水沙过程变异条件下黄河口拦门沙的演变响应与调控

水沙过程变异条件下黄河口拦门沙的演变响应与调控
水沙过程变异条件下黄河口拦门沙的演变响应与调控

基金项目

作者简介

浙江慈溪人博士

教授级高级工程师

主要从事水力学及河流动力学研究

水沙过程变异条件下黄河口拦门沙的演变响应与调控

北京

年以来黄河口的来水来沙过程发生了变异

本文采用实测资料分析和理论探讨相结合等方法揭示了黄河口拦门沙区水沙变异特

征分析了黄河口拦门沙的演变响应过程概化出了黄河口拦门沙立体动态演进模式探讨了黄河口拦门沙演变响应机理

关键词

黄河口拦门沙

水沙过程变异调控

对尾闾河道的泄水排沙

黄河口拦门沙的淤积与延伸会造成河流侵蚀基准面抬高由此产生的溯源淤积加重了黄河下游河床的悬河

对黄河下游的防洪安全十分不利年以来进入黄河口的来水来沙过程发

对黄河口演变产生了很大影响

深入研究水沙过程变异条件下黄河口拦门沙的近

对不利的发展趋势进行有效的控

本文在深入分析黄河口拦门沙区

黄河口水沙过程变异特征

来水来沙年际间变异表

由表年清水沟行河以

其主要特征为

年河口平均年来水量为仅为年平均年来水量的河口平均年来沙量也由年平均值亿减少到年平均值亿

年河口平均年来沙系数为年河口平均年来沙系数高达

的年后的水沙条件为典型的小水带大沙时

年平均值

变为年平均值

处引水口

设计引水流量

东营地区降雨又偏少表

利津站水文特征统计时段来水量

来沙量来沙系数中值粒径均值

?

占前一时

均值?亿占前一时

均值?

是前一时段?倍均值占前一

黄河口来水来沙年内分配过程来水来沙年内分配变异图

为黄河口

年和年个时段来水来沙年内分配

最明显的变化是

年后水沙量从月峰值迅速减

至月枯值

改变了

年前从汛期峰值缓慢减至

年后水沙量月减小幅度

典型水文特征变异表

由表

年后增加断流长度不断增长断流发展日益加剧

至上世纪年代末

年月开始黄河水利委员会采取了全流域水量统一调度的人工干预措施才止住了利津站断流的继续恶化黄河口典型水文特征统计时段

年均洪水出现天数

年均断流特征

断流次数?次断流天数断流长度

拦门沙区水沙过程变异黄河口来水来沙的剧烈减少及利津以下河道水沙量沿程严重减少使得

抵达拦门沙区的径流量接近为

月施测时利津站流量

响的范围达口门以上年

月施测时利津站流量

月施测时利津站流量

年月施测时利

月施测时利津站流量

次河道径流越大

对口门外的流场控制越强年后

黄河口拦门沙的演变响应

拦门沙纵向演变响应特征表

由表

黄河口拦门沙纵向演变响应特征表现为年拦

年拦门沙淤进速度减缓为改

年拦门沙淤进速度仅为

清改汊后年前以进为主的淤

年拦门沙顺河长度为年拦门沙顺河长度缩短为

顺河长度仅为年拦门沙区的平均高程为

年拦门沙区的平均高程仅为

表黄河口水沙过程变异后拦门沙演变响应特征值统计

时段纵向特征

横向特征

平均淤进

速度?

