新情势下长江河口南槽河床冲淤演变特征

随着长江流域来沙的锐减、河口涉水工程的建设、生态环境保护力度的加大和通航环境的高效利用,长江口河势将面临着新一轮的调整。以长江口南槽河床冲淤演变为研究对象,采用河床演变分析的方法对南槽近十年来多次水下地形和航道水深数据进行了分析,并对南槽航道治理一期工程效果进行了讨论。结果表明:2010-2018年,南槽主槽整体呈冲刷态势,江亚南沙头部窜沟冲刷发展,沙尾冲刷下延;2018年至今,江亚南沙头部窜沟由冲刷环境转化为淤积环境,其他区域冲淤形势基本未变;南槽断面主槽形态总体稳定,在主槽总体冲刷背景下,“拦门沙”逐渐被削平,加上南槽航道治理一期工程的作用,南槽6 m以深河槽容积明显扩大,且保持较好的稳定性。近期南槽河势变化是流域来水来沙和河口自然、人类活动影响的综合结果,南槽航道治理一期工程对近期江亚南沙的地形变化起到了重要影响,工程有效地控制了江亚南沙河势,遏制了局部冲刷发展的趋势,有利于稳定南槽航道的北侧边界。

海温异常对长江流域夏季典型旱涝的影响研究

为研究长江流域夏季旱涝特征及其与海温异常之间的关联性,基于中国326个气象站降水量、NCEP/NCAR再分析资料等,采用合成分析、EOF分解等方法,分析了长江流域夏季典型旱涝年的降水分布、同期大气环流及前期海温特征,并以2018年为例,初步揭示了2018年前期海温异常对大气环流的可能影响。结果表明:①长江流域夏季典型旱年,仅嘉陵江和岷沱江会表现出局部偏涝,全国为典型的Ⅰ类雨型,多雨区位于黄河流域及以北地区。前期冬季赤道太平洋表现出类拉尼娜的东冷西暖分布,同时黑潮区海温偏低,西风漂流区海温偏暖。受多海域协同作用,同期欧亚环流场上自西北向东南呈现出“+-+”三极型分布,东亚地区为自北向南“-+-”的EAP负位相。长江流域典型涝年,全国多为典型的Ⅱ类和Ⅲ类雨型,环流及海温呈现出相反特征。②2018年为典型的长江中下游偏旱年,仅在岷沱江降水偏多近3成,为历史第4多,与长江流域夏季降水的主模态正位相类似,解释方差达24%。③2018年前冬出现弱拉尼娜、春末夏初西风漂流区异常偏暖、NAT异常正位相,三者共同作用,使得东亚副热带西风急流偏北,东亚沿岸出现EAP负位相,大陆热低压明显偏强,东亚夏季风为1961年以来最强,同时副高脊线最北,造成夏季降水主雨带北推至华北、西北地区,岷沱江、嘉陵江异常多,而长江中下游异常少,为典型的Ⅰ类雨型。研究成果可为长江流域旱涝预测、水资源调度提供参考。

青海湖入湖口水温演变初步研究

受全球气候变暖的影响,青藏高原湖泊、河流的温度显著升高,水温变化与水生生物的繁育息息相关,但目前对于青海湖裸鲤洄游产卵的重要场所——河流入湖口的水温研究较少,水温变化对于裸鲤产卵的影响也尚不明确。因此本研究基于刚察气象站观测数据、中国区域地面气象要素驱动数据集(CMFD)、欧洲中期天气预报中心第五代陆面再分析数据集(ERA5-Land)、第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的多模式数据,尝试利用Fresh water Lake Model(简称FLake模式)模拟青海湖最大支流布哈河入湖口处水温并评估其适用性,探讨了再分析数据和CMIP6多模式数据驱动模拟历史(1981—2014年)水温的集合的优越性,预估了未来时期(2024—2100年)三种情景下的水温演变及成因,结果表明:(1)CMFD和ERA5-Land模拟水温的集合优于单个模式的模拟水温且在短期和长期模拟结果精度都较好,CMIP6多模式长期的模拟水温集合优于单个模式的模拟水温,可以较好的再现再分析数据模拟水温的集合。(2)未来布哈河入湖口的水温随着排放强度的增加显著升高,与水温呈正相关的气象因子从大到小依次为气温、比湿、向下长波辐射和向下短波辐射,呈负相关的气象因子是风速;除远期高排放情景(SSP585)的向下短波辐射,其他情景的气象因子与水温的关系均通过了95%的显著性检验。(3)近期(2024—2040年),三种情景的水温较历史时期均有少许升高,水温间的差异不大,青海湖裸鲤产卵的窗口期略微缩短,水温升高会对裸鲤的产卵造成轻微影响;中期(2041—2060年),三种情景的水温进一步升高,水温间的差异逐渐显现,裸鲤的产卵窗口期明显缩短,水温升高对裸鲤的产卵有一定的危害;远期(2081—2100年),三种情景的水温差异更显著,SSP126和SSP245情景的升高速率减慢;SSP585情景的水温升高速率依旧加快,水温持续升高导致裸鲤的产卵窗口期显著缩短,一定程度限制了青海湖裸鲤的产卵活动。

