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三峡水库蓄水初期沉积物有机碳的分布特征汪志江;黎国有;王雨春;肖尚斌【摘要】三峡水库建成后,库区水体流速减慢,导致大量泥沙淤积,为揭示其沉积物总有机碳(TOC)分布特征,分别在干、支流设置8个和9个监测断面获取沉积物柱状样,以2 cm为间隔,在室内进行了粒度分析和总有机碳(TOC)含量测定.结果表明,干流总有机碳(TOC)含量最大值出现在磨刀溪断面,最小值出现在云阳断面,分别为1.05％、0.72％,总体上,干流总有机碳(TOC)含量沿程波动较大,无明显变化规律,说明沿程水动力条件复杂;支流从上游到河口处,总有机碳(TOC)含量基本呈现递减的趋势.在垂向上,不同区域总有机碳(TOC)含量随深度的变化无明显的规律.此外,干流沉积物中总有机碳(TOC)含量与黏土含量呈正相关关系,另外,支流沉积物中总有机碳(TOC)含量与细粉砂含量表现为极显著正相关关系,由于激光粒度仪测试沉积物的结果通常是细粒组分偏粗,所以三峡水库沉积物中TOC含量受粒径较小的物质影响显著.【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(041)002【总页数】6页(P11-16)【关键词】三峡水库;沉积物;有机碳;粒度【作者】汪志江;黎国有;王雨春;肖尚斌【作者单位】三峡大学水利与环境学院,湖北宜昌443002;珠海水务集团有限公司,珠海519000;中国水利水电科学研究院水环境研究所,北京100038;三峡大学水利与环境学院,湖北宜昌443002【正文语种】中文【中图分类】X524三峡工程是世界上最大的水力发电工程,修建三峡大坝引起的环境问题,特别是库区的环境问题受到普遍关注[1-7].2003年三峡水库开始蓄水至今,库区的生态环境问题慢慢地显现出来,尤其是支流库湾水体富营养化现象[3].另外,沉积在水库底部的动物植物残骸、黏土、泥沙、矿物质等,在长时间的物理、化学、生物作用下最终形成底泥[4].而有机碳是底泥的重要组成部分,同样也是生源要素中的重要部分,水库底部几乎所有的生物地球化学过程都与其息息相关[6-7].目前,水库底泥中碳的储存特性研究报道较少(特别是水库蓄水初期),由于水库底泥中存在重金属和有机农药等污染物,人们常将其作为研究重点[8],而忽略了水库蓄水初期底泥中有机碳的分布特征. 本文选取三峡水库蓄水初期进行研究,通过调查三峡水库干、支流总有机碳(TOC)沿河流纵向及垂向的分布特征,重点讨论了总有机碳(TOC)含量与粒度之间的相关关系,旨在为全面而系统地认识水库的沉积物属性和其他环境科学问题等提供基础性的依据.1 材料与方法1.1 三峡水库概况水库所处地理位置为东经106°～111°50′,北纬29°16′～31°25′之间,长度大约660 km,整个三峡水库的气候变化较大,夏热伏旱,秋雨连绵,冬暖春寒,风力小、湿度高和云雾多等特征[9],是典型的湿润亚热带季风气候.库区最大的两条支流是嘉陵江和乌江,而三峡库区长江沿岸主要的一级支流总共有40条,其中綦江、龙溪河、小江、磨刀溪、大宁河和香溪河[10]是流域面积超过3 000 km2的支流.1.2 样品采集和预处理1.2.1 监测方案与样品采集采样时间从2010年11月初至12月中旬,选取8个干流断面,如图1所示,依次为茅坪、郭家坝、巴东、奉节、长江磨刀溪、云阳、忠县、寸滩,典型支流选取香溪河、小江和大宁河,将采样点分为上游、下游以及河口处,所以支流共布设9个断面.用柱状采样器[11]采集沉积物样品,在采样现场按0～2 cm进行分层,立即测定沉积物的p H、Eh等指标,将采集的所有样品均装入带有刻度的离心管中,并进行密封低温保存,最终带回实验室分析各种指标.图1 研究区采样点分布1.2.2 预处理故将运回实验室的样品通过3 500 r/min高速离心机进行分离,离心后剩下的沉积物需放入冷冻干燥机中干燥3～5 d至恒重,将干燥后的样品取出,用玛瑙研钵研磨,并通过200目的分选筛进行筛选,筛选后的样品装入密封袋并做好标记,存放于玻璃干燥器中,直至完成实验分析.1.3 实验方法1.3.1 有机碳的测定实验时采用外热法[6]测定总有机碳(TOC)的含量.为了减少实验误差,保证实验数据的可靠性,在测定每组样品时,都做一两个空白实验.测试工作于重庆西南大学完成.1.3.2 粒度分析进行粒度分析前,先使用30%的双氧水(H 2 O2)对原样沉积物进行处理.本实验是在中国科学院地球环境研究所使用Malvern 2000型激光粒度仪测定,粒度分辨率可达到0.01φ,测量上、下限为2 000μm和0.02μm,且重复测量的相对误差＜3%[12].2 实验结果2.1 沉积物总有机碳沿程分布特征2.1.1 干流寸滩至茅坪段表层沉积物总有机碳(TOC)含量变化趋势如图2所示.图2 三峡库区干流表层沉积物中总有机碳(TOC)含量变化图沉积物中TOC含量范围为0.72%～1.05%,平均值0.89%,最大值出现在长江磨刀溪,最小值出现在云阳.在长江磨刀溪、郭家坝等处TOC含量达到峰值,而在云阳处出现波谷,含量低于0.8%.2.1.2 支流1)香溪河.香溪河沉积物沿垂向平均总有机碳(TOC)含量为1.00%～1.27%,均值为1.18%,最大值出现在上游,最小值出现在河口(如图3所示).图3 各支流沉积物TOC含量沿程分布图香溪河从上游到河口TOC含量依次为1.27%、1.24%、1.00%,呈现“沿程降低的趋势”;表层沉积物的TOC含量依次为1.45%、1.42%、1.02%.2)大宁河.大宁河沉积物沿垂向总有机碳(TOC)含量为1.11%～1.20%,均值为1.17%,最大值出现在中游,最小值出现在河口.大宁河从上游到河口TOC含量依次为1.19%、1.20%、1.11%,呈现“中间高两头低”的趋势;表层沉积物的TOC含量依次为1.09%、1.10%、0.84%.3)小江.小江沉积物沿垂向总有机碳(TOC)含量为1.13%～1.30%,均值为1.23%,最大值出现在上游,最小值出现在河口.小江从上游到河口TOC含量依次为1.30%、1.27%、1.13%,呈现“沿程递减”的趋势;表层沉积物的TOC含量依次为1.55%、1.33%、0.91%.2.2 沉积物总有机碳垂向分布特征2.2.1 干流干流各监测断面沉积物中总有机碳(TOC)沿垂向上分布如图4所示.图4 长江干流TOC含量垂向分布图忠县从表层至3cm处,TOC含量逐渐升高,3cm处向下,含量又减小.而巴东和长江磨刀溪河口处沉积物TOC的变化趋势基本一致,虽然含量随深度有一定的波动变化,但总体来讲,TOC含量随深度的增加而增大的.对于其它地方,TOC含量波动范围比较大,无明显的变化规律.2.2.2 支流1)香溪河.香溪河中上游(XX06和XX08)7 cm向表层与7 cm向下总有机碳(TOC)含量均逐渐增大(如图5所示).河口处(XX01)是干、支流的交界处,水动力条件较为复杂,所以TOC含量随深度有一定波动.总体来说,香溪河沉积物TOC含量随着深度的增加在一定程度上还是有所增大的,而郭家坝处TOC含量则随着深度的增加而逐渐减少.图5 支流沉积物TOC含量沿垂向分布图2)大宁河.大宁河河口处(DN01+1)与中游(DN05)总有机碳(TOC)含量随深度的变化趋势基本一致,TOC含量随着深度的增加而增大,达到13～15 cm左右,出现峰值,分别为0.99%和1.57%;随后,随着深度的增加而逐渐减小.另外,河口处(XX01)和上游处(XX03)TOC含量的变化规律也基本相似,总体上呈现“先增大后减小,最后趋于稳定”的趋势.3)小江.垂向上,小江中上游(XJ04L和XJ08R)沉积物中总有机碳(TOC)含量变化规律基本一致,从表层开始先缓慢减小最后趋于稳定.对于小江河口处(XJ00),在9 cm处达到峰值,之后逐渐减小,最后趋于稳定.而对于云阳处,TOC含量虽有一定的波动变化,但基本还是遵循“先增大,后减小,最后趋于稳定”的变化规律.3 讨论3.1 干流粒度与沉积物总有机碳含量的关系从寸滩至茅坪段三峡库区干流表层沉积物颗粒级配的沿程分布如图6所示.图6 三峡库区干流表层沉积物颗粒级配的沿程分布粘土含量从寸滩到奉节逐渐增加,而奉节到茅坪则呈现逐渐减少的趋势;另外,干流上粉砂含量的变化趋势与粘土的恰恰相反,而粉砂中细粉砂含量占主导地位;最后,整个干流上砂的含量普遍较少,忠县以及茅坪段相对较多,含量分别为5.83%、4.34%左右.