三峡库区消落带滑坡稳定性分析中的力学问题

针对三峡库区消落带特殊的地质环境,在系统分析作用于滑坡体上的力系以及滑坡体受力状态随库水位变化而变化的规律的基础上,研究了水库消落带库水位周期性变化对岩石变形特性演化规律的影响,提出了旱季（天然状态）、雨季（暴雨或长期降雨状态）、旱季＋175m库水位、雨季＋175m库水位、旱季＋地震、雨季＋地震、旱季＋175m库水位＋地震、雨季＋175m库水位＋地震、旱季＋库水位由175m下降至145m、雨季＋库水位由175m下降至145m等10种典型计算工况及其相应的作用荷载体系,建立了三峡库区水库消落带滑坡稳定性分析评价方法。其研究成果为探索处于三峡库区水库消落带地质环境的稳定性分析评价方法和确定三峡库区库岸边坡整治工程设计方案奠定了基础。     

澜沧江糯扎渡水库消落带土壤侵蚀特征研究

澜沧江干流梯级水电开发形成大面积的水库消落带,该区土壤侵蚀极其严重,对水库安全运行构成严重威胁.文章利用ArcGIS空间分析功能,结合遥感影像判识、野外调查及侵蚀针技术等,查明澜沧江流域规模最大的糯扎渡水库消落带空间分布特征和土壤侵蚀过程的关键驱动因子.结果表明:(1)糯扎渡水库消落带总面积129.95 km~2,其中干流57.29 km~2、支流72.66 km~2;消落带面积随高程的降低逐渐减小;不同坡度消落带面积分布不均,15°～25°坡度上分布最广,大于35°的急陡边坡分布最少.(2)糯扎渡水库消落带土壤侵蚀营力多样,最常见的侵蚀形式为涌浪侵蚀和崩塌,涌浪侵蚀是消落带特有的水力侵蚀形式.(3)糯扎渡水库消落带土壤侵蚀异常强烈. 2016—2018年干流消落带平均土壤侵蚀速率38.50 mm/a,而库湾平均土壤侵蚀速率17.00 mm/a,干流消落带土壤侵蚀速率是库湾的2.30倍.(4)消落带坡度、植被和土壤水分变化对土壤侵蚀的影响显著.坡度与消落带年均侵蚀深度呈现显著的线性相关;植被可以减缓消落带土壤侵蚀;随着土壤含水率的增加,土壤抗剪强度随之降低,土壤侵蚀加剧.     

Spatial Pattern of Carbon Storage in the Drawdown Area of the Three Gorges Reservoir

以GIS为支撑,以三峡水库消落带的空间关系、高程变化和坡度分布为基础,分析了三峡水库消落带碳储量的空间格局。 结果表明,三峡水库消落带碳储量(单位:tC)约为514862.3tC;不同高程带碳储量变化由高到低依次为高程带160~170m、150~160m、170~175m、145~150m,其中高程带160~170m的碳储量最高为229367.46tC;不同坡度带碳储量变化由高到低依次为坡度带5毅~15毅、0毅~5毅、15毅~25毅,其中坡度大于25毅的区域,由于水流冲刷和基岩出露,植被生长稀少,因此不考虑其地上部分和地下部分碳储量,估算该区域碳储量为0,这也是不同高程带和不同坡度带计算出来的碳储量相差较大的原因。 研究认为三峡水库独特的调节方式和消落带植被夏季生长茂盛可吸收并积累大量碳,具有较大的碳汇潜力;同时在迭加土壤、气候、人为干扰等多种因素后,碳储量表现出了明显的沿高程梯度和坡度梯度变化的趋势。
     

