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。

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。

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。

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。

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。

泥沙研究的发展趋势和新课题

根据国内外近年来泥沙运动研究的动向和资料积累，本文探讨了未来泥沙研究的发展趋势和面临的新课题，包括河道运动动力学、河床形态与泥沙输移的关系、非恒定流河床冲刷率、湿地泥沙生态学模拟、河口萎缩和海流输沙、全球产沙和泥沙概算、泥沙造陆、河流自净、土地利用变化的影响、黄河人造高含沙水流输沙入海和人工智能的应用等。

放射性同位素示踪在泥沙研究中的应用

介绍了放射性同位素作为示踪物应用在泥沙运动研究中的情况,特别是国外广泛使用的同位素,如113In铟,198Au金,51Cr铬,192Ir铱,46Sc钪,110Ag银等及其示踪的物理形式,和在悬移质、推移质研究对同位素颗粒大小的选择,描述了如何准备放射性同位素物质以及注入、示踪和数据收集等等.另外还介绍了在印度Madras港开展放射性同位素示踪疏浚泥沙运动研究的实例.最后,分析评述了国内利用放射性同位素示踪研究的进展情况.

黄土高原极端暴雨泥流中“泥球”的形成机理与致灾性研究

【目的】泥流是黄土高原泥石流的一种类型,具有突发性强、破坏性大的特点,开展泥流中“泥球”的形成机理与致灾性研究具有重要的意义。【方法】结合陕西省定边县2022年7月10日的极端暴雨洪水实地调查和相关文献资料,探讨了极端暴雨情况下泥流“泥球”的演化过程、影响因素、致灾性和防治措施。【结果】结果显示:泥流“泥球”的形成主要包括重力侵蚀(物质来源)、泥流形成(动力条件)和“泥球”输移与沉积(塑造形态)三个阶段,整个过程受到黄土高原地形地貌、土体特性和水文气象等三个方面的影响,且极端暴雨洪水是泥流“泥球”形成的触发条件。【结论】研究表明:泥流中“泥球”的出现加剧了流域的水土流失,增强了泥流的破坏性和致灾性。通过在泥流的物源区和输移区采取植物措施和工程措施等防治手段,能够有效的降低泥流发生频率,减轻泥流的致灾性。研究成果对于进一步加深黄土高原地区重力侵蚀、泥流等自然灾害的认识和开展具有针对性的水土流失防治具有重要意义。

近20 a衡邵娄干旱走廊土地利用/覆被与生态环境状况变化研究

土地利用/覆被变化与区域生态环境关系密切,在一定程度上反映了生态环境变化,影响区域生态环境质量优劣。为探究土地利用/覆被变化与生态环境状况变化的成因与驱动因素,采用空间分析技术和生态环境状况评价方法,对比分析了衡邵娄干旱走廊2000—2020年土地利用/覆被变化,评估区域生态环境质量变化情况并探讨其变化原因。结果表明,衡邵娄干旱走廊区域土地利用/覆被类型主要以林地和耕地为主,面积占区域总面积的94.22%,但近20 a来林地与耕地面积呈现显著减少的趋势,主要原因是区域经济的增长导致城镇化加速,造成了建设用地的面积激增,占用了大量耕地和林地。同时,干旱缺水在一定程度上促使区域耕地面积转化为其他土地利用类型。多种因素作用下,区域生态环境状况等级从“优”降为了“良”。

环渤海湾诸河口底质现状的调查研究

20 0 1年 6月实地采集了环渤海湾诸河口 19处土样 ,进行了汞、铜、锌、铅、砷、总氮、总磷和有机质含量分析 ,发现环渤海湾诸河口底泥中基本无重金属 (及砷 )污染 ,但与历史资料相比 ,近年来重金属含量普遍增加 ,特别是铅和锌含量增加幅度较大 .大多数河口底泥中的总氮和总磷含量较高 ,尤其是海河口附近的河口总氮和总磷含量高达 0 14%和 0 0 9%,通过与水体的交换 ,将对水体富营养化产生影响 .

