泥沙来源“指纹”示踪技术研究综述

泥沙来源"指纹"示踪技术是综合研究流域土壤侵蚀和泥沙输移的新方法。泥沙来源"指纹"示踪技术基于流域侵蚀产沙过程划分潜在物源类型,根据物源特性筛选具有诊断能力的"指纹"性质,通过定量转换模型建立流域出口泥沙与内部潜在物源间的"指纹"联系,定量描述各潜在物源对流域出口产沙的相对贡献;结合悬移质或沉积泥沙通量监测,定量分析各潜在物源对流域产沙的绝对贡献量及流域侵蚀产沙时、空变化特征。通过综述泥沙来源"指纹"示踪技术的理论基础及实施框架,流域尺度潜在物源类型,泥沙"指纹"因子类别、分布特点及诊断能力,泥沙来源复合"指纹"示踪技术的研究进展,指出泥沙来源"指纹"示踪技术的局限性,并对泥沙来源"指纹"示踪技术进行展望。     

夹沙螺旋管流能耗的试验研究

在水平圆管中设置导叶式起旋器,使管内夹沙水流形成了强制螺旋流,螺旋流可以分解为强制涡流与轴向平直流,前者可起“抬托”泥沙的作用,后者则同普通管道输送固粒一样起输移的作用,这样使本来以推移质形式运动的泥沙较为容易地转变成悬移质。该文应用动量和动量矩定律,对圆管内强制螺旋流的清水与夹沙两种情况进行了理论分析和试验研究,得到的结论是:螺旋管流的能坡可以用达西公式来表达;其夹沙能力远高于同能坡下的平直流情况;在非饱和状态下,附加“旋浮”沙的能坡正比于含沙量     

中国北方地区水土保持措施减沙水代价分析

水土保持措施是减少河流泥沙的主要措施。水土保持措施在减少土壤侵蚀的同时也会减少地表径流和地表水资源量。根据目前我国北方地区水土保持对径流量和泥沙量的研究结果，比较分析了在坡面和沟道上梯田、造林、种草和坝地等水土保持措施减沙水代价，并对不同流域尺度水土保持综合措施减沙水代价进行了综合分析。研究表明，同一区域不同水土保持各单项措施减沙水代价不同；同一措施和综合措施减沙水代价存在明显的区域分异，通过选择减沙水代价较小的水土保持措施的类型和区域配置，可以在减少相同泥沙量的同时，相对增加河流水资源量。     

天山山区草地覆被和雨强对产流和产沙的影响研究--以天山天池自然保护区为例

通过设在天山天池的实地径流小区试验观测,分析了天山天池自然保护区草地覆被变化和雨强对产流和产沙的影响.结果表明,(1)植被覆盖度对产沙的影响大于对产流的影响.植被覆盖度为35%的退化草地径流场内的总径流深和总侵蚀量分别是50%,55%,75%.这3种植被盖度场地内总径流深的1.4,1.5,2.2和4,6,10倍;总的径流深、总的侵蚀量与植被覆盖度之间的关系可分别用指数函数表示.(2)降雨强度对于产沙的影响大于对产流的影响.在下垫面条件一定时,降雨强度越大,径流量、侵蚀量也越大;径流量、侵蚀量与降雨强度之间的关系可以分别用多项式表示.(3)径流系数与植被覆盖度之间的关系可以用指数函数关系表示.     

基于计时与光照法的坡面径流量及含沙量动态检测系统

针对坡面径流及泥沙含量传统测量方法存在精度不高且难以在坡面现场在线同步测量的问题,该文提出了一种基于计时法和光照法的径流量与含沙量测量方法,设计了坡面径流量及泥沙含量同步在线检测的自动检测系统。阐述了该系统中机械装置和电子测控的设计方案和工作原理,并设计了光照法测量含沙量的辅助试验系统。通过试验,发现影响含沙量测量精确度的主要因素为光源与光敏传感器之间的距离及溶液中泥沙分布均匀度,揭示了A/D转换值随含沙量变化而单调变化的规律。通过试验获得了溶液搅拌最佳电机转速为428 r/min,并运用最小二乘法和统计学理论对数据进行分析,确定了当该系统的光源和光敏传感器之间的距离为30 mm时,光照法测量含沙量的精确度最高。最后,将试验结果与理论计算值进行对比,结果表明除了浓度为1~3 kg/m3的溶液所测得的泥沙含量误差率较大外,其余溶度的误差率均小于1%,论证了光照法测量含沙量的可行性。该研究可为推进水土保持动态监测理论方法及技术提供参考。     

