科尔沁沙地西部响水河悬移质泥沙粒度分析

[目的]对科尔沁沙地西部响水河的悬移质泥沙粒度特征进行研究,以便更好地认识该河流泥沙特征及侵蚀产沙规律,为沙漠区河流—沙丘相互作用研究提供基础素材与例证。[方法]通过野外实地考察,选择科尔沁沙地西部响水河3个典型河段对河水中的悬移质进行采样,然后进行室内激光粒度仪测试与分析。[结果](1)在上游河段Ⅰ和下游河段Ⅲ处,河水侧蚀弯道凹岸流动沙丘基部,由其上游断面至下游断面泥沙粒径变细,分选变差。(2)河段Ⅱ河水侧蚀由Q_3河湖相地层构成的陡坡,弯道环流对凹岸的冲刷作用较明显,泥沙粒径由其上游断面向下游断面变粗,分选变好。(3)悬移质泥沙粒度呈现从上游至下游粒径显著变粗,分选变好的趋势。[结论]该河的水源主要是其南侧石质残丘区泉水和河谷沿线流动沙丘或Q_3河湖相地层的侧向渗出水,随着沿途流动沙丘数量增加,集水面积扩大,流速和流量显著增加,河水的挟沙和冲刷能力随之增强;河流上、下游河段的悬移质主要来自被侵蚀的沙丘基部,中游河段的悬移质主要来自凹岸坍塌的Q_3地层砂。     

湖南武水流域泥沙颗粒特性及分形规律研究

流域土壤流失的泥沙颗粒及其分布与流域土壤有关,影响流域土地质量和输沙过程。以武水流域天然河道的53次降雨径流输沙过程实测资料为基础,运用R-R(Rosln-Rammler)粒径分布函数法分析了泥沙颗粒级配特性及其分形规律。结果表明,流域多年均悬移质泥沙颗粒组成为粘粒11%、粉粒51%、细砂粒32%和粗砂粒6%,以粉粒和细砂粒为主体,占83%。1981年以后,悬移质泥沙颗粒中粘粒和粉粒含量相对减少,悬移质泥沙颗粒呈变粗的趋势。悬移质泥沙颗粒组成具有分形特征,分形维数D与小于0.005 mm粉粒及粘粒含量呈较显著相关,与中值粒径相关性较差。流域推移质泥沙颗粒中值粒径平均为0.874 mm,推移质泥沙以砂、石砾为主。推移质泥沙颗粒组成具有分形特征,分形维数D与小于0.3 mm细砂及粉粒含量呈显著相关。流域泥沙级配及其变化,有利于分析泥沙来源,采取相应的治理措施,控制泥沙。     

黄河下游河道主槽淤积物粒径变化分析

利用1999年黄河下游河道汛前深层(河南段为11 m,山东段为10 m)钻孔淤积物取样资料和2000年以来汛前钻孔取样资料,对黄河下游河道主槽淤积物粒径变化情况进行的分析表明:1960年以前在无三门峡水库影响的“天然”水沙状态下,黄河下游河道主槽淤积物中粒径大于等于0.10 mm的泥沙含量为50.7%;1960~1999年河道主槽淤积物中粒径大于等于0.10 mm的泥沙含量为20.4%,比1960年以前少30.3个百分点;小浪底水库运用初期,下泄的大多为低含沙水流和细泥沙,特别是经过3次调水调沙试验,加剧了河道冲刷,主槽床沙逐渐粗化,粒径大于等于0.10 mm的泥沙含量有向50%靠近的趋势。     

