黑河流域水沙关系模型及其应用

利用黑河黑峪口水文站的长系泥沙和径流实测资料,分别建立了黑河年输沙量和次暴雨输沙量的水沙,精度较高,同时,还对这两种水沙关系一些特殊点据的产生原因进行了深入分析,然后应用所建立的水沙关系对1996年非点源污梁水质水量监测中存在的泥沙施工影响问题进行了定理修正。     

降水和水土保持对黄土区流域水沙关系的影响

流域水沙关系对降水量变化和水土保持的响应可为水土保持效益评价提供科学依据。根据黄土丘陵沟壑区第三副区典型小流域桥子东沟和桥子西沟1987—2010年的水文泥沙数据,用Mann-Kendall法检验流域年降水量和水沙变化趋势,采用双累积曲线法分析径流量和输沙量之间的关系,探讨降水量变化和水土保持措施对流域水沙关系的影响。结果显示,年降水量和水沙变化趋势基本一致,降水量是流域产流和输沙的主要影响因素。桥子东沟在1987—2006年和桥子西沟在1987—2010年时期的年单位径流输沙量没有发生显著变化,表明降水量变化、坡面工程措施和植被措施对流域水沙关系没有显著影响;桥子东沟在2007—2010年期间的年单位径流输沙量显著减小,表明流域水沙关系发生显著改变,这是由于2006年建设的淤地坝通过拦蓄径流泥沙和减少下游沟道侵蚀,导致流域减沙比例大于减水比例。     

三江源区近数十年河流输沙及水沙关系变化

河川径流及泥沙在保障水资源、塑造河道形态、维持区域环境及生态系统等方面起着重要作用.为探讨三江源区河流输沙及水沙关系,基于三江源区9个水文站径流泥沙观测资料,采用Mann-Kendall趋势检验、Mann-Kendall突变检验方法分析输沙量、含沙量的变化趋势及突变特征,利用评级曲线法,分析水沙关系.结果表明:1)从输沙量来看,仅长江源区的新寨输沙量呈显著减少趋势,并在1998年发生突变;2)长江源区新寨含沙量显著减少,黄河源区的黄河沿、同仁及唐乃亥含沙量显著增加,其他水文站含沙量没有显著变化趋势,新寨和同仁含沙量分别在1999和1989年存在突变特征;3)直门达以上的长江源区及澜沧江源区水沙关系未发生明显变化,长江源区的新寨水文站控制区及黄河源区水沙关系发生变化;4)水流挟沙能力的变化表现出了明显的空间差异性,主要分为减弱、增强及稳定3种类型.河流输沙及水沙关系发生的变化,可能与气候变化和人类活动等有关,研究成果可为三江源区流域规划和生态保护,以及下游水库泥沙淤积研究等提供参考.     

黑河流域上游水沙变化特征及成因分析

[目的]研究黑河流域上游干流的水沙时空变化特征及其成因,为流域生态保护和水资源开发利用提供科学依据。[方法]选取黑河上游干流主要水文站近60a的实测径流、输沙及降雨资料,通过采用Mann-Kendall秩相关检验法、累积距平法和相关分析法,研究水沙变化特征及驱动因子。[结果]黑河上游干流径流量总体上从20世纪80年代以后呈增加趋势;输沙量从20世纪70年代开始呈不显著增加趋势,但莺落峡水文站输沙量从2001年开始呈显著下降趋势。[结论]降水增加是影响黑河上游径流量增多的重要原因;水土流失导致了札马什克站和祁连站输沙量的增加,而水库拦沙是莺落峡水文站输沙量显著减少的主要原因。     

长江支流嘉陵江水沙变化趋势及其驱动因素分析

近20年来,嘉陵江流域输沙量明显减少,其变化将对长江三峡库区水沙运动以及泥沙冲淤变化等产生重要影响。根据嘉陵江控制水文站实测水沙资料,采用定量分析的方法,分析了嘉陵江流域年降水量、河道径流量和输沙量的变化趋势及其发生显著变化的临界年份。结果表明:嘉陵江流域的径流量和输沙量都有显著的减少趋势;年降水量没有表现出明显的变化趋势。年径流量及输沙量发生显著趋势性减小的临界年份分别为1993年和1984年。同时,利用历时曲线和双累积曲线两种方法,量化了嘉陵江流域径流量与输沙量的减少量,定量分析了降水和人类活动对嘉陵江径流及输沙量的影响,进一步探讨了嘉陵江流域水沙变化的驱动因素。     

