黄土高原径流侵蚀功率输沙模型的改进

水土流失对流域生态危害严重,输沙量模拟和预测可以为流域水土流失防治提供依据,因此精确的输沙模型是流域水土流失治理的重要工具。为了精确模拟变化环境下黄土高原年输沙量,该研究基于黄土高原19个水文站的径流和输沙数据,通过随机森林变量重要性度量方法评估年径流侵蚀功率、淤地坝指数、淤地坝相对指数、归一化植被指数、不透水地面积等因子对流域年输沙量的影响,使用非线性最小二乘法估算年输沙模型参数,对比分析不同因子组合的年输沙模型精度,提出适用性较强的黄土高原年输沙模型,据此开展年输沙量变化贡献率分析。结果表明:1)以幂函数形式构建的仅含径流侵蚀功率单因子输沙模型精度与流域面积有显著的负相关关系,相关系数为-0.505(P<0.05),模型精度随着流域面积增大而下降,在面积大于7000 km^(2)的流域适用性较差;2)年径流侵蚀功率、淤地坝指数及不透水地面积因子组合建立的多因子年输沙模型在黄土高原适用性最佳,模型在率定期纳什效率系数平均值为0.84,均方根误差平均值为0.21亿t,在验证期纳什系数平均值为0.79,均方根误差平均值为0.27亿t。3)影响研究流域年输沙量变化的因素依次是:年径流侵蚀功率、不透水地面积和淤地坝指数。研究可以为黄土高原不同区域水土流失防治和生态治理工作提供理论支撑。

长江上游主要支流水沙特性及其影响因素分析

雅砻江、岷江、嘉陵江和乌江的水沙特性是决定长江泥沙变异的关键因素之一,关乎三峡水库的合理运行,关系着长江流域水资源的合理开发利用及水生态平衡.本文基于2002—2016年期间,长江主要支流设置的桐子林、高场、北碚、武隆4所重要控制性水文站水文泥沙监测资料,深入系统地探讨水文泥沙参量的变化特征及其影响因素,借助统计软件SPSS进一步分析水文泥沙参量的相关性.研究结果表明:在时序上,各支流年均含沙量、年输沙量、年输沙模数降低22.57%~91.54%,年径流量雅砻江、岷江和乌江增大3.28%~17.96%,嘉陵江降低1.58%;嘉陵江和乌江的中值粒径增大50%~80%.水电站的修建导致年均含沙量、年输沙量、中值粒径、年输沙模数降低5%~79.34%;强降雨、滑坡、塌方、泥石流、溃坝等自然灾害以及人为诱发滑坡和向河道倾倒土石体致使年均含沙量、年输沙量、年输沙模数增大20%~702.94%.参数间相关性由强到弱排序为年均含沙量和年输沙量/年输沙模数,年径流量和年均含沙量,年径流量和年输沙量/年输沙模数,年均含沙量和中值粒径,中值粒径和年输沙量/年输沙模数,以及年径流量和中值粒径.研究成果将为长江支流梯级电站的规划设计、三峡水库的合理运行提供理论支撑.

近50年来赣江流域水沙年内分配变化分析

基于赣江外洲站近49年（1960～2008）月径流量及42年（1966～2007）月输沙量实测资料，采用年内分配不均匀系数、完全调节系数、集中度（期）、肯德尔秩次相关检验法对赣江水沙年内分配变化进行分析。结果表明：①外洲站除80和90年代输沙量呈“双峰型”分布以外。其余各年代径流量、输沙量年内分配均呈明显的“单峰型”分布，6月到达峰值。②赣江径流量和输沙量的集中度与不均匀程度变化呈逐年代递减趋势，表明径流量和输沙量年内分配都趋于均匀态势。集中度、不均匀程度逐年下降与水库兴修、水土保持、人工采砂等因素有关。③赣江外洲站汛期与非汛期径流量变化趋势平稳，输沙量呈下降趋势，汛期径流量、输沙量波动幅度明显大于非汛期。