黄河下游汛期输沙效率和排沙比阶段性变化及其主控因素分析

为了揭示黄河下游河道泥沙冲淤变化趋势及其主要影响因素,以黄河下游花园口站和利津站1960年以来的实测水沙数据为基础,利用双累积曲线方法分析了汛期断面水沙关系的阶段性变化特征,进而利用线性回归分析法获得了各阶段汛期断面径流输沙效率和汛期河段排沙比数值。结果表明:自1960年以来黄河下游汛期断面径流输沙效率明显存在着大小交替的5个不同变化阶段(1960—1965年、1966—1981年、1982—1987年、1988—1999年、2000—2015年),花园口和利津断面汛期的平均径流输沙效率值在这5个时期分别为2.1,4.3,2.6,4.1,0.8 t/100 m~3,而同期花园口至利津河段的排沙比分别为1.34,0.78,1.01,0.62,1.48。汛期河道断面输沙效率和河段排沙比交替性阶段变化揭示了该河段河道冲淤演变的本质特征。黄河流域的气候变化和水土保持措施仅会引起产水产沙量的变化,对黄河下游汛期输沙效率和排沙比影响有限,而不同时期黄河主河道大型水库的建成及其运行方式,则是其变化的主控因素。此外,1988—1999年中上游淤地坝的自然毁损对黄河下游同期的输沙效率和排沙比的变化影响显著。     

河道冲淤调整对窟野河产沙量影响初步分析

实测资料表明窟野河流域神木—温家川区间输沙模数异常偏大,通过对该区间泥沙冲淤调整特点的分析和洪水期河道冲刷增加沙量的计算,阐明了河道冲淤调整对窟野河产沙量的影响,并提出了水土保持综合治理建议,以期为预测黄河来沙量及流域水土保持提供支持。     

1988-2018年黄河内蒙古段河道边界演变特征及影响因素

[目的] 获取河道边界演变特征，为黄河内蒙古段的堤岸防护建设提供重要的理论依据。[方法] 基于1988—2018年期间7期Landsat卫星影像，利用修正的归一化水指数（MNDWI），对黄河内蒙古段7期的河道边界信息进行提取，并计算不同时期河道摆动面积、最大摆动面积、摆动方向等指标，分析近30 a河道的时空变化特征。[结果] 黄河内蒙古段在上游巴彦高勒—三湖河口和三湖河口—包头弯道区域曲率较大的河段摆动较严重，整体呈现向右岸迁移的趋势。河道摆动的时空差异受河床物质组成、水动力条件、水利工程、水土保持工程等人类活动因素的综合影响。[结论] 黄河内蒙古段的堤岸防护建设重点应集中在巴彦高勒—三湖河口全段以及三湖河口—包头弯道曲率较大的河段。     

黄河临河辫状河段心滩变化及其影响因素分析

心滩作为辫状河道最主要的微地貌特征,其变化特征的研究对于理解辫状河道的演变具有重要意义。以黄河临河段213km长的辫状河道为研究对象,基于1988—2013年的遥感图像绘制了相应日期的河道平面形态图,分析了该河段心滩数量和心滩面积变化;利用2013年内6幅河道平面图建立了心滩面积与巴彦高勒站水位之间的线性关系式,利用该关系式求取了其他年份1 050m参考水位下的心滩面积并进行心滩冲淤变化对比。结果表明:黄河临河段心滩总个数、心滩总面积、心滩平均面积、中位数心滩面积和最大心滩面积总体上都具有减小的趋势。在1 050m参考水位下,黄河临河段心滩面积在1988—2013年具有不同的冲淤变化特征,其中在2000年以前的变化幅度大,趋势不明显,2000年以后则分布较为集中,且有减小的趋势,并在1990—2000年大幅减小。在龙羊峡、刘家峡等水库运行影响下汛期黄河临河段水量和输沙量占全年的比例在减小,年内分配趋于均衡化,并且输沙量的减幅要大于水量的减幅,这对于研究区心滩的冲淤有重要影响。同时,上游流域来沙系数的变化也在一定程度上影响着该河段心滩的冲淤变化。     

