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 m³/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m³;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。     

流域输沙响应函数模型的探讨

参照降雨、径流响应函数模型，建立流域降雨、输沙响应函数模型Ｑ（ｔ）＝∫Ｐ（ｔ－ｒ）ｈｓ（τ）ｄ，用模型的输入（降雨）及输出（输沙）过程的实测资料和最小二乘法推求模型的响应函数ｈｓ。ｈｓ确定后，只要已知流域的降雨，便可通过矩阵计算｜Ｑ｜＝｜Ｐ｜．｜ｈ｜，推求出流域出口断面的输沙率过程。本模型在李子溪流域及嘉陵江区其它小流域作了实际应用与检验，得到了满意的结果。     

黄丘一副区小流域暴雨洪水输沙过程预报模型

本文根据黄丘—副区小流域暴雨洪水特性,应用霍尔顿(R·E·Horton)下渗理论和河网汇流理论建立小流域降雨径流概念模型,采用相关分析提出输沙过程预报模型,并用该区一些代表小流域实测洪水资料对模型进行验证,指出了模型的应用途径。     

大沙河流域降水变化与输沙关系的研究

对皖西南大沙河流域1954～1999年的降水记录和该流域1970年以来的逐月径流和输沙量资料分别进行了趋势分析和关联分析,发现46年来,地处皖西南大别山区的大沙河流域降水的季节和年际变化异常显著,且降水有下降趋势,流域春季、夏季和全年的降水变化率分别为-7．4mm／10a,-13．06mm／10a和-4．6mm／10a。通过对同期降雨、径流和输沙量各因子相互间的灰色关联分析发现大沙河流域输沙量与日雨量大于100mm和50～100mm的暴雨次数关联最密切,其关联系数分别达到0．98和0．90,说明皖西南大别山地区降雨强度特别是大于100mm的特大暴雨和50～100mm的暴雨对地表侵蚀最为严重,是造成本地区水土流失的主要因素;此外,人类活动特别是人口和耕地面积的增加也是导致本地区水土流失的重要原因。     

SWAT模型子流域划分引起的土地利用变化对径流和输沙模拟结果的影响

为揭示水文模型计算单元划分引起的土地利用变化对模拟结果的影响,采用SWAT模型,通过设置11种子流域阈值情景(4 000,3 200,2 000,1 500,1 100,800,400,200,100,50,25 hm²),并保持地形和土壤数据不变,定量分析了子流域划分引起的土地利用空间离散化对径流输沙模拟结果的影响。结果表明:(1)随着子流域数量的增加,流域内土地利用中面积最大的林地呈先增加后减少趋势,所有情景下林地面积均高于实际林地面积; 而随着土地利用离散程度的增加耕地面积呈减少趋势,水域、草地和建设用地面积则呈增加趋势并逐渐接近实际面积;(2)土地利用空间离散化导致年均径流量(1.85%)和输沙量(65.84%)减少,且对输沙量影响更显著;(3)土地利用空间离散化造成洪水过程和输沙峰值显著降低,并导致年最大1 d、连续最大5 d和连续最大7 d输沙量显著下降(p<0.01)。综上所述,SWAT模型不同子流域划分显著改变了流域土地利用分布,进而引起径流输沙有关参数变化,最终导致径流和输沙模拟结果的变化。     

绕阳河上游流域土壤水量平衡与植被旱度的研究

以流域为研究单元,采用水量平衡与估算法相结合的潜在蒸散修正模型,定量分析了绕阳河上游流域不同水平年水量平衡的月值和年值。结果表明,绕阳河上游流域水量平衡中蒸散是水分输出的主要形式。因蒸发力大,植被干旱严重。     

黄土区森林植被对流域径流和输沙的影响

 为进一步探讨森林植被对流域尺度径流和输沙的影响,给黄土区植被建设提供理论依据,通过对黄土区山西省吉县蔡家川嵌套流域的聚类分析,选取地形地貌特征相似的森林流域和无林流域,对其雨季径流和输沙进行分析。结果表明:森林植被可以大幅度地延缓产流时间、减少小流域的暴雨洪峰流量;随着森林植被覆盖率的增加,流域雨季径流量、径流深和径流系数减少,无林流域比森林流域的雨季径流深和径流系数高520倍,少林流域比多林流域的雨季径流深和径流系数高2.7～2.9倍;少林流域暴雨径流输沙量是多林流域的36倍,且前者暴雨径流输沙过程线的变化比后者剧烈得多。由于森林植被对流域径流影响的复杂性和尺度依赖性,森林在区域（或大流域）尺度的水文功能评价仍有待进一步深入研究。     