茅坪位于大坝的坝址处,水库的兴建使大半的沙被拦截在水库内,而沉积物受蓄水和泄水的直接影响,有研究表明,水动力越强,沉积物越粗,反之沉积物越细[13],所以茅坪处含砂量较高可能是此原因造成的.表层沉积物中值粒径的变化同样在奉节处出现变化趋势分界(如图7所示),寸滩至奉节段中值粒径逐渐减小,变化幅度较大,奉节至茅坪段中值粒径缓慢增大,变化幅度较小,说明以奉节为节点的上下两段的水动力条件不相同,奉节以上流速沿程变化较大,奉节以下流速沿程变化较稳定.图7 三峡库区长江干流沉积物中值粒径变化图沉积物的各种粒度级配和粒度参数可用于水库水动力状况的分析[14-15],水库的兴建,使中下游沙含量急剧下降,大半都被拦截在水库内[16],而水体中的污染物易吸附在表层沉积物粒径1 mm以下的沉积物中[17],使得粒径越细小的沉积物潜在的污染危险更大.干流总有机碳(TOC)与粒度的相关性分析见表1.干流沉积物TOC含量与黏土呈显著正相关(r=0.762),说明TOC含量主要受粒径较小的黏土物质控制.已有研究表明沉积物有机碳含量受粒径大小的影响,并且细颗粒物质中TOC的含量更高,特别是黏土中[6,18-19].沉积物粒径越大,TOC含量越低,反之,TOC含量越高.对沉积物的组分而言,激光粒度仪测量的结果是偏大的[20],即本实验测量的粒径数值比实际数值要大,所以干流沉积物中TOC含量受较小粒径的影响显著.表1 干流有机质与粒度的相关分析注:**为极显著相关P＜0.01,*为显著相关P＜0.05变量 TOC 中值粒径黏土细粉砂粗粉砂砂TOC 1中值粒径 0.030 1黏土0.762*-0.513 1细粉砂 0.544 0.217 0.515 1粗粉砂 -0.604 0.501-0.941**-0.666* 1砂 -0.750*-0.021-0.809**-0.874**0.809**13.2 支流粒度与沉积物总有机碳含量的关系1)香溪河.香溪河各样点的中值粒径以及粒度组分百分含量的分布如图8所示.图8 香溪河粒度组分百分含量分布图注:XX01:香溪河河口;XX06:香溪河中游;XX08:香溪河上游上游(XX08)和中游(XX06)中值粒径在垂向上呈现波动性变化,变化范围依次为3.78～9.10μm、4.24～8.89μm,平均值依次为6.68μm、6.14μm,而河口(XX01)处中值粒径在垂向上较为稳定,其变化范围为3.04～4.54μm,平均值为3.58μm.上游、中游和河口处中值粒径的平均值排序依次是上游＞中游＞河口.香溪河的上游和河口处沉积物的中值粒径沿垂向呈减小趋势,而香溪河中游沉积物中值粒径沿垂向波动比较大,不过整体呈略微增大的趋势.其中黏土含量沿垂向上逐渐增大,其波动范围为45.61%～59.01%,平均含量约54.05%;细粉砂含量逐渐减小,其波动范围为28.72%～42.27%,平均含量约35.55%;粗粉砂含量的波动范围为9.89%～14.91%,平均含量约11.44%;砂含量沿垂向上逐渐增大,其波动范围为0～0.29%,平均含量约0.09%.香溪河有机质与粒度的相关性分析见表2,香溪河沉积物TOC含量与细粉砂呈现一定的正相关关系(r=0.580),这说明在香溪河沉积物中,TOC的含量受细粉砂的影响显著.表2 香溪河有机质与粒度的相关分析注:**为极显著相关P＜0.01,*为显著相关P＜0.05变量 TOC 中值粒径黏土细粉砂粗粉砂砂TOC 1中值粒径 0.352 1黏土 -0.387-0.989** 1细粉砂 0.580 0.846**-0.915**1粗粉砂 0.392 0.915**-0.874**0.723* 1砂 0.106 0.871**-0.828**0.580 0.845**12)大宁河.大宁河的中值粒径沿垂向的分布如图9所示.河口(DN01)中值粒径的范围为4.56～6.94 μm,平均值为5.70μm,中游(DN03)中值粒径的范围为3.63～8.52μm,平均值为5.87μm,上游(DN05)中值粒径的范围为5.24～15.46μm,平均值为7.99 μm.DN01、DN03和DN05中值粒径的平均值排序是DN05＞DN03＞DN01.大宁河河口(DN01)沉积物中值粒径沿垂向略微波动,整体呈略微增大的变化趋势.而大宁河上游(DN05)和中游(DN03)沉积物中值粒径沿垂向波动较大,无明显变化规律,说明水动力条件不同,水流流速变化较大.其中黏土含量呈波动性减少,变化范围为32.77%～45.73%,平均含量约39.00%;细粉砂含量的波动范围为37.81%～46.14%,平均含量约42.74%;粗粉砂含量呈波动性增加,变化范围为13.96%～25.10%,平均含量约18.61%;砂含量的波动范围为0.10%～4.47%,平均含量约1.24%.图9 大宁河粒度组分百分含量分布图注:DN01:大宁河河口;DN03:大宁河中游;DN05:大宁河上游大宁河有机质与粒度的相关性分析见表3.表3 大宁河有机质与粒度的相关分析注:**为极显著相关P＜0.01,*为显著相关P＜0.05变量 TOC 中值粒径黏土细粉砂粗粉砂砂TOC 1中值粒径 0.072 1黏土 -0.070-0.992** 1细粉砂 0.806**0.473 -0.542 1粗粉砂 -0.296 0.841**-0.822**-0.061 1砂 0.256 0.460-0.422 0.284 0.136 1大宁河沉积物TOC含量与细粉砂呈极显著正相关(r=0.806).已有研究表明有机质易于富集在细颗粒物质中,对于大宁河,沉积物中的有机质更易于富集在细粉砂中,说明大宁河TOC含量受细粉砂的影响显著.3)小江.小江中值粒径沿垂向的分布如图10所示.XJ00中值粒径的范围为4.96～8.51μm,平均值为6.44μm,XJ04中值粒径的范围为4.55～6.34 μm,平均值为5.50μm,XJ08中值粒径的范围为7.25～9.17μm,平均值为8.07μm.XJ00、XJ04和XJ05中值粒径的平均值排序是XJ08＞XJ00＞XJ04.小江河口(XJ00)沉积物中值粒径沿垂向波动较大,无明显规律,说明河口处水动力条件不同,水流流速变化较大;小江中游(XJ04)和上游(XJ08)沉积物中值粒径沿垂向虽有波动,但整体上呈现增加的趋势.其中黏土含量呈波动性减少,变化范围为25.31%～42.24%,平均含量约33.85%;细粉砂含量则呈波动性增加,其变化范围为43.86%～53.06%,平均含量约48.85%;粗粉砂含量的波动范围为13.93%～22.83%,平均含量约19.10%;砂含量的波动范围为0.06%～0.49%,平均含量约0.22%.图10 小江粒度组分百分含量分布图注:XJ00:小江河口;XJ04:小江中游;XJ08:小江上游小江有机质与粒度的相关性分析见表4,小江沉积物TOC含量与细粉砂呈极显著正相关(r=0.827).沉积物中的有机质更易于富集在细粉砂中,这表明小江沉积物中TOC含量主要受粒径较小的细颗粒物质的影响.表4 小江有机质与粒度的相关分析注:**为极显著相关P＜0.01,*为显著相关P＜0.05.变量 TOC 中值粒径黏土细粉砂粗粉砂砂TOC 1中值粒径 0.455 1黏土 -0.562-0.980** 1细粉砂 0.827**0.448-0.594 1粗粉砂 0.200 0.943**-0.880**0.140 1砂 -0.011-0.044 0.032 0.209-0.158 14 结论1)沿河流纵向分布中,长江干流寸滩至茅坪段TOC含量为0.72%～1.05%,平均值0.89%,最大值出现在长江磨刀溪,最小值出现在云阳.支流中,香溪河、大宁河、小江沉积物中TOC的平均含量分别为1.18%、1.17%、1.23%,TOC含量为香溪河＞大宁河＞小江.从上游到河口,香溪河和小江TOC含量呈现“沿程递减”的趋势;大宁河呈现“中间高两头低”的趋势.2)垂向分布中,长江干流总有机碳(TOC)含量随深度呈波动变化,无明显变化规律,由于干流由各个支流汇入,导致各断面的水动力条件不同,水流速度变化较大,受外界因素的影响较大.水库蓄水初期,支流水深增大,水流速度变缓,不利于污染物的稀释降解,另外,河流两岸淹没范围增大,岸边污染物及腐殖物进入水库,而悬浮污染物容易沉降,进而形成新的沉积物,致使表层沉积物总有机碳(TOC)含量增大,整体上表现出随深度的增大而逐渐减小的特点.3)对沉积物中总有机碳(TOC)含量与粒度组成之间相关关系的研究中,干流沉积物中TOC含量与黏土呈现显著正相关关系(r=0.762),支流中的香溪河、大宁河、小江沉积物中TOC含量与细粉砂呈现极显著正相关关系.对沉积物组分而言,激光粒度仪测量结果偏大,即本实验测量的粒径数值比实际数值要大.综上表明,三峡水库沉积物中TOC含量受粒径较小的物质控制,即TOC含量受粒径的影响显著.参考文献:【相关文献】[1] Cai Qing Hua,Zheng-Yu H.U.Studies On Eutrophication Problem And Control Strategy In The Three Gorges Reservoir[J].Acta Hydrobiologica Sinica,2006,30(1):7-11.[2] Cao C J,Qin Y W,Zheng B H,et al.Analysis of Phosphorus Distribution Characters and Their Sources of the Major Input Rivers of Three Gorges Reservoir[J].Environmental Science,2008,29(2):310-315.[3] 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箜 鲞 ２０１１年１２月 湖 北 电 力 ＶｏｌＪ ３５ Ａｄｄ Ｄ