小湾水库消落带空间分布特征

明确消落带空间分布是研究消落带生态环境变化的重要基础,同时也对小湾水库消落带的治理与生态恢复有重要指导意义.作者以小湾库区干流澜沧江和支流黑惠江消落带为研究对象,基于高分一号和Google Earth影像数据,利用Arc GIS空间分析功能,对库区不同高程、县域、坡度和坡向的消落带面积进行了统计和分析.结果表明:小湾库区消落带总面积为87.03 km2,其中干流面积为48.46 km2,支流面积为38.57 km2.小湾库区消落带共涉及云南省三个地州(市),消落带面积分别为大理州32.84 km2,临沧市26.65 km2,保山市27.54 km2,其主要分布在临沧的凤庆、保山的昌宁、大理的永平和巍山四县.在海拔梯度上,消落带面积主要分布在海拔1 190~1 200、1 210~1 220、1 230~1 240 m 3个高程范围内,其面积均超过18 km2,三者之和占总面积比例超过60%.小湾水库消落带主要分布在坡度小于35°区域,其中15°的平缓坡消落带面积最大,达到26.12 km2,占总面积的30%左右,且其主要分布在干流,支流平缓坡消落带面积较小.15°~35°之间的斜坡、陡坡分布的消落带面积超过了总面积的一半,为43.79 km2.整个小湾库区,平坡消落带的面积最大,其次为东北、西南坡向,分别占总面积的13.39%和13.20%.     

金沙江下游梯级水库消落带空间分布特征

金沙江下游干流乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝4大梯级电站建成蓄水运行，在库区形成大面积水库消落带(Water Level Fluctuating Zone,WLFZ)，明确该消落带空间分布特征对库区生态环境保护和水库安全运行具有重要意义.以金沙江下游4个梯级水库消落带为研究对象，基于12.5 m的AlosDEM数据，利用ArcGIS软件的水文和空间分析功能，结合野外详查，对4个库区不同县域、高程、坡度和干支流的消落带总面积进行综合分析.结果表明：(1)四大梯级水库消落带总表面积231.02 km²，投影面积为202.88 km²，其中干流表面积142.12 km²，支流表面积88.90 km²；白鹤滩、溪洛渡、乌东德和向家坝4个库区消落带表面积分别为96.62、65.60、56.29 km²和12.51 km²；(2)消落带的分布共涉及云南省和四川省7个州(市)、22个县(区)，其中巧家县消落带面积占比最大；(3)在海拔梯度上，乌东德水库消落带表面积呈现随...     

三峡水库消落带湿地碳储量及空间格局特征

以GIS为支撑,以三峡水库消落带的空间关系、高程变化和坡度分布为基础,分析了三峡水库消落带碳储量的空间格局。结果表明,三峡水库消落带碳储量(单位:tC)约为514 862.3 tC;不同高程带碳储量变化由高到低依次为高程带160～170 m、150～160 m、170～175 m、145～150 m,其中高程带160～170 m的碳储量最高为229 367.46 tC;不同坡度带碳储量变化由高到低依次为坡度带5°～15°、0°～5°、15°～25°,其中坡度大于25°的区域,由于水流冲刷和基岩出露,植被生长稀少,因此不考虑其地上部分和地下部分碳储量,估算该区域碳储量为0,这也是不同高程带和不同坡度带计算出来的碳储量相差较大的原因。研究认为三峡水库独特的调节方式和消落带植被夏季生长茂盛可吸收并积累大量碳,具有较大的碳汇潜力;同时在迭加土壤、气候、人为干扰等多种因素后,碳储量表现出了明显的沿高程梯度和坡度梯度变化的趋势。     

蓄水方案改变对三峡水库变动回水区航道的影响

在分析蓄水方案变化对三峡水库枯水期保证水位回水末端的影响的基础上,计算对比了三峡蓄水方案变化前后重庆河段的淤积发展、分布及其对航道的影响,结果表明：随着水库运用初期河势调整或者炸礁措施的投入及枯期消落水位155m回水末端的上延,重庆河段是变动回水区碍航的重点区域;蓄水方案改变对重庆河段初期淤积量有一定影响,但影响不大,随着蓄水时间增长,蓄水方案调整前后河段的淤积量及淤积分布差别逐渐消失;蓄水方案调整后,淤积量逐年增长,泥沙淤积纵向分布仍然集中宽阔的浅滩段,横向分布仍然集中在汛期的回流区或边滩部位,部分浅滩随着水库运用时间的增长出现碍航问题,与蓄水方案调整前基本一致,总的来说,蓄水方案调整对重庆河段的航道影响不大。     