旋流排沙渠道排沙特性试验

旋流排沙渠道是基于旋转水流的特点提出的一种水沙分离新技术,为明确不同来流条件对旋流排沙渠道排沙特性的影响,该研究通过物理模型试验探究了来流流量、来流流速、泥沙级配及下游渠道水力条件下旋流排沙渠道的排沙、余沙及淤沙特性,分析了其截沙率变化规律。结果表明,当来流条件改变时,旋流排沙渠道的排沙特性发生规律性变化,在来流流量增加或流速增加或来沙中值粒径减小情况下,旋流排沙渠道的排沙量减小,余沙量增加,其中改变来流流量对截沙率的影响最为明显,最大变幅为16.3%。不同水沙条件下0.075～0.315 mm细颗粒泥沙的排沙量及余沙量均存在较大差异,且下游渠道余沙均以该粒径区间的泥沙为主,而粒径>0.315～3.0 mm泥沙的排除效果受水沙条件改变的影响极小。排沙洞内泥沙淤沙量随来流量和泥沙中值粒径的增加而增加,而随流速的增加而减少,但各水沙条件下最大淤沙量仅为来沙量的2.6%。在渠道下游设置挡水板后,旋流排沙渠道的排沙性能得到进一步提升,提高了粒径>0.16～0.315 mm泥沙的排除效果,与不设挡水板相比截沙率增加了4.6个百分点,也改善了排沙洞内的泥沙淤积问题。旋流排沙渠道具有良好的泥沙分选效果,能有效排除高含沙水流中的粗颗粒泥沙（在不同水沙条件下最小截沙率为76.9%）,从而减少了泥沙对渠道下游设施的影响,因此工程中可通过优化流量、流速、下游水力条件等提升旋流排沙渠道的排沙特性。研究明确了不同水沙条件下旋流排沙渠道的适用性,成果可为其在工程中的设计和应用提供参考。     

关于淤地坝拦沙量计算方法的探讨

淤地坝是水土保持中拦沙效益最为显著的措施,但在大范围调查时,由于群众性建坝的原始资料不足,难以准确、简便地计算其拦沙量。本文作者通过数学推导,建立了拦沙量与淤地面积、坝前淤积高度和反映沟道形状的综合系数K的关系式,用这易调查得到的参数,可比较准确地计算已淤坝地的拦沙量。     

全沙含量在线监测实验研究

全沙含量在线监测是根据置换称重法的原理，通过特殊设计的传感器与微机数据采集处理系统相结合的测量方法，具有测量范围宽，适应流量下限低，测量精度不尼沙粒度的影响，并且具有自动按时间顺序记录含沙量变化全过程的特点。     

人工林地含沙径流的入渗特性研究

 为探索人工林地含沙径流入渗性能,以便客观评价人工林的水源涵养作用,指导集水造林整地工程设计,采用双环法,对2种土壤质地带上刺槐人工林地的浑水入渗性能,以及含沙量和泥沙粒度对土壤入渗性能的影响进行了研究。结果表明,含沙径流可显著削弱人工林地土壤的入渗性能,降低天然降水与土壤水的转换能力,其削减能力随着入渗水流含沙量、泥沙中小于0.01mm物理性黏粒含量的增加或入渗历时的延长而增大,并受到土壤质地的强烈影响。     