泾惠渠灌区浑水泥沙输移特征

通过对泾惠渠灌区2013年夏秋灌期干支斗渠浑水资料的实时取样分析,探究渠灌区渠系挟沙水流含沙量及泥沙级配的时空变化规律,量化描述不同粒径悬移质泥沙颗粒的输移特征,旨在获得灌渠渠系内挟沙水流历经冲淤过程不同粒径悬沙沿程的垂向分布与输移规律,为渠灌区的运行及泥沙问题的处理提供理论基础。灌区内进行的原型取样测流工作在选定的具有代表性的干-支-斗渠线路上进行,观测分析了灌区渠系含沙量及不同粒径泥沙颗粒沿垂线分布的特征,验证分析了挟沙水流历经淤积过程含沙量分布的变化规律。通过对典型渠系线路不同粒径悬移质泥沙的沿程调整计算分析,表明不同粒径泥沙沿程的输移特征不同,各分组沙的冲淤特征并不都和全沙平均计算结果一致,其中级配曲线左端一定粒径范围（约＞0.015 mm）的粗沙与全沙具有同冲同淤的规律。该研究可为泾惠渠灌区泥沙处理利用以及渠灌区浑水调控理论与技术的进一步研究提供依据。     

蒋家沟泥石流入汇时小江悬移质输沙特征分析

以2009年8月4日蒋家沟的一场泥石流入汇小江后泥沙观测资料为基础,分析了蒋家沟泥石流入汇小江后的泥沙输移特征。泥石流为小江直接提供了大量的悬移质泥沙,导致入汇时小江输移的泥沙量剧增,输沙率达到了平时的5倍以上;部分堆积于入汇口的泥石流固体物质也在泥石流结束后受小江水流冲刷再次起动,使小江悬移质输沙率在泥石流结束后呈平稳下降,与蒋家沟呈幂曲线下降形成明显的区别。由于泥石流输入的泥沙中细颗粒更容易被小江水流输移,因此尽管入汇的泥石流泥沙中粗颗粒含量较高,但在小江泥沙中含量增加的却是较细的粉沙、黏土颗粒,小江悬移质的中值粒径与含沙量、输沙率和流量的关系曲线都呈上凸形。     

近年黄河下游输沙功能的时空变化及其影响因素分析

黄河下游河道输沙功能受自然和人为因素的扰动,对黄河的入海泥沙通量产生深远影响。为探明近年来黄河下游河道输沙功能的演变及其主导因素,基于黄河下游河段各站点2007—2020年实测径流与泥沙资料,计算历年黄河下游河道输沙功能,并结合流域降水、水土保持和引水引沙的变化情况讨论了各因素对输沙功能演变的影响。结果表明:黄河下游河道输沙功能指标在2007—2020年显著下降了约57%,其中花园口—高村段输沙功能指标和其降幅均高于高村—艾山段和艾山—利津段; 黄河下游河道输沙功能演变的主导因素是河床粗化、水土流失综合治理面积增加和引水量增大,三者的相对贡献率分别达37.6%,21.6%,17.5%。河床粗化与引水量增大使输沙功能减弱,与水土流失综合治理对输沙功能的增强作用相反,三者综合作用下黄河下游河道输沙功能近年来呈退化趋势。     

近70年黄河流域水沙情势及其成因分析

深入剖析黄河水沙现状及成因是精准预测黄河未来水沙情势的前提与基础。为此,以黄河干流潼关断面以上4个主要干流水文站及7个主要一级支流把口站1950-2016 年水沙实测资料为基础,采用双累积曲线等多种统计分析方法,系统剖析了黄河流域水沙演变规律及水沙主要源区变化特征,定量评估了不同环境要素对黄河水沙变化影响。结果表明：1）黄河干流兰州、头道拐、龙门及潼关水文站年径流及年输沙量均呈显著减少趋势（P<0.05）,其中,年径流减幅17.93%~40.79%,年输沙量减幅均在46.74%以上。受多种因素影响,黄河水沙在20世纪80-90年代发生减少突变;2）兰州-潼关区间年均径流量沿程变化表现为由总体递增状态向递减趋势转变,年均输沙量递增状态虽未转变,但递增幅度平均减小90%以上;3）黄河泥沙主要来源区由头龙区间向龙潼区间发生转移特征明显,龙潼区间水土流失治理有待进一步加强;4）人类活动对黄河中游水沙锐减占据主导作用,平均贡献率达到90%以上。而上游兰州站年均径流量受气候影响较大,贡献率达到66.57%。研究结果可为深刻认识黄河水沙时空现状及成因提供依据,并对未来水土流失治理区位方向确定提供参考。     

柳河流域沙量平衡分析

柳河是东北地区泥沙问题最为严重的河流之一,该文分析了流域水沙运移特征,在此基础上建立起流域16年的沙量平衡关系,分析了流域产沙、沉积特征及沉积的分布格局.研究表明,53.5%的悬移质泥沙沉积在河道中,其中,87.9%沉积在闹德海至彰武之间;对流域上游产水、产沙与流域内泥沙沉积及流域产沙之间的关系进行了耦合分析,丰富了沙量平衡计算的内容,并可对深入认识流域泥沙发展趋势及泥沙治理提供参考.     

