流域系统水沙过程变异规律研究进展

根据国内外有关文献的查询,回顾了有关流域系统水沙过程变异研究的进展,着重评述了黄河中游主要泥沙来源区的研究现状和存在的问题.河流泥沙是流域内各种自然因素和人为因素综合作用的反应,与河道本身冲淤变化密切相关.目前国际上广泛关注环境与发展的问题,通过长时段流域产沙通量动态变化特征的监测与研究,分析流域及全球剥蚀系统水沙变化及人类活动的影响.尤其是80年代以来,黄河支干流水沙发生变异,水沙来量显著减少,下游河道发生萎缩和断流及小水大灾.为了认识这些新情况将会给黄河治理和水资源开发利用带来的一系列新问题,水沙变异的部分研究内容已从小流域向大流域转移.经过不解的努力,有关黄河流域系统的土壤侵蚀及水沙过程变异规律研究已取得丰硕的成果.但鉴于自然条件的复杂性及人类活动对自然环境的不断干预,人们的认识还有许多空白点,仍有许多方面的问题需要进行深入探讨.根据目前存在的有关问题,指出了在流域系统水沙过程变异规律研究中近期的研究方向与内容.     

黄河中上游流域水沙变异关系模型研究

[目的] 开展黄河流域水沙变异关系模型研究,为流域水沙变化研究提供理论支持。[方法] 从黄河中上游流域水沙变异影响因素分析入手,推导出以微分为基础的水沙变异关系模型。[结果] 模型通过黄土高原和黄河中上游流域7个测站控制流域输沙率和流量变异变量的模拟检验,获得了7个流域输沙率和水流变异模拟平均有效性系数为0.860和0.887,平均相对误差分别为14.8%和6.7%。[结论] 从水流变异、泥沙变异模拟精度和各因素变异贡献比例3个层面检验了模型,初步证明了模型结构的合理性和模拟实际泥沙变异具有的高有效性。     

延河水沙变化分析

延河甘谷驿水文站以上水土流失面积５８９１ｋｍ２，年均侵蚀模数８０００ｔ／ｋｍ２。该流域自５０年代开展水土保持综合治理，截至１９８９年底止，已完成水土保持综合治理面积２５９３．６ｋｍ２，治理程度达４４％。采用水文法、水保法分析河流水沙变化，与非治理时段１９５６～１９６９年相比，治理期７０～８０年代年均减沙２６４０万ｔ，减少了４０％，其中降雨偏枯影响占８％，下垫面影响占９２％；治理期内年均减水０．４４亿ｍ３，减少了１７．５％，其中降雨影响占２３．８％，下垫面影响占７６．２％。在下垫面减沙减水中，水土保持措施的作用分别占７２．７％和５０．６％。     

近60年长江荆江三口水沙变化过程及对洞庭湖的影响

荆江三口的水沙变化过程是影响洞庭湖发育的重要环节,对洞庭湖的稳定扮演着重要的角色。通过对荆江三口五站1951—2014年的水沙观测数据进行系统分析,着重研究长江荆江三口近60年水沙变化过程及影响因素,并探讨水沙变化对洞庭湖的影响。结果表明:近60年荆江三口分泄长江径流量、输沙量均呈显著的减少趋势,也导致三口五站中的四站出现功能性断流,且断流天数呈明显增加的趋势;洞庭湖区降水量减少、水利枢纽工程等人类活动是影响三口水沙变异的主要驱动因素;荆江三口水沙变化对湖盆结构及洞庭湖形态起着重要的调控与制约作用,其分泄水沙能力的减小也导致了洞庭湖湖面面积萎缩、容积缩小,不过洞庭湖寿命随着水沙的衰减而增加。正确认识荆江三口水沙变化规律及其对洞庭湖的影响,可为三口地区水资源的开发利用、洞庭湖的综合管理提供理论基础和实践经验。     

大凌河中上游水沙变化特点及影响因素

通过对大凌河中上游4个水文站1980~2008年实测水沙资料分析,表明大凌河中上游属"水少沙多"河流,且泥沙主要来源支流第二/牛河以及老虎山河。但近10 a大凌河中上游径流、泥沙总体呈现减少态势,且集中在汛期。并对该区域降水、水利工程以及水土保持措施等人为活动影响因素进行了分析,通过双累计曲线表明主要产沙支流水土保持综合治理总体效果明显,但受局部地区矿业开采剧增,第二/牛河从2000年输沙量有所增加。     

皇甫川流域水沙变化特点及其趋势分析

以地处多沙粗沙区的皇甫川流域为例,采用实测资料,对其水沙量进行了统计分析.采用滑动平均法,Mann-Kendall非参数秩次相关检验法.对控制站皇甫站水沙变化趋势进行了研究.结果表明:在一定显著性水平下,皇甫川流域径流与泥沙在多年变化中均呈明显下降趋势.最后,针对影响水沙变化的降水与人类活动因素,应用不同时段的雨-水-沙关系,结合双累积曲线的变化过程,定量计算了不同时段的水沙衰减量以及由于雨水衰减影响和水土保持影响的减沙量所占比重.     