澎溪河不同高程消落带土壤磷的吸附特性

消落带土壤磷吸附特性对库区水体的营养状态有重要影响。为研究不同高程消落带土壤磷吸附特性,选取了三峡库区澎溪河流域双江140,145,155,165,180m高程土壤,进行磷等温吸附热力学试验,并探讨了不同高程消落带土壤磷吸附特性差异的原因。结果表明,随着高程的降低,消落带土壤吸附解吸平衡浓度EPC和磷最大吸附量Qmax逐渐增加,即磷吸附能力增强。结合消落带土壤颗粒表面特性分析、吸附特征参数与理化性质相关性分析的结果,认为消落带土壤具有较小的粒径分布,较高的有机质含量和Fe含量是影响不同高程消落带磷吸附能力的重要原因,且主要受到冬季淹水沉积和夏季降雨侵蚀的影响。低高程消落带土壤具有较强的磷吸附能力,对于控制库区水体富营养化具有一定的积极意义。     

金沙江建库对三峡水库泥沙淤积的影响

金沙江上梯级水库的修建必然影响水库淤积发展过程,进而水库的长期运用及影响航运状况。本文运用一维及二维泥沙数学模型计算分析了金沙江建库对三峡水库泥沙淤积及航运的影响,一维计算结果表明,上游建库的综合作用将延缓三峡水库的淤积发展过程,上游建库情况下,变动回水区河段在三峡水库运用前40年内不会出现泥沙淤积问题;重庆河段整体呈现冲的趋势,100年内基本不发生淤积。二维计算结果表明,相对于上游无库情况下,金沙江建库后,重庆河段长江干流泥沙淤积量及淤积厚度明显减少,甚至出现冲刷,航运条件明显改善;金沙碛河段受金沙江建库影响较小,仍会出现碍航问题,需要进一步整治。     

金沙江建库对三峡水库泥沙淤积的影响

金沙江上梯级水库的修建必然影响水库淤积发展过程、水库的长期运用及影响航运状况.运用一维及二维泥沙数学模型计算分析了金沙江建库对三峡水库泥沙淤积及航运的影响.一维计算结果表明,上游建库的综合作用将延缓三峡水库的淤积发展过程;上游建库情况下,变动回水区河段在三峡水库运用前40年内不会出现泥沙淤积问题.重庆河段整体呈现冲的趋势,100年内基本不发生淤积.二维计算结果表明,相对于上游无库情况下,金沙江建库后,重庆河段长江干流泥沙淤积量及淤积厚度明显减少,甚至出现冲刷,航运条件明显改善;金沙碛河段受金沙江建库影响较小,仍会出现碍航问题,需要进一步整治.     

长江中下游的河床纵剖面演变分析及预测

为预测长江中下游河床纵剖面的演变趋势,利用最小能耗率理论计算了该江段的平衡河床纵剖面,研究了这些河段河床演变规律及其未来的变化。分析了长江水库拦沙、河道采砂、近期水沙变化、未来引水及需水量增长等因素。结果表明,长江中下游河床纵剖面还未达到动态平衡,大部分江段以淤积为主。在没有人类活动影响下,达到动态平衡还需要很长一段时间。由于引水和需水量的增长,未来长江中下游达到动态平衡需要淤积更多的泥沙。     

柳河流域悬移质泥沙颗粒特征分析

为了探索流域悬移质泥沙变化特征及其与含沙量问的关系，选用柳河流域水文站泥沙观测数据进行分析。结果表明，由于沙源不同，非汛期悬移质泥沙粒径一般大于汛期，在流域上、下游d50随含沙量分别表现出增大和减小的趋势。在泥沙的分选沉降作用下悬移质泥沙粒径一般为上游大于下游。在上游，d50、大于0．05mm沙重百分数随含沙量的增大而减小，后又增大，小于0．01mm沙重百分数情形相反。在下游也可得出类似变化关系，但d50、大于0．05mm和小于0．01mm沙重百分数随含沙量变化的转折点不同。     

