黄河中游流域系统水沙过程变异研究

目前，黄河中游地区流域水沙变化的研究主要以水文法和水保法分析为主，由于黄河中游具有明显的自然地带性分布特征，流域系统的水沙过程受到环境要素的综合影响，根据黄河中游河口镇至龙门区间已控一级支流的测站资料，采用地理环境要素法分析水沙变异及成因，研究表明，河龙区间流域径流量和输沙量与地理环境因子的影响密切相关，20世纪70年代以来，降雨减水减沙作用不断减小，随着水土保持措施的提高，人类活动减水减沙所占比重不断增大。70年代与80年代气候波动和人类活动影响的平均减水减沙作用分别为53．4％，28．6％和46．6％，71．4％。     

窟野河水沙变化及驱动力分析

利用窟野河入黄控制站——温家川水文站1956-2012年降雨、径流、洪水、泥沙实测资料,采用线性趋势分析、滑动平均、累积距平、R/S分析、双累积曲线法等多种方法,分析了窟野河水沙变化特征,降水和人类活动对径流及输沙的影响。结果表明:1总体上,窟野河径流量和输沙量呈持续下降趋势。21世纪初,年径流量和输沙量下降显著,其值分别为多年均值的34.4%和5%;2受降水和人类活动影响,径流量和输沙量年际变化过程经历了3个阶段,其转折点分别是1979年和1997年;3降水对径流量和输沙量的影响越来越弱,而人类活动对其两者的影响日益增强,成为影响径流和输沙的主导因素;4温家川站径流和泥沙的Hurst指数分别为0.876 7和0.803 9,表明未来一段时间内窟野河径流量和输沙量变化趋势将与过去保持同一势态,有持续递减的特征。正确认识水沙变化特性及产生的原因可为流域水资源合理开发和综合治理提供科学依据。     

黄河河龙区间输沙变化特征及归因分析

黄河中游河口镇—龙门区间(河龙区间)是黄河泥沙的主要来源区。近年来黄河输沙量急剧变化,为了识别黄河输沙量变化的原因,基于河龙区间15个流域1961—2017年的输沙和降雨数据,分析了研究时段内输沙模数的变化趋势和突变时间,定量区分气候变化和人类活动对输沙减少的贡献率。结果表明:研究区内15个流域的输沙模数均呈现显著的下降趋势,突变时间集中在80,90年代。降雨减少和水土保持措施的增加共同导致了输沙模数的下降,在多数流域,人类活动是导致输沙模数减少的主要因素,80年代后急剧增加的水土保持措施有效减缓了流域产沙。研究成果可为黄河流域生态恢复及水沙调控提供决策支持。     

黄土高原粗泥沙集中来源区水沙变化特征及趋势性分析

黄土高原粗泥沙集中来源区为治理黄河泥沙的重点核心地区.根据1960-1999年黄土高原粗泥沙集中来源区皇甫川、孤山川I、窟野河,秃尾河和佳芦河径流及输沙资料,以流域为单元,分析了区内各流域径流量、输沙量的年内、年际变化特征及变化趋势.结果表明,区内径流量及输沙量的年际、年内变化较大.在季节上,除秃尾河径流量集中期为6月份外,其余4条流域径流量的集中期均为8月份;5条流域输沙量的集中期均为8月份.各流域径流量、输沙量的突变时间均在20世纪70年代,说明各流域水沙量呈现减少的趋势,尤以20世纪90年代减少最明显.人类活动和气候变化是影响该区内各流域水沙变化的主要因素.     

降雨量和水土保持对皇甫川输沙量变化的贡献率分析

为探究黄河支流输沙量减少与流域内降雨量变化及水土保持措施的定量关系。以黄河中游皇甫川流域为研究区域,基于1960—2015年准格尔气象站日降水量、皇甫水文站年径流量和年输沙量数据,分析对皇甫川流域年径流量与年输沙量有影响的降雨量参数。通过双累积曲线法和突变点检验法确定输沙量变化的3个典型时期：Per1(1960—1986年)、Per2(1987—1999年)和Per3(2000—2015年);计算了降雨量变化、植被恢复和工程措施对该流域不同时期输沙量变化的贡献率。结果表明：(1)1960—2015年皇甫川流域降雨强度超过25 mm/d的降雨减少,径流量和输沙量呈显著减少趋势(M—K检验Z<0,p<0.01);(2)因水土保持引起流域下垫面条件的改变,当Per3与Per1时期中有相似降雨量的年份,Per3时期这些年份的输沙量比Per1时期显著减少,减小范围为50.2%～98.6%;(3)1987—1999年植被恢复和工程措施的减沙贡献率分别为73.0%和38.4%,2000—2015年降雨量变化、植被恢复和工程措施的减沙贡献率分别为11.5%,69.8%和18.7%。研究结果...     