调沙库与沟滩联治

在沟道内建设调沙库可以调洪调沙,淤灌川坪农田和滩涂,达到既治沟又治滩的双重目标。实现沟滩联治的关键是调沙库的排沙能力。泥沙落淤经过自由沉降、群体沉降、浓缩沉降过程之后,在库区床面以上形成固结层、浓缩层、悬浮层、清水层。在未形成固结层之前可以高浓度自流排放,而不需要耗用大量清水。采用涡旋管排沙,可使底层含沙量大的水流进入涡旋管后形成强大的涡旋流,使泄量和挟沙能力增大,避免了泥沙的滞留淤积。涡旋管纵向开口的宽度b与涡旋管直径D的比值为0.1～0.3时,可保证管中涡旋流有足够的强度。当进库泥沙含量为200kg/m~3时,从出现清浑界面到开始形成固结层,其平均沉速为0.002cm/s,一日沉降距离只有172.8cm,设定拦蓄水深为18m,则在来洪10天内排放就可达到高含沙排放的目的。     

工程建设弃土弃渣水土流失过程试验研究

弃土弃渣是工程建设产生的最主要地面组成物质之一.采用野外放水冲刷试验方法,对黄河班多水电站工程区弃土弃渣水土流失过程进行了研究.(1)不同供水流量下,产流率随供水过程的动态变化整体呈增长趋势,可用幂函数方程描述,开始产流后的5 min内产流过程的变化幅度较大,随后较为平缓,并趋于基本稳定;(2)不同供水流量下,产沙率随供水历时的增长而减少,可用对数相关方程描述,小流量下变化过程波动较小,大流量下变化幅度较大;(3)不同供水流量下,含沙量随着供水历时的增长而减少,可用对数相关方程描述.各流量下的变化趋势基本一致;(4)次产流深、次产沙模数皆随供水流量的增大而增加,增加趋势基本相同,皆可用对数相关方程描述.平均含沙量随供水流量的增大先增加后减小,临界值为7.17 L/min,可用抛物线相关方程描述;(5)次产沙模数随次产流深的增大而增加,表现为很好的正相关关系,可用对数相关方程来描述.     

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.     

水土保持措施对无定河流域沟道-河道系统泥沙收支平衡的影响

流域系统可以分为坡面系统和沟道-河道系统2大单元,可以分别建立泥沙收支平衡关系。结果表明：1）实施水土保持措施以后,无定河流域系统泥沙收支平衡中各变量均随时间而变化。沟道-河道系统泥沙输移比发生了极显著的减小趋势,泥沙存储量发生了显著的增大趋势,流域产沙量的变化发生了较显著的减小趋势,坡面净侵蚀量有所减少,但变化趋势不显著。2）对于不同的泥沙收支平衡变量的变化而言,水土保持措施变化和降雨变化的贡献率是不同的;对坡面净侵蚀量的变化而言,汛期降雨的变化起着决定性的作用,贡献率高达90.82%,坡面水土保持措施的贡献率仅为9.18%;对沟道河道系统泥沙存储量的变化而言,淤地坝拦沙的变化起着决定性的作用,贡献率高达76.16%,汛期降雨变化的贡献率仅为23.81%;对流域产沙量的变化而言,汛期降雨和水土保持措施的变化都起着重要作用,前者贡献率为57.84%,后者贡献率为42.16%。3）对沟道-河道系统泥沙输移比RSDRc的变化而言,淤地坝拦沙的变化起着决定性的作用,贡献率高达87.27%,汛期降雨变化的贡献率仅为12.73%。     

A direct observation technique for the study of microorganisms in sediment samples

A technique is described for the incubation of sediment samples under controlled conditions and the examination of the sediment by direct microscopy after percolation with a fluorescent stain — the ammonium salt of 8-anilino-1-naphthalenesulfonic acid. The incubation chamber employed enables the sediment sample to be treated by percolation with nutrients or with toxic chemicals. The response of the sediment microorganisms to these amendments can be analyzed using pattern determination statistics or direct counts at intervals during incubation.     