ｅｃ．２Ｏ１１
鄂西三峡地区气象水文因素与雷电流幅值关联关系分析 姚尧 ，杨 丹 ，阮羚 ，周文俊 ，李涵 （１．湖北省电力公司电力试验研究院，武汉４３００７７；２．武汉大学电气工程学院，武汉４３００７２） ［摘 要］ 利用鄂西三峡地区２０００～２００９年的水文资料、气象资料和雷电资料，分析了该地区温 度和相对湿度在蓄水前后的变化和长江水域对温度、相对湿度的影响以及蓄水后雷电流辐值的变化趋 势。结果表明：２００３年三峡大坝蓄水后，冬季各月和盛夏７月和８月份鄂西三峡地区气温变化小，为１ ～３℃；春、秋季气温变化剧烈，升温与降温幅度一般为４～６℃；整个鄂西三峡地区全年相对湿度呈下降 趋势；蓄水后的三峡地区雷电流幅值有增大趋势，其中大于ｌｏｏｋＡ雷电流次数增多，１１ＯｋＶ及以上电压 等级线路的反击闪络事故也明显增多。 ［关键词］ 温度；相对湿度；三峡蓄水；雷电流 ［中图分类号］ＴＭ０８ ［文献标识码］Ｂ ［文章编号］１００６—３９８６（２０１１）增刊Ⅱ一００６２—０３
Ｕ 引吾 三峡工程的区域气候效应已经引起国内外学者 的研究兴趣，采用对比分析或区域气候模式进行数 值模拟的途径对此做了大量探讨，然而不同学者对 峡丁程区域气候效应的认识尚不一致。但以实际 观测资料为基础，对比分析三峡水体对周边的气候 及雷电影响尚不多见。三峡水库蓄水后，由于是典 型的河道型水库，虽然对周围气候有一定调节作用， 但影响范围不大。三峡水库建库后对库区及邻近区 域有一定的影响，但是影响范围有限，对温度、湿度 和风的水平影响范围一般不超过１０ ｋｍ，且水库附 近表现最明显。三峡周边区域比三峡水库面积大几 千倍，三峡及周边地区降水的水汽主要来自印度洋 和太平洋。由于近库区和远库区受到的大气候环境 影响是基本一致的，可以近似认为近库区和远库区 气象要素差值主要是局地小气候引起的。雷电流幅 值大小能反映雷云活性，为了研究蓄水对雷电的影 响，本文主要对蓄水前后雷电流幅值变化进行分析。 研究资料表明，雷电定位系统雷电流幅值存在一定 测量误差，故选取雷电流幅值中位数作为雷电资料 进行研究。２００３年６月三峡工程蓄水至１３５ ｒｎ后， 大坝以上地段江面宽度最大增加到３ ０００ ｍ，水域 面积显著增大，水体效应更加明显。本文通过对鄂 西三峡地区水库周边１２个气象站蓄水前后观测资 料的分析及鄂西三峡地区雷电定位系统蓄水前后的 观测资料的分析，揭示蓄水前后气候的变化及对雷 电流幅值的影响。由于本文给出的分析仅为蓄水后 ６年的监测结果，但是三峡工程局地气候影响是一 个复杂、长期的气候调节过程，因而对水库水域扩大 影响造成的局地气候效应及对雷电的影响有待更长 时间的观测分析统计以及模拟结果的验证。
高三地理自然地理环境的整体性与差异性试题答案及解析1.海洋蓝洞形成于第四纪冰期时的陆上溶洞，后因海平面上升被海水淹没而形成。
完成下列各题【1】海洋蓝洞形成时期生物发展的主要事件是A．哺乳动物时代B．人类时代C．裸子植物时代D．孢子植物时代【答案】D【解析】由材料可知，海洋蓝洞形成于第四纪冰期，第四纪是人类出世并迅速发展时代，故选B。
【2】材料中海平面上升的原因是A．人类活动B．臭氧层被破坏C．地壳下沉D．全球气候变化【答案】B【解析】海平面上升是由于全球气候变化导致的，人类活动燃烧矿物质燃料导致全球变暖，从而引起海平面上升，故选D。
2.下列生物始现于中时代的是A．爬行动物B．哺乳动物C．海生藻类D．孢子植物【答案】A【解析】在地球历史中，发生一些天文与地质事件，将事件的时间段叫做地质时期，在各地质时期，在与地球相关的宇宙空间及太阳系和地球所发生的大事件，在地球自身、地壳运动、岩石、构造、古生物、地磁、古气候等多方面都留下了记录，生物始现于中时代的是爬行动物。
3.美国总统特朗普宣称要退出《巴黎协定》，这一行为主要违背了可持续发展的A．发展和公平的观念B．公平和环境的观念C．环境和权利的观念D．发展和权利的观念【答案】B【解析】地球是一个整体，地区性问题往往会转化成全球性问题，这要求地方的决策和行动，应该有助于实现全球整体的协调，故而对于全球性气候问题，美国总统特朗普宣称要退出《巴黎协定》，违背了可持续发展的公平和环境的观念。
【点睛】所谓可持续发展，就是既要考虑当前发展的需要，又要考虑未来发展的需要，不要以牺牲后代人的利益为代价来满足当可持续发展代人的利益。
4.下图为R河流域及周边地区图。
结合材料回答下列问题。
R河塑造了世界著名的大峡谷，峡谷平均深度达1600m。
R河中上游地区年降水量约为250mm—500mm，下游地区年降水量一般不足100mm。
甲国在R河干支流上修建了近百座水库和大型引水工程。
促进了该国西部的城市和工农业的发展。
选择题读我国云贵高原某地岩层剖面图，完成下面小题。
【1】甲地岩石是（）A.侵入岩B.喷出岩C.变质岩D.沉积岩【2】形成乙地的外力作用是（）A.冰川侵蚀B.风力侵蚀C.断裂下陷D.流水侵蚀【3】图中丙地的构造地貌是（）A.背斜成山B.向斜成山C.背斜成谷D.向斜成谷【答案】【1】D【2】D【3】A【解析】【1】由图示岩层信息，结合三大岩石特征可知，甲地岩石具有明显的层理构造，且有石灰岩、砂岩、页岩分布，因此甲地岩石是沉积岩。
故选D。
【2】由图示可知，乙地地处云贵高原，石灰岩分布，年均温较高，降水丰富，流水侵蚀作用强，易形成河谷。
故选D。
【3】由图示并结合所学知识可判断出，丙地岩层上拱，为背斜构造，形成山岭。
故选A。
沉积岩的两大特征为具有层理构造和能找到化石。
背斜岩层向上拱起，向斜岩层向下弯曲。
选择题蒙古高原、黄土高原和华北平原在成因上具有一定的联系。
下图中各字母表示不同的主导外力作用类型，读图完成下列小题。
【1】下列叙述正确的有①a表示风力侵蚀②b表示风力搬运③c表示流水溶蚀④d表示流水搬运A. ①②B. ③④C. ①③D. ②④【2】黄土高原、华北平原的形成原因分别是A. 风力侵蚀、风力沉积B. 流水侵蚀、流水沉积C. 风力沉积、流水沉积D. 风力侵蚀、流水侵蚀【答案】【1】A【2】C【解析】本题考查外力作用对地理环境影响。
蒙古高原的裸岩经风力侵蚀成碎岩，再经风力搬运至远方，随着风速减弱，沙尘沉积下来形成黄土高原；黄土高原经流水侵蚀形成沟壑；泥沙经流水搬运，到华北平原，由于流速减缓，泥沙堆积形成三角洲和冲积平原。
黄土高原是风力堆积形成的；华北平原是流水的堆积形成的。
【1】图示蒙古高原气候干旱，风力强破坏岩石，即a表示风力侵蚀；被破坏的岩石碎屑，经b表示风力搬运，随着风速减弱，沙尘沉积下来形成黄土高原；黄土高原经流水侵蚀形成沟壑；流水携带泥沙，即c表示由于流水搬运，到华北平原由于地势低平，流速减缓，泥沙堆积形成三角洲和冲积平原，即d表示流水堆积作用。
专题二水库1.飞来峡水利枢纽是治理和开发北江的关键性工程,也是新中国成立以来广东省建设规模最大的综合性水利工程。
该水利枢纽以防洪为主。
下图为北江水系及水利开发工程示意图。
据此完成下面小题。
（1）飞来峡水利枢纽带来的影响是( )A.库区上游的洪涝灾害减少B.英德等地的货物运输成本降低C.珠三角矿产资源价格提高D.清远附近河段水位季节变化增大（2）缓解飞来峡库区人地矛盾的适宜措施是( )A.通过围湖造田等措施扩大耕地面积B.向锦江水库附近、武水流域等地移民C.适度发展水产养殖和农副产品加工业D.飞来峡水利枢纽转变为以发电为主来提高经济效益2.水库具有多种功能，如防洪、发电、灌溉、养殖等，并且能改善局部地区的气候，下面左图是某水库洪水时径流调节示意图，右图是某水库蓄水前后对库区周围地区降水量的影响示意图。