大理河流域不同时间尺度水沙变化影响因素及趋势研究

近几十年来黄河中游水沙特征有所改变,以黄河中游典型流域大理河为例,通过分析流域气候及下垫面变化.探求流域产流、产沙量变化的原因及趋势.结果表明:流域水土保持措施的减水、减沙效益从1972年后开始显现,1960年代至1990年代,大理河流域产流、产沙量出现了一个先减少再增大的过程.以1960年代为基准,1970年代降雨与下垫面产流能力对流域产流量减少的影响比较接近(51.7%.42.2%),而在1980,1990年代降雨的影响要小于下垫面产流能力的影响(1980年代为27.0%,64.1%;1990年代为38.4%,54.9%);但在汛期尺度上,降雨、下垫面产流能力对流域产流量的影响此消彼长,随时间变化看不出什么规律.受气候以及水土保持措施等的影响,未来大理河流域多年平均尺度下流域产流量、产沙量将会减少,但在某些小的时间尺度(次暴雨)内的产流量、产沙量将有增大的可能;水力侵蚀将会减少,但风力侵蚀却有加强的趋势.     

黄河中游多沙粗沙区1997-2007年的水沙变化趋势及其成因

基于近期水文泥沙和降水资料对黄河中游多沙粗沙区水沙变化进行了研究,结果表明,1997年以来,黄河中游多沙粗沙区的水沙变化出现了新的特点,产沙量变化趋势发生了改变,表现出明显的减小趋势。1986-1996年间,河口镇至龙门区间平均产沙量为5.08亿t/a;1997-2007年间,减小为2.33亿t/a,减小幅度达54.1%。在总体上来看,从1970年开始,河口镇至龙门区间产沙量具有明显的减小趋势。但在总体下降的趋势中,表现出次一级的变化趋势,即产沙量先下降,在1986年达到最低值后再增大,在1996年达到最大值后再减小。1998-2006年,产沙量与降水量之间的决定系数仅为0.017,二者不相关,产沙量的变化与降水量变化的关系不大。这说明,人类活动已经完全改变了产沙量与降水量关系,成为支配产沙过程的主导因素。1997年以后,水沙关系也发生了根本性的变化。1970年以来,河龙区间水土保持措施的减沙效益表现出复杂的变化,减沙效益先增大,达到峰值后减小,减小到最小值后再增大。人类活动对产沙量变化的贡献率呈增大趋势,1998-2006年间人类活动对产沙量变化的贡献率达到65%,年降水量变化对产沙量变化的贡献率减小为35%。1997年以来河口镇至龙门区间产沙量的大幅度减少,与水土保持措施的加强、大面积退耕还林草的实施、淤地坝建设力度的大大加强、大面积封禁治理的实施和大规模农村剩余劳动力的转移有密切的关系。     

近50年黄河中游流域水沙过程及对退耕的响应

为明确黄河中游地区水土流失综合治理、退耕还林(草)政策的水沙效应问题,选择黄河中游风沙-丘陵过渡区、典型丘陵区以及土石山林区5条典型流域,用降雨及面积对水文站实测径流量、输沙量数据进行处理,探讨了近50a来流域水沙及其关系的演变过程。结果表明:5条流域标准化年径流量、标准化年输沙量均表现出显著减少趋势,且两者发生跃变时间基本一致。时段频率上的河流输沙量减少程度较径流量大,零输沙天数逐时段增加。植被覆盖度低的风沙-黄土丘陵过渡区流域,较植被覆盖度高的土石山林区流域,径流量和输沙量年均变化斜率大,跃变时间早。5条流域汛期径流量和输沙量的关系表明,植被覆盖度低的风沙-黄土丘陵过渡区流域的输沙量分布域较植被覆盖度高的土石山林区流域大一个数量级,其产沙动力也最强。近50a来,5条流域的水沙动力系数均呈现逐时段降低趋势。20世纪70～80年代水土流失综合治理使5条流域水沙动力系数平均降低24.5%,1999年后的退耕还林(草)工程则使其平均降低70.6%。流域水沙拟合线性关系常数项绝对值,以及流域冲淤平衡时的径流量呈现随时段减小趋势,进一步说明水土流失治理及退耕还林(草)措施对流域水沙动力关系的削弱效应。     