涪江流域日输沙率的时间尺度变化效应

[目的] 解析日输沙率与关键环境因子之间的尺度依赖关系,探索有效的预测方法,以应对由于泥沙输运机制的复杂性和水文过程的非线性所带来的预测挑战。[方法] 采用集合经验模态分解与自适应噪声(CEEMDAN)方法,分析了西南地区涪江流域4个水文站点控制区域2013—2018年的日输沙率与5个潜在影响变量(流量、降水量、平均气温、潜在蒸散发量和NDVI)间多时间尺度变异特征,识别不同时间尺度下日输沙率与相关变量相互作用关系,在此基础上,对日输沙率作出预测。[结果] CEEMDAN方法成功将日输沙率及其潜在影响变量分解为10-11本征模态函数(IMF)和残差项,揭示出日输沙率在3~730天不同时间尺度上的显著变化。分解后的日输沙率与流量、降水量在各个时间尺度上均显示出显著的相关性增强,而气温、潜在蒸散发量和NDVI主要与长时间尺度的日输沙率显著相关。通过逐步多元线性回归预测日输沙率,模型的预测性能显著,R²值在所有站点均超过0.55。[结论] CEEMDAN方法能够有效揭示输沙率及其影响变量之间的尺度依赖性,为理解河流输沙动态提供了新的视角。     

持续发展下的流域治理规划模型

分析了流域系统的基本要素及其关系，提出了持续发展下的流域治理规划的程序和模型，该模型包括资源开发模型、人口模型和环境治理与保护模型。     

近55年来渭河流域输沙变化及驱动因子分析

根据渭河流域水文站点分布特征,将流域划分为15个子流域,结合1961—2015年输沙资料和气象站日降雨量资料,采用Mann—Kendall检验、双累积曲线、相关性分析及偏最小二乘回归等方法,定量分析渭河流域输沙时空变化特征及其主控因子。结果表明:渭河流域1961—2015年输沙量呈显著减少趋势,渭河干流咸阳站、北洛河状头站和泾河张家山站年输沙量分别以0.039 0,0.017 4,0.041 4亿t/a的速率减少。15个水文站中,北洛河的张村驿站年输沙量呈显著增加趋势(P0.05),洪德、雨落坪和庆阳站呈不显著减小趋势,其余各站的输沙均显著减小(P0.05)。主要通过对输沙驱动因子和渭河流域输沙模数2个方面进行纵横方向上的综合分析对比,最终得到的相关数据结果表现出渭河输沙变化与降雨集中度指数、植被覆盖指数、草地面积比例、最小高程、平均坡度等因子具有良好的相关关系(R~20.7)。     

流域侵蚀产沙模型述评

实践证明,在分析流域侵蚀产沙和预测发展趋势的研究中,选择一种既有理论依据,又能反映客观实际的计算方法是极其重要的。在众多类模型中,物理成因模型概念清楚,意义明确,应用方便,适应性强,是目前比较先进的模拟方法之一。鉴于土壤侵蚀产沙过程及环境因素的复杂性,该类模型也有需经改进的若干问题。     

流域输沙函数应用的尺度限制

阐述了在流域产沙预测模型研究中,将试验水平范围的输沙函数的运用范围扩大,产生了数据来源的不确定性或错误的原因在于:模型不完善、重要过程的省略、初始条件的缺乏、初始条件的敏感度、异质性问题、外部动力等。数据来源的不确定性在小尺度、短时间内是能够控制的。大尺度的异质性是使得输沙函数不能仅仅建立在数量化的基础上,而应是系统历史的函数。因此,大尺度的流域产沙模型必须建立在突变量的发现及其相应的动力特征基础上,而不应是试验模型按比例放大。     