读图回答下列小题。
（1）下列叙述正确的是( )A．水库建成后，可能使河流下游地区鱼类绝迹B．可能会增强河流下游泥沙沉积，利于冲积平原和河口三角洲的形成C．左图中水库最高水位出现的时间是t₁D．左图中水库最高水位出现的时间是t₂（3）读右图，导致水库中心区蓄水后年降水量变化的最主要原因是( )A．水库中心区蓄水后冬季气温升高，大气上升运动旺盛B．常年在高气压的控制下C．蓄水后夏季水域增温慢，大气的上升运动不旺盛D．蓄水后水汽蒸发量变大3.地下水库是利用天然含水层、储水构造、溶洞或建筑地下截水坝截蓄地下水而形成的贮水空间,并可与地表水联合调度,是人类利用水资源的一种新途径。
下图为我国某滨海地下水库示意图。
读图,完成下面小题。
（1）下面关于地表水库与地下水库相同点的叙述,错误的是( )①均需建筑截水坝②调节了水资源的季节分配③将水储存在峡谷、洼地中④水源补给方式相同A.①②③B.①②④C.①③④D.②③④（2）下列增加地下水库水量的做法,不可行的是( )A.人工开挖渗透沟渠引水B.增加岩石空隙C.湖泊等地表水体下渗回灌D.利用管井灌注（3）下列关于该地地下水库的说法错误的是( )A.与地表水不连通,不易被污染B.防止海水倒灌,提高水质C.不占用地表面积,移民量小D.地下水不易蒸发,增加水量4.柬埔寨地处热带地区,旱季(11月到次年4月)、雨季(5月到10月)分明。
地理 2024.5注意事项:1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.选择题的作答：选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
回答非选择题时，将答案写在答题卡上。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共15小题，每小题3分，共45分。
每小题只有一个选项符合题目要求。
金沙江流经云南省丽江市的崇山峻岭，河谷地带的光热资源丰富，但是可耕地少，农田灌溉率低，两岸农民只能望江而叹。
2018年以来，丽江市在部分沿江村庄建设光伏泵站提水灌溉项目。
图1是在某村庄拍摄的江滨光伏泵站照片,图2为金沙江的局部江段示意图。
据此完成1～3题。
图1 图21.图1照片的拍摄地是A.虎跳峡B.下岩科C.石古地D.上石坝2.当地农田灌溉率低的主要原因是A.地块散小B.降水充足C.坡陡谷深D.水流湍急3.与传统的燃油泵站比较，光伏泵站的优点是A.运营成本低B.供电量稳定C.提水高程大D.占地面积小地震形成的滑坡细颗粒物在流域内的滞留时间从几年到几百年不等。
图3为根据台湾集集地震等典型地震事件绘制的“滑坡细颗粒物在流域内的滞留时间（X）与强径流(Q)和滑坡密度(H)的关系图”，滑坡密度是指单位面积的滑坡个数，高中低等级由三种图例表示。
据此完成4～5题。
图3图中三个要素的因果关系，表示正相关，表示负相关。
因果关系成立的是A.H XB.H QC.Q XD.Q H年台湾省集集地震，滑坡细颗粒物在流域内的滞留时间短,合理解释是河流短小 C.暴雨天气多 D.岩石风化程度低水库消落带是水库周边的季节性反复淹没和出露的带状区域，三峡水库蓄水前开展库区清理工作，伐除了消落带的林木，对环境条件要求低的草本植物填补了生态位。
图4为消落带景观（江岸裸露区域），图5示意三峡水库水位变化和秭归段消落带不同水位区间的草本植物种类，一年生和多年生草本植物由不同序号表示。
安徽省十联考合肥2024~2025学年度高三第二次教学质量检测地理试题（答案在最后）特别鸣谢：(考试时间:75分钟满分:100分)注意事项：1.答题前，务必在答题卡和答题卷规定的地方填写自己的姓名、准考证号和座位号后两位。
2.答题时，每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
3.答题时，必须使用0.5毫米的黑色墨水签字笔在答题卷上书写，要求字体工整、笔迹清晰。
作图题可先用铅笔在答题卷规定的位置绘出，确认后再用0.5毫米的黑色墨水签字笔描清楚。
必须在题号所指示的答题区域作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上答题无效。
4.考试结束，务必将答题卡和答题卷一并上交。
一、单项选择题(共16小题，每小题3分，共计48分)常见河谷土游的水流从某一陡坎下的泉眼涌出，而河流下游又有一落水洞，河水沿落水洞流入地下，这种上下游封闭的谷地，称为盲谷。
转入地下的河流暗流段，叫伏流。
下图为盲谷和伏流示意图。
据此完成下面小题。
1.图中地貌对应的等高线地形图最接近的是（）A. B. C.D.2.盲谷和伏流常见于我国()A.喀斯特地貌区B.丹霞地貌区C.风沙地貌区D.黄土高原区【答案】1.B 2.A【解析】【1题详解】根据材料信息以及图中的示坡线，可知该处地貌对应的是谷地。
根据选项中四幅图的等高线判读，A项是火山口，B项表示的是落水洞谷地，C项是鞍部，D项是冲积扇，B正确，ACD错误。
故选B。
【2题详解】根据材料信息，落水洞以及地下暗河等是喀斯特地貌的典型地貌特征，A正确；不属于丹霞地貌、风沙地貌，位于西南地区，BCD错误。
故选A。
【点睛】主要的外力地貌的类型：1、流水地貌：流水沉积——冲积扇、冲积平原、河口三角洲；流水侵蚀地貌——峡谷、瀑布、喀斯特地貌、黄土高原沟壑地貌、丹霞地貌；2、风力地貌：风力侵蚀地貌——雅丹地貌、风蚀蘑菇、风蚀洼地等；风力沉积地貌——沙丘、黄土高原的形成；3、海浪地貌：海浪侵蚀地貌——海蚀崖、海蚀柱等；海浪沉积地貌——沙滩；4、冰川地貌：冰川侵蚀地貌——冰蚀湖、峡湾、角峰、刃脊等；冰川堆积地貌——冰碛丘陵等。
高一地理自然地理环境的整体性练习题（含答案）地理学探讨地球表面同人类相关的地理环境，以及地理环境与人类的关系。
小编打算了高一地理自然地理环境的整体性练习题，希望你喜爱。
一、单项选择题1.地理要素间的物质迁移和能量交换不会通过__________来实现。
()A.宇宙演化B.水循环C.生物循环D.地壳物质的循环答案 A解析地理要素间的物质迁移和能量交换不会通过宇宙演化而实现。
(2019潍坊高一质检)读某外流湖自然消亡过程示意图(如下图)，回答2～3题。
2.该湖泊自然消亡的缘由，据图可以确定的是()A.地壳上升B.水源削减C.气候变干D.物质沉积3.湖泊消亡引起了湖区自然景观的变更，这反映了自然环境的()A.整体性B.差异性C.稳定性D.脆弱性答案 2.D 3.A解析本组题以湖泊的消亡过程为材料，考查了自然地理环境的整体性。
第2题，由三幅图对比可以看出，该湖泊的消亡缘由是物质不断沉积导致湖泊面积不断缩小直至消逝。
第3题，湖泊消亡前后湖区自然景观发生了显著的变更，这是自然地理环境中各要素相互联系、相互制约的结果，反映了自然地理环境是一个统一的整体。
三峡水库蓄水后，库区水流明显放缓，水面漂移物增加，有泥沙淤积现象，当地环保部门在大宁河(三峡库区的支流)发觉了水华，说明该河已出现了富养分化的初步迹象，这是水污染的前兆;同时，库区沿岸受高水位浸泡，滑坡的频率比以前增多，给人民的生命财产带来巨大威逼。
但无论结果怎样，三峡工程建设是利大于弊。
据此回答4～6题。
4.材料体现了自然地理环境具有牵一发而动全身的特点，这里的发是指()A.气候B.土壤C.水文D.生物5.库区形成人工湖泊后会使()A.生物多样性削减B.地方气候更加温柔潮湿C.土壤肥力下降D.洪涝加剧6.引起三峡库区水污染、滑坡、泥沙淤积的缘由是()①含沙量提高②水位上升③水流缓慢④水量增大A.①②B.③④C.①④D.②③答案 4.C 5.B 6.D解析材料中的发指的是水文状况，人工湖泊使水面积扩大，蒸发量增加，使地方气候更加潮湿。
2024年1月普通高等学校招生全国统一考试地理试卷养成良好的答题习惯，是决定成败的决定性因素之一。
做题前，要认真阅读题目要求、题干和选项，并对答案内容作出合理预测;答题时，切忌跟着感觉走，最好按照题目序号来做，不会的或存在疑问的，要做好标记，要善于发现，找到题目的题眼所在，规范答题，书写工整;答题完毕时，要认真检查，查漏补缺，纠正错误。
总之，在最后的复习阶段，学生们不要加大练习量。
在这个时候，学生要尽快找到适合自己的答题方式，最重要的是以平常心去面对考试。
选择题部分一、选择题（本大题共25小题，每小题2分，共50分。