鄱阳湖流域降雨侵蚀力变化及其对入湖悬移质输沙量的影响

鄱阳湖是中国最大的淡水湖，揭示流域降雨侵蚀力时空演变及其对入湖泥沙的影响对科学指导流域生态保护与修复、促进流域生态文明高质量发展具有重要意义。基于鄱阳湖流域63个气象站1961—2017年逐日降雨量和鄱阳湖"五河"入湖悬移质输沙量（以下简称"输沙量"）年数据，采用Mann—Kendall非参数检验、双累积曲线、线性回归等方法，分析了流域降雨侵蚀力和入湖输沙量动态过程，定量评估了降雨侵蚀力变化和人类活动对入湖输沙量的影响。结果表明：鄱阳湖流域平均降雨侵蚀力为10 034.1（MJ·mm）/（hm²·h），介于6 738.8~12 734.8（MJ·mm）/（hm²·h），呈西南地区低、东北地区高的空间分布格局；降雨侵蚀力年际间呈不显著的上升趋势（P>0.05），在21世纪10年代最大，20世纪60年代最小。鄱阳湖入湖年均总输沙量1 183.3×10⁴ t，呈极显著下降趋势（P<0.01），在20世纪70年代最大，21世纪00年代最小。入湖总输沙量和赣江、信江及修水输沙量分别在1992年、1999年后发生趋势性减少（P<0.01）。以输沙量突变前的时段为基准期，突变年份后人类活动和降雨侵蚀力变化对入湖总输沙量变化的影响程度分别为-138.1%和38.1%；对赣江入湖输沙量变化的影响程度分别为-125.8%和25.8%；对信江入湖输沙量变化的影响程度分别为-121.3%和21.3%；对修水入湖输沙量变化的影响程度分别为-141.4%和41.4%。近60年降雨侵蚀力变化表现为增加入湖输沙量，而人类活动（水库建设、水土保持和采砂活动）是鄱阳湖入湖输沙量减少的主要原因。     

窟野河、孤山川、秃尾河 近期入黄泥沙及未来变化趋势分析

窟野河、孤山川、秃尾河三流域,是黄河中游多沙粗沙区的核心部分。三条河自1953年有观测资料以来,平均每年输入黄河的泥沙量为1.65亿t,其中粗沙量为0.89亿t。三条河各站1970年以来输沙量均为减少,其主要原因并非水土保持发挥了作用,而是由于降雨总量和降雨强度减少所致。神府煤田开发,至公元2000年平均每年将增加入黄泥沙量450万t。随着全球的增温,流域内的降雨量将会增加,植被的生境条件将得到改善,侵蚀产沙强度会随之减弱。但是,由于人口的增加,土地利用结构与垦殖指数都不会有明显的变化,所以流域的产沙不可能有大幅度的减少。     

黄河流域水库拦截泥沙量的计算及泥沙分布特征

根据黄河输沙量等观测资料,提出了一个简便的用于计算流域水库拦截泥沙量的公式。据对1950—2003年黄河流域水库拦截的泥沙量进行计算,54年来拦截的泥沙总量为196亿t,其中大约有70%的泥沙分布在三门峡和小浪底水库库区。研究指出,对现有黄河干流控制性水库制定科学的调水调沙方案,对在建和拟建的水库采取积极的调水调沙设计,制定黄河流域系统的水沙调配总体方案,将有利于解决黄河下游和三角洲地区与水沙有关的一系列环境问题。     

黄土高原多沙粗沙区侵蚀产沙的临界问题

黄土高原多沙粗沙区高强度产沙是自然因素和人文因素综合作用的结果。该产沙过程对其影响要素存在着多个维度的临界响应。在对多沙粗沙区侵蚀产沙影响要素进行识别的基础上，比较系统地阐述了该地区侵蚀产沙存在的自然临界和社会经济临界问题及其产生的内在机理，以便为该地区的水土流失治理和生态环境建设提供一定的理论和调控依据。     