2016—2020年长江科学院发表的科技论文被SCI、EI和CPCI收录情况分析

利用SCI、EI和CPCI三大索引数据库对2016—2020年长江科学院所发表论文进行检索统计,运用文献计量法,从所收录论文的数量、专业、著者、作者群分布情况包括作者群年龄、学历、职称等方面进行统计、归纳和分析,并与前5 a统计数据比较,从产出论文这一侧面了解和反映长江科学院近几年来科研、专业和人才结构情况:科研实力和国际影响力得到较大增强,在保持传统专业科研实力的同时,新兴专业的科研实力也迅速提升,对外合作加强,拥有较高层次的科研人才队伍且趋于年轻化。研究结果可为长江科学院学科建设和科研绩效评估提供数据参考。

利用原位测试试验确定黄河口潮滩粉质土固结状态研究

黄河口泥沙快速堆积在河口一带,在波浪和潮波作用下,表层沉积物处于超固结状态,但试验中发现采用Casagrande作图法求取的黄河口粉质土先期固结压力往往偏大。为了了解黄河口粉质土固结状态、合理估算先期固结压力,在黄河口刁口流路三角洲叶瓣潮坪上,现场取土在试坑内配置了模拟黄河口快速沉积形成的流体状堆积物,利用原位测试手段(静力触探、十字板剪切试验和孔隙水压力测试),并在长期观测基础上,对比研究了1.0 m深度范围内试坑和潮滩原状土体固结过程及固结状态。研究发现:黄河口快速沉积粉质土在自重作用下固结很快,固结完成后,土体强度随时间发展呈现不均匀增长,沿深度方向从上到下出现高-低-次高不均匀固结特征;历经16个月后,试坑和潮滩原状土体先期固结压力进一步提高,固结不均匀性和结构性不断增强。从试坑土体自重固结完成后的实际固结状态及原状土体物理性质指标来看,Casagrande作图法结果偏大,采用静力触探比贯入阻力法、十字板剪切试验不排水抗剪强度经验公式法估算的试坑和潮滩原状土体先期固结压力数值更为可靠;同时该方法为土体固结状态研究提供了新途径。

典型大洪水下珠江磨刀门河口拦门沙演变模式研究

磨刀门是珠江八大口门中输水、输沙量最大的口门,也是珠江最重要的泄洪通道,在珠江三角洲水系中占有极其重要的地位,研究其拦门沙冲淤演变模式对磨刀门河口地貌演变趋势分析及未来治理开发工程规划具有指导意义。以2005年6月典型大洪水过程为例,建立二维波流耦合的泥沙数学模型,分析磨刀门河口拦门沙冲淤演变特征。结果显示,典型大洪水条件下,上游来水来沙丰富,波浪对泥沙的转运作用相对被弱化,能够在较短时间内促进浅滩等沙体发育,形成新的地貌单元,并促进两侧沙体以沙嘴的形态快速向前淤进,伴随发育河口次级分汊地貌单元。研究表明,影响河口冲淤演变特征的因素包括河道地形、流场、余流余沙场及水流挟沙力等,上游来水来沙量、潮汐、波浪等因素则主导河口拦门沙演变模式。