每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）西安是关中—天水经济区中心城市，拥有国家级航空产业基地，该基地位于阎良。
阎良航空产业起步于20世纪50年代末，现已发展成集研发、制造和试飞于一体的“航空城”。
下图为关中—天水经济区人口点密度示意图。
完成下面小题。
1. 影响该经济区人口分布的主要自然因素是（）A. 降水B. 气温C. 地形D. 植被2. 航空产业基地布局在与西安中心城区有一定距离的阎良，主要原因是（）①劳动力较丰富②市场需求更大③土地供给更充足④产业基础较好A. ①②B. ③④C. ②③D. ①④南美洲赤道附近的钦博拉索峰海拔6310米。
1802年该峰植被分布上限是4600米，2012年上升到5185米。
研究表明植被上限上升段的土壤温度有所升高。
完成下面小题。
3. 从受热过程看，引起植被上限上升段土壤温度升高的主要原因是（）A. 地面辐射减少B. 大气辐射减少C. 太阳辐射增加D. 地面吸收增加4. 植被上限上升后，该山地垂直带谱中（）A. 雪线海拔高度下降B. 上限植被是高山草甸C. 自然带的数量减少D. 森林带向高海拔扩展下图为我国某都市圈轨道交通与城市空间形态关系示意图。
完成下面小题。
5. 甲、乙、丙分别是（）A. 市区地铁市郊铁路高速铁路B. 市郊铁路市区地铁高速铁路C. 市区地铁高速铁路市郊铁路D. 市郊铁路高速铁路市区地铁6. 轨道交通发展带来的影响是（）A. 都市圈内部通勤距离缩短B. 近郊产业沿轴线集聚C. 中心城区的环境质量下降D. 远郊空间呈连绵发展服务业碳强度即服务业单位国内生产总值的二氧化碳排放量，它是衡量区域服务业减排绩效的重要指标。
三峡工程三峡工程是目前世界上最大的水电站，也是中国最大的工程。
它是综合治理长江中下游防洪问题的一项关键性措施。
并兼有发电、航运、灌溉、供水和发展库区经济等巨大的综合经济效益，对加快我国现代化进程，提高综合国力具有重要意义。
三峡工程坝址在湖北省宜昌县三斗坪镇，距宜昌市40多公里。
工程主要由大坝、两岸电站厂房和26台机组、双线五级通航船闸等建筑物组成。
工程拦河大坝全长1983米，坝顶高程185米，最大坝高175米。
水库正常蓄水位175米，总库容393亿立方米。
水电站总装机容量1786万千瓦，年发电量840亿千瓦小时，相当于1991年全国发电量的八分之一，是葛洲坝工程发电量的六倍，其工程量则是葛洲坝工程的两倍。
三峡工程的装机容量几乎超过当今世界最大的巴西伊泰普水电站的一倍，它的26台单机容量68万千瓦水轮发电机，差不多每一台都抵得上一座大型水电站。
中国12亿人将由此每人每年增加70度电，也相当于建十座中国南部的大亚湾核电站。
工程静态总投资900亿元以上（1995年价格）。
整个工程建设工期17年，工程建筑的第9年即可发电受益，预计在工程建成后不太长的时间里，即能偿还全部建设资金。
三峡工程将采用水库正常蓄水位175米，大坝坝顶高程185米和“一级开发、一次建成、分期蓄水、连续移民”的建设方案和分三期进行建设的施工方法。
工程效益：防洪：水库防洪库容221.5亿立方米，能有效控制上游进入中下游平原的洪水，遇百年一遇洪水，可在不动用荆江分洪区的情况下控制荆江河段的流量在安全范围以内，遇千年一遇洪水或1870年型洪水，可控制枝城站流量不超过80000立方米/秒。
是解除长江中游洪水威胁，防止荆江河段发生毁灭性灾害最有效的措施。
发电：电站装机容量1768万千瓦，平均年发电量840亿千瓦小时，可供电华中、华东以及川东地区。
每年约可替代煤炭5000万吨，可减轻上述地区的煤炭运输压力，并可减轻因火电燃煤引起的环境污染。
航运：三峡工程建成后，水库回水形成660公里长的深水航道，可改善重庆以下的航道条件。
三峡水库首次蓄水引起的重力变化及其机制的初步研究孙少安;项爱民;朱平;申重阳【期刊名称】《地震学报》【年(卷),期】2006(28)5【摘要】介绍了三峡工程蓄水前后的精密重力测量和坝区库水荷载、地壳变形、地下水位变化以及降雨等各种因素引起的重力效应.研究表明:①库坝地区:水荷载的重力效应最为显著,最大重力变化约为200×10-8m/s2;地壳变形的重力效应存在,但量级和范围均有限,其影响范围离库岸约5 km;地下水位变化的重力效应则只存在于局部地带,不具区域性;降雨对精密重力测量结果的影响不容忽视.②库首地区:最大重力变化区域在香溪附近,蓄水后的重力场变化需要继续监视和深入研究.【总页数】8页(P485-492)【作者】孙少安;项爱民;朱平;申重阳【作者单位】中国武汉,430071,中国地震局地震研究所;中国武汉,430071,地壳运动与地球观测实验室;中国武汉,430071,中国地震局地壳应力研究所武汉创新基地;中国武汉,430071,中国地震局地震研究所;中国武汉,430071,地壳运动与地球观测实验室;中国武汉,430071,中国地震局地壳应力研究所武汉创新基地;中国北京,100081,中国地震局地球物理研究所;中国武汉,430071,中国地震局地震研究所;中国武汉,430071,地壳运动与地球观测实验室;中国武汉,430071,中国地震局地壳应力研究所武汉创新基地【正文语种】中文【中图分类】P312.4【相关文献】1.中国三峡水库蓄水期间随时间变化的重力信号 [J], J．P．Boy;B．F．Chao;王志敏;刘丽君;管志光;吕春来;楼海2.三峡水库蓄水前后水生态系统动态的初步研究 [J], 胡征宇;蔡庆华3.三峡水库三期蓄水后浮游植物群落结构特征初步研究 [J], 陈勇;段辛斌;刘绍平;刘明典;王珂;陈大庆4.三峡水库蓄水初期大宁河回水区流速与藻类生长关系的初步研究 [J], 黄程;钟成华;邓春光;幸治国;李永建;王德蕊;蒙万伦5.三峡水库9月分旬控制蓄水初步研究 [J], 李义天;甘富万;邓金运因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
三峡水库运行后长江中游洪、枯水位变化特征韩剑桥;孙昭华;杨云平【摘要】流域大型水库蓄水后,坝下游河道调整过程中的洪、枯水位变化,对下游水安全、水生态和水资源利用影响甚大.利用19552012年长江中游各水文站水位、流量等资料,采用改进的时间序列分析方法,对三峡水库运行前后长江中游洪、枯水位变化特征进行了研究,结果表明:三峡水库蓄水前长江中游洪、枯水位变化的周期长度分别为9～14、11～15a,在假设三峡水库运行后水位无趋势性变化的前提下,估算得到的水位变化周期长度基本在20a以上,蓄水前的自然周期性已被打破,枯水位发生趋势性下降且无复归迹象,而洪水位波动周期虽有所延长,但上升幅度未超过历史波动变幅,仅可确定洪水位没有明显的下降趋势.三峡水库蓄水后坝下游长距离冲刷,枯水河槽冲刷量占平滩河槽的比例逐年增加,累计至2013年已达91.5％,是枯水位下降的主控因素.河槽冲刷导致的床沙粗化增加了河道床面阻力,高程在平滩水位附近的滩体上覆盖的大量植被增加了水流流动阻力,同时大量航道整治、护岸、码头等工程主体部分布设在枯水位以上,综合因素作用使得洪水河槽阻力增加.三峡水库蓄水后,虽然枯水期流量补偿作用显著削弱了枯水位下降的效应,但枯水位下降事实已经形成,不利于航道水深的提高及通江湖泊枯水期的水量存蓄,洪水位未明显下降,同级流量下的江湖槽蓄量不会明显调整.