柳河流域沙量平衡分析

柳河是东北地区泥沙问题最为严重的河流之一，该文分析了流域水沙运移特征，在此基础上建立起流域16年的沙量平衡关系，分析了流域产沙、沉积特征及沉积的分布格局。研究表明，53.5％的悬移质泥沙沉积在河道中，其中，87.9％沉积在闹德海至彰武之间；对流域上游产水、产沙与流域内泥沙沉积及流域产沙之间的关系进行了耦合分析，丰富了沙量平衡计算的内容，并可对深入认识流域泥沙发展趋势及泥沙治理提供参考。     

黄河上游内蒙古河段塑槽输沙需水量分析

为了解冲积性河流塑槽输沙需水量,合理调配水资源,以内蒙古河段为例,依据挟沙水流能量平衡方程,研究了冲积性河流挟沙水流的能量耗散原理及水流塑槽和输沙能量的分配模式,给出了反应冲积性河流冲淤状态的塑槽输沙需水量计算方法,由平滩流量、河道来沙量和冲淤量三者组成的关系确定塑槽输沙需水量。利用内蒙古河段1960-2013年实测资料,计算得到内蒙古河段塑槽输沙水量,汛期来沙量0.7～1.1亿t,塑造2 000～3 000 m~3/s的中水河槽、淤积水平控制30%以下,需要的汛期塑槽输沙水量为94.6～141.2亿m~3;分析了不同条件下汛期塑槽输沙水量变化规律:来沙量一定,同样的中水河槽规模,控制淤积水平越低,需要的塑槽输沙水量越大;来沙量一定,同样的淤积水平,塑造中水河槽规模越大,需要的塑槽输沙水量越大;控制同样淤积水平,塑造同样中水河槽规模,汛期来沙量越大,需要的塑槽输沙水量越大。内蒙古河段塑槽输沙需水量计算结果和结果变化规律可为黄河上游内蒙古河段水资源配置提供参考。     

从黄河下游淤积物粒径变化谈中游地区沟坡兼治

不少学者指出,黄河下游淤积物中,粒径大于0.05mm的粗颗粒泥沙占69%,这部分泥沙在中游黄土中含量甚少,它们主要来自多沙粗沙区的基岩,因此加强易侵蚀基岩区的治理是关键.据最近的分析,发现黄河下游淤积物已明显细化,粒径≥0.05mm的粗泥沙占总淤积量的40%,0.05～0.025mm之间的泥沙约占30%,这部分泥沙来自黄土中的比例不小,因此在中游严重水土流失区应强调沟坡兼治.     

