国际泥沙计划案例研究综述

在全球变化等多种因素的影响下,许多流域的泥沙问题严重,泥沙管理的重要性日益突出。通过对联合国教科文组织国际泥沙计划所开展的案例研究进行综述,认识到自然地理特征、社会经济条件、水利工程建设对流域产沙、输沙和水资源利用有重要影响。土壤侵蚀加速、水库淤积、下游输沙量减少和生态平衡破坏是目前全球各大流域面临的主要问题。综合各项案例,研究泥沙管理技术,提出流域综合泥沙管理的策略,包括水库淤积管理、推移质泥沙管理、土地管理和水土保持等技术手段,以及法律、行政和组织措施。

三峡工程运行后泥沙问题与江湖关系变化

泥沙问题是影响三峡工程调度运行和寿命的关键因素之一,在工程论证、规划、设计、施工和运行过程中,利用多种研究手段对三峡工程泥沙问题进行了广泛深入的研究,取得了重要研究成果。采用三峡水库蓄水以来的实测资料进行分析,检验以往泥沙研究成果的合理性与可靠性。分析结果表明:三峡工程经10 a的运行,泥沙问题基本态势良好,局部问题经认真应对,处于已控或可控之中。但随着时间的推移,这些泥沙问题有可能积累、发展和转化,仍应继续高度重视。针对三峡工程运行后长江中下游江湖关系的变化进行了分析,指出:三峡工程运行后坝下游河道产生强烈的、大范围的冲刷;洞庭湖和鄱阳湖的湖口水位下降,对2湖分流分沙等产生了一定的影响;出现了枯水期2湖水资源供需矛盾尖锐等问题;通过洞庭湖和鄱阳湖的湖口建闸等措施对解决所存在的问题是有效和可行的。

流域泥沙资源优化配置关键技术的探讨

本文探讨了流域泥沙资源系统与社会经济、生态环境和水资源系统的相互关系,以及泥沙资源配置的原则、任务和原理。通过系统研究泥沙资源量与水流搬运、生态环境和水资源之间的平衡需求关系,提出了区域承沙能力的概念;给出了流域泥沙资源优化配置的基本方程组。指出流域泥沙优化配置可表达为多目标函数条件极值的求解问题;泥沙资源配置机制包括泥沙运动规律、经济利益(市场经济)、社会环境效益和行政管理及相关政策等。给出了流域泥沙资源优化配置的理论框架,为系统研究流域泥沙资源优化配置奠定了理论基础。

基于RESCON的三门峡水库泥沙淤积管理评价

利用RESCON模型对三门峡水库泥沙淤积的管理方式进行了评价,结果表明:①修正后的RESCON模型输沙率公式得出的输沙率精度较高,可用于三门峡水库的泥沙清淤评价;②RESCON模型对5种水库清淤方案进行的比较表明,水力虹吸抽沙方案在技术上不可行,传统挖沙方案和干挖方案年清淤量过大,现阶段清淤技术无法达到;③水位290m,冲沙流量为1 188m3/s,323 m水位下水库长期库容为16.05亿m3,每2 a进行一次挖沙,每次挖沙历时67 d的方案为最优方案。

黄土高原吕二沟流域土地利用及降雨强度对径流泥沙影响初探

在对黄土高原吕二沟流域1982—2005年侵蚀产沙资料统计计算的基础上,从流域尺度上,以次降雨径流产沙为主要研究对象,分析该地区不同降雨强度及不同土地利用情况下降雨量—径流量、径流量—输沙量的相互关系特征,并模拟相应的数学表达式。结果表明:吕二沟流域同一土地利用情况下,场降雨量和场径流量之间存在指数函数相关关系,场径流量和场产沙量之间存在幂函数相关关系;相同降雨量条件下,同样的径流量,土地利用结构得到改善的土地利用模式3能有效地减少大降雨强度条件下的土壤侵蚀量,同样的径流量,降雨强度越大,场产沙量越大。从长远来看,改善流域土地利用结构,改变流域下垫面的情况,增加森林植被覆盖度是控制黄土高原水土流失的根本措施。