%The flood and low stage adjustments in downstream reach of reservoir projects have an important effect on water security,water ecology and water resource utilization.The variation features of the water stages are studied in the middle Yangtze River after impoundment of the TGR,based on the hydrological data via one improved method of the time series analysis.The results and conclusions are as follows: The low water stage exhibited a decreasingtrend due to its periodic time increased from 9-14 years to more than 20 years,while the flood stage had no decreasing trend because its change amplitude was less than the max value in history.The main reason for low stage decline is that the erosion amounts in low flow channel increased year by year,when its proportion accounted for the proportion of bank-full channel even reached at 91.5％ in 2013.The river resistance has led to flood stage rising which increased by sand coarsening,vegetation coverage in beach above bank-full stage,and other projects such as navigation regulation,revetment,and wharf etc.Change in the water stages is harmful to the improvement of channel depth and the water storage in the reservoir,although the flow discharge compensation of reservoir improves the low flow stage.The water-storage capacities of lakes have no change because the flood stage is not significantly decreased.【期刊名称】《湖泊科学》【年(卷),期】2017(029)005【总页数】10页(P1217-1226)【关键词】三峡水库;水位变化;时间序列分析方法;防洪效益;长江中游【作者】韩剑桥;孙昭华;杨云平【作者单位】西北农林科技大学,杨凌 712100;武汉大学水资源与水电工程国家重点实验室,武汉 430072;武汉大学水资源与水电工程国家重点实验室,武汉 430072;交通运输部天津水运工程科学研究院,天津 300456【正文语种】中文流域大型水库蓄水后，蓄洪补枯作用改变了水库下游的流量过程，在清水下泄导致的冲刷过程叠加作用下，河道滩槽冲刷不均，洪水位和枯水位可能出现阶段性或趋势性的变化[1-2]. 尼罗河阿斯旺大坝修建后，坝下游河床平均下切0.45 m，水位下降0.8 m，水面比降减小[3]；科罗拉多河哥伦峡大坝、密苏里河福特佩克大坝等水坝的下游河道也出现了水位下降，水流纵比降变缓的现象[4-5]；中国汉江丹江口水库修建后，下游黄家港、襄阳水文站流量小于5000 m3/s时，水位下降1.5～1.7 m，流量大于10000 m3/s时，水位无明显降低趋势[6]；美国密苏里河建库后，在枯水位下降超过2.5 m的同时，坝下游堪萨斯城洪水位抬高近1 m[7]. 综上，水库下游河道枯水位下降，而洪水位降幅相对较小甚至有所抬升的水位变化特点，在国内外多条河流上得到了证实. 枯水位下降与河床下切幅度的大小关系，决定着航道条件的优劣[8]，也控制着枯水期通江湖泊出口的侵蚀基准面，洪水位变化则是防洪[9-10]、江湖关系调整[11]等更为关注的内容，因此开展水库下游洪、枯水位变化的研究具有重要意义.三峡水库是世界上规模最大的水利枢纽，在其下游的水沙输移、河床调整、床沙粗化等方面，国内外学者进行了大量研究. 针对枯水位变化，三峡水库蓄水前众多研究单位预测成果一致认为长江中游枯水位将大幅下降，水库蓄水后，航道治理研究人员考虑水库不同运行阶段对枯水流量的补偿作用，对枯水位与航道水深的关系开展了大量研究[12-13]. 但对于洪水位的变化，则一直都存在争议，部分研究[14-15]认为洪水位将会下降，由此增加的防洪效益巨大，另外一部分研究[16]则认为洪水位变幅不大，防洪效益有限. 三峡水库蓄水后原型观测资料显示，虽然各站最低水位明显升高，但长江中游同流量下枯水位下降比较明显，与预测结果基本一致[17]，最高水位有所降低，但同流量下洪水位并未明显下降. 三峡水库运行后坝下游的同流量下洪水位是否存在下降趋势，即使结合蓄水后观测资料也难以做出判断，其主要原因有两个：一方面是由于年内水位流量关系的不恒定性，即使采用校正因素法、落差指数拟合法等单值化处理方法也难以形成稳定的水位流量关系曲线，并且以此为据生成的水位时间序列难以具有统一的误差标准[18]；另一方面，年际之间水位波动性强，同流量下水位在大水年抬升、小水年回落等非工程因素影响下的波动特性在天然情况下也普遍存在[19-20]，三峡水库蓄水后的短期时间内，水位变化是趋势性调整，还是正常的周期性波动，很难在水位时间序列中加以识别. 鉴于以上问题，本文利用长江中游各水文站1955-2012年水位、流量等资料，采用改进的时间序列分析方法以分离提取水位变化的周期性、趋势性、随机性特征，由此判断水位是否发生趋势性调整；结合河床形态、床面阻力、水流阻力及重点人类活动等要素，分析长江中游洪、枯水位变化的成因，并探讨水位变化对通江湖泊出流、航道条件等的影响.长江中游自宜昌至湖口约955 km，其中宜昌至枝城河段长61 km，是山区河流向平原河流的过渡河段，河床为卵石夹砂组成；枝城至城陵矶河段习称荆江，南岸自上而下分别有松滋、太平、藕池“三口”分流入洞庭湖，集纳湘、资、沅、醴“四水”的洞庭湖出流在城陵矶附近汇入长江干流[17]. 城陵矶至湖口河段河床组成为细砂及极细砂，其间有汉江、鄱阳湖水系分别在汉口、湖口入汇(图1).长江中游一直是水利、航道部门治理、开发的重点河段，自1950s以来，以稳定河道、开发河流资源为目的，修建了众多水库，实施了堤防加固、护岸工程、航道整治、岸线利用等工程. 大型人类活动有：1968-1972年下荆江实施的系统裁弯工程，主要对中洲子、上车湾河段进行了人工裁弯，沙滩子河段发生自然裁弯；1981年建成的葛洲坝水利枢纽工程，导致坝下游河道发生冲刷[6]；2003年6月三峡水利枢纽蓄水运用，在蓄水初期坝前蓄水位为135 m，在2006年汛末实现了156 m蓄水，在2008年汛末蓄水水位达到172.8 m，2009年以后为175 m 正常蓄水位，水库运行以来削减来沙量达80%以上[17].2.1 数据来源收集了宜昌、枝城、沙市、螺山、汉口站的水位、流量资料，时段为1955-2012年，跨度为58 a. 其中沙市站1991年建站，之前仅测验水位，下游65 km处设有新厂站，两站之间无分汇流，因此1991年之前沙市站流量资料直接引用新厂站实测数据补齐. 监利站受洞庭湖出流随机成分的影响，水位-流量关系散乱[17]，本文暂不涉及其水位变化. 数据来自于长江水利委员会水文局，高程基准均为黄海高程.2.2 研究方法2.2.1 水位趋势性调整判别指标的选取对水位趋势性的判别，一般是从水位时间序列中提取趋势成分进行研究，但蓄水后周期成分与趋势成分可能相互掺杂，在2003年至今短时间尺度上难以分离. 由于趋势成分可以看作是周期长度比实测序列长得多的长周期成分，如存在趋势性变化，掺杂趋势成分的时间序列周期时间必然延长[21]，因此本文采用比较三峡工程影响前后水位变化周期特征的方法，以此判断蓄水后水位是否发生趋势性调整. 其具体过程是基于反证法的思路：首先从水位数据中识别出历史水位波动特征，包括周期、振幅等；其次，假设三峡水库蓄水对长江中游水位无趋势性影响，即水库蓄水前后长江中游水位一直处于同种变化状态，由此得到最近一个周期的变化特征；最后，将最近一个变化周期与历史周期的特征值进行比较，若二者差异巨大，则说明假设不成立，即水库蓄水前水位变化的历史规律已被打破. 其判别指标如下：式中，SP为三峡水库蓄水后的水位周期，SN为三峡水库蓄水前的水位周期.从三峡水库蓄水前、后水位周期波动特性的差别来考察水位变化特点，需首先生成水位时间序列、消除水位时间序列中重要人类活动引起的趋势成分，进而滤除随机成分，提取周期性特征进行对比分析.2.2.2 水位时间序列的生成方法选取连续的3日水位和流量数据取平均值，以消除水流涨落、测量等水位流量关系不恒定引起的随机误差. 