顺河长度

顺坡段逆坡段顶坡段陡坡段缓坡段摆动角度摆动距离

拦门沙横向演变响应特征黄河口口门附近挟沙径流到达口门后

在无径流的情况潮流也会把沉积在口门附近的泥沙向两侧搬运水沙过程变异后持续衰减的河流动力及清

年拦门沙横向摆动角度为年拦门沙横向摆动

角度均小于年拦门沙横向摆动距离为

年拦门沙横向摆动距离仅为图为沿北京坐标系

年断面顶

部淤宽水深处淤宽

年整个横断面表现为强烈的蚀退状态侵蚀严重的

所以清改汊后

拦门沙纵剖面变化过程图拦门沙横断面演变过程

态的纵剖面和横断面及平面位置进行综合分析图为黄河口拦

门沙年连续年的空间发育过程可推断出拦

门沙立体动态演进过程如下当拦门沙沿尾闾河道向前推进至海域中新位置时

尾闾河道的摆动轴为当时行水的尾闾主槽每次摆动都会引起水流入海位置的偏移这些新的拦门沙单元形态大小

由于尾闾主槽每次摆动的角度大小不一方向各异

在这个过程中新的拦门沙单元的高度随着淤积量的增加不

但由于尾闾河道

拦门沙组合体系的高程

除了较大的径流条件外一般的径流来水已经无法漫流

以拦门沙

年月拦门沙体处于尾闾河道顺直方向延伸至新海域的初期由于

年月拦门沙体向

年年在年

拦门沙体单元相互套叠组合形成了范围广体积大的拦门沙组合体年年尾闾河道沿着主槽

方向年月已经在新海域发育出新的拦

拦门沙体表现

年拦门沙体的发育又表现为纵向淤

黄河口拦门沙平面位置变迁黄河口拦门沙立体动态演进模式

当纵向延伸的阻力大于横向摆动阻力时

只是说明一段时间内沿河道方

而在下一段时间内以河道主槽为轴动态推进过

年年的横向摆动

年横向摆动的历时长主要反映出横向充分发育所需因为河流的来水来沙条件和口门边界条件是处于不断变化之中

也就塑造出图

黄河口拦门沙演变响应机理

在这样的水沙条件

输送至口门外

增大的流速不仅挟带

口门外陡坡段最大浑浊带的泥沙在陡坡段迅速

由于大部分泥沙直接

由于泥沙

所以拦门沙发育不充

当减少到一定程度时河海动力的较量中海流起到了

期时

潮流已上溯至顺坡段

下泻当潮流下泻至拦门沙逆坡段和顶

流速大幅减

这种水沙条件长期作用的结果使拦门沙逆坡段和顶坡段被潮流蚀退夷

黄河口拦门沙纵剖面概化

拦门沙体受到海洋动力的强烈侵蚀海洋动力对拦门沙

黄河口附近海域涨潮流和落潮流的持续时间长左

同时随着拦门沙

强潮流带主流流速较大

波浪能再度掀起拦门沙体上淤积

流和环流对拦门沙体的输沙作用微弱动力黄河口拦门沙淤进与蚀退的水沙调控临界指标

黄河三角洲淤进造陆的同时伴随着蚀退用

黄河口拦门沙淤进速度小于标志着黄河三角洲海岸的最后一段防线

黄河三角洲经济的持续发展将作为拦门沙淤进与蚀退的调控指利津站临界年平均流量以

期间历年黄河口拦门沙淤进速度

年年平均流量

为自变量

上式的相关系数与利津站年平均流量

当拦门沙

解之可得

图黄河口拦门沙淤进速度

年平均流量图黄河口拦门沙淤进速度

利津站年平均输沙率的关系利津站临界年平均输沙率以期间历年黄河口拦门沙淤进速度

历年年平均输沙率

上式的相关系数与利津站年平均输沙率

利津站年平均输沙率越大当

黄河口拦门沙年淤进速

由式

钱宁

究河相关系中指出

流量

河口拦门沙动态平衡时的利津站年平均输沙率只具有理论上的参考价值

其进行转换转换成易于操作与调控的利津站年平均含沙量将上面求得的利津站临界年均输沙率

代入含沙量计算公式可得

可将利津站年平均含沙量

利津站年平均流量应为

均含沙量

结论

黄河口来水来沙过程变异导致拦门沙区的水沙特征发生了显著变化

增强

年后

纵向延伸为副

综合分析拦门沙动态平衡的

年平均含沙量应为

参考文献

曾庆华张世奇胡春宏等编著

胡春宏曹文洪黄河口水沙变异与调控

胡春宏曹文洪黄河口水沙变异与调控

吉祖稳胡春宏田庆奇

曹文洪张启舜胡春宏

李殿魁杨玉珍等

张治昊胡春宏

近50年延河流域水沙变化特征及其原因分析_任宗萍

第5期水文 JOURNAL OF CHINA HYDROLOGY 第32卷第5期 2012年10月Vol.32No.5Oct .,2012 收稿日期:2011-08-23 基金项目:北京师范大学自主科研基金(2009SD-6) 作者简介:任宗萍(1982-),女,山东潍坊人,博士生,主要研究方向为GIS 在水土保持中的应用。E-mail:renzongping@https://www.360docs.net/doc/f14383523.html, 通讯作者:张光辉(1969-),男,教授,博士生导师,主要从事土壤侵蚀研究。E-mail:ghzhang@https://www.360docs.net/doc/f14383523.html, 河流系统是气候变化和人类活动等因素共同作用的动态系统,水沙变化是该系统最为活跃的部分。河流水沙变化研究为土壤侵蚀和河道泥沙沉积提供了重要信息,是河流系统重要的研究内容。在全球持续变暖的背景下,自然变化以及人类活动对黄土高原土壤侵蚀的影响,乃至黄河流域水沙的影响是目前研究的一个新课题[1-3]。 延河流域是黄河的一级支流,地处黄土丘陵沟壑区,土壤侵蚀严重[4],其水沙变化在一定程度上代表了黄河中游地区水沙变化的趋势。20世纪80年代中期以来,黄河中游地区入黄泥沙较以前减少近50%,特别是进入2000年以来黄河中游地区入黄泥沙较60年代减少81.8%[5-6]。许多学者对黄河水沙减少原因进行了研究,但这些研究所用资料主要集中在2000年以前,受数据序列长度的影响很难反应近期的水沙变化情况[7-9]。延河流域在20世纪50~60年代就开始了水土保持试验工作,70年代大规模的水土保持生态治理工作初见成效,1997以来国家又实施了大规模的退耕还林还草工程[10],因此,可以系统研究延河流域从60年代到目前为止人类活动对流域水沙变化的影响。本文利用延河流域甘谷驿站的水文泥沙数据,研究了近 50年延河流域的水沙变化特征及其驱动因素,定量分 析了延河流域水沙变化特征及其变化原因。本研究不仅对该区水土流失治理、水土保持效益评价具有重要意义,也对分析黄土高原水沙锐减的原因提供一定的理论支持。 1研究区概况 延河流域位于黄河中游河口镇—龙门区间,是黄 河的一级支流,发源于陕西省靖边县周山,从西北向东南流经志丹、安塞、延安三市县,于延长县南河沟乡凉水岸附近汇入黄河。延河全长286.9km ,流域总面积7725km 2,主要支流有杏子河、西川、蟠龙川和南川等。该流域属暖温带大陆性半干旱气候,多年降水量514mm ,年平均气温约9.3℃。流域以黄土丘陵沟壑地形为主,沟壑平均密度为4.75km/km 2,占流域面积的90%,土壤类型以抗蚀性较差的黄绵土为主,植被属于森林灌丛草原。根据近50年的实测资料,延河多年平均径流量为2.05×108m 3,多年平均输沙量为 0.411×108t 。 2 资料与方法 2.1 基础数据 数据资料采用1961~2008年安塞、延安、志丹、延 摘 要:利用Mann-Kendall 秩相关分析确定了1961~2008年近50年延河流域水沙变化趋势,结果表 明,降水量、径流量和输沙量都有显著的减少趋势。进一步分析表明延河流域的径流量和输沙量在 1974年和1997年均发生了突变。以1961~1973年为无人类活动影响的基准年,比对1974~1996年和1997~2008年径流量和输沙量,年均径流量分别减少0.17×108m 3和0.86×108m 3,年均输沙量减少0.17×108t 和0.41×108t 。双累积曲线分析表明,延河流域径流量和输沙量的变化主要受人类活动的影响。 关键词:水沙特征;人类活动;降水因素;延河流域中图分类号:S157;P467 文献标识码:A 文章编号:1000-0852(2012)05-0081-06 近50年延河流域水沙变化特征及其原因分析 任宗萍1,张光辉1,2,杨勤科3 (1.北京师范大学地理学与遥感科学学院,北京100875; 2.中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨凌 712100; 3.西北大学城市与环境学院,陕西西安710127)

黄河上游沙漠宽谷段风沙水沙过程与调控机理

项目名称:黄河上游沙漠宽谷段风沙水沙过程与调 控机理 首席科学家:拓万全中国科学院寒区旱区环境与工 程研究所 起止年限:2011.1至2015.8 依托部门:中国科学院