基于径流侵蚀功率的长江典型流域能沙关系模型及改进

基于径流侵蚀功率概念建立流域能沙关系模型,可为长江流域泥沙变化精准模拟与水土保持规划提供技术支撑。该研究以长江典型流域及其典型小流域为研究对象,通过收集1965—2018年金沙江流域、嘉陵江流域和湘江流域3个典型流域逐日水沙数据以及万安和李子口2个典型小流域2014—2020年场次降水径流泥沙数据,采用径流侵蚀功率、径流量和降雨侵蚀力对比分析不同时空尺度水沙(径流量和输沙量)、雨沙(降雨侵蚀力和输沙量)和能沙(径流侵蚀功率和输沙量)关系的优劣性,解析能沙关系优越性,并识别能沙关系非一致性变化,从而改进能沙关系模型提高流域输沙量模拟精度。结果表明：1)长江流域3个典型流域及2个典型小流域,在绝大部分情况下能沙关系的表现总是优于水沙关系和雨沙关系,在场次、月和年尺度修正的决定系数最大值分别可达到0.94、0.87和0.54。2)对于不同时间尺度,其流量序列中任意2个流量乘积与输沙量的相关性较高时,第一个流量Q₁分位点总是接近1且第二个流量Q₂分位点在0.5附近或者高于0.5。基于径流侵蚀功率可以较为准确地计算不同时空尺度流域输沙量,具有明显适用性...     

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.     

辽河支流水沙特性关系分析

以辽河主要支流水文站的实测径流量和输沙量数据为基础,分析了辽河主要支流水沙关系的变化特征。结果表明,辽河左岸支流是辽河径流的主要来源,辽河右岸支流是辽河泥沙的主要来源。根据Pearson相关分析可知,辽河主要支流各个控制水文站水沙关系相关系数均在0.7以上,为显著正相关。辽河主要支流中,柳河对辽河输沙量贡献最大,清河对辽河径流量影响最大。     

鄱阳湖流域降水量变化对水沙演变影响研究

利用鄱阳湖流域"五大"入湖河流控制水文站实测水沙资料,探讨了鄱阳湖流域1961—2006年水沙变化特征及其演变趋势,在此基础上应用线性回归分析方法揭示了鄱阳湖流域水沙演变过程对流域降水的响应。研究结果表明,1961—2006年鄱阳湖流域降水量和入湖径流量总体略呈上升趋势,降水日数呈下降趋势,表明降水强度增加、降水时间分布不均匀更加明显。鄱阳湖流域降水和径流基本符合幂函数关系。相关分析结果显示,鄱阳湖入湖泥沙总量和径流量、降水量、降水强度均具有很好的正相关关系,水体中的泥沙含量和径流系数具有很好的负相关性,说明流域降水量和降水强度均对流域产沙量和输沙量有促进作用;流域月降水量与月输沙量基本符合幂函数关系,进一步说明了流域产沙量是降水量和降水强度综合作用的结果。     

近70年长江干流寸滩站以上流域水沙关系变化及其驱动因素

以长江干流寸滩水文站以上流域为研究对象,基于1953-2018年的实测水沙资料,采用线性回归、Mann-Kendall趋势检验和水沙关系曲线分析径流、输沙的时间趋势及其关系变化,并采用双累积曲线法分析水沙变化的驱动因素。结果表明:寸滩站以上流域多年平均径流量为3425亿m^3,多年平均输沙量为3.61亿t;多年平均月径流量为294.8亿m^3,多年平均月输沙量为3013万t,且主要分布在6-10月,分别占年径流泥沙总量的70%和95%以上。趋势分析显示,流域年降雨量和径流量变化趋势不明显,年输沙量呈极显著减小趋势;月径流量在1-4月显著增加,其他月份变化不显著,而各月输沙量均呈显著减少趋势。水沙关系曲线均可用幂函数拟合,拟合参数受时间尺度影响,统计检验显示悬移质输沙量实测值与水沙关系曲线的估算值差异不显著。双累积曲线分析发现水利工程建设和水土保持等人类活动是寸滩水文站输沙减少的主要原因,其作用占69%~93%,其中2000年以来人类活动的贡献超过90%。     

