羊信江流域水沙变化特征及其影响因素

为深入研究水沙变化对流域生态修复和经济可持续发展的影响,利用Mann-Kendall非参数趋势检验法、Pettitt突变检验法、Spearman秩相关系数法、累积量斜率变化率比较法对赣江上游羊信江流域1964—2020年的降雨量、径流量和输沙量的变化特征及其贡献率进行分析,确定影响流域输沙量变化的主要因素。结果表明:①羊信江流域在1964—2020年年降雨量和年径流量无显著变化,年输沙量呈显著增加趋势;②降雨量、径流量及输沙量年内分配不均,均多集中在汛期(3—6月份);③年降雨量、年径流量均未发生显著突变,年输沙量在1995年发生显著突变(P<0.01);④降雨和人类活动对输沙量增加的贡献率分别为-0.35%、100.35%。以稀土矿开采、脐橙种植、跨河公路修建为主的人类活动是导致羊信江流域水土流失的重要原因。研究成果对流域种植结构调整及矿产资源绿色开放具有重要的指导意义。

黑河流域水沙通量多尺度变化特征及影响因素

采用小波分析法和累积量斜率变化率法分析了黑河上中游水沙通量的周期性变化特征,定量计算了气候变化和人类活动对水沙通量变化的贡献率。研究结果表明:黑河上中游径流变化周期基本一致,上游输沙量变化周期也基本一致,但中游输沙量在1类和2类时间尺度的变化周期相差较大,且干流两个水文站的径流输沙突变时间存在差异。1981-1989年上游干流影响径流的主控因素为人类活动,但1990年以后主控因素逐渐变为降水,2003年以后主控因素又变为人类活动。影响输沙的主控因素在时间序列上均为人类活动,但影响程度略有不同。干流中游影响径流的主控因素在2005年以后逐渐变为降水影响,而人类活动一直是引起中游输沙变化的主要原因。

森林火灾流域侵蚀泥沙来源指纹技术研究进展

指纹识别技术是量化流域侵蚀泥沙来源的有效手段,如何应用于火烧流域,仍有一些问题值得探讨。通过回顾相关文献,总结森林火灾通过植被、土壤和灰烬加剧土壤侵蚀的机制,介绍应用指纹技术研究火烧流域泥沙来源的案例,重点分析放射性核素、矿物磁性、物理性质、地球化学元素和有机组分等指纹因子在火烧迹地的含量和性质变化,论述各类指纹因子在火烧流域泥沙来源研究中的适用性,并提出未来应重点关注指纹技术的物理基础、火灾后土壤性质的时空变化规律、指纹因子稳定性验证、燃烧灰烬的影响以及大粒径泥沙的识别等问题。为促进火烧迹地指纹识别技术的研究、理解森林火灾对于流域产沙格局的影响、提升火灾流域水土保持和生态修复的有效性提供理论依据。

三峡水库典型暴雨过程径流泥沙来源组成变化分析

近年来,受上游干支流水库拦沙、降雨变化和水土保持等因素的影响,三峡入库泥沙锐减,支流来沙占比增大且局地暴雨集中输沙等新现象逐步显现。基于长时间序列资料,分析了近40年来10场典型暴雨过程中径流和泥沙的来源,分析结果表明,长江上游主降雨带常位于嘉陵江、岷江和沱江流域,暴雨洪水的主要产流产沙区与主要降雨区基本一致。典型暴雨期间三峡入库径流地区组成变化不大,主要来自于金沙江、岷江和嘉陵江。在溪洛渡和向家坝水库建成前,三峡入库泥沙以金沙江流域占比最大,在溪洛渡和向家坝水库蓄水运用后,在场次暴雨中金沙江向家坝站输沙总量的占比不足1%,岷江、沱江和嘉陵江的占比显著增大。

黄土高原粗泥沙集中来源区水沙变化特征及趋势性分析

黄土高原粗泥沙集中来源区为治理黄河泥沙的重点核心地区。根据1960—1999年黄土高原粗泥沙集中来源区皇甫川、孤山川、窟野河、秃尾河和佳芦河径流及输沙资料,以流域为单元,分析了区内各流域径流量、输沙量的年内、年际变化特征及变化趋势。结果表明,区内径流量及输沙量的年际、年内变化较大。在季节上,除秃尾河径流量集中期为6月份外,其余4条流域径流量的集中期均为8月份;5条流域输沙量的集中期均为8月份。各流域径流量、输沙量的突变时间均在20世纪70年代,说明各流域水沙量呈现减少的趋势,尤以20世纪90年代减少最明显。人类活动和气候变化是影响该区内各流域水沙变化的主要因素。

黄河中游干流泥沙组成规律

本文利用系统、一致的颗粒级配资料，详细分析了黄河中游主要控制站长时期泥沙组成和泥沙粒径的变化，认为近期黄河中游有来沙细化的现象，但这是由于来沙量的减少造成的，泥沙组成规律并未发生明显的趋势性变化。

