黄河沙施用方式及用量对盐碱土水分入渗与微观结构的影响

土壤盐渍化是全球重点关注的问题之一。最近研究表明,将沉积物作为添加剂应用于盐碱土中可以提高作物产量,但其对土壤入渗特性和微观结构的影响仍不明确。该研究采用室内土柱模拟试验,研究了3种黄河沙施用方式R(施在表层0~15 cm)、S(施在下层15~30 cm)和T(施在耕层0~30 cm)和4种质量添加比例(0、2%、5%和10%)对土壤水分湿润峰、累积入渗量及微观结构的影响。结果表明,黄河沙对土壤水分入渗和微观结构的影响受施用方式和用量的共同制约。黄河沙显著提高盐碱土的入渗能力,相同施加方式下,土壤入渗能力与掺入量呈正比。与对照组(不施加黄河沙)相比,R、S和T施用方式下土壤湿润锋运移时间分别缩短2.94%~11.76%,6.47%~24.12%和5.88%~23.53%。以入渗时间100min为例,土壤平均累积入渗量表现为:T10%>S10%>R5%>S5%>T5%>T2%>R10%>S2%>R2%>CK。

自由沉降法研究黄河沙中可吸入颗粒物的产生机理

本课题以黄河沙为研究对象,利用自由沉降法研究黄河沙中可吸入颗粒物在不同质量流量、不同粒度组成、不同在线加湿量条件下的排放特性,发现质量流量和加湿量是影响黄河沙排放特性的主要因素,并且存在一个最佳加湿量。同时,与建筑尘、土壤尘进行对比,发现质量流量是所有粉体物料排放特性的影响因素,相同质量流量下建筑尘产尘率最高,黄河沙产尘率最低,主要是建筑尘的可吸入颗粒物的含量较高,因此认为人为排放源是主要污染源。

2023年黄河含沙量调度探索与实践

2023年汛前,黄河水利委员会联合调度干流万家寨、三门峡、小浪底,支流陆浑、故县、河口村水库实施了黄河汛前调水调沙。此次调水调沙在调度过程中着力细化优化三门峡、小浪底水库调度,精细控制小浪底水库水位和入出库流量、含沙量,采取支流水库加大清水汇入等方式,控制下游河道含沙量在合理范围内,减少了调水调沙高含沙洪水对水生生物及其栖息地的影响,避免了发生洪峰增值过大,保证了调水调沙安全可控,完成了预案设定的各项目标。

黄河故道沙区林果高效栽培配套关键技术研究

在林果的高效栽培过程中,缺乏对种植密度与间距的设计,导致林果的产量较低,基于此,设计了新的黄河故道沙区林果高效栽培配套关键技术。选择适合黄河故道沙区的品种,设计种植密度与间距,挖定植穴,设计对比实验。实验结果证明该技术提升了林果产量,产量保持在每亩500kg左右,为林果的生产和推广提供了可靠的依据。

黄河水沙调控对水生生物及其栖息地影响问题研究

黄河水沙调控是黄河治理的重要手段,但也给黄河水生生物资源及其栖息地造成较大影响。本文以黄河调水调沙期间水生生物资源和环境监测数据为基础,分析了黄河水沙调控对水生生物及其栖息地的影响,并从实际出发,提出了减少黄河水沙调控对水生生物及其栖息地影响的对策建议,以期为后续开展工作提供参考。

黄河流域水沙变化趋势多模型预测及其集合评估

黄河水沙变化情势深刻影响着黄河流域水沙调控工程布局、流域内外水资源配置和跨流域调水工程建设等黄河保护与治理开发重大问题的决策。但受研究时段、方法及其边界条件等影响,黄河水沙变化预测成果差异大,难形成共识。本研究基于水沙变化归因和预测结果的不确定性解析,构建了多模型预测成果集合评估技术,预测了黄河流域未来50 a水沙量。结果表明:既有流域水沙变化归因与预测成果差异大,原因在于不同方法因数据输入、变量构成及精度评价方法差异带来的不确定性;提出了基于输入-结构-输出的模型适用性判别准则和评价技术,并基于标准化的数据输入,从数据需求、物理基础、应用效率、输出尺度和预测精度等五个维度,集合评价了现有水沙变化预测模型的适用性;构建了流域水沙变化多模型集合评价-多结果加权融合-BMA集合预测的集合评估技术,根据9类模型预测成果,集合预测了黄河流域未来50 a年径流量为240亿m^(3),年均输沙量为2.5亿t。