呼图壁河水沙年内分配特征及同步性变化分析

利用呼图壁河出山口石门水文站1980—2011年日径流量和输沙量实测资料,采用年内不均匀系数、完全调节系数、集中度(期)等方法指标,分析了呼图壁河水沙年内分配及同步变化规律。结果表明:(1)不同年代的径流与输沙年内分配均呈"单峰型"分布,且输沙量较径流量的分配更为集中;(2)近32年以来,径流和输沙的不均匀系数、完全调节系数、集中度都呈缓慢上升趋势,且二者的年际变化都显示出较好的同步性。径流和输沙的集中期同样有着微弱的上升趋势,但输沙集中期略提前于径流集中期。这是由于河流的补给方式和下垫面等综合影响造成的;(3)呼图壁河泥沙年内分配不均匀系数明显高于径流。完全调节系数与不均匀系数的变化趋势基本一致。各个年代冬春季节径流量与同一时段输沙量的变化不同步。

1955-2014年黄河内蒙古河段水沙变化特征分析

深入剖析黄河内蒙古河段水沙变化特征是研究黄河治理方略、水沙资源配置及重要水利工程布局的前提和基础。为此,以1955-2014年黄河内蒙古河段3个主要水文控制站(巴彦高勒站、三湖河口站、头道拐站)长时序水沙数据为对象,采用水沙年内不均匀性、集中度及变化幅度等指标值,及Mann-Kendall趋势检验和小波分析法,深入探讨了内蒙古河段水沙年内分配与年际的变化特征。结果表明:黄河内蒙古河段水沙序列年内变化表现为输沙量的不均匀程度和集中度比径流量的大,各站径流量集中期多在8、9月,输沙量集中期基本全在8月;水沙序列年际变化表现为水沙量呈显著减少趋势,水沙序列具有多尺度振荡的特点,存在着年际尺度和年代际尺度的周期变化规律。

黄河中游分布式水沙耦合模型研究

针对黄河中游多沙粗沙区的产流产沙特点,在建立逐网格汇流的水文模型的基础上,构建了逐网格汇沙的土壤侵蚀模型,通过水文模型和土壤侵蚀模型有机耦合,实现了泥沙的产生和汇集的分布式计算。由于模型采用逐网格汇流汇沙的方式进行模拟,使得考虑上方来水来沙对产输沙的影响成为可能。根据研究区的特点,模型在土壤侵蚀过程的模拟中,对重力侵蚀的模拟进行了尝试。经黄河中游小理河流域实测资料验证,模型具有一定的计算精度。

黄河入海水沙通量年内变化规律分析

以黄河口利津水文站1950—2005年月均实测水沙资料为依据,采用随机水文学和数理统计方法对黄河入海水沙通量的年内变化规律进行了分析。结果显示:Fisher最优分割法检测出主汛期(7—10月)入海水沙出现1968年、1985年和1996年3个跳跃点,依据3个跳跃点可将汛期入海水沙过程分为4个阶段:即Ⅰ(1950—1968年),Ⅱ(1969—1985年),Ⅲ(1986—1996年),Ⅳ(1997—2005年),这一变化过程与全年入海水沙变化过程一致。4个阶段水沙年内下降过程经历了伏汛期减少→秋汛期减少→伏汛期减少3个主要过程,1—5月份水沙逐阶段下降;水沙年内分配不均匀性呈现不同程度的上升,水、沙集中程度变化过程不同步,水、沙集中期主要受不同年份伏汛和秋汛期水沙变化控制。汛期水沙占全年比例受大型水库利用方式影响不同时期呈上升或下降趋势。

怒江干流水沙年内分配特征及其变化趋势

怒江研究基础严重滞后于流域资源保护与开发利用的需求。利用怒江干流贡山、道街坝和木城3个水文站历年月径流和悬移质输沙观测数据,运用集中度与集中期、Mann-Kendall检验和R/S分析等方法,研究怒江干流1964-2011年水沙年内分配时空特征及其变化趋势。结果表明:怒江干流径流呈缓慢上升趋势,但输沙上升趋势明显;怒江干流悬移质输沙年内分配集中度明显高于径流,径流和悬移质输沙年内分配集中度时间上呈波动下降趋势,空间上呈从上游到下游递减的趋势;径流和悬移质输沙年内分配多年平均集中期均在7月中旬,较降水集中期稍有提前;怒江干流径流年内分配集中度未发生突变,悬移质输沙年内分配集中度在1977年开始发生突变,在1995年后下降趋势明显;怒江干流径流和悬移质输沙年内分配集中度未来仍将延续波动下降的趋势,且悬移质输沙年内分配集中度的下降趋势比径流更强。