夏季长江口邻近海域活体底栖有孔虫优势种群及分布特征研究

针对长江口及其邻近海域活体底栖有孔虫相关研究较为缺乏的问题,本研究对2016年7月长江口海域33个站位的表层沉积物进行了活体底栖有孔虫属种的鉴定和分析。发现研究海域活体底栖有孔虫共23属31种,丰度范围为0~21 ind./g,简单分异度范围为0~16种。优势种群为优美花朵虫(Florilus decorus)、杰克逊小九字虫(Nonionella jacksonensis)、亚易变筛九字虫(Cribrononion subincertum)、耳状脓泡虫(Cancris auriculus)、日本半泽虫(Hanzawaia nipponica)、条纹判草虫(Brizalina striatula)、亚洲沙壁虫(Arenoparella asiatica)、毕克卷转虫变种(Ammonia beccarii vars.)和压扁卷转虫(Ammonia compressiuscula)。活体有孔虫丰度较高的区域多集中在A3和A4断面所在海域,而在研究区域的东北部海域丰度整体较低。除长江口门以外,近岸海域具有“丰度高、属种少”的特征,而在A3和A4断面的远岸海域,则具有“丰度高、属种多”的特征。有孔虫的分布情况表明,A.beccarii vars.是研究区域内活体分布最广的种群,F.decorus是活体占比最高的种群,同时也是除A.beccarii vars.以外分布最广的种群。C.subincertum的丰度随离岸距离的增大而迅速减小,是典型的近岸优势种。

长江流域青海区域水生生物完整性评价

依据《长江流域水生生物完整性指数评价办法(试行)》的要求和指标,通过梳理历史记录和文献,厘清了长江流域青海区域水生生物完整性评价的基准值;于2022年开展全面系统地野外调查,并对研究区域的水生生物完整性进行了评价。结果显示:长江流域青海区域鱼类种类基准值为20种,鱼类种类现状值为19种;长江在青海省境内的长江源河段、大渡河源河段,以及长江流域青海区域整体的水生生物完整性得分分别为88.22,82.67分和81.56分,完整性等级均为“良”。其中,长江源河段历史有记录以来的15种鱼类在此次调查中均被发现,反映长江源流域水生生物群落受人类干扰较少,重点保护物种完整。研究区域鱼类栖息地生境良好,但主要制约完整性的因素是水电站对河流的阻隔、外来物种入侵和关键物种川陕哲罗鲑的缺失。研究结果可为全面评估长江水生态完整性提供青海区域的基础数据,还可为科学评估长江十年禁捕成效、针对性开展水域生态修复提供科学依据。

黄河口泥沙的治理实践与评价

基于1855年以来黄河口的来沙量及其不同时期河口泥沙的输移分布特征,从入海流路、防洪安全、下游河道淤积和航道建设等4个方面对黄河口泥沙的灾害效应进行了论证分析。在总结黄河口泥沙治理历史的基础上,从防洪工程体系建设、强化河口河段泄洪排沙能力、减少河口来沙等3个方面对20世纪70年代中期以来黄河口所采取的泥沙处理对策进行了概括总结。结合国内外相关典型河口泥沙的治理经验和发展态势,从水沙关系调控、入海流路格局优化、利用海洋动力输沙和泥沙资源化利用等方面提出了今后黄河口泥沙的治理方向和主要策略。

