Influences of Water Conservancy and Hydropower Projects on Runoff in Qingjiang River Upstream Basin

Hydrological data on the Upper Qingjiang River from 1960 to 2012 document trends of runoff caused by hydropower engineering projects and long-term changes in rainfall. Annual runoff correlates strongly with annual precipitation, but is significantly reduced after reservoir construction compared to earlier values. Comparisons of intense, pre- and post-construction rainfall events suggest that the Chebahe and Dalongtan reservoir projects respectively clips the magnitude of the flood peaks and delays runoff delivery.

基于等容瞬时单位线的水文模型研究

流域下垫面空间分布的不均匀性对径流的形成有较大影响,流域蓄水容量曲线解决了流域产流空间异质性的问题,但在采用瞬时单位线进行地表汇流计算时,又将其作为空间分布均匀的净雨处理,局部产流并没有实现局部的汇流。考虑汇流时间与蓄水容量的空间相关性,通过Copula函数构造二者的联合分布,以条件概率的形式反映不同蓄水容量处汇流时间的空间分布特征,进而以等蓄水容量为计算单元,提出了等容瞬时单位线的概念,相当于采用变单位线的方式计算单元产流量的地表径流,从而可以实现局部产汇流计算过程的统一。由此,创建了基于等容瞬时单位线的水文模型IIUHH,并根据Copula函数的类型构建了多种形式的IIUHH,最后选择清江上游作为案例进行验证。结果表明:Clayton型的IIUHH在研究区域表现更优,相比于新安江模型,Nash效率系数可以提高4%~12%,Kling-Gupta效率系数可以提高13%~27%,洪峰相对误差则可降低26%~36%,较大程度上提高了洪峰和洪水过程的模拟精度。研究成果可为流域高精度径流预报提供技术支撑。

清江流域岩溶地下水金属元素来源解析及健康风险评价

岩溶地下水是清江流域居民生产生活的重要水资源,甚至是部分地区唯一水源,因此揭示岩溶地下水金属元素来源及人群暴露的健康风险尤为必要。文章以清江流域岩溶地下水为研究对象,分析了46组岩溶地下水样品中10种金属元素(Al、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Co、Cd、Mn和As)。利用多元统计分析和正定矩阵因子分解模型(PMF)对清江流域岩溶地下水金属元素分布特征、潜在来源及贡献份额进行分析,并利用健康风险评价模型评价金属元素通过不同摄入途径对成人和儿童暴露的潜在健康风险。结果表明,定性分析与PMF定量解析结果较为一致,定性结果表明,Co、Cu、Pb、Mn和Al主要受原生地质作用影响,Ni和Cd主要受工业活动影响,As主要受农业活动影响;PMF模型的定量结果显示,研究区主要有5大影响因子,因子1为矿业活动,平均贡献率为14.4%,因子2为轻工业生产活动,平均贡献率为26.3%,因子3为农业活动,平均贡献率为19.3%,因子4为道路交通作用,平均贡献率为17.8%,因子5为原生地质作用,平均贡献率为22.2%。居民通过饮用途径暴露的总健康风险高于皮肤渗入途径,成人通过饮用途径暴露的健康风险低于儿童,但成人通过皮肤渗入途径暴露的健康风险高于儿童。Cr是引起健康风险的主要致癌金属元素,在清江流域岩溶地下水资源开发利用时应重点关注。

联合PS-InSAR和SBAS-InSAR的鄂西山区滑坡隐患识别——以长阳县清江流域为例

针对鄂西山区滑坡等灾害频发,而部分地区因为地形陡峭调查困难以及潜在滑坡隐患区的空间分布与未来发展趋势不明的难题,如何利用InSAR技术获取的地表形变数据实现滑坡隐患区早期识别成为滑坡研究的热门方向。利用Sentinel-1A升轨数据,分别基于PS-InSAR和SBAS-InSAR技术获取长阳县清江流域北岸2020年7月至2021年12月的地表形变信息,再将两种方法得到的地表形变信息进行叠加融合,综合考虑研究区的地质背景条件、历史滑坡点以及第四系覆盖层厚度等因素,识别出研究区可能发生滑坡的隐患区,并结合GNSS监测数据对识别结果进行可靠性分析。结果表明:基于PS-InSAR、SBAS-InSAR技术得到的研究区地表形变速率范围分别为-32.03~16.74 mm/a、-53.33~26.94 mm/a,根据自然断点法联合分析两种方法得到的监测结果,最终将研究区地表形变速率划分为5个等级,并识别出研究区有18处滑坡隐患区,总面积为27.58 km^(2),主要分布在研究区西部招徕河至资丘镇沿清江段;将PS与SBAS两种InSAR技术的解译结果进行融合判译,不仅能够进一步提高滑坡隐患区识别的精度,为区域地质灾害防控提供更加可靠的科学依据,同时也为基于InSAR技术的滑坡隐患区识别提供了新的思路。