针对水位-流量关系误差在时间序列上的不一致问题，将多年水位-流量关系做二次多项式回归曲线，以同一特征流量下，特定年份水位相对多年平均回归曲线的残差平均值形成水文残差时间序列来反映水位的时间变化特点，残差平均值计算依据公式(2)，水位残差时间序列可描述为公式(3)[22]：式中，分别为每组水位、流量数据的残差、实测值和回归曲线预测值；分别为特定年份n的残差平均值与该年份中第j组水位流量数据残差；M为年份n内的实测点个数；N为时间序列长度.考虑到特定特征流量所对应的水位、流量数据点相对较少，因此将确定水位的特征流量扩展为以特征流量为中心，特征流量±5%范围的流量区间，5%的数值为随机选取. 对于少数在特征流量区间内无流量数据的年份，水位残差依据前后年份数据线性插值取得. 特征流量的选取既要反映出洪、枯水位特性，又要保证较长时期的一致性，结合实测资料分析，宜昌、枝城、沙市、螺山、汉口水文站的枯水特征流量分别取6000、6000、6000、7500和12000 m3/s，接近多年平均流量的一半，水流未充满河槽，洪水特征流量分别取40000、40000、35000、40000和40000 m3/s，水流淹没河漫滩，可反映出洪水特性.2.2.3 基于人类活动的水位残差时间序列趋势性成分消除方法研究河段内曾发生过多次影响重大的人类活动，所以采用传统水文时间序列趋势线消除趋势性成分的方法并不适用. 本文采用按人类活动年代为分界分时段取波动中心值计算距平的方法，将趋势性成分滤除. 其中距平是指原始信号与平均值(波动中心)的差值，更易凸显时间序列中的实际波动特性. 根据工程强度的影响，以下荆江裁弯、葛洲坝水利工程运用、三峡水库运用为界分为4个时段，其中葛洲坝水利工程运用后的阶段3与阶段4统一计算波动中心线数值.2.2.4 随机成分滤除与周期性特征提取方法对于水位时间序列中随机成分的滤除问题，主要应用小波分析方法. 基于人类活动的水位残差距平时间序列消除高频成分后的低频成分即为水位残差序列的周期波动成分. 采用Mallat快速算法，小波函数采用Daubecheis 4正交小波，小波母函数ψ(t)时间序列f(kΔt)(k=1、2、…、N)的离散小波的基本计算公式为：式中，a为尺度因子，反映小波的周期长度；b为时间因子，反映时间上的平移；Δt为取样时间间隔；是ψ(t)的复共轭函数；Wf(a，b)称小波(变换)系数.周期性特征以周期长度来衡量. 蓄水前周期长度的统计以两个波峰之间的时距为准，并将各个周期长度算术平均值作为平均周期长度，蓄水后没有完整周期，且大多数站点水位残差在蓄水后处于单向变化状态，因此可将其考虑为1/2周期，进而推算整个周期时间，需要说明的是当前水位波动并未完成1/2个周期，以此推算的周期长度只是为了对比蓄水前后的变化，不能用以估算调整达到新平衡点的时间. 3.1 水位残差时间序列宜昌、枝城、沙市站的枯水位残差、整体下降特点较为明显，而洪水位残差在葛洲坝水库蓄水前一直处于波动状态，2003年后未出现明显下降趋势. 螺山站枯水位残差在葛洲坝蓄水前基本为负值，之后有增大特点，在1998年达到峰值(1.27 m)，2003年后有所下降，洪水位残差则一直存在较大的波动，2003年前后未出现明显区别. 汉口站枯水位残差一直存在波动，洪水位与螺山站较为一致(图2). 洪、枯水位在一直波动的长时间水位残差序列里是否有趋势性变化难以判别.3.2 基于人类活动的水位残差距平时间序列对人类活动引起的趋势因素进行消除，得到基于人类活动的水位残差距平时间序列(图3)，下荆江裁弯后，上游宜昌、枝城、沙市水文站枯水位波动中心线分别下降0.44、0.29和1.00 m，洪水降幅小于枯水降幅；葛洲坝蓄水后，宜昌水文站枯水位、洪水位波动中心线分别下降0.94和0.42 m，沙市水文站枯水位波动中心线继续下降了1.53 m，洪水位由于1996-1998年的特高水位而抬高0.27 m，这些变化特点与荆江裁弯、葛洲坝水库蓄水后水位变化的已有研究成果[23]在趋势上基本一致. 在去除人类影响分段求距平值后，水位残差的波动相比原始序列更加规则，但受随机因素的干扰，波动幅度及周期特征仍然难以提取.3.3 随机成分滤除及水位趋势性的调整判别采用小波分析方法滤除随机成分，水位残差序列的波动特性较为清晰，且不与原始序列失真(图4). 统计三峡水库蓄水前的平均水位周期、最大水位周期及蓄水后的水位变化周期(图5)，其中枯水位残差蓄水后处于单向下降阶段，洪水位残差处于单向抬升阶段，因此估算得到的蓄水后水位周期是远远偏小的.1)枯水位变化. 宜昌、枝城、沙市水文站在蓄水前基本以11 a左右作周期波动变化，波峰均在1964、1977、1990、1998年左右出现，仅波幅有所差异，蓄水后水位残差持续降低，周期均已超过20 a；螺山、汉口水文站蓄水前以15 a左右的周期波动变化，波峰均出现在1968、1982、1998年左右，蓄水后的2003-2012年，水位单向下降，因此各站周期均大于20 a，超过蓄水前的最大周期. 从残差变幅来看，除了枝城、螺山两站，其他站点在蓄水后的变幅均超过了历史最大变幅.2)洪水位变化. 宜昌、枝城、沙市水文站蓄水前以11 a左右的周期波动变化，波峰均在1967、1979、1989、1998年附近出现，蓄水后水位残差均处于相对升高状态，周期大于16 a，超过了蓄水前的周期；螺山站蓄水前水位波动的平均周期为14 a，蓄水后水位残差处于阶段性增大状态，波动周期延长为20 a以上；汉口水文站洪水位在2002-2006年略有下降，而2006-2012年持续抬升，因此估算的蓄水后周期在14 a以上，大于蓄水前的周期. 但是需要指出的是，三峡水库蓄水后，除宜昌站外，各站洪水位残差的变幅均未能超过蓄水前的历史波动最大幅度. 综上，三峡水库蓄水后各水文站特征水位变化的估算周期长度相比自然周期均有所延长，说明蓄水后水位残差的时间序列确实存在较多的趋势性成分，枯水位表现为趋势性下降，而洪水位由于残差幅度未能超过历史最大波幅，仅可判断其没有明显下降趋势，即洪、枯水位变化存在明显的调整分异规律.4.1 三峡水库蓄水前水位变化因素分析长江中游水位受来流过程与河道冲淤的直接影响，上游来流涨落率、下游干支流水流遭遇或流域极端水沙条件均能引起水位随机性变动，水沙过程、人类工程引起的河道适应性调整、河床阻力变化等河床边界条件改变，是同流量下水位调整的主要因素[6,24-25].天然来水来沙条件下，长江干流年际间冲淤交替等现象被已有研究成果所证实[26]，宜昌至大通河段泥沙冲淤存在7～8 a的高-低回旋变化，由此引起河道形态、河床阻力、河床组成等水流边界的复归性调整，水沙过程的波动特性就决定了水位时间序列围绕某一中心线波动的周期特征[21].对于人类活动的影响，在三峡水库蓄水前主要考虑荆江裁弯工程、葛洲坝工程. 荆江裁弯工程主要通过改变下荆江的河道边界，降低侵蚀基准面导致荆江发生溯源冲刷；采用地形法计算1966-1980年荆江河段共冲刷7.146×108 m3，不同流量下水位均有所降低，且洪水降幅小于枯水；荆江冲刷的泥沙在城陵矶-汉口河段落淤，造成了洪水位的抬高，至1978年才基本稳定. 葛洲坝工程拦截了大量推移质泥沙，导致其下游河道沿程冲刷，宜昌水文站至1991年,当流量为4000 m3/s时，水位较建库前降低约1.10 m；当流量为20000 m3/s时，水位降低约1.00 m，坝下游水位至1991年左右重新处于相对稳定状态. 这说明人类活动影响下，河流系统经过自调整后能达到新的相对平衡状态，适应于新的水沙条件[27-28].以上各种因素影响下的水位变化说明，水文测验获得的水位时间序列，实际上是河道系统在流域来水来沙因素作用下的输出信号，其具有周期成分、随机成分、趋势成分等信号组成特征. 本文的分析表明，长江中游各站洪、枯水位在三峡水库蓄水前的波动周期为11 a左右，与已有成果[21]基本相符，说明本文采用的研究方法是合理的.4.2 三峡水库运行对洪、枯水位的影响4.2.1 坝下游河道形态变化的影响三峡水库蓄水以来，长江中游河床大幅冲刷，且多集中于枯水河槽，2003-2013年期间宜昌至湖口河段平滩河槽冲刷11.9×108m3，枯水河槽占91.5%(图6). 在河道断面上也可以看出，断面扩大范围主要集中于枯水位以下，枯水位以上变化不大(图7)，河床冲刷引起枯水过水面积增大的比例大于洪水，即河床变形对于枯水的下降影响作用也远大于洪水.4.2.2 坝下游河道阻力调整的影响引起坝下游河道阻力调整的因素主要有床沙粗化、洲滩植被覆盖、整治工程修建等，下面从这几个方面分别进行阐述：1)河床粗化引起的床面阻力变化. 三峡水库蓄水后，在坝下游河道冲刷的同时，河床表层床沙也表现为粗化趋势[29-30]. 