黄河口西南侧小岛河河口天然牡蛎礁的牡蛎种群结构

牡蛎礁是生态系统服务价值高、但退化最严重及受关注度最高的海洋生境之一,牡蛎礁修复亦成为国际海洋生态修复的热点。掌握牡蛎自然种群状况及动态变化是评估牡蛎礁修复效果的基础。目前,我国天然牡蛎礁的牡蛎种群状况相关的背景资料较为缺乏。在黄河口西南侧的小岛河河口新发现天然活体牡蛎礁,但该牡蛎礁曾被大规模的商业采捕,亟需推进针对性的保护和修复研究工作。基于2021年11月对该牡蛎礁开展的牡蛎种群生态调查,分析其种类组成、年龄结构及生长特征。结果显示:该牡蛎礁分布有近江牡蛎(Crassostrea ariakensis)和长牡蛎(Crassostrea gigas)。牡蛎礁上以活体牡蛎为主,死亡牡蛎壳体数仅占6.1%—6.7%。活体牡蛎的密度和生物量分别为(2811±778)个/m^(2)和(21.97±30.43)kg/m^(2),近江牡蛎较多,其密度和生物量分别占比55.7%和76.4%。近江牡蛎和长牡蛎的年龄分别介于0+—4+龄和0+—2+龄,它们都以壳高介于30—40 mm及壳质量<5 g的0+龄个体数量居多(>80%)。近江牡蛎的壳体形态参数均值都高于同龄组长牡蛎的相应值。两种牡蛎壳体均呈负异速增长,不同龄级的壳体延展方向不同。拟合von Bertalanffy生长方程得到,近江牡蛎和长牡蛎的渐近壳高分别为286 mm和173 mm,估算的拐点年龄分别为5.47龄和2.56龄,两种牡蛎的生长曲线分布存在极显著差异(P<0.001)。以上结果表明,小岛河河口的天然牡蛎礁的牡蛎自然种群资源较丰富,具有高密度、低龄和低死亡率等特点,有较好的活力和扩张潜力,有利于被采捕后的礁体的恢复。两种牡蛎中,近江牡蛎因其具有较高的生物量和较长的生长年龄,对礁体形成和扩繁可能更为重要。建议对该天然牡蛎礁及牡蛎种群开展周期>3年的原位保护、修复和连续监测计划。

辽河口湿地信息提取及蓝碳储量时空演变研究

对滨海湿地的蓝碳储量与固碳能力的量化评估对减缓气候变化,充分发挥蓝碳的固碳能力,实现环境保护目标具有非常重要的现实意义.以辽河口湿地为研究对象,基于Sentinel-2A影像提取分析2017—2021年辽河口湿地信息,并借助InVEST评估模型对辽河口湿地蓝碳储量的时空变化特征进行量化评估和分析,预测研究区未来30 a蓝碳净碳固定情况.研究表明:(1)2017—2021年研究区自然湿地占比70%以上,总体呈现减少趋势;人工湿地占比20%左右,总体呈增加趋势.各湿地类型之间变化情况复杂,主要为自然湿地与人工湿地之间的相互转化.(2)2017—2021年研究区蓝碳总储量呈上升趋势,蓝碳总累积量呈下降趋势,但二者空间分布格局总体稳定,未发生剧烈变化.(3)研究区蓝碳净碳固定值在未来30 a总体呈上升趋势,到2050年蓝碳净碳固定总量可达3 094.270 7×10^(4)t,单位面积蓝碳净碳固定最大值将增至867.90 t/hm^(2),最小值将降至-63.03 t/hm^(2).

尾闾河道形态演变特征的模拟试验研究

尾闾河道是河流与海洋交互的关键地带,对其形态演变研究具有生态环境意义。采用物理试验方法对常见的喇叭状和蜿蜒状(河口左偏与右偏)尾闾河道演变过程进行模拟,研究不同水沙条件下河道演变规律,并以河相系数和相对粗糙度为基准对不同河型稳定性进行评估。试验发现:河道平面形态会经历一个“稳定—微变—强变”阶段;河床平均高程和比降随时间的增加而增大,模型河道上游和河口段变化最大,中游段变化最小;加沙时上游河岸侵蚀、河床淤积,加沙停止后下游与河口段河岸侵蚀大于河床侵蚀,河口分汊、摆动。平面形态不稳定区域:蜿蜒状为下游段,最大与最小河相系数相差6.51倍以上;喇叭状为河口段,最大与最小河相系数相差3.32倍以上。断面形态不稳定区域:左偏蜿蜒状为下游段,最大与最小相对粗糙度相差3倍以上;右偏蜿蜒状为上游段,最大与最小相对粗糙度相差2.03倍以上;喇叭状为下游段,最大与最小相对粗糙度相差4.09倍以上。