黄河中游多沙粗沙区水土流失治理面临的关键问题与发展对策

黄河中游多沙粗沙区是黄土高原乃至全国水土流失最为严重、生态环境最为脆弱的地区之一。根据黄河流域生态保护和高质量发展国家战略对水土保持的新需求,在总结黄河多沙粗沙区土壤侵蚀状况、水土流失治理现状与成效基础上,分析了目前水土流失治理面临的关键问题,提出了构建区域水土流失防治新格局、建立多沙粗沙区水土保持空间管控制度、加强水土保持重大基础科技问题及关键技术研究、创新生态治理与乡村振兴融合发展模式、加快推动水土保持体制机制创新等对策建议。

黄河中游窟野河流域土壤侵蚀与生态修复研究进展

窟野河流域是黄河粗泥沙的集中来源区,水土流失严重。近年来,伴随着一系列重大水利和生态工程的实施,该区水土流失治理和生态修复工作取得了极大的成效,但该区地处砒砂岩丘陵沟壑区与毛乌素沙地的过渡地带,水蚀、风蚀问题仍旧严峻,生态环境依然脆弱,治理质量亟待提质增效。众多学者在该地区土壤侵蚀机理研究方面取得了丰富的成果,但该地区水文下垫面复杂多变,侵蚀类型多样复合,前人的研究仍沿用黄土高原区的理论与方法,极大地限制了砒砂岩区土壤侵蚀机理研究的发展。本文结合前人的研究成果和作者的科研经验,概括了窟野河流域治理成效,梳理了该地区土壤侵蚀机理与生态修复技术,对该地区水土流失治理中存在的问题进行剖析,发现窟野河流域的复合侵蚀机理研究相对薄弱,需要对区域水分承载能力阈值的精准厘定,且该地区的水土保持措施社会经济效益有待提升,水土保持监管需向智慧化转型,为未来窟野河流域土壤侵蚀机理研究和生态修复技术发展提供方向。

科技助力 护河安澜——济南黄河河务局迎战黄河汛前调水调沙记

6月23日8点,黄河泺口水文站流量1960立方米每秒;24日,2000立方米每秒……随着2023年黄河汛前调水调沙的启动,黄河济南段的流量持续上涨。调水调沙是调节黄河水沙关系的重要手段之一。每年黄河主汛期前,黄河水利委员会调度黄河中游的万家寨、三门峡、小浪底三座水库接力加大下泄流量,形成“人造洪峰”,在确保安全的前提下,让奔涌的河水带走库底和河底的泥沙。

黄河水沙变化基础数据仓库与挖掘分析

1研究背景近年来,黄河水沙条件发生了剧烈变化,掌握黄河水沙情势是治黄方略确定、水沙调控工程布局和水资源配置的基础。众多学者围绕水沙变化开展了大量的研究工作,积累海量的基础数据,为了能够更科学全面地获取、管理及使用黄河流域气象降雨、水文泥沙、土地利用、林草梯田等属性数据,为黄河流域未来水沙变化预测提供规范统一的数据源,提升黄河水沙变化的研究进展成果,急需开展多源异构数据汇集和融合技术研究,构建黄河水沙基础数据仓库及数据公共服务平台,基于前沿的水沙变化预测分析技术和方法,为黄河治理开发与保护提供技术支撑。

聚焦国家重大战略 推动流域高质量发展——河南省黄河水沙资源利用与灾害防控研究中心发展成就简介

河南省黄河水沙资源利用与灾害防控研究中心(以下简称研究中心)于2020年8月经河南省发改委批准组建,依托单位为黄河勘测规划设计研究院有限公司(以下简称黄河设计院)。目前,研究中心有固定员工146人,具有水利水电工程、水文水资源、水力学及河流动力学、水利信息化等专业高级技术职称人员80人,具有博士学位37人。