二、预期目标 (一)总体目标 探明黄河上游沙漠宽谷河道粗泥沙来源,揭示粗泥沙风-洪产输机制、水沙过程变异、塌岸淤床过程及洪-床-岸相互作用四项风沙水沙关键过程,发展风水复合侵蚀与沙漠河流泥沙动力学理论,构建黄河上游沙漠宽谷流域多源数据平台及风沙-水沙-河道流域分布式动力学模型,建立沙漠宽谷流域-河道一体化的“固-拦-调-放-挖”风沙水沙综合调控体系,为防治黄河上游“新悬河”,构建水沙调控体系提供科学支撑。凝聚一批年轻学科带头人和骨干、充实完善实验基地和科技大平台,推进我国沙漠学与河流学等相关学科的发展。 (二)五年预期目标 1. 通过河道钻孔取样、测年分析与地球化学及矿物学指标测量,重建近千年尺度河道沉积的时空演变特征,定量分析不同沙源对淤积河道粗泥沙的贡献率,准确界定淤积沙漠宽谷河道粗泥沙界线及重点源区。 2. 通过对沙漠区风水复合侵蚀及风沙水沙过程的观测、实验与模拟研究,建立风水复合地表侵蚀模型及沙漠河流泥沙动力学模型,准确计算沙漠粗沙入黄量,科学认识沙漠对黄河的作用与影响。 3. 揭示沙漠宽谷河道与河流水沙过程互馈机制,结合黄河上游水沙变化与水库调节关系的定量分析,科学认识大型水库调节作用对沙漠宽谷河段水沙关系变异的影响。 4. 通过对沙漠河流“悬移质-推移质-断面”的实地观测,结合实体模型实验,建立沙漠河流推移质泥沙输移理论模型,正确认识沙漠粗沙在沙漠河流中推移输移规律。 5. 通过对沙漠宽谷河岸坍塌过程的观测与模拟,建立河岸坍塌动力学模型,揭示高含沙洪水入黄后沙坝形成与演变过程。通过构建基于洪-床-岸相互作用的2-D河流CFD模型,揭示沙漠宽谷河道不稳定性机理,确定沙漠宽谷河道相对平衡的水沙阈值,准确评估可控洪峰过程对沙漠宽谷河道的冲淤效应,为正确制定沙漠宽谷河道“冲沙减淤”方案提供科学依据。 6. 建立沙漠宽谷“风沙-水沙-河道”流域分布式模型,确定河道冲淤平衡的风沙水沙变量(粒径、沙量与流量)阈值。 7. 提出沙漠宽谷流域-河道一体化的“固-拦-调-放-挖”风沙水沙综合调控方案,为沙漠宽谷河道悬河及其洪凌灾害防治提供科学决策依据。 8. 在核心刊物上发表研究论文400篇以上,其中在SCI收录的刊物上达到120篇,出版专著5部以上,发明专利3项。培养硕士60名,博士50名。

无定河输沙量变化及其原因分析

无定河输沙量变化及其原因分析 摘要:无定河输沙量的变化引起了人们的注意,那么引起无定河输沙量变化的原 因有哪些呢?无定河输沙量的变化主要是由于自然原因和人为原因。无定河流域 位于黄土高原上,因此输沙量的变化是非常重要的也是十分值得研究。无定河的 输沙量变化对陕西地区的人民影响非常大的,输沙量变化会造成河流径流量也发 生变化。泥沙也会给河道和水库造成淤积,不仅会给水利工程带来很大困扰,而 且给人们的工业、农业、生活带来了很大的影响。因此,对输沙量的研究是非常 必要的。 关键词:无定河;输沙量变化;输沙量变化原因分析 引言 当今社会上,由于气候的多变和人类活动的影响,世界上很多个国家都临着 不同程度的水资源危机,水沙量发生了很明显的变化。河流输沙量的变化受各方 面的因素影响,例如:气候因素、环境因素、人为因素。论文中主要阐述的是无定河流域的基本概况、无定河流域的变化以及引起无定河流域输沙量变化的原因。 河流的输沙量对于河流来说很重要,河流输沙量对生态环境也是相当重要的。人 们应该保护好生态环境,符合国家的可持续发展政策。人们应该在各个方面来保 护好生态环境,对河流的生态保护也是有一定的必要的。 一、无定河流域的基本概况 无定河,在古代称为生水、朔水、奢延水。因为流域内植被破坏十分严重, 流量不定,深浅不定,水时而浑浊时而清澈,因此就有了恍惚都河、黄糊涂河和 无定河之名。这就是无定河名字的来历。无定河流域是陕西榆林地区最大的河流,无定河发源于定边县白于山北麓,上游叫红柳河,因为河流经靖边县新桥后称为 无定河,无定河经过米脂、绥德到清涧县川口以南20公里处注入黄河。全长491.0公里,流域覆盖面积30260平方公里,陕西境内河长442.8公里,流域面积21049.3平方公里。 无定河流域各河道都有着明显的差异。无定河流域水系分布十分不均匀,基 本为一风倒树状水系。无定河多年平均流量15.3亿立米,占黄河流域多年平均流量628亿立米的2..4%,流域面积占黄河流域面积的4.2%,因此该河的径流量相 对来说比较贫乏的。无定河流域受季风影响,降水量的变化非常大,使径流年变 化也相当大,年径流变差系数介于0.16-0.40之间,最大年与最小年平均流量的比值为1.8-2.1。无定河流域的多年平均降水量为400.7mm,由东南到西北递减;降 雨量虽然分布不均匀但是暴雨却非常集中而且降雨量很大,暴雨覆盖面积相对来 说比较大,主要集中在东南部地区。无定河流域的河流泥沙的年际变化比较大, 河流泥沙的动态与河流径流变化是一致的,是有水大沙大、水小沙小的特点。无 定河从上游到下游,由沙漠地区流经黄土区,水土流失越来越严重,河流含沙量 由小变大。无定河输沙量平均输沙量是1.71亿吨,大部分都是黄土区,黄土区占了94%,风沙区只占了6%。每年的最大的输沙量和最小的输沙量相差非常大。 这就是无定河流域的基本概况。 二、无定河输沙量的变化及影响 对于无定河流域输沙量的变化,本文中选取了白家川、赵石窑这两个水文站点。无定河流域的这两个水文站点的年输沙量、年降水量、年平均流量显示从年 输沙量来看白家川和赵石窑两个水文站点的年输沙量是呈下降的态势。无定河流 域在我国陕西地区覆盖面积比较广泛,然后现如今我国陕西地区水土流失、沙化

黄河水沙变化与河道变迁

*历史上黄河水沙变化与下游河道变迁 徐海亮 黄河的水沙变化与河道变迁归根结底是一个地质环境问题。本文在历史文献分析研究的基础上,结合黄河河床形态、堆积形态及黄土与环境的研究,采用历史学、地理学、水利学方法,并吸取灰色系统、耗散结构理论,分析黄河下游来水来沙变化的历史事实,以及河道变迁的历史事实,认为历史时期黄河流域曾经有过数个躁动期,有多次的水沙剧烈振动(两汉、宋金、元明、明清),相应地,中下游河道进入躁动期。来水来沙的突出变异,下游河道河床变形的加剧,导致河道迁徙、改道事件频频发生。唐宋以来环境恶化及这一相关变化趋势加强,明清尤剧。从历史长河看,环境演变对水沙变化与下游河道变迁起到决定性作用。 一、黄河下游河道变迁及其研究 今人对于黄河下游河道变迁做过各种研究,影响较大的诸如对决口改道的各种研究。近年在本课题中,对历史时期黄河下游各阶段的具体变迁,做了进一步的探讨和考证。从这些研究中,特别是通过对决溢、变迁,河床堆积形态的探讨,认为应从黄河水沙变化与河床变形的意义来认识黄河变迁,记载中的1500多次决溢事件以及人类重大的治河活动,可以从更为深刻的含义上去理解。从而在各种历史年表和笔者自己研究的河患事件中,筛选出38次具有特殊意义的黄河下游重大河患与变迁事件。筛选的根本原则是:这些事件正处于黄河历史变迁时间序列的转折点上,或者处于变迁的高发阶段,它们客观地又非常突出地反映出河道变迁中一系列重大的控制性变异,或反映出阶段性变异的某种后效;其中包括黄河来水来沙的变化,在下游河道的上段所显示出的沿程淤积效应,同时也考虑到河口段的变化和溯源反馈。这些事件以自然变迁为主,同时也涉及人类参与下的河床变形。这样,客观地显示出流域自然环境变迁、水沙变化的总趋势,以及在人类参与下的河床变形和河道变迁的结果。 黄河下游游荡性河道变迁的重大事件,从宏观现象上披露了黄河河床堆积与河道游荡性加强的实质。钱宁根据北方多沙河流的水沙资料,提出游荡性指标表达式1:Θ=(ΔQ/0.5TQπ)×(Q max–Q min/Q max+ Q min)0.6 (J/D35) 0.6 (B/h) 0.45 (W/B) 0.3 其中第三因式显示了河床物质的相对可变动性,隐含了河流来沙状况和冲淤变化的幅度,第二因式突出了径流变幅对河流游荡性的影响。总课题里其他子项目的研究,也从不同的角度揭示出水沙变化与河床变形的关联2。本文的指导思想和下面筛选出的重大河患年表,都遵从这一数理表达的基本思路。认为河患——特别是重大河患、变迁事件,是河床变形的一个结果,实质上都反映出河流来水来沙的急剧变化,研究将这些经过特意筛选的河患事件,作为来水来沙变异、变化的某种象征点;以河床变异(而非水文)来探讨水沙变化的规律, *“七五”国家自然科学基金重大项目资助课题子项目报告,辑入《黄河流域环境演变与水沙运行规律研究文集》(三),地质出版社,1992 1钱宁等,1987年,《河床演变学》P196,科学出版社。 2钱意颖1991;王玲等1991年见总课题论文集(一) 地质出版社,1991年。