不同坡度坡面径流输沙能力对集中流流量变化的响应

坡面水流的输沙能力是影响土壤侵蚀过程的重要参数之一,加强坡面集中水流输沙能力的研究有助于深入理解集中流发生机理,并为防治集中流侵蚀发生提供科学依据。采用室内集中流放水冲刷试验,以黄土高原典型黄绵土为研究对象,研究了集中流输沙能力与放水流量和坡度以及与单宽流量和坡度之间的关系,同时对集中流水力参数和输沙能力的相应关系进行了研究。结果表明:集中流输沙能力随着坡度和放水流量的增加而增加。多元统计分析建立输沙能力与坡度和放水流量之间的幂函数关系发现坡度指标对输沙能力相对放水流量影响更大,而在坡度和单宽流量作用下,由于集中流在大坡度时汇集作用的影响下,坡度指标影响减小。水流功率是描述集中流输沙能力最好的水动力学参数,其次为单位水流功率和水流剪切力,过水断面单位能描述效果最差。总体来说各水动力学参数均能够较好地拟合描述集中流输沙能力。     

(土娄)土坡面降雨水沙运移实验研究

黄土高原是我国植被破坏与水土流失最为严重的地区。本文基于室内坡地降雨实验,分析了塿土坡面降雨入渗补给系数的变化,对比了不同雨强影响下径流泥沙含量和累积泥沙含量的时间变化趋势,并将侵蚀与入渗结合,分析了同时段产沙量和入渗率的变化关系,研究表明:入渗补给系数随雨强增大而逐渐减小,两者可描述为线性关系,雨强越小,入渗补给系数越高;降雨初始产沙值最大,在产沙10 min内变缓。雨强大的,初始产沙量和稳定沙量都稍大,但总体差异不大,产沙量分布曲线形状与入渗率曲线极为相似;不同雨强下累积泥沙量与降雨历时之间存在明显的幂函数关系,且幂函数的指数部分基本随降雨雨强增加而逐渐增加;不同雨强下入渗率和累积泥沙量的变化趋势相反,当累积泥沙量增加,相应的土壤入渗率减小,两者变化趋势随雨强增大而趋于明显。     

Suspended sediment load during floods in a small stream of the Dolomites (northeastern Italy)

Suspended sediment load was analyzed in a small, high-gradient stream of the Eastern Italian Alps which was instrumented to measure discharge and sediment transport. The ratio of suspended to total sediment yield and the relations between sediment concentration and water discharge were analyzed for seven floods which occurred from 1991 to 1996 in summer and autumn (from June to October). Different patterns of hysteresis in the relation between suspended sediment and discharge were related to types and locations of active sediment sources. The within-storm variation of particle size of suspended sediment during a major flood indicates a coarsening of transported material for increasing discharge. An analysis of grain size has shown that erosion areas on hillslopes were the main sources of suspended load.     

泥石流预报中前期降水量与始发日降水量的权重关系——以云南省蒋家沟为例

利用云南省蒋家沟1995-1997年43场泥石流数据和降水资料,详细分析了泥石流暴发的前期降水与始发日降水的权重关系.研究发现,前期降水和始发日降水是泥石流启动的主要因素.依据它们之间不同的权重关系,将蒋家沟泥石流分为前期降水型、强降水型和特殊型3种形式.不同权重降水下的泥石流输沙与降水量之间均呈现出较好的相关性.从泥石流出现的规模和数量看,前期降水型泥石流是该地区的主要类型.     

黄土丘陵区坡沟系统不同侵蚀方式的水力特性初步研究

 采用多坡段组合模型,通过室内人工模拟降雨实验,初步研究坡沟系统中片蚀、细沟侵蚀、浅沟及切沟侵蚀的水力、泥沙参数变化及其相互间的关系,以雷诺数、弗劳德数及过水断面单位能量为不同侵蚀方式发生的动力临界指标,初步得出不同侵蚀方式发生的水动力临界值,对揭示坡沟系统土壤侵蚀规律和产沙预报具有重要意义。     

不同土地利用方式下紫色土坡地水土流失特征-以涪陵为例

通过对涪陵区水土保持监测分站径流小区2006年全年降雨、径流和泥沙流失观测资料进行分析,得出不同土地利用方式下径流泥沙流失规律。结果表明：在种植作物的小区,径流量、泥沙流失量均与降雨量呈正相关,相关系数最高达到了0．9763。6号弃土弃渣小区年径流量（7．99m^3）与泥沙流失量（26．58kg／m^3）均比其他小区大出许多。各小区径流量、泥沙流失量与降雨量或降雨强度间的关系可以用回归方程描述,经检验后均具有显著意义,能较好地表达拟合效果,     