岔巴沟流域泥沙输移比时空分异特征及影响因素

本文以团山沟单元小流域作为流域系统产沙的源地，将其它中小流域输沙模数与单元小流域侵蚀模数之比定义为泥沙输移比，系统的研究了岔巴沟流域次暴雨泥沙输移比的时空变化特征及降水水文影响因子和地貌形态因子的综合影响。研究发现，从长远来看，流域系统的侵蚀与产沙可达到平衡，但就次降雨或年度而言，流域系统经常处于泥沙滞留和滞留的泥沙重新侵蚀搬运的状态。降雨量、径流系数、降雨时间、水流平均含沙量能很好的表达岔巴沟各流域次暴雨泥沙输移比，在考虑地貌形态因子的影响后，得到了岔巴沟流域次暴雨泥沙输移比的降水水文因子与地貌形态因子关系的综合表达式。     

降水偏小对河龙区间晋西北片各支流综合治理减沙量的影响分析

根据实测资料，对河龙区间晋西北片降雨产洪沙规律、降雨变化影响减沙所占比例等问题进行了分析，重点探讨了如何建立降雨产洪沙模型，并改进降雨影响减沙量计算方法，对降水量偏小对综合治理减沙量的影响进行了分析。研究成果为晋西北片各支流的综合治理提供了科学依据，可供黄河中游地区水沙变化深化研究时参考。     

土地整治中底泥质耕作层土壤的构建方法及应用效果

开展底泥质耕作层土壤的构建方法研究,是确保土地整治工程质量和效益的重要举措。该研究以河流疏浚底泥土地利用为主线,从底泥质耕作层土壤构建方法的基础理论、底泥环境肥力调查评价、底泥重金属稳定化修复、底泥改造土壤工程及底泥应用案例等方面系统地探讨了土地整治工程中底泥质耕作层土壤构建方法的基础、内容、设计方法、施工工艺、工程参数。污染底泥修复后大田种植空心菜试验表明:重金属含量可达到无公害蔬菜安全标准、Cd降低率在38.61%~85.69%,稳定化修复明显降低蔬菜重金属含量;底泥质耕层土壤适宜开展种植,可提蔬菜高产量8.7%~13%,增加土壤有机质含量0.95~2.18倍。     

黄河宁蒙河段泥沙加入量分析及防治对策

利用1950—2005年黄河干流泥沙分布特征值资料与干流任意河段年平均泥沙加入公式对黄河干流宁蒙河段年平均泥沙加入进行了计算分析。结果表明,1950—2005年宁蒙河段每年都有大量泥沙加入,并且加入量随时间呈波动变化。通过数据分析与实地调查发现,造成该河段泥沙大量加入以及随时间呈波动变化的原因主要是宁蒙河段穿越腾格里沙漠、河东沙地、乌兰布和沙漠以及库布齐沙漠,沙漠与河流交互作用,使其具备风沙直接入黄以及支流泥沙入黄的条件;尤其以"十大孔兑"河道上游比降大,河道两岸地表沙物质易蚀性高,从而导致大量泥沙通过洪水过程进入黄河。黄河宁蒙河段的泥沙防治关键在于减少入黄泥沙量,特别是要加强"十大孔兑"地区的水土保持综合防治力度。     

Buffers,barriers and blankets: The (dis)connectivity of catchment-scale sediment cascades

Catchment configuration and the nature of connectivity within and between landscape compartments affect the operation of sediment cascades and geomorphic responses to disturbance events of differing magnitude and frequency. This paper introduces the concept of landform impediments, termed buffers, barriers and blankets, that impede sediment conveyance by limiting the connectivity between landscape compartments. Buffers restrict sediment delivery to channels, barriers inhibit sediment movement along channels, and blankets drape channel or floodplain surfaces affecting the accessibility of sediment to entrainment. These features operate as a series of switches which turn on/off processes of sediment delivery, determining the effective catchment area at any given time. Using previously documented examples, the role of these features in affecting the operation of sediment cascades in a low relief, passive landscape setting such as the Australian landmass is contrasted to examples from high relief, uplifting settings in New Zealand. The Australian examples are further explored by examining how changes to landscape connectivity brought about by human disturbance since European settlement have impacted upon landscape sensitivity and prospects for river recovery. This approach to analysis of impediments to sediment conveyance is generic and can be applied in any environmental setting.