有水沙地的变迁

有水沙地的变迁 曾经的沙漠湿地 历史上的浑善达克沙地是一个草原,湿地交错的有水沙 漠湿地,在沙地中分布着众多的小湖水泡子和沙泉,泉水从沙地中冒出,汇集入小河流入湖泊。沙地水草丰美,景观奇特,风光秀丽,有人称它为“塞外江南” ,也有人称它为“花园沙漠”,这里野生动植物资源比较丰富,是候鸟的产卵繁育地,还有很多珍稀的植物和药材。浑善达克在蒙古语是孤驹的意思。据说当年成吉思汗南下征金时,带领蒙古铁骑祛薛军穿越这里,以他胯下的白色良驹为这片不知名的沙地命 了名。蒙古民族是马背上的民族,蒙古人爱马,成吉思汗更爱马,他以自己的爱马为浑善达克沙地命名,充分显示了他对这片山水的热爱和祝福。 40 年的记忆 位北京到内蒙古插过队的知青给我们描述过,1968 年 8 月,他们被分到了位于锡林郭勒草原中部的阿巴嘎旗查干诺尔公社红旗大队插队落户。大队范围内有一个很大的湖 泊一一查干诺尔湖。直到现在他还清楚地记得初见查干诺尔时的那种震撼它那么大,水天一色,像大海一样浪滔滚滚。 1981 年,他们返回到北京,但每隔四五年都要回去一次。 1999年退休后,更是每年都要回去三五次,因为他们始终挂念着草原。如今再重新走一次过去走过的路,那里的自然景色变化实在太大了像镜子一样的德格力图小湖已经快干了,它周围的沙丘几乎没有草了。

有资料说,现在浑善达克沙地的无草沙丘已经达到了20%!沙地的红柳林大片大片地枯死, 甚至长在小溪里面的红柳有的也死了。过去站在沙丘顶部看 去,到处是密集的植被,现在已经稀稀拉拉的,露出了黄色的沙丘;一些有特点的植物已经很少能见到。 草原和沙地的狼、猞猁,大鸨都没有了,兔子黄羊、狍 子、狐狸沙狐也少多了。过去高格斯太河里面的鱼多得不得了,冬天在冰上追着鱼群跑,打个冰洞用桶就能舀上鱼来,而今查干诺尔渔场打的鱼只有五厘米左右。高格斯太河过去差不多是长年有水的,偶尔断流也不过十几天,而现在几乎年年都断流。高格斯太河经常断流,查干诺尔自然好不了。 世纪90 年代以来,湖水开始下降,两湖出现了水位差,大湖(查干诺尔咸水湖)湖岸也后退了几公里。近三四年,天 气极为干旱,大湖湖水加速干涸,一片一片的湖底露出水面。 直到2000 年,查干诺尔成水湖的面积还有六七十平方公里,2002 年春季已经全部干涸。

美国科罗拉多河水沙变化分析_吴保生

文章编号:1005-0930(2006)03-0427-08 中图分类号:TV147 文献标识码:A 收稿日期:2005-07-20;修订日期:2006-08-22 基金项目:国家重点基础研究发展计划资助项目(2003CB415206)作者简介:吴保生(1959 )男,教授. 美国科罗拉多河水沙变化分析 吴保生, 褚明华, 府仁寿 (清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京100084) 摘要:分析了开发较早的美国科罗拉多河的水沙变化趋势,依据资料为1926 1984年干支流3个代表测站的年水沙量资料,主要讨论了水利工程建设对水沙 变化的作用.结果显示水库修建给科罗拉多河的水沙变化带来了十分显著的影 响,水库修建往往导致下游测站沙量的急剧减小,并通过干支流一系列水库的共 同作用,可以造成河流来沙量趋势性减少的效果. 关键词:科罗拉多河;水利工程;水沙变化;减水减沙 我国一些大河流如黄河和长江,近年来随着流域水资源开发利用程度的不断提高,特别是一系列大型水库的修建,使得河流主要测站的来水来沙条件发生了显著变化.例如位于黄河中游的潼关站 [1],1961 1985年平均年来水量为406 3 108m 3,1986 1995年减少为287 1 108m 3 ,1996 2001年进一步减少为195 2 108m 3;1961 1985年平均年来沙量为12 4 108,t 1986 1995年减少为8 0 108,t 1996 2001年进一步减少 为5 9 108.t 长江的水沙变化虽然没有黄河剧烈,但沙量的减少趋势也是明显的.例如长江干流的宜昌站[2],1950 1987年平均年来水量为4358 108m 3,年来沙量为5 26 108;t 1988 2000年平均年来水量为4371 108m 3,来水量变化不大,而平均年来沙量为4 28 108,t 较1950 1987年减少18 5%.汉江是长江中下游的最大支流,位于汉江中游的皇庄站,虽然来水量没有趋势性的变化,但来沙量却急剧减少,1951 1965年平均年输沙量为1 33 108,t 1966 1984年减少为0 33 108,t 1985 2000年进一步减少为0 096 108,t 较1951 1965年减少93%. 对于黄河和长江的水沙变化趋势已有很多研究[2-6],总的来讲对黄河的水沙减少趋势较为一致,但对于长江的来沙减少趋势却看法不同,一方面大面积水土保持的效果难以确定,另一方面对干支流水库的减沙作用能否持续也存在疑虑.考虑到随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高,用水量会不断提高;长江上游自1989年起被列为国家水土保持重点防治区,实施了水土流失重点防治工程;在三峡工程投入运用后,还将在其上游干支流相继修建一系列大型和特大型水库.这些必将对三峡库区的来水来沙条件及下游河道产生长远的影响,需要进行深入研究. 第14卷3期 2006年9月应用基础与工程科学学报J OURNAL OF BASI C SC I E NCE AND ENG I N EERI N G Vo.l 14,No .3 S epte mb er 2006

