漓江上游水沙对降水、土地利用变化的响应

为了探究漓江流域上游水沙对气候和土地利用变化的响应特征,基于气温、降水量、径流量、输沙量,结合土地利用数据和归一化植被指数(NDVI)数据,应用Mann-Kendall检验法、双累积曲线法分析漓江上游水文气象要素变化趋势,利用累积量斜率变化率比较法定量揭示气候因子对上游径流变化的贡献率,结合植被覆盖变化特征探讨土地利用类型变化对河流水沙的影响。结果表明:1965—2019年漓江流域上游气温呈显著增加趋势,降水量、径流量、输沙量未呈现显著增加或减少趋势,同时期NDVI呈上升趋势,但土地利用结构未发生明显变化,仍以林地、耕地为主。漓江上游气温未出现突变点,降水量与径流量于1991年发生突变,1992—2019年漓江上游NDVI平均值显著高于突变前的1981—1991年,耕地面积平均值与林地面积平均值显著低于突变前的1981—1991年;输沙量于2003年发生突变,2004—2019年漓江上游NDVI平均值与建设用地面积平均值显著高于1981—2003年。降水对径流改变的贡献率为56.30%,降水量-径流量关系并未在突变点前后发生改变。降水量对输沙量改变的贡献率为-12.67%,降水量-输沙量关系在突变后发生改变。

基于Mann-Kendall法的祖厉河流域水沙特征及趋势分析

为了探究半干旱黄土区水沙特征及变化趋势,采用Mann-Kendall非参数检验法,对祖厉河流域2001—2016年的降水量、径流量与输沙量进行了分析研究。结果表明:研究期内年降水量呈不明显增加趋势,年变化幅度为1.83 mm/a,汛期降水量呈减少趋势,年变化幅度为-2.01 mm/a;年径流量与汛期径流量变化曲线基本一致,总体都呈显著波动下降趋势(P<0.05),径流量年变化幅度为-3.85×10^(6) m^(3)/a,汛期径流量年变化幅度为-2.729×10^(6) m^(3)/a,二者突变时间均在2013年左右,突变以后UF k值超过95%的信度线(α=0.05),呈现急剧减少趋势;输沙量和径流量呈现相似的显著减少趋势,年输沙量与汛期输沙量变化曲线基本一致,年输沙量和汛期输沙量年变化幅度均为-1.06×10^(6) t/a,二者突变开始时间均在2011—2012年之间,2014年以后UF k值超过95%的信度线(α=0.05),呈急剧减少趋势。

黄河干流径流泥沙特性变化

以黄河干流主要控制站的径流泥沙资料为基础 ,从量值、过程、洪水和泥沙组成等方面分析了 1 986年以来年内不同时期黄河干流水沙特性的变化 ,得到汛期径流泥沙大量减少、非汛期径流量沿程减少加剧、中大流量出现机率大为降低、洪峰流量降低以及泥沙组成规律未发生趋势性变化等重要认识 。

松花江干流水沙变化与河型特征分析

基于实测资料,分析松花江干流水沙运动与河型特征之间的关系。结果表明:松花江干流为冲积平原河流,水沙来量基本呈现正比关系且年际间变化较大,区间流域与上游基本相当。河床质为粒径0.005~0.6mm中细沙,悬沙在河床质中仅占比3%~5%,其绝大部分为不参与造床的冲泄质。不同水情下的沿程水面比降相近,上游段较缓、中下游段较陡。上游段主槽散乱,洪漫滩地宽阔,水流流速小,造床作用甚微,中、下游河段水流流速较大,造床作用较为明显,且中游段主槽为单一或简单分汊河型,下游段为辫状分汊河型。

小浪底水库运用初期库区泥沙淤积分布特征

对2002—2008年小浪底水库泥沙淤积分布特征进行了分析,结果表明:小浪底水库蓄水运用后,库区横断面整体呈逐步淤积态势;在目前的河床边界条件下,当库区来沙量较大或淤积量较大时,首先在库尾的回水区域沉积,在三角洲和近坝段多发生淤积或冲淤交替出现;当库区来沙量小或水库大量排沙时,在库区回水末端往往产生冲刷,三角洲及以下河段发生冲刷或三角洲段淤积、近坝段冲刷;调水调沙结束后,随着水库运用水位的抬升,库区河床淤积物沿程细化且趋于均匀。