智慧防汛显威力 数字赋能结硕果——濮阳黄河河务局迎战黄河汛前调水调沙记

今年黄河汛前调水调沙启动以来,濮阳黄河圆满通过了长历时、大流量、高流速洪水和多个洪峰的严峻考验,确保了黄河调水调沙安全运行,而这一斐然成绩的背后,则是智慧防汛的实施和众多黑科技的加持。

黄河调水调沙期间黄河入海水沙的扩散与通量

以2007年夏季黄河调水调沙期间黄河三角洲海域3断面连续站及渤海南部24个大面站观测的流场、温度、盐度及含沙量资料为依据,分析了调查区水沙扩散特征,计算了各连续站的拉格朗日余流及泥沙输送单宽通量。结果表明,黄河入海泥沙扩散范围非常有限,主要分布在南至莱州湾西南部、北至北纬38°附近离岸约20km以内的带状沿岸区域;但黄河冲淡水出现大面积扩散,覆盖了整个莱州湾的北部和中部,最远可至龙口附近,黄河入海水沙扩散不同步。在现行河口和钓口流路废弃河口存在两个高浓度泥沙中心,分别对应于黄河入海泥沙和废弃钓口流路海域底质再悬浮产生的两个泥沙来源。河口及三角洲近岸切变锋的阻隔及辐聚作用,是大部分黄河入海泥沙沉积在河口及沿岸13m水深以内的主要动力因素。受余流方向及水体垂向湍动较弱的影响,两个高浓度泥沙中心很少有泥沙交换。冲淡水的大面积扩散主要受表层余环流的影响。余流及悬浮泥沙通量计算显示,夏季黄河入海水沙在近岸主要向东北方向扩散。

论黄河水沙变化趋势预测研究的若干问题

1980年代中期以来黄河水沙情势发生了巨大变化,明晰其过程、特征及水沙变化研究的关键所在,有助于聚焦核心科学问题,重点攻关,为黄河流域生态文明建设提供科技支撑。本文系统分析了黄河流域1950—2016年水沙变化过程,梳理了不同阶段各家水沙变化趋势预测成果,辨析了趋势预测结果差异显著的原因。研究表明:黄河水沙锐减,时空减幅不同步,年内利于输沙的流量持续时间和水量、沙量都在减少,含沙量则与水利水保工程建设呈现协同的阶段变化,黄河水沙异源的空间分布格局仍然持续;黄河水沙变化趋势多借助于"水保法"、"水文法"和"物理过程模型法"等开展预测,不同时期的预测成果差异显著,其中机理和机制等的认识不足、评价技术等的缺失及预测条件变化的不确定性等是导致差异显著的主要原因。今后需加强黄河水沙变化机理、措施的群体效应、预测结果可信度评估和治黄策略等关键科学问题研究,为准确预测新情势下黄河水沙变化趋势提供理论基础。

基于数字平台的黄河多沙粗沙区分布式水文模型研究——以黄河岔巴沟流域为例

本文以黄河无定河水系岔巴沟流域为例,针对其气候、植被以及下垫面条件等时空变化特征,在全流域1∶1万DEM基础上,建立了具有物理基础的分布式流域水文模型,模型由网格单元的超渗产流模型和汇流模型组成,提出了考虑流域水保措施的流域汇流计算。使用该模型对1970～1989年大中场次洪水进行模拟计算,结果表明:计算值与实测值基本吻合。