西江梧州段水沙变化及原因分析

收稿日期:2016-12-05 基金项目:广西水利厅科技项目(201618) 作者简介:朱颖洁(1984-),女,广西梧州人,工程师,硕士,主要从事水文与水资源工作。Email:zhu3ying3jie3@https://www.360docs.net/doc/f14383523.html, 摘 要:分析了西江大湟江口-梧州段水沙组成,并采用不均匀系数分析其年内变化;通过相关分析研 究降水与年径流量及年输沙量的关系;利用双累积曲线分析人类活动对水沙的影响;利用Morlet 小波对梧州站年径流量及年输沙量进行突变分析;采用水文分析法量化降水与人类活动对水沙变化的影响。结果表明:2006年长洲水利枢纽正式运行导致地区水沙分布发生明显变化;年径流量和年输沙量年内分配具有一定的不均匀性;气候因素的变化只是西江年径流量和年输沙量变化的主要原因之一;在不受降水变化影响的情况下,西江年输沙量的变化,主要是人类活动影响流域侵蚀产沙的结果。关键词:年径流量;年输沙量;不均匀系数;Morlet 小波分析;梧州;西江中图分类号:TV14 文献标识码:A 文章编号:1000-0852(2017)05-0084-08 西江梧州段水沙变化及原因分析 朱颖洁 (梧州市水文水资源局,广西梧州543002) 水文 JOURNAL OF CHINA HYDROLOGY 第37卷第5期2017年10月 Vol.37No.5Oct .熏2017 1前言 西江为珠江流域最大的水系,发源于云南省曲靖 市乌蒙山余脉马雄山东麓,自西向东流经滇、黔、桂、粤四省(自治区),依次称为红水河、黔江、浔江,到梧州与西北来的桂江汇合后称西江,下接珠江水网直达港澳,与国际海运网对接,是构建泛珠三角区域经济体系的重要出海动脉。梧州站是西江的首要控制站,流域集水面积为327006km 2,占西江流域集水面积的94.6%,控制了广西境内85%的年径流总量。近年来,气候变化和人类活动对河流水沙变化的影响是我国水科学研究领域的重大问题,引起各界学者的高度关注,如张强等[1-2]对珠江、长江流域水沙变化趋势进行研究;戴仕宝等[3]对珠江流域1955~2005年输沙量进行分析,赖天锃等[4]对1960~2010年西江流域梧州-高要段水沙进行全面分析;姚章民[5]研究珠江流域主要河流的含沙量和河流输沙量的时空分布规律,认为降水量减少是西江年径流量减少的主要原因,水土保持措施、水利工程建设等人类活动对泥沙减少发挥了重要作用;孙永寿等[6]认为长江源区含沙量、输沙量呈明显减小趋势,径流变化以及下垫面生态植被覆盖条件好转是泥沙变化的主要原因;顾朝军等[7]发现水土保持和水库建设是赣江年输沙量减少的主要因素;邓振 镛等[8]认为径流量的变化主要取决于流域降水量的变化量,输沙量的多少主要取决于上游降水量的多少和大雨的次数;孙鹏等[9]认为水利设施(尤其是水库)是鄱阳湖流域大部分水文观测站输沙量减少的主要原因;高鹏等[10]发现人类活动是影响黄河中游水沙变化的主要驱动因素。在变化环境下,西江梧州段干支流的水流、泥沙演变规律发生了很大的变化,前人一般只利用干流控制站数据进行分析,但本文利用干支流同步水文数据从更加全面的角度分析水沙变化原因,可为西江流域水资源开发利用、水利工程建设提供技术支撑,对流域的合理开发与可持续保护具有十分重大的意义。 2资料与方法 本文以1959~2014年西江大湟江口-梧州河段大 湟江口、太平、金鸡、平乐、梧州站水文资料为基础,对西江水沙变化原因进行分析。分析了西江大湟江口-梧州河段水沙组成,并采用不均匀系数[11]分析其年内变化;通过相关分析研究降水与年径流量及年输沙量的关系;利用双累积曲线分析人类活动对水沙的影响;利用Morlet 小波[12]对梧州站年径流量及年输沙量序列进行突变分析;采用水文分析法量化降水与人类活动对水沙变化的影响。

细沟形态演变对坡面水沙过程的影响_张攀

第27卷第4期 2016年7月 水科学进展ADVANCES IN WATERSCIENCE Vol.27,No.4Jul.,2016 DOI :10.14042/https://www.360docs.net/doc/f14383523.html,ki.32.1309.2016.04.007细沟形态演变对坡面水沙过程的影响 张攀1,2,唐洪武2,姚文艺1,孙维营 1(1.黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室,河南郑州450003; 2.河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210098) 摘要:为探明细沟形态演变对坡面产流产沙的互反馈作用,采用室内模拟降雨和三维地形扫描等手段对细沟形态 演变中的水沙变化过程进行了研究。试验分析了黄土在不同雨强(66mm /h 、94mm /h 和127mm /h )条件下,不同细 沟发育阶段的水沙过程变化规律。结果表明,黄土细沟形态演变过程对产沙的影响较大,而对产流的影响较弱。 径流量的变化过程主要取决于土体透水性、土壤的结皮作用以及产流方式,坡面产流量有先增大后减小最后趋于 平稳的趋势;产沙量的变化过程与细沟发育进程有明显的对应关系,尤其是坡面地貌信息熵与产沙量和侵蚀速率 的相关系数分别达到0.954和0.916,细沟的出现会加剧侵蚀,使含沙量明显增加;不同雨强下坡面产沙的变化规 律基本相同,细沟沟网稳定后的产沙量与降雨强度呈正相关关系。 关键词:土壤侵蚀;模拟降雨;细沟形态;水沙变化特性 中图分类号:S157.1文献标志码:A 文章编号:1001- 6791(2016)04-0535-07收稿日期:2015- 05-27;网络出版时间:2016-06-22网络出版地址:http ://https://www.360docs.net/doc/f14383523.html, /kcms /detail /32.1309.P.20160622.2215.012.html 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51409110);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目(HKY- JBYW-2014-2) 作者简介:张攀(1982—),女,河南洛阳人,高级工程师,博士研究生,主要从事土壤侵蚀研究。 E-mail :zpyrcc@https://www.360docs.net/doc/f14383523.html, 通信作者:姚文艺,E- mail :wyyao@https://www.360docs.net/doc/f14383523.html, 坡面是流域地貌的基本组成单元,也是土壤侵蚀的主要策源地,尤其在中国北方黄土高原地区,细沟侵 蚀是黄土坡面的主要侵蚀方式之一[1],对流域地貌的发育和演化过程具有重要的潜在影响。降雨径流的产 生会使坡面发生水沙运移和能量消耗,引起坡面细沟的产生和发展,导致土壤侵蚀量的迅速增加,从而引起 细沟中水流水力学特性的改变,因此,细沟形态的演变过程是一个降雨、侵蚀、水流水力学特性、沟床形态 变化间相互影响的动态耦合系统。在国内外土壤侵蚀研究中,将水文学和地貌学相结合研究坡面流形成和水 沙运移过程已成为研究的热点,从坡面微地貌演变的角度来分析坡面水沙运移过程,是坡地侵蚀研究的新趋 势之一。 在细沟的形成和发展过程中,坡面产流产沙过程也随之发生改变。一方面,细沟形成后,为径流和侵蚀 产物提供了输送通道,坡面水流由面流转变为沟内股流,水流性质的转变引起侵蚀量的急剧增加,必将使坡 面水沙关系发生变化 [2-3] ;另一方面,细沟形态在演变过程中,通过分叉、分级、密度、频度、数目以及长度等因素,影响着沟内水流结构,从而影响坡面侵蚀过程中的径流、入渗、泥沙输移和汇流等,尤其对于黏 粒含量低的土壤,侵蚀过程中易发生细沟边壁坍塌,引起水沙过程发生显著变化。因此,坡面细沟形态是一 个能够综合反映坡面侵蚀动力学各要素及其相互作用的地貌因素,它的形成与发展也将对坡面产流产沙过程 产生深刻影响。目前国内外关于侵蚀动力过程对细沟发育过程的影响关注较多,尤其是关于降雨、坡度和土 壤对细沟发育过程的影响取得了丰富的研究成果 [4-6],而对于细沟形态演变对坡面产流产沙过程的影响关注较少。雷廷武和Nearing [7]、和继军等[8]、Shen 等[9]对细沟形态和侵蚀水沙关系做过相关试验研究,但由于 试验条件、土壤性质不同,研究结果存在较大差异。基于此,本研究采用室内人工降雨模拟试验,通过3种雨强(66mm /h 、94mm /h 和127mm /h )的对比研究,分析细沟形成和演变过程中坡面产流产沙过程的变化规