黄河小北干流河段水沙变化及冲淤特性

依据实测水沙及淤积断面资料,对黄河小北干流河段水沙变化及冲淤特性等进行了分析。结果表明:1多年平均进入黄河小北干流的水、沙量分别为295.3亿m3、8.07亿t,汛期水、沙量分别占全年水、沙量的54.5%、87.7%,多年平均含沙量为27.3 kg/m3;2用实测淤积测验资料计算的1960—2012年黄河小北干流累计淤积量为23.26亿m3,"汛期淤积,非汛期冲刷"是该河段的冲淤特性;3床沙粒径小于0.025 mm和小于0.050 mm沙重百分数沿程分布的特点是自上游向下游沿程逐渐增大,即床沙逐渐变细。

引江济太工程水源地河床稳定性分析

引江济太工程水源地位于长江澄通段的福山倒套内,其河床稳定性是影响引江济太工程成败的关键。因此,根据大量实测水下地形资料,对福山倒套的河势演变进行分析,研究倒套河床形态特征对自身水动力结构的影响。同时,结合二维水量模型对福山倒套淤积的形势进行数值模拟和预测。结果表明:①倒套内部水位降低,但变化不明显;②倒套内部流场流速整体下降,尤其是倒套口门处流速值减小较大;③倒套虽然处于淤积阶段,但倒套口门段较为稳定。因此,适时疏浚上部串沟是维持倒套稳定之关键。

南港-北槽洪枯季沿程水沙盐特性分析

利用2012年2月及8月长江口南港—北槽大、小潮水文测验资料,从涨落潮历时、流速、含沙量及含盐度等方面分析了南港—北槽洪枯季水沙盐纵向及垂向分布特征以及潮周期内含沙量变化特性。分析表明:南港—北槽沿程各垂线落潮平均历时洪季整体较枯季长,涨潮平均历时洪季整体较枯季短,且小潮期洪、枯季的这种差异更为明显;南港—北槽洪季落潮流速普遍大于枯季,涨潮流速普遍小于枯季;小潮期涨潮平均流速会出现近底层较表层大现象,且CSW-CS3出现滞流点;北槽中段—口外段洪季含沙量及垂向差异均较枯季大,南港圆圆沙段及北槽上段枯季含沙量较洪季大;潮周期内北槽中段各垂线上层含沙量均较小,且变化幅度相对较小,但下层含沙量变化达数倍乃至十几倍之多,且涨憩时段近底层含沙量可能特别高;洪枯季北槽中段均存在盐水楔,其位置洪季偏上、枯季偏下,最大浑浊带洪枯季位置变化与此基本一致。

荆江门弯道近期滩槽演变特点及影响因素分析

三峡水库运用改变了下泄水沙条件,坝下游弯曲河型均呈现“凸冲凹淤”演变规律,以致碍航问题日益突出。为研究弯曲河型滩槽演变特点及其成因,以下荆江河段荆江门弯道为例,利用三峡蓄水后近15 a实测地形资料,采用逻辑推理及统计分析方法分析其影响因素并预测了航道变化趋势。结果表明:三峡工程运用后,凸岸边滩年际间呈持续冲刷趋势,冲刷位置不断下移导致河段展宽引起航道条件恶化;在平滩流量(20000~25000 m3/s)持续时间>15 d的年份,凸岸边滩冲刷后退,反之淤长;冲淤幅度与年均来沙量,尤其细沙(d≤0.125 mm)含量密切相关,基本呈同步变化趋势;荆江一期工程实施后,在当前水沙条件下凸岸边滩会继续受冲,形成枯水双槽,航道条件将恶化。水沙过程的改变是弯曲河型滩槽演变的主要原因,遇大水且来沙量较少的年份,荆江门河段很可能出浅碍航,这可为下荆江弯曲河段航道治理提供一定的参考价值。

三峡水库试验性蓄水以来长江上游来水来沙变化

三峡水库试验性蓄水以来,水库上游水沙条件进一步发生变化,导致三峡入库水沙过程和组成发生改变,研究三峡水库试验性蓄水以来入库水沙变化对研究库区冲淤特性改变具有重要意义。本文基于实测水沙资料,对三峡水库试验性蓄水以来上游来水来沙变化进行系统分析。结果表明:受上游溪洛渡、向家坝水库相继蓄水运行影响,金沙江干流来沙显著减少,导致三峡入库(朱沱+北碚+武隆)泥沙由2003—2012年年均的2.03亿t减至2013—2020年的0.87亿t;区间支流来沙占比增大,且主要集中在年内几场暴雨洪水输沙过程中。岷沱江、嘉陵江流域成为三峡入库泥沙主要产区,金沙江来沙占寸滩站沙量的比重仅为1.8%。受上游水库拦沙影响,仅粒径很细的冲泻质才能被水流挟带下泄,三峡入库粗颗粒泥沙含量有所减少,2008—2020年寸滩站粗颗粒泥沙含量由1987—2002年、2003—2007年的10.3%、7.1%减少至4.5%。

