以地学为主导论洞庭湖的十个问题

以地学为主导探讨洞庭湖的十个问题:一是洞庭湖不会消亡只有兴衰变化;二是洞庭湖区现代沉降每年约10毫米左右;三是洞庭湖区是湖南地震多发区;四是洞庭湖的规模过去、现在和将来及其文化底蕴是国内任何淡水湖无法比拟的;五是从1980年代以来的考古证明洞庭湖是长江古文明之源;六是泥沙淤积造就洞庭湖文明和经济基础,同时引发洪涝灾害给洞庭人带来过深重灾难,但总的来说对人类的功大于过;七是三峡水库的运行,大大缓解了洪水对洞庭湖区的垸田人工湿地的威胁,对外湖自然湿地带来了一系列但可克服的负面影响;八是三峡水库运行后以防洪为主转化为以抗旱为主;九是解决洞庭湖季节性缺水,效法都江堰水利工程开凿洋溪口引水是最佳选择;十是城陵矶枢纽工程仅就工程地质在现有技术经济条件下实施难度很大。     

鄱阳湖退田还湖区资源再利用研究

针对江西鄱阳湖退田还湖区不同海拔高程、不同洪水发生频率的季节性洪水淹没特点，对鄱阳湖退田还湖区进行了不同洪水频率的分带；分析了鄱阳湖退田还湖区不同洪水频带的自然资源特征(水文、植被、土壤和湿地资源等)，研究了鄱阳湖不同洪水淹没频带资源再利用的避洪减灾生产方案，以期为鄱阳湖退田还湖区实行产业结构调整，建立湖区避洪农业、立体农业等提供战略性决策参考，将有效地推动鄱阳湖退田还湖区资泺再利用和深度开发。     

三峡水库出库流量变化对洞庭湖定居性鱼类产卵生境的影响

为分析三峡水库消落期不同出库流量与洞庭湖定居性鱼类产卵生境加权可利用面积之间的关系，选取水深和流速作为定居性鱼类产卵生境的关键影响因子，建立生境适宜性曲线，基于物理栖息地模型定量评估鱼类产卵生境适宜性的空间变化特征，并量化鱼类产卵所需的适宜生态流量。结果表明：三峡水库消落期增加出库流量对洞庭湖的水位及流速有一定的提升作用，对东洞庭湖的影响明显，对南洞庭湖和西洞庭湖的影响较小；随着三峡水库出库流量的增加，湖区定居性鱼类产卵生境的加权可利用面积呈现先增大再减小的趋势，不同湖区的加权可利用面积变化趋势及对三峡水库出库流量的响应情况具有显著差异，东洞庭湖定居性鱼类产卵生境的加权可利用面积呈现逐渐上升的趋势，南洞庭湖加权可利用面积总体增长幅度不大，呈现双峰曲线，西洞庭湖加权可利用面积呈现先增大后减小的趋势；定居性鱼类产卵生境的适宜生态流量范围为18 500～24 500 m³/s,最适宜生态流量为22 500 m³/s。     

南洞庭湖湿地生态退化研究

概述了南洞庭湖湿地的基本情况,对湖区湿地生态退化进行了分析,认为湿地存在泥沙淤积严重、自然湿地面积减少、生物多样性降低、水质污染加剧、湿地功能衰退等生态问题,并对退化原因进行初步分析,认为人为因素是南洞庭湖湿地生态退化的主要原因．     