湖北省清江流域土壤侵蚀时空变化及影响因子研究

为探究湖北省清江流域的土壤侵蚀变化特征及影响因子,通过修正通用土壤流失方程(revised universal soil loss equation,RUSLE),探讨了清江流域2005—2020年土壤侵蚀的变化特征和土壤侵蚀与影响因子的关系;同时,借助地理探测器,探究了影响土壤侵蚀的主导因子。研究发现,2005—2020年清江流域的土壤侵蚀模数均值呈现先升后降再升的趋势,清江流域的主要土壤侵蚀类型为微度侵蚀,其次为轻度侵蚀;清江流域2005—2020年土地利用类型主要为林地和耕地,土地转移主要集中在林地与耕地,其中,耕地土壤侵蚀程度重于林地;清江流域土壤侵蚀在植被覆盖度(fractional vegetation cover,FVC)为[0.6,0.8]的区域最为严重;地理探测器结果表明,FVC是影响土壤侵蚀的主导因子,FVC和土地利用的交互作用对土壤侵蚀变化的解释力最高。该研究可为清江流域的水土流失防治工作提供一定的依据。

清江流域覃家田滑坡成因机制及稳定性分析

覃家田滑坡位于清江流域隔河岩库区,是灰岩顺向岸坡区沿软弱夹层滑移的代表。水库(区)蓄水后前缘塌岸变形明显,其稳定性直接关系到3户共12人的生命财产安全及隔河岩水库的正常运行。通过野外调查,采用工程地质测绘、钻探、槽探等工程勘查手段,查明滑坡形成条件,分析滑坡形成演化历史和成因机制,并应用极限平衡分析法对滑坡进行了稳定性计算。滑坡稳定性主要受暴雨、水库水位涨落等外动力因素的影响;稳定性计算表明,该滑坡整体稳定性较好,但在暴雨加库水位骤降工况条件下稳定系数有所降低,局部存在滑塌的可能。

抽水蓄能电站洪水影响评价研究

科学合理地分析抽水蓄能电站水库影响范围内的洪水安全至关重要。首先回顾了抽水蓄能电站洪水影响评价的发展历程,然后以石台、钟祥、清江这3座不同类型抽水蓄能电站为例,探讨抽水蓄能电站洪水影响评价的特点及技术方法,通过对比不同电站在洪水影响评价中的共性和差异,分析了评价方法的适用性和有效性,并根据不同抽水蓄能工程特点总结了洪水防范措施。结果表明:随着相关法律法规的完善和技术标准的统一,抽水蓄能电站洪水影响评价不仅关注项目本身的防洪安全,还更加注重综合性和系统性,强调对周边环境影响的全面评估。抽水蓄能电站洪水影响评价技术方法主要包括水库洪水调节计算、水库泥沙淤积分析计算、壅水分析计算等。抽水蓄能电站洪水影响评价共性体现在评价范围和内容上,主要包括水库调节计算、回水影响分析和下游河道影响评估等;差异则体现在各电站的工程特征、地理位置、水文特征等方面。抽水蓄能电站工程新建水库采取洪水防范措施需考虑防洪保护对象和下游生态用水需求等;利用已建水库的抽水蓄能电站洪水防范措施需充分考虑抽水蓄能电站运行对已建水库工程和库周可能新增的洪水影响。

长江和清江洪水遭遇风险分析

引入混合von Mises分布拟合了长江上游与清江年最大洪水发生时间的双峰特征,即夏汛和秋汛。随后应用Copula函数分别构造了两江年最大洪水发生时间及发生时间与其量级之间的联合分布,研究了最大洪水发生时间及发生量级遭遇的风险特征,计算得出两江洪水遭遇的两个峰值点7月15日和9月13日的风险率分别为0.02%和0.008%;并定量估算了7月15日两江洪峰流量达到荆江河段安全流量及最大防洪能力的遭遇风险,其最大风险率分别为6.0×10-5和5.8×10-6。最后,绘出了两江同频率洪水的日遭遇风险图和非同频率洪水在遭遇时间两个峰值点的风险图,可为三峡水库和隔河岩水库进行风险调度或补偿调度提供一定依据。