浙江省主要河流水沙特征及变化趋势分析

以浙江省主要河流为研究对象,选取11个水文控制站1956~2013年的水沙序列资料,对径流、悬移质泥沙输沙量进行年内变化、年际变化、代际变化的特征分析。运用改进的M-K趋势检验及线性滑动回归分析等方法,系统分析了6大主要河流水沙变化趋势。研究表明：水沙年内、年际变化有一定的相关性,泥沙的变化幅度大于径流的变化幅度,径流变化趋势不显著,但73%的水文控制站的输沙量呈显著下降趋势。

絮凝泥沙对中度盐渍化土壤氮素淋失及水分利用效率的影响研究

氮素淋失是主要的氮肥损失方式之一,不仅降低了氮肥利用效率,同时造成水体污染严重等负面影响。黄河水滴灌中利用水梦吸附剂进行水沙分离时会产生絮凝泥沙,为了有效利用絮凝泥沙资源、实现废弃资源再利用。通过室内土柱模拟试验,探讨絮凝泥沙对中度盐渍土的水力特性、氮素淋失、pH及电导率的影响规律。试验共设5个处理,絮凝泥沙施用比例分别为0(CK)、20(T1)、40(T2)、60(T3)、80(T4)g/kg,每个处理3个重复。施用絮凝泥沙能改善盐渍化土壤的水力特性,处理T1、T2、T3、T4的持水能力随絮凝泥沙施用比例的增加呈现逐渐升高的趋势;絮凝泥沙能够有效提高砂壤土对氮素的吸持能力,随着絮凝泥沙施用比例的增大,土壤淋溶液中氮素浓度呈逐渐减小的趋势,氮素累积淋溶量也逐渐减小,处理T1、T2、T3、T4淋溶液中氮素的淋失总量较CK分别降低了3.4%、6.18%、8.06%和11.27%;絮凝泥沙对不同处理盐渍化土壤的pH值无显著影响;当絮凝泥沙使用量不超过60 g/kg时,可以降低土壤电导率值,但效果不显著。絮凝泥沙施用量为40~60 g/kg时,能够有效改变盐渍化土壤的理化性质,降低土壤氮素的淋失量,进而可提高土壤氮素的利用效率,降低地下水面源污染的风险。

汉江兴隆枢纽坝下河床冲刷引起的水位变化

汉江兴隆枢纽运行以来坝下河床冲刷较为严重,枯水期下游最低通航水位下降幅度较大。为保证兴隆枢纽安全运行,枢纽正常蓄水位需同步降低,以适应坝下水位下降,导致兴隆船闸上下闸首枯水期门槛水深不足,千吨级船舶通航保证率不高。针对兴隆枢纽坝下河床冲刷引起的水位变化问题,通过分析汉江现状水文泥沙特性和枯水水文情势,运用一维与二维长系列年水沙数学模型,滚动计算60 a和50 a兴隆坝下河床冲淤及水位变化情况,得出40 a后坝下同流量对应的水位逐渐趋于稳定,并考虑2000吨级航道整治工程实施后,且汉口站水位每年下降0.1 m情况下,50 a末兴隆坝下水位将可能下降3.77 m,旨在为汉江兴隆枢纽坝下河段相关工程设计水位的确定提供参考。

黄河下游三官庙至韦滩河段主流摆动规律及其驱动机制

随着三门峡、小浪底、陆浑、故县以及河口村等骨干水库群的联合调度运用,黄河下游的水沙过程发生了显著的改变.近年来,特殊的水沙条件引起黄河下游三官庙至韦滩河段的河势发生改变,造成了滩地大量坍塌,并且危及到两岸村庄与堤防安全.为了明确三官庙至韦滩河段的主流摆动规律及其驱动机制,采用资料分析与理论研究,阐述了三官庙至韦滩河段的河道与工程概况,分析了该河段水沙过程与河道冲淤变化特征.同时,根据不同时期该河段的河势调整特点及其与水沙过程之间的响应关系,预估了不同流量过程条件下的河势演变趋势.研究表明,从短期来看,长历时大水冲刷形成的河槽较为稳定,加之河道整治工程的不断完善,河势将按照治导线行走的概率增大.但是从长期来看,随着骨干水库群的投入使用与工农业用水量的增长,黄河下游持续小水的可能性将偏大,主流则会在河道内摆动.