三峡工程运行后洞庭湖区饮用水的安全现状及影响因素分析

 为了解湖区饮用水安全情形,以洞庭湖区为例,利用洞庭湖入出湖径流量、水位和水质等监测数据,运用对比分析、数理统计和水质评价模型等分析方法,分析了湖区饮水安全现状,并从水量和水质两方面重点研究三峡工程蓄水运行对湖区饮水安全的影响,梳理了湖区饮水安全方面存在的问题,探讨了影响湖区饮水安全的原因。结果表明：洞庭湖地表水和地下水受到严重污染,存在重金属超标等问题,人畜饮水安全受到威胁;特别是三峡工程蓄水运行后,荆江三口入湖水量锐减,三口分流总量已下降为475×10⁸ m³/a,缩减幅度达52%;湖区降水持续偏少也加剧了湖区的旱情,降水量较历年同期偏少52%。为此,提出了保障湖区饮水安全的对策和治理措施：应优化水资源配置,加强水资源保护,做到取水与治污相结合;加大湖区饮用水工程建设力度,加强饮用水安全管理。     

鄱阳湖湿地苔草对水位变化的响应

湖泊湿地生态系统的结构和功能与其水位变化有着紧密的联系.近年来,受气候变化和人类活动的影响,鄱阳湖出现了低水位提前并持续时间延长、湿地退化、生物多样性锐减等严重问题.本文应用CoupModel生态水文模型,模拟鄱阳湖湿地优势种灰化苔草呼吸量(碳),应用人工神经网络模型建立鄱阳湖星子站水位与苔草呼吸量(碳)的关系,研究鄱阳湖湿地对水位变化的响应.结果表明,1990—2011年间9—11月的鄱阳湖湿地优势物种苔草生长期累计呼吸量呈下降趋势,且三峡水库试验性蓄水后比蓄水前减少了3.5%,减少趋势显著.根据鄱阳湖水位变化的特征,提出了高、中、低3种水位调控方案:应用人工神经网络模型,反演了3种水位调控方案下,鄱阳湖湿地9—11月苔草生长期累计呼吸量的变化,结果表明,中水位调控方案可明显恢复三峡水库蓄水后的苔草呼吸量,对湿地生态的保护和恢复具有明显作用.研究结果为制订适宜的鄱阳湖湿地生态水位调控方案提供了科学依据.     

洞庭湖水沙特性和泥沙淤积分析

洞庭湖为我国第二大淡水湖泊，近两年来，作者收集了洞庭湖湖区大量水文，泥沙资料，在此基础上分析了洞庭湖的水沙特性，对湖区的积量及其分布与变化趋势进行了规律性研究，并提出减轻湖泊淤积的原则性意见。     

洞庭湖湿地资源退化对区域经济可持续发展的影响

洞庭湖湿地是我国最大的淡水湿地生态系统之一，湿地资源十分丰富。由于人类过度地开发利用。湿地生态系统严重退化，湿地生态功能价值受损，对湖区经济可持续发展造成了巨大的损失，制约了湖区经济的可持续发展。只有恢复洞庭湖区湿地生态环境，保护好湿地资源，才能实现洞庭湖区湿地资源的可持续利用，保证湖区经济可持续发展。     

洞庭湖水沙阶段性演变特征及驱动因素分析

【目的】通过分析洞庭湖三口年断流天数及同流量水位变化情况,研究其与径流量及输沙量之间的相互关系;结合水利工程建设情况,探究人类活动对洞庭湖水沙变化的影响。【方法】基于洞庭湖出入湖主要控制站1961—2017年实测水沙数据,采用Mann-Kendall检验法及Pettitt突变检验法分时段分析洞庭湖出入湖水沙演变特征。【结果】1）三口年均径流量持续减少,三口年径流量及汛期径流量在1985年左右发生显著突变。三口五站同流量水位抬高明显,三口输沙量随分流量的减少而减少,藕池口的输沙量下降幅度最大,三口总入湖输沙量在1990年发生显著突变;2）四水径流量未发生明显变化,但年输沙量和汛期输沙量均在1985年以后呈显著减少趋势;3）洞庭湖出入湖总径流量呈减少趋势,出入湖年输沙量呈显著减少趋势,出湖年输沙量的减少速度相对较慢,尤其是在2008年以后,出湖输沙量比入湖的多。【结论】下荆江裁弯、葛洲坝枢纽、三峡工程以及四水控制性工程的建设是造成洞庭湖水沙过程发生变化的主要原因。其中,三峡水库的运行使得三口分沙及太平口、藕池口非汛期分流量减少幅度达90.0%以上。四水水沙变化受湖南省大中型水库建设的影响较...     