黄河水沙变化过程及其三角洲沉积环境演变

黄河水沙变化过程及其三角洲沉积环境演变 【摘要】:黄河是我国第二大河流,以高含沙量闻名于世。过去治理黄河的首要问题是治理黄河泥沙,尤其是中游地区的来沙。历史上黄河的高含沙量导致下游河道淤积并发生漫滩形成泛滥平原,给人民生活带来沉重的灾难。然而,黄河的高含沙量形成了宽广的三角洲,为社会经济的发展提供了可供利用的土地资源。本文运用统计学方法,小波分析方法,回归分析方法以及Surfer和Mapinfo等技术手段,系统分析了1950-2009年黄河水沙的变化过程,以及水沙变化对下游河道和三角洲的影响,同时对黄河三角洲沉积环境演变进行了初步探讨,结果表明:黄河流域水沙产自中上游,其中径流量主要来源于上游,输沙量主要来源于中游,下游不产水不产沙。1950-2009年黄河流域各水文站径流量和输沙量均表现出逐渐减少的变化趋势,这是气候变化和人类活动共同影响的结果。流域输沙量减少最主要的影响因素是水土保持措施,其次是水库拦沙,然后为降雨量减少。黄河入海水沙具有显著的年(0.5-1.0a)、年际(3.0-6.5a)和年代际(10.1-14.2a)3个不同时间尺度的周期变化,而且入海输沙量的周期变化主要受入海径流量周期变化的控制。20世纪70年代以来,入海水沙的不同时间尺度的周期变化表现均不明显,时间尺度越小,周期变化显著性越低。1950年以来,黄河下游河道经历了淤积-冲刷不断交替的变化过程,水沙条件(花园口站含沙量)是这种变化的主要控制因素。当进入下游河道的含沙量小于18.6kg/m3时,河道表现为冲刷,大于18.6kg/m3时,河道表现为淤积。艾

山以下河道的冲淤变化过程除受水沙条件控制外,还受到入海流路变迁的影响。流路变迁初期形成新河口,河道发生溯源冲刷;流路变迁中后期河口延伸,河道发生溯源淤积。不同流路时期,当黄河入海总水沙量比在25.34-26.05kg/m3时,河口附近岸线延伸,三角洲面积增加。但1999年小浪底水库下闸蓄水以后,2000-2007年黄河入海总水沙量比仅为10.90kg/m3,河口三角洲表现为侵蚀,加上废弃河口的岸段侵蚀,整个黄河三角洲已由淤积转变为侵蚀。黄河三角洲YDZ1孔沉积物类型主要为砂、粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂和粘土质粉砂。以假单畴(PSD)-多畴(MD)晶粒为主的亚铁磁性矿物主导了YDZ1孔沉积物的磁性特征。根据YDZ1孔沉积物粒度参数和磁学参数的变化特征,结合AMS14C测年,推断黄河三角洲沉积相序自上而下大致经历了泛滥平原相→河流相→三角洲前缘相→浅海相→潮坪相→河流相,沉积动力环境表现为强(陆相)→弱(海相)→强(陆相)的变化过程。【关键词】:黄河流域黄河三角洲沉积环境水沙变化冲淤演变 【学位授予单位】:华东师范大学 【学位级别】:博士 【学位授予年份】:2011 【分类号】:TV14 【目录】:摘要7-9Abstract9-11目录11-13第一章绪论13-211.1研究

无定河流域生态经济因子与水沙变化响应关系研究

目录 1绪论 (1) 1.1研究背景与意义 (1) 1.2国内外研究现状及发展动态分析 (2) 1.2.1人类活动对水沙变化的影响 (2) 1.2.2生态系统弹性力的研究 (3) 1.2.3生态经济耦合响应研究进展 (4) 1.3研究内容和技术路线 (5) 1.3.1研究内容 (5) 1.3.2技术路线 (6) 2研究区概况 (8) 2.1自然环境状况 (8) 2.1.1地理位置与地貌特征 (8) 2.1.2气候与水文特征 (9) 2.1.3土壤与植被特征 (9) 2.2社会经济概况 (9) 2.3水土流失治理现状 (9) 3无定河流域水沙趋势变化分析 (11) 3.1研究方法 (11) 3.1.1数据来源 (11) 3.1.2分析方法 (11) 3.2无定河不同尺度流域水沙突变点检验 (13) 3.3无定河不同尺度流域水沙年际变化特征 (14) 3.3.1无定河不同尺度流域下径流量年际变化特征 (14) 3.3.2无定河不同尺度流域下输沙量年际变化特征 (15) 3.4无定河不同尺度流域水沙变化关系分析 (17) 4无定河流域生态系统弹性力的时空演变及其与水沙变化关系分析 (19) 4.1研究方法 (19) 4.1.1分析方法 (19) 4.1.2数据来源与处理 (20) 4.2黑木头川流域生态系统弹性力的时空演变特征 (21) 4.2.1黑木头川流域生态弹性强度系数分析 (21) 4.2.2黑木头川流域生态系统弹性限度分析 (24) 4.2.3黑木头川流域生态系统弹性力分析 (25) 4.2.4黑木头川流域生态系统弹性力与水沙变化关系分析 (27) 4.3无定河流域生态系统弹性力的时空演变特征 (28) 4.3.1无定河流域生态弹性强度系数分析 (28) 4.3.2无定河流域生态系统弹性限度分析 (32) 4.3.3无定河流域生态系统弹性力分析 (32) 4.3.4无定河流域生态系统弹性力与水沙变化的关系分析 (34) 4.4无定河不同尺度流域生态系统弹性力的时空演变特征及其与水沙变化关系分析 (35) 5无定河流域生态经济因子与水沙变化的响应关系研究 (37) 5.1研究方法 (37) 5.1.1分析方法 (37)