中国泥沙研究的几个问题

几千年来泥沙一直是中国河流治理和灾害防治中的难题。众所周知 ,黄河频繁的迁徙和洪水灾害就是泥沙淤积的结果。中国学者在黄河治理和土壤侵蚀、水库淤积、河口海岸泥沙漂移、泥石流灾害防治等方面进行了大量研究工作 ,促进了学科发展 ,取得了举世瞩目的成就。本文概述这些泥沙问题、治理方略和研究成果。在 2 1世纪 ,泥沙研究将面临新的挑战。泥沙理论研究方面 ,非恒定流输沙、环境泥沙学、生态泥沙学和经济泥沙学将成为新的生长点。为了检阅现有泥沙理论和研究方法 ,国家大量投资对三峡工程建设中和建设后的泥沙运动和沉积规律进行大规模的测量。

水库泥沙淤积管理综述

从管理理念、泥沙淤积研究、淤积防治措施和淤积管理评价4个方面对水库泥沙淤积管理进行综述。分析了水库泥沙淤积管理"设计寿命"理念和生命周期理念的特点,并对两者进行了比较;介绍了淤积规律、淤积控制和计算模型开发的已有研究成果和近期研究热点,并指出了计算模型的不足;从拦减水库上游来沙、利用泄洪排沙设施排沙、利用机械设备挖除水库泥沙及有效利用出库泥沙4个方面对泥沙淤积防治措施进行综述,分析了各自的特点和适用条件;从技术评价、经济评价和社会环境影响评价、评价模型开发3个方面对管理评价进行了综述,分析了其现状、不足和改进方向。在综述的基础上,分析了水库泥沙淤积管理的发展趋势,即:基于可持续发展要求,以生命周期理念为指导,建立全面、系统的评价体系,开发通用的评价模型,以寻求技术可行、经济最优、环境影响和社会影响最小的管理方案,推动泥沙淤积科学管理,实现水库可持续利用。

基于不同模型不同指纹因子的东北黑土区小流域泥沙来源分析

基于指纹识别技术计算了东北黑土区典型小流域不同侵蚀产沙源地的泥沙贡献比。通过分析农地、林地、草地表层土以及侵蚀沟样品中的33种物质,使用非参数检验和多元判别分析筛选出包括P、Ce、Ga、Rb和137Cs组成的最优复合指纹因子,并将放射性核素137Cs和210Pbex作为第2组指纹因子,将最优复合指纹因子中的单个因子分别作为单因子,作为第3组指纹因子,分别利用多元混合线性模型、Bayesian模型和单因子解析解等泥沙来源指纹分析方法计算了表层土和侵蚀沟的相对泥沙贡献比。结果表明:基于不同模型不同指纹因子的泥沙来源贡献比结果虽不尽相同,但无重大差别。利用多元混合线性模型计算时,由放射性元素137Cs和210Pbex作为指纹因子计算的泥沙来源(表层土47.5%,侵蚀沟52.5%),与最优复合指纹因子计算的泥沙来源(表层土44.6%,侵蚀沟55.4%)基本一致;利用Bayesian模型计算时,由放射性元素137Cs和210Pbex作为指纹因子计算的表层土和侵蚀沟的泥沙贡献比约各占1/2,而利用最优复合指纹因子计算得到的泥沙贡献比中,表层土(58.8%)多于侵蚀沟(41.2%);以复合指纹因子中单个因子为指纹因子计算解析解,P、Ga、Ce、137Cs 4个因子的判别能力较强,能有效判别泥沙物源区;为保证泥沙贡献比计算结果的精确性,有必要确定各模型的计算精度,并挖掘具体的影响因素,调整参数或算法,为模型改进提供依据。研究发现,面积占比不足1%的侵蚀沟贡献了流域近1/2的泥沙,表明侵蚀沟发育引起的土壤流失不容小觑,应加强对该区侵蚀沟道的治理。