湖南省洞庭湖区北部地区水资源保障策略研究

本文主要针对三峡水库运行后,清水下泄,江湖关系发生严重调整,长江通过荆南三口进入洞庭湖水量减少、断流时间延长,由此带来了湖区缺水严重、水质恶化、生态功能退化等问题,开展了洞庭湖北部地区水资源配置方案研究,在立足本省水资源实际情况及需求基础上,提出了通过河湖水网大连通建设,建成拥有"四线"、"两厢"、"多点"的点线面相结合的生态水网体系,构建五个水资源分区及24个水资源配置单元,为洞庭湖水资源配置规划、供需水预测、水资源合理配置研究提供参考依据,且作为今后一定时期内水资源开发利用的重要依据,为实现区域水资源可持续利用、治理保护盒支撑经济社会可持续发展提供科学依据。     

长江中游洪水调度研究(III):防洪工程体系效果浅析

长江中游荆江洞庭湖区的防洪工程体系包括三峡水库以及分散的多个分蓄洪区,它们在不同类型来流情况下可能显示出不同的运用特点和效果。以1%设计标准的洪水为讨论前提,采用洪水调度数学模型分析了各种来流情况下的工程效果。其结果显示:三峡水库的调节作用主要是避免了荆江分蓄洪区的启用,将荆江段的超额洪量转移到水库进行调蓄;尽管不同类型洪水条件下各分蓄洪区运用情况不尽一致,但有、无三峡水库条件下,城陵矶附近总分洪量变化不大,分洪后的洪峰水位也变化不大。     

长江中游洪水调度研究（Ⅲ）：防洪工程体系效果浅析

长江中游荆江洞庭湖区的防洪工程体系包括三峡水库以及分散的多个分蓄洪区,它们在不同类型来流情况下可能显示出不同的运用特点和效果。以1％设计标准的洪水为讨论前提,采用洪水调度数学模型分析了各种来流情况下的工程效果。其结果显示：三峡水库的调节作用主要是避免了荆江分蓄洪区的启用,将荆江段的超额洪量转移到水库进行调蓄;尽管不同类型洪水条件下各分蓄洪区运用情况不尽一致,但有、无三峡水库条件下,城陵矶附近总分洪量变化不大,分洪后的洪峰水位也变化不大。     

泥沙输移对长江中游水位抬升的影响

通过对长江干流宜昌至汉口河段及与洞庭湖区泥沙输移变化的综合分析,得到了三口分流分沙逐年减少是造成洞庭湖区淤积速率减小和螺山至汉口河段淤积速率增大的主要原因,也是造成长江干流监利至螺山河段水位逐年抬升、洞庭湖区的洪水调节能力大幅度下降的主要原因等结论．按照因势利导的治理原则,荆江及洞庭湖的近期治理策略应是淤积围垸减少河道淤积、疏浚河道、加固干堤．     

基于MODIS遥感影像数据的洞庭湖蓄水量估算

以洞庭湖为研究对象,应用MODIS遥感影像、水位以及湖底DEM数据估算洞庭湖蓄水量.根据水体在近红外和红外波段的吸收特性,通过对MODIS数据NDVI指数和NIR波段分别设置阈值的方法来实现对洞庭湖水面的动态提取.根据洞庭湖流域各水文/水位站的水位数据,进行空间插值,得到洞庭湖多个时段的水位空间分布.结合洞庭湖水面提取数据、水位插值数据和湖底DEM,估算洞庭湖蓄水量,并以此初步分析三峡截流前后洞庭湖流域的水文响应.结果显示,该方法能有效实现对洞庭湖蓄水量的估算,计算得出的水面面积、蓄水量有明显的相关性;洞庭湖蓄水量与城陵矶水位呈现明显的3次曲线关系,截流前后3年拟合方程决定系数分别达到了0.915和0.928;截流后三峡工程调蓄功能初显,连续3年洞庭湖汛期累积水量占全年水量比重减小;与此同时夏末秋初三峡水库蓄水,下泄水量减少加剧了2006年洞庭湖流域夏秋连旱的影响.     