大城子水文站1956—2016年水沙变化成因分析

结合大城子水文站建站以来近60 a径流量和输沙量资料对其水沙演变特征进行分析,并结合水文学方法对其变化成因进行定量分解。结果表明：近60 a来大城子水文站年径流量和输沙量呈现明显递减变化,各年代际人类活动尤其是水保措施影响程度高于降水变化影响。     

渭河水沙变化及其影响因素分析

渭河是黄河的一条多泥沙支流 ,1970年之前每年向黄河输送泥沙 1 85亿t。渭河具有水沙异源的特点 ,泥沙主要来自南河川站以上地区 ,径流主要来自南河川站至咸阳站区间流域。 1970～ 1996年 ,流域内水利水保措施年均减水2 5 5亿m3 ,年均减沙 0 6792亿t,发挥了重要的蓄水拦沙和削洪作用。流域内人类活动有使泥沙增长的势头     

1951—2015年洞庭湖水沙演变及人类活动对径流影响的定量评估

运用线性趋势法、M-K非参数检验法、滑动T检验法、小波分析法等对1951—2015年洞庭湖水沙演变特征进行了分析,并通过构建降水-径流经验模型,定量估算了气候变化和人类活动对洞庭湖入出湖径流量的影响率。结果表明:(1)洞庭湖入出湖水沙时间序列均呈现出下降趋势,其中以入湖输沙量的下降趋势最为显著,以404.46万t/a的速度减少,在研究时段内入出湖水沙均发生了突变并表现出不同尺度的周期性变化规律;(2)洞庭湖入湖水沙的Pearson相关系数为0.800,出湖水沙为0.696,表明洞庭湖水沙序列之间呈现出极显著的正相关关系;(3)在整个变异期,降水对入湖径流量变化的影响率为-1.03%、人类活动为101.03%,降水对出湖径流量变化的影响率为-7.67%、人类活动为107.67%,洞庭湖入出湖径流量减少主要是受人类活动的影响。     

洞庭湖泥沙沉积与土壤侵蚀

洞庭湖是一个吞吐型的过水湖泊,其泥沙沉积量大,1951～1983年累计沉积泥沙约48.07亿t,年平均沉积1.5亿t。泥沙沉积于汛期,多为长江冲积物。严重的泥沙淤积,反映出长江中上游地区土壤侵蚀十分强烈。泥沙沉积灾害发生在湖区,突出表现为洪涝、土壤潜育化和血吸虫感染。侵蚀灾害发生在山丘区,它导致土壤退化和滑坡、泥石流灾害加剧。加强长江上游水土流失重点防治和中上游防护林工程体系建设,提高人均产值,消除或减轻人口增长对生态环境造成的压力,可从根本上控制土壤侵蚀和泥沙沉积灾害。     

长江三峡水库蓄水运用对洞庭湖水沙特性的影响

依据实测水沙资料,运用比较分析法,系统分析了长江三峡水库蓄水运用对洞庭湖水沙特性的影响。结果表明:(1)荆江三口分流分沙比由18.5%,21.4%分别减少至11.7%,13.6%,导致三口占入湖总径流量、总输沙量比重,依次由41.5%,82.9%减少至21.6%,58.5%;(2)多年平均入湖水沙量分别减少了531×108 m3,4 715×104 t,湖盆泥沙淤积率由70.4%减少至39.5%,递减幅度为30.9%;(3)西、南、东3洞庭湖多年平均水位变幅分别降低了1.23,1.45,1.88m;(4)湖盆冲刷量大于淤积量,淤积泥沙颗粒趋于细化,西洞庭湖区与东南洞庭湖区的泥沙输出比均呈同步增大趋势。这些水沙特性的变化,对于延长洞庭湖寿命、减轻湖区洪涝灾害风险具有重大意义,同时也会给湖区造成一系列的生态环境问题。     

三峡库区"移土培肥"工程的水土流失问题浅析

三峡库区"移土培肥"工程在我国是一项全新的工程项目,对库区发展和耕地保护事业的开拓具有重要意义.介绍三峡库区"移土培肥"工程的背景和基本概况,详细论述工程的实施情况,并在此基础上对三峡库区"移土培肥"工程实施过程中可能产生的水土流失问题进行分析并提出相应的对策,对于防止三峡库区"移土培肥"工程的水土流失具有重要的参考价值和指导意义.     