清江中游隔河岩库区偏山滑坡形成机制及稳定性分析

偏山滑坡位于清江中游隔河岩库区,距隔河岩大坝54 km,是该库区的大型滑坡之一,其稳定性直接关系到50多户200多人的生命安全及隔河岩水库的正常运行。通过野外调查,采用工程地质测绘、钻探、物探、槽探等工程勘查手段,分析该滑坡的形成机制,查明除地形地貌、地层岩性、物质结构外,滑坡稳定性主要受暴雨、水库水位涨落等外动力因素的影响;从深部位移及地表位移、地表裂缝的监测结果分析,滑坡局部产生变形及位移,正处于蠕变阶段;通过滑坡稳定性计算,结合滑坡形成机制及影响因素分析,滑坡整体稳定性较好,但滑坡在暴雨加库水位骤降条件下,稳定系数有所降低,局部存在滑塌的可能。

烤烟主要化学成分因子分析和综合评价

以湖北省清江流域7个烤烟主产区21个烟叶样品为供试材料,对烤烟中10种主要化学成分进行了相关分析和因子分析,并利用因子得分进行综合评价。结果表明,烤烟主要化学成分存在显著或极显著的相关性。相关系数矩阵前4个特征根的累计贡献率已达91.400%。由化学成分的因子载荷矩阵得到4个主因子,即碳氮因子、燃烧性因子、氮碱比因子和淀粉因子。综合评价为利用烤烟化学指标评价烤烟品质提供新方法,并为烟叶的工业可用性提供参考。

鄂西清江流域滑坡崩塌致灾背景及成灾模式

鄂西清江流域是我国滑坡崩塌地质灾害易发区。在该区域11个县市地质灾害详细调查成果基础上,运用归纳和类比等方法,对区内2 276个滑坡和567个崩塌(危岩)的要素数据进行统计分析;归纳总结了区域滑坡崩塌的基本发育特征和分布规律,并从构造作用、岩性组合、河流地貌演化、人类活动、降雨等几个方面,分析多种致灾背景对滑坡崩塌的不同影响和控制作用;继而根据主控因素归纳分析了区内滑坡具有的降雨型、箱形(紧窄)背斜型、宽缓向斜型和水库型等4类主要成灾模式,以及崩塌(危岩)具有的宽缓向斜型和岩溶石柱型两类主要成灾模式;指出了今后需要重点防控的三种类型滑坡崩塌风险。

清江茅坪滑坡形成演化研究

茅坪滑坡是清江隔河岩库区当前变形最严重的大型滑坡,其形成演化研究对于茅坪滑坡发展趋势预测和防治有重要意义。首先,论述清江茅坪滑坡的研究现状,根据清江河谷岸坡发育演化的的地质历史和环境,从河谷演化的角度推定茅坪滑坡发生的时间上限为晚更新世。其次,研究茅坪滑坡的滑带和滑体结构特征,使用工程地质力学分析方法研究茅坪滑坡滑带和滑体物质的来源和成因。最后,讨论茅坪滑坡的形成演化过程与机制。

基于GIS和SWAT模型的清江流域面源污染模拟研究(英文)

水体面源污染评价研究是一项复杂的工作,涉及面广和要求有较长时间序列的数据。面源污染模型很大程度上依赖于对于流域的特征描述的相关参数,因此提高输入模型参数的精度,有利于提升流域面源污染的径流、泥沙和营养物质的产出模拟效果。GIS和面源污染模型的有机结合是当前面源污染模拟研究最有效的方法。本研究建立了基于GIS的基础数据库,其中包括DEM、土壤类型、土地利用、气象数据以及农业耕作管理数据等。面源污染模拟的产生和形成具有很大的不确定性,这更加增加了监测和控制面源污染的难度。探索影响面源污染的主要因素,研究其不确定性对于提出和制定污染控制措施至关重要。本研究进行了清江流域面源污染的参数敏感性分析,根据观测数据对SWAT模型进行验证和率定,并利用SWAT模型进行模拟,揭示了清江流域面源污染的时空分布特征,确定了清江流域水土流失风险区。结果表明清江流域的面源污染主要发生在丰水期,不同的土地利用方式、农业耕作制度以及降水等是影响径流量和营养物质产生的主要因素。

基于SWAT模型的清江流域径流模拟研究

SWAT模型已有针对北美地区流域建立的数据库,将模型应用于我国流域时,需要另行构建数据库,主要包括土壤数据库和天气发生器。以清江流域作为研究对象,分别采用SPAW程序和土壤渗透率经验公式估算土壤水分参数及土壤下渗率,对研究区土壤按美国标准采用水文分组等方法建立土壤数据库;利用PcpSTAT、Dew02等程序估算部分难获得的气象因子,构建天气发生器。依据前述数据库建立的SWAT模型对清江流域径流分别进行月模拟和日模拟,结果表明,构建的SWAT模型在清江流域的应用取得了良好效果,模拟精度较高,对该地区水资源管理具有一定的参考和借鉴价值。