分汊型河段演变规律

分汊型河段演变规律 关键字:分汊型河道江心洲主汊分汊 1.介绍与分类 分汊型河段是平原冲积河流中常见的一种河流,也被成为辫状河流或相对稳定性分汊型。我国各流域都有这种河型。由于水流和泥沙分股输送,这样的水沙状况往往是很难稳定的,容易引起汊道的变化,从而造成严重的后果。其中从江心洲型到网状河流其稳定性逐渐增强 1.1江心洲 江心洲的形成一般有三种类型:一是泥沙落淤形成心滩,二是边滩切割分离出心滩,三是因水面开阔,入汇顶托等原因河势变缓而落淤的沙滩被多条汊道切割形成多个江心洲。 1.2分类 分汊河段按其平面形态不同可以分为顺直型分汊,微弯型分汊和鹅头型分汊三种。分类标准为弯曲系数,其中顺直型分汊弯曲系数在1.0到1.2之间,汊道基本对称,微弯型分汊在1.2到1.5之间,鹅头型分汊的弯曲系数则超过1.5。一般来说鹅头型分汊这种弯曲系数很大的河道江心洲往往有俩个或俩个以上,弯道的出口和直道的出口交角很大。就单个的分汊河段来说,其平面形态是上端放宽,下端收缩而中间最宽。中间段可能是俩汊,也可以是多汊,各汊之间为江心洲。自分流点到江心洲头为分流区,洲尾到汇流点为汇流区,中间则为分汊段。较长的河段期间常出现几个分汊段,呈单一段与分汊段相间的平面形态,因单一段比较窄,分汊段比较宽,常形象的称其为藕节状

外形。 2. 剖面 分汊型河段的横断面在分流区和汇流区都呈现中间凸起的马鞍形,分汊段则为江心洲分割的复式断面。分汊型河段的纵剖面从宏观上看,呈现俩端低中间高的形态,而几个连续相间的单一段和分汊段则呈现起伏相间的形态。 从局部看,分流区到汊道入口,从分流点开始,俩侧的深泓线先为逆坡而后转为顺坡,为马鞍状。俩汊一高一低,高的为支汊,低的为主汊,支汊的逆坡恒陡于主汊。水下地形也是支汊恒高于主汊。汊道的出口到汇流区,俩侧的深泓线顺坡下降,支汊一侧的纵坡陡于主汊的。就支汊进出口俩个陡坡而言,出口的顺坡往往更陡于进口的逆坡。 3.水流特性 分汊河段水流运动最显著的特征是具有分流区和汇流区。 3.1分流区 分流区的分流点是变化的,一般是高水位下移低水位上移类似于弯道顶冲部位的变化,这是由水流动量的大小所决定的。自分流点起水流分为左右俩支,而流线的弯曲方向往往相反,且表层流线比较顺直,而底层流线由于受到地形的影响往往比较弯曲。 分流区的水位,支汊一侧总是高于主汊一侧的。分流区的纵降比,支汊小于主汊。 在分流区内,水流分汊,恒出现俩股或多股水流,其中居于主导

近60年黄河下游年水沙量变化的多时间尺度特征

第30卷第1期2 0 1  2年1月水 电 能 源 科 学 Water Resources and PowerVol.30No.1 Jan.2 0 1  2文章编号:1000-7709(2012)01-0009- 04近60年黄河下游年水沙量变化的多时间尺度特征 任 健1,史红玲2 (1.中国水利水电科学研究院,北京100048;2.国际泥沙研究培训中心,北京100048 )摘要:以黄河下游花园口站为例,基于1952~2009年年水量和年沙量资料,采用经验模态分解及Hilbert-Huang变换方法分析了年水沙量变化的多时间尺度特征,探讨了各波动分量的变化原因及影响因素,获得了不同波动周期的振荡分量及趋势分量,揭示了年水沙量变化的多时间尺度结构,其中准3年左右的周期波动是引起水沙波动的重要原因。 关键词:经验模态分解;Hilbert-Huang变换;多时间尺度;年水量;年沙量;花园口站中图分类号:TV142 文献标志码:A 收稿日期:2011-08-12,修回日期:2011-10- 17基金项目:水利部公益性行业专项基金资助项目(200901021 )作者简介:任健(1982-),男,博士研究生,研究方向为水力学及河流动力学,E-mail:ren_j ian@126.com 年水沙量时间序列是一个由观测得到的样本 信号,具有非线性和非平稳的特征。以往采用常规直观判断或简单的数据平滑处理等方法,虽能大体解读水沙变化的大致趋势和波动幅度,却不 能揭示水沙变化的多尺度[1]和多层次结构。频谱 分析方法可深入地分析水文序列的内在特征,但因建立在Fourier分析的基础上,在时域内无分辨率分析; 小波分析虽在时域和频域均具有多分辨率分析能力,但分辨率仍存在一定限制,且小波基函数的选择对小波分析的结果有显著影 响[2,3]。Hilbert-Huang变换( HHT)[2,3] 直接由序列自身自适应的构造基函数得到不同尺度的特征分量,并非在某种基底函数上展开原序列,能更准确反映序列的内在本质特征,并在时域和频域获得更高的分辨率,处理非线性、非平稳时间序列更为有效。近年来,HHT技术在分析流量和径 流量等方面的研究较多[ 4~6] ,而对输沙量序列的分析研究较少。鉴此, 本文运用HHT方法对近60年黄河下游花园口站实测年水量及年沙量进 行多尺度的周期与趋势分析,以期获得花园口站年水沙量变化过程中蕴含的多时间尺度振荡结构和特征。 1 理论方法与数据资料 1.1 分析方法 采用HHT方法分析黄河下游花园口站年水 量及年沙量的多时间尺度变化特征,先用经验模态分解(EMD)方法对非线性、非平稳过程的数据进行线性化和平稳化处理,并在分解过程中保留数据自身的特性,最后得到的是趋势分量和不同时间尺度的波动分量,后者被定义为本征模态函数(IMF)。在此基础上再对不同的IMF分量进行HHT变换,从而得到时频、时幅精确特征值,具体计算步骤见文献[2 ,3]。因EMD方法不可避免地存在着边界效应,本文采用镜像对称延伸 方法处理边界效应[ 7] 。1.2 数据资料 采用黄河下游花园口水文站1952~2009年年径流量和年输沙量资料( 资料来源为黄河水文年鉴及中国河流泥沙公报),图1为近60年黄河下游花园口站实测年径流量及年输沙量变化过程。 图1 花园口站年水量和年沙量时间序列Fig. 1 Annual runoff and sediment series ofHuay uankou Station2 年水沙量变化的多时间尺度特征 2.1 年水量变化的多时间尺度特征 图2为花园口站1952~2009年年水量时间