长江口北槽深水航道回淤泥沙来源分析

针对长江口北槽深水航道工程后,航道泥沙年回淤量逐年增加且分布集中在北槽中段的现象,系统分析了北槽回淤泥沙的主要来源,指出在河流来沙锐减情况下,流域来沙的直接落淤已经不再是航道泥沙回淤的主要来源;北槽内部滩槽泥沙交换及北槽与两侧浅滩(横沙浅滩与九段沙)的水沙交换对北槽泥沙回淤的贡献明显;南槽口门附近泥质区对航槽回淤影响的权重将增加,需要予以重视。今后应加强对水下三角洲前缘冲淤、浅滩的风浪掀沙以及丁坝坝田落淤泥沙的再悬浮和输移过程的系统观测和研究。

人类活动对黄河河源区水沙变化影响评价

河流水沙变化同时受到气候变化和人类活动的影响,在相同的气候条件下,水沙变化的影响主要是人类活动引起的。采用1961-2010年唐乃亥水文站以上河源区的气象数据,通过反距离加权平均法对潜在蒸发量和降雨量进行空间插值,选择气候相似年组,计算了组内唐乃亥站的年径流量和年输沙量的变化,并结合土地利用和NDVI变化分析了原因。结果表明:研究区共有12个相似年组,在时间上涉及到研究时段的所有年代和降雨量特征;分别有11组和9组的年径流量和年输沙量减小,反映出河流水沙整体减少的整体特征;不同相似年组人类活动对河流水沙的影响幅度差异较大。该方法可以明确判定人类活动的影响程度,并显示出人类活动对水沙影响的复杂性,可以帮助我们区分气候变化和人类活动的不同影响。

长江口北支沉积物粒径趋势及泥沙来源研究

本文以长江口北支沉积物的粒度分析资料为根据 ,运用Gao Collins粒径趋势分析模型对该区域进行分析处理 ,获得采样区沉积物粒径趋势矢量分布 .结果表明 :长江口北支青龙港以上河段的沉积物有向下游搬运的趋势 ;而青龙港以下的河段 ,沉积物的搬运方向是从下游指向上游 ;长江口北支口外海域的沉积物有向长江口北支运移的趋势 .在此基础上 ,本文还探讨了导致长江口北支不断淤积的物质来源 :北支以口外海域来沙为主 ,上游也有少量泥沙直接进入北支 ;北支口外海域来沙以长江口南支入海泥沙扩散倒灌为主 。

不同来源区洪水对黄河下游流量-含沙量关系的影响

根据1950-1960年及1974-1985年实测洪峰水沙资料,分析了不同来源区洪水对黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站流量 含沙量关系的影响,以河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河总来水量占三门峡、黑石关、小董总水量的20%或25%以上作为中游粗沙来源区洪水,以河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河总来水量占三门峡、黑石关、小董总水量的20%或25%以下作为细沙来源区或少沙区洪水。这样,黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站平均流量 平均含沙量关系可分为以增加平均含沙量为主和以增加平均流量为主的两个区。同时,河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河的洪水,大大增加了黄河下游平均来沙系数和平均含沙量,并导致全下游河段的必然淤积。

皇甫川流域泥沙来源及其数量分析

在详细分析了皇甫川流域各种产沙地层的产沙特征及饥械组成和利用河口悬移质泥沙的机械组成作分析对比的基础上、应用等量原理建立数学模式,得出流域内基岩、上新世红色粘土、第四纪黄土和风成沙等地层的相对产沙量分别为68.49％、1.02％、30.37％和0.12％,分析误差小于4％。指出了基岩产沙为流域泥沙的主要来源,认为目前水土保持工作的重点应是黄土分布地区。

极端降雨条件下黄河典型流域水沙变化特性研究

以2017年无定河"7.26"特大暴雨洪水为背景,采用统计学及对比流域试验系统分析了无定河流域近60年不同极端降雨条件下的产洪产沙特性,对比分析不同时段暴雨洪、雨沙关系演变特征,量化评价水土流失治理对流域调洪减沙贡献。研究结果表明:无定河"7.26"特大暴雨场次降雨平均雨强和最大1 h、6 h、12 h雨量均为有历史资料以来统计的最大值,重现期达到40年一遇。与1977年特大暴雨相比,在面降雨量大致相同,降雨强度增加1倍的条件下,"7.26"特大暴雨洪水量减少34.3%,产沙量减少53.01%。2000年以后的次洪水事件最大含沙量较2000年前明显降低,平均减少50%以上。1956-2000年间无定河流域水土流失治理发展加快,相似极端降雨下,水土流失治理后的韭园沟流域的径流模数和输沙模数较未治理的裴家峁沟流域明显减小,其中径流模数平均减少57.2%,输沙模数平均减少75.7%,水土流失治理成效十分显著。