宜昌至枝城河段床沙平均中值粒径由2003年11月的0.638 mm增大到2010年10月的30.4 mm，增幅达48倍；枝城至杨家垴河段的床沙中值粒径相比蓄水前增大20倍左右. 依照长江科学院提出的糙率估算公式进行计算[31]，引起河床糙率增大1.65倍左右, 而荆江沙质河段的糙率增大1.03倍左右，城陵矶-湖口河段的糙率增大1.01～1.03倍，与沙质河床粒径粗化程度不大相对应.2)滩地植被覆盖对水流行进的阻滞作用. 长江中下游为冲积型河流特性，发育有大量的江心洲和河漫滩，在三峡水库蓄水后大流量被削减，水流漫滩时间明显减少，洲滩表面长期裸露使得以往高水位淹没的滩体被植被覆盖. 如长江中游的天兴洲滩体，高程在平滩水位附近的滩体上生长大量植物，当洪水漫滩时，阻滞了水流行进[32].3)河道与航道治理工程对边界阻力的影响. 2003年以来，长江中游实施了大量的航道整治工程，沙卵石河段主要是采取护底工程，直接增加了河床阻力；沙质河段对边滩和心滩进行守护，在江心洲头实施守护和调整型工程. 这些工程主要作用在枯水河槽以上，一定程度上增大了河道阻力. 水利部门也实施了大量的岸线加固与守护工程，在提高长江堤防岸线防洪能力的同时，也增加了水流的岸壁阻力. 中游河段分布有大量的码头、景观等工程，对河道洪水位形成叠加影响，是增加边界阻力的因素之一[33].4)河道综合阻力变化. 根据2002和2012年实测水面线，采用曼宁公式反算了荆江沙质河段的糙率系数. 由图8可知，各流量下的糙率系数均呈增大趋势，说明蓄水后的河床综合阻力有所增大，以糙率系数增大值/绝对值作为增大比例，可见糙率系数增大比例随流量增大而增大，流量小于20000 m3/s时，增大比例在14.9% 左右，流量大于30000 m3/s时，增大比例超过了20.0%，最大可达26.6%，说明中枯水流量下的河床阻力增大值小于洪水流量级. 因此，蓄水后河道综合阻力增大，且枯水时期阻力增大幅度小于洪水时期.综上，在枯水流量下，河床阻力增大对于水位抬升效应难以抵消河床下切造成的下降效应，使得枯水位趋势性降低；在洪水流量下，河床阻力增大效应与河道主槽冲刷效应接近，使得洪水位并未明显下降.4.3 水位变化对通江湖泊、航道条件的影响三峡水库蓄水后长江中游河道枯水位趋势性下降，但最低水位均存在抬升趋势，如枝城水文站、螺山站最低水位升高1 m左右(图5)，这显然是由于三峡水库的枯水期补水作用大于同流量水位降幅所致. 2008年以来，宜昌站下泄流量均大于5000 m3/s，相比于蓄水前3300 m3/s的最枯流量平均值增加了近2000 m3/s，但在汛后三峡水库蓄水的9-11月份，宜昌来流被削减，同流量下水位下降会降低湖泊底水位. 而洪水位未明显下降，说明同流量下干流河道槽蓄量和通江湖泊调蓄湖容并不会明显增大.1)三峡水库蓄水前，长江中游各水文站同流量下水位波动周期长度在9～15 a之间，而在假设三峡水库运行后长江中游水位无趋势性变化的前提下，估算的各站水位变化周期基本都超过20 a；枯水位单向下降，多站变幅超过历史最大波幅，存在明显下降趋势，洪水位阶段性单向抬升，但变幅未超过历史最大波幅，仅可判断其未明显趋势性下降，即存在在洪、枯水位变化不一致的调整分异规律.2)河床冲刷与河床阻力增大的综合作用，是造成洪、枯水位调整分异规律的主要原因. 不同流量下河槽变形幅度不一致，泥沙冲刷集中于枯水位河槽；而床沙粗化、洲滩为植被覆盖、人类涉水工程等引起河床阻力普遍增大，在洪水河槽体现更为明显.3)在三峡水库的滞洪补枯作用下，枯水位下降不致对长江中游的航道、取水等问题产生重大不利影响，但在汛后蓄水阶段可能会增加两湖的出流量，洪水位未明显下降，同流量下江湖槽蓄能力变化有限.需要指出的是，文中结果均是在现有资料长度上得到的，三峡水库蓄水时间尚短，随着河床进一步冲刷，高洪水位变化趋势还需进一步跟踪观测. 此外，文中对河道阻力方面的成因分析较为宏观，更为细致的工作尚有待开展.【相关文献】[1] Petts GE, Gurnell AM. 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1961—2020年宜昌市风速变化特征研究作者：龚玺徐金阁来源：《安徽农业科学》2024年第07期摘要利用宜昌市1961—2020年逐日2 min平均风速资料，采用气候倾向法、MannKendall 检验法和小波分析法，从不同时间尺度分析平均风速的变化趋势、突变和周期特征，揭示三峡局部地区长时间序列风速变化规律。
结果表明：近60年来宜昌市年平均风速有增大的趋势，递增率为0.084 m/（s·10 a）；四季平均风速均呈略增大趋势，四季气候倾向率相近。
8月平均风速增大最快，6月平均风速增大最慢。
MannKendall突变检验分析得出宜昌市年平均风速在1971、1996和2013年发生突变。
小波分析结果表明，年平均风速变化有周期性规律，其第一主周期为32年。
关键词风速；变化特征；气候倾向；MannKendall检验；小波分析；宜昌市中图分类号S162 文献标识码A 文章编号05176611（2024）07020504doi：10.3969/j.issn.05176611.2024.07.048Study on the Change Characteristics of Wind Speed in Yichang City from 1961 to 2020GONG Xi1，XU Jin-ge2（1.National Meteorological Information Center， Beijing 100081;2.China Energy Construction Group Hunan Electric Power Design Institute Co.， Ltd.， Changsha， Hunan 410007）AbstractUsing the daily 2-minute average wind speed data from 1961 to 2020 in Yichang City，the climate tendency method， Mann-Kendall test method and wavelet analysis method were used to analyze the change trend， mutation， and periodic characteristics of average wind speed at different time scales， revealing the long-term wind speed variation patterns in the local area of the Three Gorges area.The results showed that the annual mean wind speed in Yichang City had increased in recent 60 years with a decreasing rate of 0.084 m/（s·10 a）， and the four seasons mean wind speed had a slightly increasing trend with a similar climate tendency rate. The increase of average wind speed was the fastest in August and the slowest in June. The Mann-Kendall mutation test showed that the annual mean wind speed in Yichang City had a sudden change in 1971，1996 and 2013. Wavelet analysis showed that the annual mean wind speed changes periodically， and the first main period of the annual mean wind speed change was 32 years.Key wordsWind speed;Change characteristic;Climate tendency;Mann-Kendall test;Wavelet analysis;Yichang City长江三峡工程是世界上最大的水利枢纽之一，它建成后对国民经济产生巨大效益，同时也对局地的天气气候产生了影响。