鄂西清江中上游高海拔砾石层ESR定年及地质意义

在鄂西清江中游建始、巴东地区、上游利川地区的野外地质调查中,发现多处残留的高海拔河流相砾石层,其特征指示砾石层可能为NNE向古水系残留的"高阶地"。对高海拔砾石层进行了ESR测年,清江中游建始、巴东地区高海拔砾石层形成于早更新世末中更新世初(677±67)^(789±78)ka,上游利川地区高海拔砾石层形成于中更新世中期(371±37)^(551±55)ka,说明早更新世末中更新世初,清江中游地区尚发育NNE向古水系,而直至中更新世中期,清江上游利川地区仍发育NNE向古水系。这可能指示清江袭夺中游水系发生于早、中更新世之交,袭夺上游水系发生于中更新世中期,现代清江水系形成于中更新世中期之后。由于清江贯通、长江贯通三峡都与青藏高原末次快速隆升有密切关系,从而指示长江贯通三峡的方式总体上可能也是自东向西的不断袭夺,而贯通时间则可能要稍早于清江。

清江流域旅游资源分布规律及成因

通过对清江流域复杂的自然条件和环境的概括，说明了该地区丰富多彩的自然和人文旅游资源形成的根本原因．以该地区最具特色的自然景观———地质地貌景观为主要研究对象，阐述了地质过程、地貌演化是该地区其他自然旅游景观形成、演化的主要动力和控制因素．同时。

鄂西清江岩溶与地质灾害的关系

鄂西清江流域碳酸盐岩分布广泛,岩溶地质灾害较为发育。文章在清江流域11个县市地质灾害详细调查成果基础上,运用统计归纳和工程地质类比等方法,分析清江岩溶与地质灾害的关系表现在4个方面:岩溶水系统导致岩溶塌陷(及灾害链);溶蚀扩张和岩溶化诱发加剧滑坡和崩塌,溶蚀风化形成危岩(潜在不稳定斜坡);钙质胶结的存在加强了滑坡崩塌的稳定性;岩溶与地质灾害易混淆,以新塘石林为例强调二者之间需甄别。指出碳酸盐岩区地质灾害调查应加强岩溶孕灾地质背景研究;研究钙质胶结的分布规律与加固效果可应用于滑坡和崩塌防治。

清江中下游岸坡稳定性对河流地貌过程的响应

山地滑坡崩塌是岸坡演化过程中的重要地质事件,其发生发展与河流地貌过程密切相关。目前,对滑坡影响因素的研究虽多,但大多局限于滑坡本身的具体研究。通过河流地貌过程研究,进而探讨岸坡稳定性对河道变迁的响应关系,有助于更深入地认识岸坡演化规律,为岸坡稳定性的评价与预测奠定基础。本文采用自然历史分析法和类比法,结合年龄测试手段,在系统研究清江中下游古宽谷(双底谷中谷和单底谷中谷)和河流阶地的基础上,重建了河流演化和变迁的大致过程,并确定其起始时间为中更新世晚期;通过对滑坡与阶地年代对比,以及滑坡分布与不同演化河段的对应分析,发现滑坡发育的4个高峰期与4级阶地的时代较为吻合,而且对应4种演化类型河段内的岸坡稳定性具有明显的差异和规律。

鄂西清江下游中更新世晚期以来的河流演化

随着水利水电和旅游经济的发展,清江流域已成为众多学科研究关注的热点,清江的形成与演化也得到了学术界重视。探讨清江的河流演化有助于研究地质灾害的发生机理,为当地减灾防灾工作提供理论支撑。在清江下游多处河段存在以双底谷中谷为代表的古宽谷,它们呈线状连续分布,与现今河道大致平行,是清江下游河道变迁的重要证据。通过古宽谷内的代表性河流阶地年龄数据,可以较为准确地梳理出河流演化过程的时间序列。从清江下游的双底谷中谷和其中的河流阶地的系统调查研究入手,通过自然历史分析法和类比法,结合阶地物质光释光年代测试方法,重建了中更新世晚期以来清江下游大致的河流演化过程,同时提出山地河流演化存在去直取弯、袭夺归并和变换的特点,指出地壳差异隆升是导致河道变迁的主要因素,提出通过河流演化过程的研究探讨岸坡稳定性的思路。

基于流域水文地貌系统的清江流域地貌研究

通过对清江流域复杂的地质构造条件和河流水文特征进行概括,从流域水文地貌系统的角度分析了该地区最具特色自然景观的形成机制。阐述了峡谷、石柱式峰林形成的主要动力和控制因素。根据石柱式峰林的形成机理不同于其他喀斯特地貌,认为它是一种新的地貌类型。