基于BP神经网络的陕北黄土高原侵蚀产沙影响因子显著性研究

黄土高原地区的侵蚀产沙与影响因子的关系特征一直是研究热点。以陕北黄土高原23个小流域为实验样区,采用BP神经网络方法,将6个影响侵蚀产沙的因子作为输入变量,侵蚀产沙模数作为输出变量,通过输入变量与隐含层之间、隐含层与输出变量之间的权重矩阵关系,构建关系模型。实验结果显示,该方法可以有效地区分不同因子对侵蚀输沙模数影响的显著性;6个因子对侵蚀产沙影响的显著性由高到低依次为:岩土抗蚀性>蚕食度>沟谷密度>年均降雨量>NDVI指数>粉砂黏土含量。最后,随机选择3个小流域作为检验样本,采用BP神经网络进行预测,验证了该模型的有效性。该研究可望完善小流域侵蚀产沙分析方法。     

坡面径流含沙量随雨强和坡长的动态过程

坡面径流的含沙特征是研究坡面侵蚀产沙的重要内容。为了研究坡面径流含沙特征及动态过程,揭示坡面径流含沙量随雨强和坡长的复合关系。采用人工模拟降雨的方式,通过不同坡长和雨强的组合试验,基于跨雨强和跨坡长的综合性分析思路,对特定坡度(20°)下,5个坡长(1,2,3,4,5m)13个降雨强度的试验监测数据进行了分析。结果表明:(1)坡长不同,含沙量与雨强的相关性不同,以2,3,4m坡长含沙量随雨强增加的规律性最明显,5m坡长的相关性最差,1m坡长的直线相关性较好,但增长斜率很小,由此可推得,研究坡面径流含沙量随雨强变化时,以2~4m坡长的试验槽较为适宜;(2)含沙量随产流历时总体上呈现出波动递减的趋势。含沙量波动特征值在2~4m坡长范围内波动性小而波动频率大,在1,5m坡长的波动性大但频率小。坡面径流含沙量变化的频率远大于河川径流含沙量的变化频率,即稳定性较差;(3)含沙量与主要水文要素和水力学特征参数的拟合都呈现出极显著相关性,流速、流量和剪切力是影响含沙量波动的重要因素。     

赣北第四纪红壤坡地降雨侵蚀力的计算与分析

 降雨侵蚀力是建立土壤侵蚀预报模型的基础。为探讨赣北第四纪红壤坡地降雨侵蚀力的最佳组合形式、时间变异特征及其简易估算方法,通过赣北典型的第四纪红壤坡地区2001—2005年的实测资料,对各种降雨参数的单因子、复合因子与土壤流失量进行统计分析,对降雨侵蚀力的时间变异特征进行初步探讨,并对降雨侵蚀力和降雨量进行相关分析。结果表明:∑EI30可作为试验区降雨侵蚀力的最佳组合形式;降雨侵蚀力年际分布不均匀,年内分配主要集中在4—9月(占91.66%),总体上降雨侵蚀力与降雨量的年际和月际变化基本一致;次降雨的降雨侵蚀力与降雨量之间的相关系数为0.838,达到极显著水平。据此可建立基于降雨量的降雨侵蚀力简易模型,对无降雨过程资料地区的降雨侵蚀力计算具有参考价值。     

水电站弃渣场岩土侵蚀人工模拟降雨试验研究

在金安桥水电站选定渣场弃渣颗粒径级分析基础上,用人工模拟降雨方法,对弃渣堆积平台和边坡的岩土侵蚀特征进行了研究,结果显示:(1)堆积弃渣颗粒在剔除>2 cm石块后,粒径>4 mm弃渣颗粒占48.42%,比原地貌表层土壤大13.64%,而原地貌表层土壤中粒径<0.25 mm颗粒占15.81%,弃渣中相同径级的颗粒占8.56%。(2)一次降雨过程中,弃渣堆积平台径流量最大,是原地貌荒草地的2.27倍,弃渣堆积坡面径流量最小,仅为原地貌荒草地的45.5%。(3)一次降雨过程中,弃渣堆积平台和坡面的初始含沙率均低于植被条件较差的原地貌荒草地的含沙率,达到稳定含沙率时,弃渣坡面的含沙率与原地貌荒草地接近,而渣场堆积平台的含沙率远低于原地貌荒草地。(4)一次降雨过程中,相同时段内的产沙总量原地貌荒草地最大,弃渣堆积平台次之,弃渣堆积坡面最小。(5)弃渣场岩土侵蚀过程中,产流量与产沙量之间呈显著的幂函数关系。