水沙与植被变化专题进展报告_温仲明

不同区域典型支流水沙变化对退耕还林等坡面工程的响应 2013年进展报告 专题负责人:温仲明 2013年12月16日

报告摘要 根据专题任务与目标,本年度开展的工作主要有:收集整理了延河流域与皇甫川流域的径流、泥沙、气象、影像、数字地形等基础数据;完成了两个典型流域的土地利用变化分析;分析了53年来黄土高原降雨及极端事件时空变化,并重点分析了极端降雨的时空变化;比较了森林/非森林流域径流稳定性及演变趋势对比分析;基于MMF模型,完成了径流与泥沙模拟需要的参数率定,对延河流域的径流产沙进行了模拟;采用野外量测的方法,调查延河流域暴雨集中区不同植被覆盖下的土壤侵蚀产沙情况。 在上述调查研究的基础上,本年度取得的主要进展有:1)延河流域的植被覆盖变化较大,林地覆盖率逐步增加,在2000年后,林草植被覆盖增加显著,而耕地比例则从1978年的66.82%降低至2000年的30.84%,再降低至2010年的16.05%;皇甫川流域的土地利用格局总体上以草地为主,且多年来的耕地、林地及草地面积比例变化较小;2)黄土高原区域年降雨量呈不显著减少趋势,同时降雨量带南移,雨季稍有推迟,尤其是暴雨、大暴雨事件重现期延长;3)林区流域和非林区流域径流量年际尺度分布表现出一致的强变异性,年内分布均为双峰型特征,但林区流域峰型平缓,非林区流域峰型陡峭;无论径流过程或径流量年变化,林区稳定性要明显优于非林区流域;4)MMF模型对径流的模拟精度要显著高于对泥沙的模拟精度,可能的原因,是MMF模型没有考虑淤地坝对泥沙的淤积过程;5)在暴雨集中区,坡耕地的土壤侵蚀量最大,大概是果园地的2倍,草地的4倍,而林草地几乎没有侵蚀;就不同植被结构而言,土壤侵蚀量分别是草本结构>灌草结构>乔草结构>乔灌草结构,具有良好结构的乔灌草群落在本次暴雨中的土壤侵蚀量微弱,大多数并没有侵蚀发生;调查还表明,在植被覆盖大于60%时,土壤侵蚀量渐趋稳定,并且土壤侵蚀微弱,与前人径流小区或观测小区得到的结果一致。专题在上述研究的基础上,发表论文6篇。 报告正文 一、研究内容与目标 根据项目任务,本专题的主要任务是: 1)了解黄土高原退耕还林(草)工程及生物措施历史演变及现状; 2)退耕还林(草)等生物措施蓄水拦沙的机理及其尺度效应;

水库下游水沙变化与河床演变研究综述

地理学报ACTA GEOGRAPHICA SINICA 第66卷第9期 2011年9月V ol.66,No.9Sept.,2011 收稿日期:2011-03-26;修订日期:2011-05-27 基金项目:国家自然科学基金项目(40801218,40788001);云南省中青年学术技术带头人后备人才计划(2009CI050);“十 二五”国家科技支撑计划重大项目(2010BAE00739)[Foundation:National Natural Science Foundation of Chi- na,No.40801218,40788001;The Reservers'Training Projects of Yunnan Mid-Youth Scientific Technical Leader, No.2009CI050;National Key Technologies R&D Program of China during the 12th Five-Year Plan Period, No.2010BAE00739] 作者简介:傅开道(1976-),男,海南陵水人,副研究员,博士,从事水文地理学、河流泥沙与河床演变研究。 E-mail:kdfu@https://www.360docs.net/doc/f14383523.html, 1239-1250页 水库下游水沙变化与河床演变研究综述 傅开道1,黄河清2,钟荣华1,王兴勇3,苏斌1 (1.云南大学亚洲国际河流中心,昆明650091; 2.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101; 3.中国水利水电科学研究院,北京100038) 摘要:水库建设以满足人类日益增长的水资源及其利用的要求仍是当今世界,特别是发展中国 家在水利建设中的一项重要任务。建坝改变了上下游水流边界条件,导致水沙输移变化,同时 也触发了河床形态发生相应的调整。自从20世纪30年代全球大规模修坝后,关于此课题的研 究就层出不穷。本文就此研究主题对国内外研究成果进行梳理与总结,简要综述水库下游水流 挟沙变异以及河床形态演变的研究历史与现状,旨在对该领域的研究进展进行全面的归纳与 总结。 关键词:水沙变化;河床调整;水库下游;研究综述 水库大坝将河流拦腰截断,大坝尤其是梯级电站联合运营后巨大的调度功能对河流的径流起到巨大的调节作用,改变了下游天然的水文循环和泥沙输送过程,而水沙过程对于河流地貌系统结构和功能的维持起着至关重要的作用[1]。水流是塑造河床的基本动力,径流大小、变幅、各流量级持续时间等要素决定了水沙两相流的造床动力特征;泥沙则是改变河床形态的物质基础,沙量的多少、颗粒的粗细影响着河床演变的方向,不同的水沙组合特征决定了河床的平面形态、断面特征、河弯数量、蜿蜒度、植物结构等。水、沙和河床是一个整体,相互作用,相互影响[2]。河流水库的修建改变了下游水沙过程,破坏原有的水文平衡,必然会引起水沙输移特性改变、河道形态的调整[3]。但由于不同区域的河流,同一河流的不同河段存在着地质地貌、植被、人为活动等个体差异及区域气候环境的差异,再加上不同水库的修建目的、规模大小和运行方式不一样,因而所引起的水库下游水沙过程变异与河床响应也不尽相同。有关学者在相关领域开展了大量研究。本文从水库下游水沙过程变化、河床和微地貌演变两大方向的研究动态开展综述。 1水库下游水沙变化 河流上游水库的修建改变了水库下游自然的水文过程,下游河流的各种变化都可归因于水沙过程的改变[3-4]。钱宁等认为上游水库的修建对下游水文过程的影响:在来水条件方面,主要表现为洪峰流量减少,枯水流量增大,径流的年内年际变幅减小,以及接近恒定流状态的流量持续时间延长;在来沙方面,主要变化是下泄沙量减少,下游河道的含沙量将会显 著降低,泥沙组成变细[5]。随着全球大中小河流建库方兴未艾,众多研究聚焦于直接受水库

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