国外调水工程对生态与环境影响的研究与对策

随着气候的改变，一些地区的自然环境恶化，洪涝、干旱等现象日趋严重，引起了一系列的生态与环境和社会经济问题，甚至影响了人类的生存和发展。因此许多国家通过兴建调水工程对水资源进行重新分配以解决这一问题。国外现有的跨流域调水工程大部分始建或建成于20世纪40～80年代。由于受自然地理、经济等条件的限制，调水工程主要集中在加拿大、印度、巴基斯坦、原苏联和美国等国家。各国调水的目的与用途也不一样，美国的调水工程大多是以城市和工业供水为主要目的：

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。

山区性河道水环境容量及合理配置研究

山区性河道具有单向流的特点,往往跨越多个行政区域。排入河道的污染物随水流稀释、降解后,多余的污染物进入下游河段,导致跨界水污染纠纷事件。河道水环境容量的分析与计算是水环境保护、污染物总量控制、排污权分配的理论依据。本文分析了影响水环境容量的主要因子及常见问题。提出在满足水质目标的前提下,应允许地方政府对排放流量作动态调整,以适应河道流量的变化。提出环境容量是有价值的环境资源,必须合理配置,并可以通过市场手段进行有偿转让。指出了水环境容量配置原则、转让补偿机制、标准等需要进一步研究的问题。

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。

Penman-Monteith模型在森林植被蒸散研究中的应用

准确模拟森林植被蒸散可以为提高水分利用效率、合理配置水资源、森林生态系统可持续经营管理提供科学依据。Penman-Monteith模型在蒸散研究中被广泛应用,本文介绍了该模型的发展情况和计算方法,总结分析了Penman-Monteith模型及其各种修正式在森林植被蒸散研究中的应用状况及存在的问题,并指出了今后的发展方向,以期为Penman-Monteith模型的进一步深入研究和广泛应用提供参考。

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。

关于三峡水库内源污染控制的研究

根据三峡水库泥沙淤积情况和泥沙在库区污染物迁移转化中的作用,指出水库持续不断的泥沙淤积可能成为今后三峡水库污染物的重要来源之一——内源污染。笔者认为,以前提出的以减淤、增容为目标的“双汛限”和“多汛限”等优化调度方式,同样对于清除水库河床表面淤泥、尽量消除污染物在水库的累积具有重要作用。建议三峡工程以汛期优化调度为基础,研究建立防洪、减淤与水库污染控制和改善上下游生态环境相结合的综合调度措施。

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。

黄河下游引黄灌区水沙配置能力指标研究

黄河下游引黄灌区的突出问题是水资源紧缺、泥沙淤积严重。灌区水沙资源是否能够实现优化配置,或者评价其趋近优化配置的程度,需要建立相应的判别指标进行评判。本文根据灌区对入渠水沙资源的分配目标,提出了配置能力指标的表达式;并利用灌区水沙资源分布的规律性,对表达式的指标值进行了量化;根据灌区水沙资源的配置需求将配置能力指标划分不同等级,为灌区水沙资源优化配置的评价提供判定标准。

沙棘苗木根系生长发育特征研究

沙棘苗木根系生物量、表面积、体积随着苗木地径和苗高的增加而显著增加,呈抛物线型;根系的数量、生物量、表面积和体积随土壤含水量的降低而逐渐降低,淳化土壤87.14%、70.00%、52.00%和40.00%田间持水量苗木根系的数量、生物量、表面积和体积分别为98、38、35、16条,26.26、7.90、8.70、1.32g,1145.72、355.46、290.04、34.54 cm2,87.36、30.66、29.17、2.08 cm3;安塞土壤的情况与淳化的情况类似,但吴旗土壤中等土壤含水量苗木根系发育相对丰富,87.14%、70.00%、52.00%和40.00%田间持水量苗木根系的数量、生物量、表面积和体积分别为39、44、51、39条,6.18、9.84、10.29、3.62g,299.96、365.75、469.58、213.27cm2,24.25、35.51、36.66、9.64cm3.苗木根系生物量所栽培土壤的质地越细,根系生物量越大,不同根级毛根的最大,淳化土壤毛根生物量高达10.791 g,分别为安塞和吴旗的2.0和5.0倍,之后随着根径的降低而逐渐降低.苗木地上部分生物量与地下部分生物量存在显著的线性关系,不同土壤类型和水分状况苗木的根茎比差异较大,变化范围在0.2～0.8之间.