三峡库区“移土培肥”工程的水土流失问题浅析

三峡库区“移土培肥”工程在我国是一项全新的工程项目,对库区发展和耕地保护事业的开拓具有重要意义。介绍了三峡库区“移土培肥”工程的背景和基本概况,详细论述了工程的实施情况,并在此基础上对三峡库区“移土培肥”工程实施过程中可能产生的水土流失问题进行了分析并提出了相应的对策。本论文对于防止三峡库区“移土培肥”工程的水土流失具有重要的参考价值和指导意义。     

三峡工程运行后对洞庭湖区土地利用的影响及对策研究

三峡工程主要通过客观存在的江湖关系和社会经济联系对洞庭湖区的土地利用产生影响。2003年第一台机组发电后,这种影响将逐渐显露。鉴此,应针对三峡工程运行后洞庭湖区土地利用所面临的新环境,尽快制订科学的土地利用规划,优化土地利用的部门结构和空间结构;要切实搞好生态退耕和移民建镇工作,促进土地整理及土地的规模化经营;要建立有利于避灾、减灾的土地利用新模式,积极整治低产田,防治“三废”污染,促进土地资源的可持续利用。     

基于CSLE-TLSD耦合模型的近40年洞庭湖流域土壤侵蚀时空分异及归因分析

为了精确模拟洞庭湖流域土壤侵蚀动态过程并定量评估其影响因素贡献,在中国水土流失方程(CSLE)的基础上耦合泥沙输送限制模型(TLSD),实现对土壤分离-搬运-沉积全动态过程分析。在此基础上,采用趋势分析和地理探测器方法探究洞庭湖流域1980-2020年土壤侵蚀时空分异特征与影响机制。结果表明:(1)CSLE-TLSD耦合模型在各水文站的年输沙量模拟值和实测值拟合结果较好(R²=0.56);(2)1980-2020年洞庭湖流域年均土壤侵蚀模数为5.09 t/(hm²·a),侵蚀模数和面积在整体上均呈下降趋势,其中侵蚀显著改善区域占流域总面积的22.60%,而显著加剧区域仅占2.69%;(3)年侵蚀总量以2005年为突变点,呈现出先下降后上升的趋势;(4)2005年前后导致土壤侵蚀变化的主导因子从地类变化转变为年降雨量变化。综上,洞庭湖流域土壤侵蚀总体呈现侵蚀面积收缩、局地恶化的趋势,其中极端降雨事件和经果林开发是侵蚀加剧的主要原因。     

洞庭湖退耕还湖区水质监测与分析

选择洞庭湖退耕还湖区汉寿县青山湖垸不同生境条件区及周边地区对照点,3年水质监测表明,围垦区在退耕还湖后的前1～2年,水体中氮、磷营养元素,化学耗氧量,生化耗氧量,大肠菌群等项水质指标比本区河流、湖泊天然水体含量高,水体有轻度富营养化现象,但较目前堤垸区地面水水质要好,且其富营养化程度依老宅基区、老堤垸区、老稻田区、老林地草滩区和老渔塘区而依次减弱。随着退耕还湖后多次淹水、退水的进行,退耕还湖区各项水质指标正逐步接近天然水体,这标志着洞庭湖退耕还湖区湿地生态系统的恢复、重建正在缓慢进行。     

三峡库区干支流消落带泥沙沉积特征分析

为了阐明三峡库区消落带泥沙沉积的特征,选择三峡库区5个典型支流断面和2个干流断面,采集消落带沉积泥沙样和坡面对照样共42个,分析了三峡库区干支流消落带沉积泥沙的颗粒组成、养分元素(有机质、总磷、总氮、钾)以及沉积泥沙来源。结果表明:干流消落带沉积泥沙相比支流消落带沉积泥沙较粗,干流消落带泥沙粘粒呈现明显富集状态,富集率达到1.57。干流和支流消落带均表现为上部(170m)比消落带下部(160m)的~(137)Cs比活度高,由于消落带上部和下部受淹水时间的不同,造成消落带不同高程带的沉积过程和泥沙来源存在差异。干流消落带样的各养分元素含量与坡面表层对照样含量相当,并没有发生明显富集;而支流则相反,各养分元素有明显的富集,尤其是总磷元素,富集率达到2.43。     

近60年洞庭湖区水沙演变特征及趋势预测

基于洞庭湖1951-2009年年径流泥沙量数据,采用趋势分析法和阶段分析法对近60 a来洞庭湖水沙的演变特征及变化趋势进行分析,并以年份序列为自变量,对洞庭湖水沙累积量进行多项式函数拟合,结果表明:①近60 a来,洞庭湖区除四水入湖水量的趋势性不显著以外,三口入湖水沙量、四水入湖沙量和城陵矶出湖水沙量均呈较显著的减少趋势;②洞庭湖水沙在演变过程中表现出一定的阶段性特征;③洞庭湖水沙的演变特征及趋势与下荆江裁弯工程、葛洲坝截流工程、三峡工程等水利设施的建设密切相关.