黄河下游引黄灌区发展及泥沙治理历程探讨

黄河下游引黄灌区普遍存在不同程度的泥沙问题。如何合理处理利用引黄泥沙问题始终围绕黄河下游引黄灌溉发展的不同阶段。本文从黄河下游引黄灌区在不同发展时期面临的泥沙淤积问题为着眼点,综述了灌区发展及泥沙治理的4个历程,分别为灌区建设与泥沙处理阶段、灌区发展与泥沙治理利用阶段、灌区节水与泥沙远距离输送阶段和灌区泥沙资源化与水沙配置阶段。针对目前黄河下游引黄灌区面临的主要水文问题,指出灌区水沙资源优化配置是解决问题的主要途径,配置目标是共同协调配置灌区的水资源与泥沙资源,配置方法是多目标规划方法。

伊朗土壤侵蚀及河流泥沙研究

土壤侵蚀使水土资源流失,河道泥沙淤积,严重制约着区域生态、社会、经济的发展。伊朗地处干旱、半干旱气候带,土壤侵蚀严重,河流泥沙问题突出,已成为影响该国经济社会发展的主要环境问题之一。通过介绍伊朗土壤侵蚀和泥沙淤积的基本情况,并对该国有关土壤侵蚀及河流泥沙方面的研究和治理成果进行总结,提出未来研究的趋势和相关建议,以期为伊朗和我国的水土保持及泥沙治理提供参考。

河流泥沙模拟技术进展与展望

本文系统总结了河流模拟技术的发展过程和研究成果。河流模拟技术包括河流实体模型和泥沙数学模型两部分。在实体模型方面,已建立了一整套河工模型的相似理论、设计方法和试验技术,在模型变态、模型沙选择、高含沙水流模拟、模型测验等方面取得了重要的研究成果,并解决了大量的工程泥沙问题。在数学模型方面,建立了一维、二维和三维泥沙数学模型,并随着泥沙基本理论研究的不断深入与广泛的工程应用,在计算模式、数值计算方法、计算结果的后处理、参数选择、高含沙水流问题处理等方面均取得了重要进展。本文还展望了河流模拟技术今后的发展方向。

引黄灌区泥沙资源优化配置模型及应用

通过研究灌区泥沙优化配置的原则、平衡关系、多目标度量函数及约束条件,利用多目标层次分析法建立了引黄灌区泥沙资源优化配置的数学模型。利用建立的数学模型采用单纯形法计算了黄河下游河南、山东两省灌区关键各词配置:引单黄元灌优化区;配置泥的沙沙资量源,;为优解化决配引置黄;灌多区目泥标沙层问次题分、析保法证;引数黄学灌模溉型事业的可持续发展提供参考依据。

浅论几个人们关心的三峡工程泥沙问题

在三峡工程论证中,各界人士提出的意见中有一部分与泥沙冲淤有关。为了便于进一步讨论和澄清事实,现据个人的浅薄认识,对若干与泥沙有关的问题,说明如下: 一、三峡水库可以长期保留调节库容有人说水库总是有寿命的,如果这句话指的是水库在一定期间内都会因泥沙淤积而完全丧失其调节库容,则是对水库类型不作区分的结果。水库就其泄水建筑物的布置来说可分为两类。

浙江沿海海域泥沙变化及其对滩涂变化的影响

采用实测资料分析和数学模型等方法深入探讨浙江沿海泥沙量变化及其对滩涂的影响。分析表明浙江沿海滩涂塑造的泥沙来源包括长江口来沙和浙江沿海主要河流输沙量等,长江口来沙是其主要沙源,近20 a来具有明显减少的趋势。长江口来沙、长江口三角洲和浙东海域大量的沉积泥沙对维持浙江滩涂的塑造与可持续性具有重要作用。长江来沙量的持续减少,将会影响浙江沿海滩涂自然淤涨速率和人工塑造的规模,但将有30余年的滞后效应。