三峡工程建成后长江中游应该关注的问题

三峡工程在2008年基本建成后,将为长江中游带来重大的防洪效益;但是,水库大量拦沙将使荆江河段泥沙出现严重不平衡泥沙冲刷将会对长江中游带来深刻的影响和一系列问题。此外,三峡水库的有效防洪能力相对较小,尽管近年来城陵矶附近的防洪形势严峻,但是,单靠三峡工程并不能解决城陵矶附近防洪的问题。从最危险的角度,提出了如果荆江发生严重冲刷和三峡承担城陵矶调度任务等将产生的问题,以便供有关的研究和规划参考。     

三峡工程建成后长江中游的防洪形势和解决方案（I）

 三峡工程建设的目标是保证荆江防洪安全。几十年来长江中游河道泄洪和湖泊调蓄能力发生较大变化,关键控制点城陵矶洪水位抬高,使得洞庭湖和城陵矶附近防洪形势更加严峻,对三峡水库控制下的下荆江也构成较大威胁。本文依据三峡梯级和长江上游水库群数学模型、长江中游河网水动力学模型仿真模拟了当前条件下的1998、1954年全流域洪水。结果表明,1954年全流域洪水长江中游需要分洪量显著增加,当前建设和规划建设的分蓄洪区规模偏小,城陵矶高洪水位壅高下荆江水位、监利等地洪水位超出堤防设计水位,三峡水库全面拦洪条件下的长江中游防洪形势仍十分严峻。下荆江在1954年洪水条件下存在较大危险,应引起高度重视。     

人工湿地用于三峡库区小城镇生活污水处理的研究

三峡库区蓄水后,水体自净能力减弱,部分支流呈现富营养化趋势。为防止水体富营养化,需要对三峡库区小城镇居民生活污水进行处理。人工湿地处理生活污水建设运行成本低,出水水质好,管理简单,可实现污水资源化。利用库区山地地形特点建造人工湿地,不占用耕地,还具有固坡防沙减少水土流失的生态作用。     

长江中游水位下降引起的浅滩出露及其对产粘性卵鱼类繁衍的潜在影响探讨——以2020年春季为例

2020年春季长江中游干流出现了低水位的异常现象,通过收集长江中上游的降雨量与三峡水库的水文信息,分析2020年春季长江中游水位下降的过程和原因;同时,利用卫星遥感技术,分析长江水位下降导致的城陵矶河段、鄱阳湖和洞庭湖的浅滩大面积出露情况;最后探讨了这些变化可能对产粘性卵鱼类繁衍的潜在影响.结果表明:1)2020年春季...     

面向决策支持的复杂防洪系统多目标决策模型

以复杂的长江防洪系统联合调度问题为研究背景,应用大系统分解协调递阶求解原理和多目标权重方法,提出了子系统之间分解协调连接递阶结构的计算方法,建立面向决策支持的长江防洪系统的多目标联合调度模型．在考虑已建成的三峡水库及其他干支流水库的基础上,将边界定为从长江上中游干支流水库至汉口河段,并运用1931年、1935年和1954年资料进行模拟仿真验证．研究结果表明,该模型不仅考虑了防洪系统的多目标性、系统的拓展性和防洪系统各个水库的可操作性,而且考虑了防洪系统整体目标,同时可调整有关目标函数权重参数进行各个目标的权衡分析,可以生成面向决策支持的长江防洪系统联合调度多方案．