多沙河流水沙年内分配特征研究

利用南方一多沙河流代表水文站的实测资料计算了水沙年内分配不均匀性、集中程度、变化幅度等指标,研究了水沙年内分配特征的变化规律。结果表明,不同时段水沙年内分配具有较大差异,20世纪60年代水沙年内分配相对较不均匀,20世纪70年代以来,水沙年内分配较均匀;水库建设使汛期径流量与输沙量占全年总量的比例下降,而在枯水期上升,建库后的水沙年内变化不均匀性、集中程度、变化幅度都明显下降;水库建设也使输沙量年内变化幅度大于径流量年内变化幅度。输沙量的变化比径流量变化更能反映水库建设对水文情势变化的影响。

我国主要河流水沙变化态势及人类活动影响

为了解我国主要河流的水沙变化态势及主要成因,利用M-K检验法分析了我国主要河流代表站径流量和输沙量的变化特征,探讨了影响水沙变化的人类活动。结果表明,我国主要河流多年平均年总径流量和年总输沙量分别是14057亿m^(3)和14.41亿t,总径流量无显著变化趋势,总输沙量显著减少;南方河流、淮河和塔里木河年径流量无显著变化趋势,黑河年径流量显著增加,除淮河外的其他北方河流年径流量明显减少;除松花江和钱塘江外,其他主要河流年输沙量呈显著减少趋势。影响河流水沙变化的人类活动包括水土保持措施、水库工程、引水引沙、河道采砂等,北方河流和南方河流水沙变异的影响因素有所差异。

黄河流域产流侵蚀及其分布特性的变异

随着人类活动的加剧和气候变化,黄河流域水沙特性也发生了变化。为了解黄河流域产流和产沙的变化过程,通过引入区域径流深和区域输沙模数等参数,根据黄河流域主要水文站1950—2015年以来的实测水沙资料,利用Mann-Kendall统计检验法和水文量累积曲线法,深入研究黄河流域产流侵蚀过程和空间分布的变异特点。结果显示:黄河流域除唐乃亥站无明显趋势变化外,其他干流水文站和11条支流水文站的径流深和输沙模数大都以指数形式呈显著减少趋势,表明黄河流域产流产沙能力减弱。黄河上游水文站多年平均径流深和区域径流深较大,为主要产流区;中游水文站多年平均输沙模数和区域输沙模数较大,为主要产沙区;下游多年平均区域径流深和输沙模数均为负值,为水沙主要消耗区。黄河流域水沙异源现象仍然存在,但有减弱趋势。

水电开发对河流水沙年内分配的影响分析

以中国西南重要的国际河流澜沧江为研究对象,借鉴＂基尼系数＂的构建思路,建立了水沙年内分配均匀度计算模型,并通过下游水沙与上游天然水沙和区域降水的关系,建立了河流水沙年内分配均匀度回归还原模型。还原结果与实测对比表明：漫湾、大朝山电站建设以来,澜沧江径流年内分配均匀度年均升高1.14%,变幅在-7.32%-10.81%之间,输沙年内分配均匀度年均降低0.23%,变幅在-18.98%-26.76%之间;漫湾、大朝山电站同时运行期间,澜沧江径流年内分配均匀度年均升高3.90%,输沙年内分配均匀度年均降低0.42%;大朝山水电站建设后,澜沧江径流年内分配均匀度升高而输沙年内分配变化不明显,说明大朝山水电建设后河流水沙关系发生了变化,但变化较小。该成果不仅能为相关研究提供方法借鉴,也为水电开发对澜沧江水沙年内分配影响程度的科学评估提供了新的依据。

西江流域干流近年水沙变化特征

选取西江干流迁江站、大湟江口站、梧州站、高要站1957-2016年的年径流量与年输沙量数据,采用Mann-Kendall检验法、5年滑动检验法、累积距平法进行定量与定性分析,同时使用模拟退火算法进行非线性回归分析,得出西江流域干流年径流量和年输沙量的变化规律。结果表明:径流量与输沙量年内分配具有一定不均匀性;迁江站的径流量和输沙量呈显著下降趋势,其他站的年径流量变化呈上升趋势、年输沙量呈显著下降趋势。迁江站径流量于2002年发生突变。迁江站、大湟江口站、梧州站和高要站年输沙量分别在1991、1997、1994、1999年产生显著突变。西江干流年径流量变化趋势呈微波动,年际变动幅度较小,年输沙量呈下降趋势,突变点为1990年。

汀江河流泥沙及其变化规律分析

本文应用水文站的泥沙资料,分析汀江河流输沙量的地区分布和年内、年际变化规律及变化趋势,并对形成这些规律及变化趋势的影响因素进行了探讨。