1985-2020年黄河中游多沙粗沙区水土流失动态变化

[目的]掌握黄河中游多沙粗沙区水土流失空间分布状况,为黄河流域水土流失治理、生态环境保护和高质量发展提供数据支撑和科学建议。[方法]利用2020年水土流失动态监测和1985,1999年全国水土流失遥感普查成果,开展黄河中游多沙粗沙区水土流失动态变化分析。[结果](1)研究区域水土流失面积减少43.22%,高强度水土流失面积减少90.80%,水土流失状况明显改善;1985—1999年和1999—2020年两个时段,前时段变化相对较小,后时段变化较大。(2)两个时段内水土流失强度均降低,1999—2020年降低幅度明显大于1985—1999年且高强度水土流失面积大幅减少。1985—1999年以剧烈侵蚀面积减少为主,1999—2020年强烈、极强烈、剧烈侵蚀等高强度侵蚀面积下降明显。[结论]研究区生态环境状况改善的主要驱动力是区域水土保持监督管理工作的加强,预防保护与水土保持综合治理的协同推进,经济社会的发展,保护环境和生态政策的引导等。虽然研究区水土流失日趋严重的态势得到了遏制,但其依然是黄土高原乃至中国水土流失最严重的地区,后续仍需持续采取适宜措施保护好生态环境。

黄河水沙合理配置研究

黄河水沙过程的变化导致水沙分布更趋不合理,表现为主河槽萎缩、"二级悬河"、河口退蚀等,引起小水大灾和生态恶化,防洪形势更为严峻,应通过水沙优化配置和泥沙资源化利用治理黄河的水沙灾害。本文在分析黄河水沙过程和分布变化的基础上,构建流域水沙优化配置理论框架,它由河床演变均衡稳定原理和水沙多目标优化配置原理组成,进而建立流域水沙优化配置数学模型,该模型包括河床演变均衡稳定模型和水沙多目标优化配置模型两个子模型。应用模型计算分析黄河下游主河槽的均衡稳定断面尺寸和输水输沙优化的临界指标,提出强化非恒定流调水调沙、调控含沙量60～100kg/m3间的不利水沙条件等改善小浪底水库调度运用的措施,计算和提出不同水沙条件黄河下游水沙合理配置的方案,为黄河下游河道的科学治理提供新的思路。

黄河中游多沙粗沙区1997-2007年的水沙变化趋势及其成因

基于近期水文泥沙和降水资料对黄河中游多沙粗沙区水沙变化进行了研究,结果表明,1997年以来,黄河中游多沙粗沙区的水沙变化出现了新的特点,产沙量变化趋势发生了改变,表现出明显的减小趋势。1986-1996年间,河口镇至龙门区间平均产沙量为5.08亿t/a;1997-2007年间,减小为2.33亿t/a,减小幅度达54.1%。在总体上来看,从1970年开始,河口镇至龙门区间产沙量具有明显的减小趋势。但在总体下降的趋势中,表现出次一级的变化趋势,即产沙量先下降,在1986年达到最低值后再增大,在1996年达到最大值后再减小。1998-2006年,产沙量与降水量之间的决定系数仅为0.017,二者不相关,产沙量的变化与降水量变化的关系不大。这说明,人类活动已经完全改变了产沙量与降水量关系,成为支配产沙过程的主导因素。1997年以后,水沙关系也发生了根本性的变化。1970年以来,河龙区间水土保持措施的减沙效益表现出复杂的变化,减沙效益先增大,达到峰值后减小,减小到最小值后再增大。人类活动对产沙量变化的贡献率呈增大趋势,1998-2006年间人类活动对产沙量变化的贡献率达到65%,年降水量变化对产沙量变化的贡献率减小为35%。1997年以来河口镇至龙门区间产沙量的大幅度减少,与水土保持措施的加强、大面积退耕还林草的实施、淤地坝建设力度的大大加强、大面积封禁治理的实施和大规模农村剩余劳动力的转移有密切的关系。

清水河地段黄河悬沙表层沉积物中重金属本底值测定

按不同浓度盐酸、不同浸取时间来解吸不同粒度的黄河悬沙表层沉积物中的重金属，并用原子吸收分光光度计测定铜、锌、铅、镉的吸附量．实验表明：镉极少吸附于表层沉积物中；铅的吸附本底值不随沉积物粒度变化而改变；铜、锌被吸附的本底值随沉积物粒度变小而增大．此外，浸取酸度和浸取时间对重金属的解吸影响很小．

黄河淤泥沙烧结空心砖的研究

研究了利用黄河淤泥沙生产烧结空心砖的工艺，阐述了原料特性及处理方法、生产工艺控制。