黄河中游多沙粗沙区粗泥沙输沙模数区域分布及产沙量分析

通过对黄河中游多沙粗沙区中d≥0.05 mm和d≥0.10 mm不同粗泥沙年输沙模数级的区域分布及产沙量的分析,得出d≥0.05 mm粗泥沙年输沙模数大于等于2 500、5 000和10 000 t/km2的粗泥沙来源区面积分别为5.82万、1.97万和0.22万km2,对应区域产生的全沙量分别占黄河中游多沙粗沙区全沙量的80.0%、35.6%和5.9%;d≥0.10mm粗泥沙年输沙模数大于等于350、700、1 400和2 800 t/km2的粗泥沙来源区面积分别为5.80万、3.94万、1.88万和1.17万km2,对应区域产生的全沙量分别占黄河中游多沙粗沙区全沙量的79.8%、58.3%、34.5%和24.2%。研究不同输沙模数级的区域分布、面积及产沙量,为粗泥沙集中来源区界定提供支撑。     

降雨产沙资料整理方法对两者关系的影响

合理的水土流失资料整理方法是挖掘数据内在规律的基础,通过采集江西省赣县花岗岩次生马尾松林地不同植被恢复类型小区2010 2011年2 a的降雨产沙资料,研究了4种整理方法对降雨产沙关系的影响.结果表明:加大资料整理的时间尺度和降雨间隔时间,可以显著提高降雨产沙之间的相关性,同时整理方法对拟合曲线的性质产生影响,综合考虑拟合优度和曲线性质的一致性,可以采取周晴方法的幂函数来描述不同类型小区降雨产沙之间的内在关系;植被恢复减弱了产沙速率,随着降雨量的增加,纯林小区的产沙速率下降,百喜草恢复小区变化缓慢,低郁闭度胡枝子恢复小区增加迅速,因此侵蚀严重的林地应首先实施草本植被恢复,逐步实现乔灌草生态结构恢复.     

寿昌江河流泥沙来源研究

人类活动是影响河流泥沙淤积的重要因素,为探讨道路建设和河道破坏对河流产沙的影响,以浙江省寿昌江流域为研究对象,采用复合指纹识别示踪技术,得到了不同潜在泥沙来源区对河流产沙的贡献。结果表明:采用Kruskal-Wallis H-test(KW-H)与多元判别分析(DFA)组合、主成分分析(PCA)与DFA组合得到的指纹示踪因子,结合复合指纹示踪模型,均能够很好地区分泥沙来源,但PCA和DFA统计法得到的4个指纹示踪因子组合能更好地区分泥沙来源。在河流出口处,来自河道的泥沙最多,占河流总产沙的34.7%,其次是建设用地,其产沙贡献为总产沙的28.1%,来自林地和水田的泥沙贡献分别为24.1%,12.7%,旱地产沙贡献最小,仅为0.3%。降水、土地利用、造桥、挖沙及道路建设等是引起产沙贡献差异的重要原因。因此,寿昌江流域降雨量大,植被覆盖度高,河流泥沙主要来自人类生产建设对地表的破坏。     

流域输沙量和输沙率的B-P人工神经网络预测

提出了应用B-P人工神经网络,建立流域输沙量和最大输沙率的预测模型.以降雨量、降雨历时、洪峰流量和洪量等因子建立的李子溪流域的输沙量和最大输沙率的B-P网络预测模型效果表明拟合率达90%左右,预留检验报准率在75%以上.     

丹江口水库水沙淤积特性分析

丹江口水库是由汉江库区和丹江库区组成的并联水库.根据多年平均入库水沙资料,分析了水库的水沙特性和淤积变化.结果表明,丹江口水库入库水沙地区分布极不均匀,汉江库区来水量和来沙量占绝大多数.入库水沙年内分布也极不均匀,来水来沙量均集中于汛期.水库十流库区淤积量占全库的85%左右,支流库区淤积量在15%左右.在于流库区中,汉江库区淤积量占全库的70%左右,淤积主要发生在汉江库区.汉江库区泥沙颗粒组成常年回水区以泥土为主,占81.9%～100%;变动回水区以泥沙为主,占46.8%～98%.汉江干流库区纵向淤积特点是常年回水区淤积多,变动回水区少;从库容变化上来看,中间库段库容损失大;两头库段库容损失小.横断面淤积特点主要分布在两岸边滩.最后,对丹江口水库泥沙淤积变化进行了预测分析.     

黄河中游多沙粗沙区输沙模数变化分析

该文根据绘制的黄河中游输沙模数与粗泥沙模数等值线图，研究分析了黄河中游多沙粗沙区输沙模数与粗沙模数变化规律。