热空间变化研究的适用性;其次利用多元手段,显示了冻融循环与土壤水分坡面尺度的空间非均一性.另外利用冻土水热模型的敏感性试验发现:地表升温背景下,冻融过程与土壤水分在不同时期、不同深度、不同坡面的响应均有所不同,升温引起两个坡面冻结周期和速率变化明显.而且升温幅度越大,土壤水分的响应越明显,表层土壤水分的相对变化更为剧烈;对坡面而言,北坡的响应更为显著.     

‘98松嫩洪灾成因与减灾对策

本文科学地分析了松嫩洪灾成因，特征，认为主要原因是：（１）多年未遇的强降雨；（２）上游森林破坏，水土流失；（３）中游湿地围垦，退化，洪水调蓄能力降低；（４）下游河床顶托；（５）水利工程太少，产由此提出一整套减灾防灾对策。     

澜沧江干流水库拦沙效应分析与预测

水库的蓄水拦沙对下游水道产生相应的物理化学及生态影响,定量研究水库的拦沙效应是揭示水库影响的关键之一.运用澜沧江漫湾电站的进出库控制水文站39年的实测资料,估算漫湾水库拦沙率,并与修正后的Brune和Siyam水库拦沙模型估算进行对比研究.结果表明:(1)漫湾水库实测资料估算的拦沙率为60.48%,Brune和Siyam模型估算的拦沙率为60.03%和60.03%,三者相近,结果较为合理,证明修正后的Brune和Siyam拦沙率估算模型适用于澜沧江流域规模相当的水库拦沙情形;(2)运用此两个修正模型,估算出的功果桥、大朝山与景洪水库的拦沙率分别为30.23%,66.05%,63.50%与38.81%,63.97%,62.30%.本研究所采用理论方法及其结果对澜沧江流域及其毗邻的其他流域的水沙关系研究,具有一定的参考价值.