基于TM影像的长江口悬沙浓度遥感反演定量模式研究

近年来,由于水利工程等因素,长江入海径流量变化较大并导致入海泥沙量明显呈下降趋势,必会影响海岸带环境．利用遥感技术研究泥沙含量不仅速度快,效率高,周期短,而且对分析河口海岸带冲淤变化,研究流域入海物质通量、物质循环、河口沙洲变化,港口建设,航道治理以及海岸带环境管理都有十分重要韵意义．利用长江口TM影像数据以及现场采集的多个长江口表层悬沙浓度数据,建立悬沙浓度遥感定量反演模式．通过对遥感数据预处理,运用不同的悬沙反演模式进行回93分析,得到低浓度悬沙水体运用多项武模式反演效果较好,高浓度表层悬沙水体运用乘幂模式反演效果较好,同时应用Arcgis软件绘制成悬浮泥沙空间分布图,并归纳出长江口悬沙分布和输移的基本规律．     

长江上中下游河道水沙特征和水沙关系简

利用1950—2010年间宜昌、汉口和大通站的有关资料,对比分析长江流域上中下游河段的径流量和输沙量特性及其在时间上和空间上的变化规律.1950—2010年宜昌站多年平均径流量为4.32×10¹¹ m³,汉口站为7.07×10¹¹ m³,大通站为8.96×10¹¹ m³,上游来水量与中下游来水量各占一半左右.年际间年径流量存在波动变化,但未出现明显的趋势性增减变化.而三峡水库建成后径流量存在年内削峰补枯现象;1950—2010年宜昌站多年平均输沙量为4.34×10⁸ t,汉口站为3.59×10⁸ t,大通站为3.90×10⁸ t,泥沙主要来源于上游流域.而年际间年输沙量从20世纪80年代开始出现下降,尤其2003年三峡水库建成后输沙量出现锐减,宜昌站年平均输沙量降为0.54×10⁸ t,汉口站为1.17×10⁸ t,大通站为1.52×10⁸ t,汛期输沙量减少更明显,而且不同粒径组的悬沙输沙量出现不一致的下降,这与中下游河床和岸滩沉积物再浮悬泥沙及湖泊补给的泥沙组成有关.对悬沙不同粒径组的输沙量与径流量之间建立散点关系图,表明D≥0.1 mm泥沙粒径组的线性关系较好,而全沙粒径组尤其是细颗粒组相关性较差,符合河流动力学的相关理论.本研究成果对认识近年来人类活动干扰下的长江流域水沙变化有着重要的现实意义.     

无坝引水工程闸前泥沙淤积分析

为了研究取水闸前泥沙淤积和闸前河床的边界条件之间的关系,对新疆某无坝引水工程进行了动床河工模型试验,研究发现在取水闸前有严重的泥沙淤积现象。从河床演变角度进行分析,闸前泥沙淤积严重主要是由于在取水口前进行人工取直,致使河床边界条件由弯曲型向顺直型改变,以及闸前流速的减小。这一研究结果对泥沙淤积问题有一定借鉴意义。     

没冒沙水域水沙运动特性及筑库工程对其影响

以多年数据资料,特别是最新的2003年9月,12月洪枯季和2004年1月枯季南槽没冒沙水域以及邻近水域各定点观测水沙数据资料为基础,采用水文学、泥沙运动力学和数理统计的方法对没冒沙水域的水沙特性进行了分析.结果表明,该水域落潮流速大于涨潮流速,落潮历时比涨潮历时长;净水量向外海,呈落潮流优势;含沙量普遍较高,大潮平均含沙量1.40 kg/m3,小潮平均含沙量0.60 kg/m3,洪季含沙量比枯季高,洪季大潮涨潮含沙量比落潮高,小潮则相反;枯季不论大小潮,一般都是落潮含沙量大于涨潮含沙量;含沙量垂向梯度的大小潮变化、洪枯季变化和涨落潮变化明显.并且用水流连续方程和拟合挟沙力公式推算了水库工程建设后水流流速和含沙量的变化,估计将对南槽产生一定影响.      