变化条件下长江口沉积地貌系统转型与应对

长江口是径流-潮汐共同影响的大型分汊河口三角洲复合系统,是推动长江经济带发展、长三角一体化发展等国家战略的核心承载区。为深入认识长江口沉积地貌系统演变规律,综合分析了长江口面临的变化条件、沉积环境、地貌演变、问题挑战及应对举措。研究表明,在全球气候变化条件下,长江口面临河流输沙量减少75%~90%、海平面持续上升、人类涉水工程数量增多等多重变化,长江口沉积地貌系统转化开始显现,河口河道窄深化,岸线日益固化,拦门沙地貌淤蚀转变,水下三角洲加速侵蚀,1950—2020年累计减少水域面积约1500 km^(2),由此引起的河道人工渠化趋势,可能导致河流来沙更加难以在河口系统内沉积,加剧减沙环境下的河口侵蚀和洪水灾害风险;河口系统整体呈现“自然淤涨—稳定调整—淤蚀转型—侵蚀萎缩”的演变趋势,长江口面临从泥沙沉积和自然缓慢淤涨过程,向侵蚀冲刷与人类驱动的适应调整转变。未来河口开发治理和保护需加强流域—河口—近海的自然-社会耦合机制研究,发展实时现场监测、中长期地貌数值模拟和数字孪生技术,兼顾生态保护和系统韧性与安全维护,增强河口系统应对洪水、侵蚀等灾害的抵御能力,保障长江口健康可持续发展。

长江口桁拖网最小网目尺寸的选择性研究

为完善东海区桁拖网最小网目尺寸标准,2017年6月和9月分别于长江口(30°50′~31°24′N,122°12′~122°26′E)近海使用主机功率88.2 kw和总吨位30 t的渔船进行套网法25 mm和35 mm网囊网目的渔获选择性试验,供渔政主管部门制定网目尺寸标准参考。本研究利用Logistic模型分别拟合虾蟹类优势种安氏白虾(Palaemon annandalei)、三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)和葛氏长臂虾(Palaemon gravieri)的选择性曲线,利用极大似然法估算模型参数。结果表明,桁拖网共捕获渔获物47种,包括鱼类23种,虾类13种,蟹类6种,其他类5种;虾蟹类优势种为安氏白虾、三疣梭子蟹和葛氏长臂虾,体长范围分别为17~45 mm、13~130 mm和18~52 mm。在25 mm标准网目尺寸下,安氏白虾、三疣梭子蟹和葛氏长臂虾的选择率为50%所对应的体长或甲宽(L_(50))分别为33.784 mm、30.850 mm和32.930 mm,选择系数(SR)分别为10.100 mm、7.978 mm和9.094 mm。各优势种的平均逃逸率均低于50%,三疣梭子蟹的逃逸率显著低于其他优势种(P<0.05)。研究表明,当网囊网目尺寸由25 mm增大至35 mm时,能够有效释放本研究海域的虾蟹类,建议适当增大现行网目尺寸标准。

钦江河口湿地茳芏分布变化及风险分析

茳芏是我国南方滨海湿地的特色代表种,具有护堤保滩、消减污染等重要生态价值。为了在海平面上升背景下更好地开展广西钦江河口湿地保护,本研究通过卫星遥感-无人机航拍-现场调查相结合的方法,明确了钦江河口湿地茳芏的分布变化及影响机制,并根据沉积速率、径流输入、海平面上升等信息分析了未来风险及对策建议。研究表明,2011—2022年,研究区内茳芏总面积由约0.28 km^(2)增加到了约0.36 km^(2),并呈现向海扩张的趋势。钦江河口湿地茳芏近期风险较小,但未来随着钦江径流量下降及悬浮物浓度降低,以及海平面上升,风险会逐步增加。建议定期开展海平面、滩面高程及茳芏分布区监测,并通过退养还滩、岸线修复等生态工程,为茳芏湿地应对中长期海平面上升提供缓冲空间。