皖江淮分水岭东部降水变化与池河流域输沙关系的研究

对皖江淮分水岭东部 195 7年以来的降水测站记录和该地区池河流域 1990年以来的降雨径流因子及输沙量资料分别进行了趋势分析和关联分析 ,发现 4 3年来 ,江淮分水岭东部降水的季节和年际变化异常显著 ,且春季降水具有明显的减少趋势 ,夏季和年总降水都有明显的增加趋势。以该地区池河流域为例 ,通过灰色关联分析揭示出径流量和日雨量 5 0～ 10 0 mm暴雨次数与输沙量的关联最为密切 ,其次是降雨量和大于 10 0 mm的暴雨次数与输沙量关联密切 ,最后是雨日天数。研究结果可为江淮分水岭地区旱灾和水土流失防治提供科学依据     

近50a来官厅水库上游流域泥沙输移平衡研究

近50 a来官厅水库上游流域侵蚀产沙总量为4.57×109t,其中水土保持措施拦沙量7.71×108t,占总产沙量的16.89%;水利工程拦沙量7.65×108t,占总产沙量的16.76%;引洪淤灌减沙量9.65×108t,占总产沙量的21.14%;河道淤积沙量8.16x 108t.占总产沙量的17.88%;官厅水库淤积量7.50× 108t,占总产沙量的18.02%;官厅水库下泄4.25×108t,占总产沙量的9.31%.20世纪的后20 a,流域内的水土保持措施拦沙量大幅度提升,和1950-1980年间相比,水土保持措施拦沙率提高了26.27%.     

三川河流域水沙变化水文分析

根据三川河流域实测降雨、洪水、泥沙资料,在统计分析和探讨产洪产沙机理的基础上,应用数理统计学原理,通过逐步回归分析建立了降雨产洪产沙数学模型,并用之计算了三川河流域1970—1996年水土保持综合治理措施的减洪减沙效益,对三川河流域20世纪90年代水沙变化进行了重点分析,还采用另外4种水文分析方法进行了平行计算和验证,取得了比较理想和真实的结果,为全面分析流域综合治理成效提供了科学依据。对三川河流域降雨资料的系列化处理方法、径流系数变化趋势以及河道冲淤变化情况进行了分析,其研究方法对黄河中游其它多沙粗沙支流的水沙变化研究具有重要的借鉴作用。     

泾河流域水沙特性及减水减沙效益分析

该文对泾河流域的水沙特性及水沙变化作了分析,并根据其产流产沙规律进行了流域“水文法”减水减沙效益计算,得出:1970～1989年综合治理减水效益为7.5%,减沙效益为14.4%。而降雨量减少影响减水32%,影响减沙48%。经与实施水利水保措施效益的结果对比验证,二者基本接近。同时,对该流域80年代沙量锐减的原因分析表明:80年代减沙的主要原因是降雨量减少,对减沙的影响程度为63%,综合治理影响程度为37%。     

渭河流域减水减沙效益分析与流域水沙变化趋势预测

截止１９９０年底，渭河流域共有水库５２２座，塘坝２６６６座，引水灌溉面积４５．０万ｋａ，水平梯田，人工林，人工草有效保存面积分别为３８９３．０ｋｍ＾２和１０８５．７ｋｍ＾２，治理总面积８４６６．７ｋｍ＾２，治理度１９．０％。流域近期规划水库达到５９０座，瘀地坝可瘀地面积２３３３．３ｈａ，治沟骨干工程蓄水能力２００６１万ｍ＾３，引水灌溉面积７０．７８ｈａ，治理总面积１５９２１．３ｋｍ＾２，治理度３６     

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。     

黄河流域第三副区坝系拦沙输沙监测成果分析

黄河流域第三副区聂家河小流域坝系工程布局以现有骨干工程为骨架,各级沟道自上而下逐段布设小型淤地坝、中型淤地坝和骨干工程,分级拦蓄径流泥沙;在其示范坝系的典型淤地坝上布设了降雨、拦沙及输沙监测点.监测结果表明:坝系工程抬高了侵蚀基准,稳定了沟坡,控制了沟床下切和沟岸扩张,增强保土保水能力,尤其骨干坝在坝系拦沙中起关键作用,能够快速有效地拦蓄径流泥沙,控制水土流失,是水土保持生态建设的重要措施,为保护下游河流安全起到了重要作用.