武汉东湖泥沙需氧量现场测试

泥沙需氧量(SOD)是综合评价水体水质和环境特征的一个重要参数,也是水质数学模型中的关键参数。本文借鉴国内外SOD现场测试的经验和数值模拟结果,合理设计SOD测试仓布置,研制和开发了泥沙需氧量(SOD)现场实测设备,实现SOD的现场连续测试。在武汉东湖后湖区近岸处进行了SOD现场实测,所测得的SOD平均值为2.25 g/(m2.d),说明水域实测点处泥沙耗氧较高,占水体耗氧的主要部分。对国内外淡水域SOD现场实测和实验室测试的成果进行了总结并与本文成果比较,表明本文成果处于国外文献现场实测SOD值的范围内,略偏高。

引黄灌区泥沙远距离分散配置模式及其评价指标

通过分析引黄灌区各类泥沙处理方式,本文提出了引黄灌区泥沙远距离分散配置模式并论述了其内涵。指出该模式是灌区水沙联合优化配置的一种形式。给出了远距离输沙系数、泥沙分散系数的概念和计算方法。利用配置模式的评价指标对引黄灌区的泥沙分布状况进行了评价。结果表明河南引黄灌区的远距离输沙系数和分散系数都大于山东省灌区,浑水灌溉方式的远距离输沙和分散程度大于集中处理泥沙方式。在引黄灌区内,提高渠道输沙能力是实现泥沙远距离分散配置模式的重要前提;对于渠道输沙能力较小的引黄灌区,渠首宜采用集中处理泥沙的方式处理粒径大于0.05mm的有害泥沙;对于渠道输沙能力较大的灌区,可直接采用分散处理泥沙方式。

流域泥沙的资源化及其实现途径

本文以自然资源的概念和属性为基础,研究了流域泥沙的离散性、吸附性、可搬运性等属性,以及水沙不可分性、水沙不协调性、水沙时空分布不均匀性、水沙产生异源等特征。认为流域泥沙具有自然资源的有效性、可控性和稀缺性等属性,指出流域泥沙具有资源性,是一种特殊的自然资源。当流域泥沙在满足技术和社会等一定条件下,是可以资源化的。提出了实现流域泥沙资源化的目标和途径,其途径主要包括填海造陆、改良土壤和引洪淤灌、淤临淤背和作为建筑材料等。

黄河下游引黄灌区泥沙灾害及治理研究

引黄灌区泥沙灾害具有时空分布的不均匀性、渐变性、多样性、危害严重性及治理难度大等特点。灌区泥沙灾害水平由灌区泥沙淤积量及分布、清淤泥沙处理量、灌区堆沙场地状况、自然气候条件以及灌区内人口密度等因素决定。提出了实施灌区水沙优化调度、改造渠道以提高渠道输沙能力、实施灌区泥沙资源的优化配置、植树造林改善灌区生态环境等泥沙灾害治理措施。

水体沉积泥沙质量标准之探讨

水体沉积泥沙质量不仅对底栖生物具有影响 ,而且由于泥沙与上覆水体相互间频繁的交换作用 ,泥沙质量与水体水质也有着密切的关系 ,污染的泥沙往往会成为水域的潜在污染源。因此 ,泥沙质量的评价对水环境保护具有重要意义。同时 ,利用泥沙质量评价水环境质量比利用水质评价具有一定的优越性。本文介绍了国际上常用的泥沙质量评价方法 ,并列出几种具有代表性的泥沙质量标准。通过一定的比较 ,推荐暂以美国的NOAA或FDEP泥沙质量标准来进行我国水体泥沙质量的评价。

流域泥沙灾害与泥沙资源性的研究

泥沙灾害与泥沙资源性是流域泥沙的重要属性,二者在一定条件下可以相互转化。本文论述了泥沙淤积、泥沙冲刷、岸滩崩塌、山地崩塌与泥石流、粗沙淤积的土地沙化等泥沙灾害,指出泥沙灾害具有时空分布的不均匀性、渐变性或突发性、群发性、转化性及危害严重性等;流域泥沙资源化的主要途径包括填海造陆及造地、引洪淤灌、堤防淤临淤背、建筑材料、湿地形成(河流、湖泊与河口海岸)等,指出流域泥沙资源化及其优化配置既要解决思想观念、基本理论、目标效益等方面的问题,还要考虑与水资源联合配置问题。