长江口拦门沙航道(北槽)回淤分析

北槽是长江四个出口之一.在拦门沙有8公里长的航道水深不足,1984年进行了疏浚.资料表明:挖槽航道内,大潮冲刷,小潮淤积.在洪季小潮时,滞流点移向挖槽段下游.由于絮凝和扩散作用,河流带下的泥沙沉积在滞流点向陆一侧的挖槽段内.在枯季小潮时,滞流点移到挖槽段上游,但密度水流把横沙东滩串沟和九段沙下泄的泥沙推到上游,那里的切力小于临界冲刷切力,淤积的泥沙不能再一次悬浮.这样,淤积的位置与每一潮的涨潮水流搬运泥沙之距离有关,因此实际的回淤地点一般与洪季小潮时回淤相同,均发生在相对较短的挖槽段内.     

Sr-Nd isotope stratification along water depth: An example from Datong hydrological station of Yangtze River

This study examines the effects of hydrologic sorting and mixing of sources on the Sr-Nd isotopic compositions of suspended sediments at different water depths. The samples were collected from three layers (surface, middle and bottom) at Datong hydrological station of Yangtze River during the flood season of 2010. Our results show that, 87 Sr/ 86 Sr values decrease from surface to bottom, ranging from 0.730332 to 0.720857. ε Nd (0) values range from 14.75 to 10.09, with surface sediments being the most negative. The isotope composition at the middle layer can best represent the mean isotopic composition of the total suspended sediments transported by a river. It is believed that the stratification of Sr-Nd isotope is attributable to mixing of sediments from different sources due to hydrological sorting. Sediments from the upper stream are found to be coarser, and tend to contribute more to the lower water column. Although Sr-Nd isotope is a well acknowledged tool to trace sediment provenance, the current study suggests that the grain size of the samples and the sampling locations should be taken into consideration when applying this method to provenance study.     

长江三角洲南翼第四纪沉积层序及其与古环境演变的耦合

为研究长江三角洲南翼第四纪地层划分及其与古环境演变的耦合关系,对长江三角洲南翼的第四系BZK02孔(孔深322. 1 m,取芯率大于96%),进行沉积物粒度、孢粉和微体古生物分析,结合岩性地层讨论了上新世以来钻孔揭示的孢粉组合、古环境演化、沉积层序和古气候特征。结果表明,研究区上新世以来经历了多次环境变化,孢粉类型鉴定133种,有孔虫鉴定17属29种,介形类鉴定7属8种。钻孔自下而上揭示岩性第四纪沉积地层依次为上新统嘉兴组一段(299. 8～322. 0 m)、早更新统嘉兴组(160～299. 8 m)、中更新统前港组(87. 3～160. 0 m)、晚更新统东浦组(72. 0～87. 3 m)、晚更新统宁波组(18. 6～72. 0 m)、全新统镇海组(0～18. 6 m)。古环境演化主要表现为上新世以残积坡、河流沉积为主,气候温冷偏湿;早更新世以河流相、河湖相沉积为主,气候经历温暖湿润-寒冷干燥变化的2个旋回;中更新世早期为河流-滨海相沉积,气候温暖湿润,晚期为河湖相沉积为主,气候温凉干燥;晚更新世以河湖、潮坪、河口沉积环境为主,气候经历温暖湿润-温暖偏干-温暖偏湿-寒冷干燥变化;全新世以浅海相、河湖相、湖沼相沉积环境,气候特征早期为干冷,晚期温暖偏干。     

海口湾波浪漫滩区及其邻近水域悬沙观测特征初步分析

波浪漫滩是海滩上水陆分界线随波峰向岸推进,随波谷向海回退的现象,它是近年来海岸水沙运动研究的前沿科学问题,其水沙运动观测分析更是需要优先研究的课题。选择海口湾假日海滩,在2013年11月下旬进行了波浪漫滩区及其邻近水域悬沙观测,观测结果表明:1在进行漫滩流速分析时,分别对上爬和回退的平均速度进行统计,两个坡度下上爬速度大于回退速度分别占80%和65%,说明波浪漫滩过程上爬速度通常要大于回退速度;2波浪漫滩区比邻近水域的平均含沙量高1 000倍左右;3波浪漫滩区内从海向岸的悬沙浓度逐渐降低,下界(靠海侧)、中间位置、上界(靠岸侧)的平均悬沙浓度分别为67 059.6mg/L、50 290.9 mg/L、15 762.0 mg/L;4波浪漫滩区悬沙浓度变化随机性强,对其测量和特征分析提出了更高的要求。