泾河流域来沙系数变化与响应分析

对泾河流域水沙搭配关系、来沙系数及其变化、来沙系数与降雨之间关系、来沙系数与水利水土保持措施年均减沙效益之间关系及其响应等进行了分析。结果表明:泾河张家山水文站年最大洪水的水沙搭配关系为高含沙水流;进入20世纪90年代以后,全流域的水沙搭配关系更不协调。流域3个主要水文站自1988年以来年平均来沙系数均有明显增大的趋势;流域最大洪峰来沙系数和最大日平均来沙系数均与流域最大1日降雨量呈反比例幂函数变化关系;来沙系数随着降雨的增大而减小。流域治理后年均减沙效益和年平均来沙系数关系具有明显的分区规律;两个区单位减沙效益的年平均来沙系数几乎相等;年平均来沙系数对流域水土保持综合治理的响应非常明显。但流域水土保持综合治理对单位减沙效益的年平均来沙系数影响不大。

小流域沟间与沟谷地径流泥沙来量的探讨

黄土丘陵区的沟间地面积一般占50％左右,通过比较分析,提出用系统分析法来计算小流域沟间、沟谷地的产流产沙量。结果发现沟间地侵蚀量占40％左右,沟谷地占60％左右,沟间沟谷地产流量接近,但沟间地径流下沟最少能使沟谷地侵蚀量增加1倍,因而,沟间地径流造成的侵蚀量占全流域的70％左右。

黄土高原降雨、径流、产沙相互关系的研究

文章利用黄土高原巴家嘴等七个流域的年降雨、径流和产沙资料,根据Powell和最小二乘法优化原则,采用多种函数形式模拟降雨和径流、径流和产沙之间的相互关系,并根据残差平方和最小的原则,选择最优的模拟函数。结果表明,黄土高原年降雨和径流之间,年径流和产沙之间都存在着较好的相关关系,并能较好地用线性函数表达,提供了由年降雨量的变化趋势预测年径流和侵蚀产沙变化趋势的一种途径。

黄河宁蒙河段水沙变化特性与成因研究

根据宁蒙河段不同来源的水沙资料,分析了宁蒙河段干流、支流和入黄风积沙量变化,从人类活动影响和自然条件变化两方面研究了水沙变化的机理,以及近期水沙变化的原因。结果表明:各种因素均不同程度地影响了宁蒙河段水沙变化,其中工农业生活引水是干流水量减少的主要影响因素,水库拦沙是干流沙量减少的主要影响因素,2000年以后支流水保措施减沙影响增强,风速减弱是入黄风积沙量减少的主要影响因素;龙羊峡与刘家峡水库联合调度是黄河干流汛期水量比例和大流量过程减少的主要影响因素。

公路弃土场坡面产流特征及过程模拟

公路弃土场坡面径流的模拟对流域水资源评价和道路侵蚀模型的构建均具有重要意义。通过不同雨强(0.6～2.79mm/min)的人工降雨试验,对不同坡度(19.4%～78.1%)弃土场坡面及坡度为30.6%的弃土场施工道路的坡面径流过程进行了研究。结果表明:在小雨强下(0.6mm/min)径流显著受到土壤干容重及小区坡度的影响,而随雨强的增加,坡度及土壤干容重对径流的影响逐渐被降雨所覆盖。使用Green-Ampt入渗模型可以较为准确地计算公路弃土场坡面径流,模型有效系数达0.975。

黄河流域近百年产沙情势变化

基于实测降雨、水文、坝库拦沙、灌溉引沙和河道冲淤等数据,分析了1919-2016年黄河潼关以上流域实际产沙量、产沙强度和不同时期下垫面在多年平均降雨情况下的产沙能力变化。结果表明,20世纪30年代以后,流域产沙能力逐渐增大,至50~70年代达到顶峰;80~90年代以后,流域产沙逐渐减少,其中2010-2016年流域产沙强度只有1919-1939年的23%。1919-2016年流域年均产沙量为13.7亿t。在多年平均降雨和1919-1953年下垫面情况下,潼关年均来沙量应约为14.6亿t;至1956-1975年,该值达到16.6亿t。

土质陡坡降雨侵蚀的数学模型及求解方法

建立了土质陡坡降雨侵蚀的数学模型,模型包括陡坡细沟间坡面流控制方程、变沟宽陡坡细沟流控制方程、陡坡细沟间坡面侵蚀泥沙连续方程及陡坡变沟宽细沟侵蚀泥沙连续方程。通过紊流冲击分布概率确定土壤剥蚀方程,确定了泥沙源/汇项的表达形式及细沟高程与宽度的表达式。通过有限元和有限差分相结合的方法求解该数学模型,利用有限单元法对数学模型的水动力方程、运动方程及泥沙连续方程进行空间上的离散,利用有限差分法解决时间域的问题,得出了顺序求解的数值计算公式及模型数值求解的具体方法和步骤。

流域侵蚀产沙平衡研究进展

介绍了国内外流域侵蚀产沙平衡研究的主要成果。分析了流域泥沙的主要来源及国内外泥沙来源的主要研究方法 ;介绍了侵蚀泥沙的坡面～河道运移过程、坡面～河道耦合关系的研究现状 ;提出了当前河道泥沙存蓄与输移研究的主要问题 ,并分析了该领域目前研究的现状 ;对比分析了目前流域侵蚀产沙平衡研究中几个主要模型的适用范围与优缺点 ;提出了我国未来流域侵蚀产沙平衡研究中应注重发展的主要问题。