黄土丘陵沟壑区不同土地利用类型水土流失效应

为了探究黄土丘陵沟壑小流域不同类型植被措施的水土保持效益,以地处黄河中游内蒙古段的圪坨店小流域为研究区,建立6个投影面积为5 m×20 m的径流监测小区,基于野外径流小区定位监测和降雨监测数据,分析不同年份降水特征和坡面不同土地利用类型(油松、沙棘、人工草地、天然草地、农田)对产流产沙的影响,并设置裸地径流小区作为对照,采用不同土地利用类型径流系数和单位面积侵蚀量与裸地的比值表征减流减沙效益。结果表明:研究时段(2014—2017年)内,降水集中分布在6—9月。不同土地利用类型的径流量和泥沙量差异显著(p<0.05),径流量最小的是油松林地,为(4.55±3.25)L; 径流量最大的是裸地,为(412.73±97.09)L。不同土地利用类型径流量具体表现为:裸地>农田(玉米)>天然草地(针茅)>人工草地(苜蓿)>沙棘>油松林。泥沙量观测结果与径流量类似,最小的是油松林,为(0.8±0.38)g/L; 最大的是裸地,为(87.36±15.37)g/L。不同土地利用类型径流系数和侵蚀模数差异显著(p<0.05),其中,农田径流系数最高,为12.26%±1.27%,油松林径流系数最低,为0.09%±0.06%,不同土地利用类型径流系数具体表现为:农田>天然草地>人工草地>沙棘>油松林地。同样的,油松侵蚀模数最低,是(0.002±0.001)kg/(m²·a),农田侵蚀模数最高,为(1.49±0.71)kg/(m²·a)。观测时段内,不同土地利用类型侵蚀模数与径流系数表现一致。综上所述,植被恢复能有效控制水土流失,不同植被措施的减流减沙效益有显著差异,具体表现为:油松>沙棘>人工草地>天然草地>农田。研究结果可为黄河中游内蒙古段植被恢复流域综合治理提供依据。     

基于下游河流健康的黄土高原土壤容许流失量

 在总结分析前人有关黄河下游冲淤平衡时不同含沙量的临界流量和水体污染物质量浓度研究成果的基础上,利用花园口、高村水文站逐日水沙资料,推算不同水文年黄河下游水沙冲淤平衡时的临界输沙量为平水年6.54亿t、丰水年8.83亿t、枯水年3.95亿t,平均6.44亿t。以氨氮和全磷为指标,分析三门峡、花园口和高村断面因水土流失引起的非点源污染状况,参照地表水环境质量标准,得到黄河下游河道达到Ⅲ类和Ⅱ类水质标准的临界输沙量三门峡至高村河段平均为7.93亿和5.20亿t。同时,以黄河下游河道水沙平衡和满足某一水质标准为河流健康的约束条件,结合水利水土保持措施减沙量、头道拐水文站多年平均输沙量和黄土高原泥沙输移比的研究成果,推算黄河下游河道水沙平衡且分别达到Ⅲ类或Ⅱ类水质标准时,黄土高原土壤容许流失量相应为9.41亿和8.41亿t。研究结果可为黄土高原水土流失治理提供科学依据。     

水土保持措施对黄河减水减沙作用的分析

黄河中游河龙区间、泾河、北洛河、渭河 ,是黄河流域水土流失最为严重的地区 ,黄土丘陵沟壑区年土壤侵蚀模数达 5 0 0 0～ 15 0 0 0t/km2 。采用“水保法”、“水文法”分析计算 ,1970～ 1996年 ,河龙区间及泾河、北洛河、渭河流域水土保持措施年均减水 5 45 6亿m3,年均减沙 2 2 3 8亿t ,每年可为黄河下游减少泥沙淤积 1 5 7亿t。水土保持措施是实现黄河下游“河床不抬高”的治本之举。     

典型工业区河道水与底泥氟污染分布及评价

[目的]评价分析浙江省温州市龙湾工业区永强塘河及中横河干支流河道水与底泥氟污染程度和空间分布特征,确定水氟污染严重河道和污染源,为河道水氟污染治理修复提供科学依据。[方法]在野外实地采样基础上,利用离子选择电极法、单因子污染指数法和相关统计法对河道水和底泥氟含量进行测定,评价氟污染程度并探讨氟污染来源。[结果]永强塘河与中横河主干及支流河道采样断面水氟含量超标率分别达到96%和83.3%,永强塘河中游主干及东、西两侧支流河道采样断面水氟污染达到中度和重度污染等级比例分别为60%,85.7%和80%,中横河经开区河段主干和东侧支流河道水氟污染达到重度等级的采样断面比例依次为80%和75%,河道底泥氟污染全部在轻度及以下等级;71.4%的河道采样断面水氟含量与沿岸不锈钢类企业数量相关系数超过0.9。[结论]以含氟工业废水治理为重点,大力开展永强塘河中游支流河道、中横河经济开区主干及东侧支流河道水氟污染综合整治,可有效改善研究区河道水环境质量。