粤北长江铀矿田隆升剥露历史和矿床保存——来自磷灰石裂变径迹热年代学的启示

粤北长江铀矿田是中国南方最重要和最具代表性的花岗岩型铀矿田之一。前人关于长江铀矿田的研究工作主要涉及铀矿成因、成岩成矿时代和铀矿化机制等方面,关于控矿构造研究也集中在矿床形成过程方面(如导矿、运矿和储矿构造),对成矿后矿床的剥露历史和保存研究甚少。本文通过磷灰石裂变径迹测试,恢复了长江铀矿田热演化历史,结果显示晚白垩世末以来表现为单向隆升剥露降温过程,在约63~55 Ma和44~34 Ma存在两次快速隆升过程,约34~5 Ma冷却速率较慢,为构造平静期,5 Ma以来又发生了快速隆升。自75 Ma至今长江铀矿田的隆升剥蚀量为3 km左右。矿田内被NEE向棉花坑断裂和NWW向油洞断裂分割的书楼丘、棉花坑和长排三个矿区隆升剥蚀量差异非常微小,说明棉花坑断裂两侧和油洞断裂两侧在新生代时期没有明显的差异升降,也进一步佐证了棉花坑断裂和油洞断裂的活动性不大。结合控矿构造的发育特点、3.2~5.6 km的成矿深度以及相关的成矿温压条件,表明长江铀矿田深部资源保存良好,深部具有很大的找矿潜力。

黄河河口治理战略实践及其研究综述

基于“战略”一词的概念定义,将黄河河口的综合治理归纳为防洪减灾安全、流路科学运用、泥沙调控处理、河流供给均衡、生态系统健康、人地系统协调发展等六大战略;系统梳理了各战略在河口治理中的实践历程和研究进展,总结分析各战略研究的适应性与局限性;在此基础上提出了今后开展黄河河口治理战略研究的主导方向。

数字孪生驱动的长江流域干旱防御平台设计与开发

在全球气候变化的背景下,长江流域发生了多次严重的高温干旱灾害,流域抗旱管理面临着旱情监测告警效率较低、旱灾预报预警精度不高、抗旱预案推演能力不足等瓶颈,迫切需要开展数字化转型。从长江流域抗旱减灾业务管理和“四预”应用需求出发,基于智慧水利和数字孪生建设的总体要求,综合运用WebGL、GIS等技术,建立了干旱防御数字孪生平台,研发了遥感干旱监测评估、干旱专业模型动态加载、旱警水位超限预警、抗旱预案可视化等关键技术,初步实现了“预报-预警-预演-预案”全链条贯通业务应用,切实提升了长江流域抗旱管理智能化、精细化水平,为流域干旱防灾减灾提供了技术支撑。

钦江河口盐水入侵距离预测模型研究

平陆运河工程是中国“西部陆海新通道”的重要水运基础设施,青年枢纽作为运河最下游的节点性控制枢纽,受钦江感潮河段的盐水上溯的影响,合理预测盐水入侵距离对认识青年船闸寿命与城市饮用水安全具有重要意义。利用钦江河口盐水上溯过程的实测数据,基于盐水上溯一维扩散稳态方程构建了考虑河口几何形状、潮汐作用及径流过程的高潮期盐水入侵长度预测模型,并通过径流与潮汐作用对钦江河口盐水入侵长度的影响分析,取得的主要结论为:当径流流量Q<100 m^(3)/s时,平陆运河工程后的高潮位期钦江河口盐水入侵长度L=10~27 km,较工程前增加了4.5 km;当径流流量Q<20 m^(3)/s时,钦江河口盐水将上溯至青年船闸闸下;枯水期,当河口潮差H 0>2.5 m时,青年枢纽减盐的最低泄流量须达到20 m^(3)/s。

变化条件下长江口防洪御潮及供水保障研究进展与展望

近一个世纪以来,全球气候变暖导致海平面持续上升,增加了整个长江口的水深,抬高了潮汐和风暴潮的基础水位,使得河口咸潮入侵,洪水和风暴潮发生的频率和强度增加。同时,由于长江流域水土保持和水库群建设,进入河口的泥沙量锐减,加剧了河口咸潮上溯,对区域人群生产生活产生一定影响。从全球气候变暖背景下长江口海平面上升和演变规律、长江口人类活动与气候变化影响下的动力要素变化、河口咸潮入侵时空分布和水盐交换机制及供水安全风险、海平面上升对海堤防洪御潮能力的影响、长江口地区防洪御潮韧性等5个方面总结归纳了现有研究成果,提出未来研究的方向,以期对保障河口地区水资源安全利用和防洪御潮能力提升提供参考。