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.     

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。     

近60年大凌河中上游水沙变化特征

辽西地区土壤侵蚀严重,一直是区域水土流失治理的重点。大凌河是辽西地区最大的河流,对大凌河流域水沙关系进行分析,可为流域水土流失防治及生态建设提供理论依据。朝阳水文站为大凌河中游控制站,采用1960-2016年大凌河朝阳水文站实测水沙数据,结合主要气象站汛期（6-9月）逐日降雨量,应用滑动平均和累积距平等方法,分析了大凌河中上游近60年水沙变化情况。结果表明:（1） 20世纪60年代,大凌河多年平均径流量和输沙量最大,输沙量变化极为显著,径流量在2010-2016年变化极为显著;（2） 流域水沙变化呈现阶段性特征,径流量年际变化表现为丰-枯-丰-枯4个阶段;输沙量年际变化表现为上升期-动荡期-上升期-下降期,且动荡期内下降时段持续时间较长;（3） 从线性趋势来看,径流量和输沙量在总体上呈下降趋势;（4） 自1993年大凌河中上游流域实施大规模水土保持措施开始,该段流域1993-2016年径流减少总量为51.47亿m³,平均每年减少2.14亿m³;输沙减少总量为9 703.15万t,平均每年减少约404.23万t。说明大凌河流域水土保持措施实施取得显著成效。     

近50年博斯腾湖水位变化特征分析

以干旱区博斯腾湖为研究对象,依据博斯腾湖1956—2012年期间的水位监测数据,采用小波分析及MannKendall(M-K)趋势检验等统计学方法,揭示了近50a博斯腾湖水位变化趋势及规律。结果显示:博斯腾湖1956—2012年水位变化分为3个阶段下降(1956—1987年)—上升(1988—2002年)—下降(2003—2012年),其中1956—1987年水位下降了3.39m;1988—2002年上升了3.7m;2003—2012年再次下降了3.21m。水位总体上呈现出显著的下降趋势,且通过了α=0.05时的显著性检验。就其周期性变化规律而言,博斯腾湖水位存在18a的主周期,而38a的周期由于水位资料序列有限难以确定,需要更长的资料序列进行分析验证。     

近60年黄河干流水沙变化及其驱动因素北大核心CSCD

基于1952-2011年黄河干流4个重要水文控制断面径流量和输沙量的时间序列资料,定量分析黄河水沙的沿程变化规律及主要驱动因素。结果表明：1）近60年黄河水沙减少趋势显著,且在未来一段时间继续呈减少趋势;4个断面径流量在1968年和1985年出现丰枯转折,输沙量则在中下游3个断面出现差异性变化;潼关和花园口断面径流量年际变化在1980年代后期出现突变,输沙量4个断面均在1985-1998年期间出现突变。2）头道拐断面水沙关系在1968年和1989年出现突变,潼关与花园口断面均在1979年和1999年出现突变,利津断面只在1999年出现突变。3）黄河水沙存在多尺度周期变化,径流量以准3年,准9年,准25年为主,输沙量以准3-4年,准9年为主,而且径流量与输沙量之间以及上中下游均存在较强的周期变化响应。4）上游水沙变化以气候变化为主要驱动因素,也包括水利工程、取耗水等人为因素,中游以强烈的水土流失、水利水保措施为主,下游水沙变化除了表现为对上中游地区的强烈响应之外,还受取耗水等因素影响。     

马莲河流域水沙变化与水土保持成效分析

马莲河流域上游属于黄河中游多沙粗沙区,是黄土高原水土流失最严重的地区之一。以1994年马莲河流域黄土高原水土保持世界银行贷款项目实施时间节点为界,利用马莲河流域国家基本水文站网雨落坪等6个水文站设立以来实测系列资料,分设站至2019年、设站至1993年和1994—2019年3个时间段对马莲河流域降水量、径流量、输沙量及输沙模数等水沙特性进行全系列分析,结果表明,在世行贷款项目实施前后,马莲河流域降水量没有发生明显变化的情况下,径流量和输沙量有较明显减少,且输沙量减少多于径流量减少,说明马莲河流域水土保持工作取得了较显著的减水减沙效益。建议今后马莲河流域水土保持工作应重点关注:在塬面、沟头、沟坡、沟底构筑防治水土流失四道"防线";加强重点支流治理,特别是洪德站以上地区的水土流失治理工作;充分利用现有相对完善的水文监测体系支撑水土保持监测工作。     

汀江长汀段水沙变化及其与水土保持关系探讨

对汀江流域长汀段1972~2014年共43年实测资料统计、分析,结果表明:汀江长汀段降雨量主要集中在3~6和8月间,径流和输沙量也集中在这段时间,反映了该流域水沙年内分配一致性的特点;汀江长汀段径流和输沙量都有显著的上升和下降波动,突变年份并不完全一致,相同的是在2000年后,径流和输沙都有明显的下降趋势;对水土流失治理前后期的年均水沙变化及相同降水条件下水土流失治理前后期的水沙变化分析表明,水土保持对流域水沙影响较大,做好水土保持可以减少输沙量。     

1990～1996年渭河流域水沙变化原因初步分析

根据流域水文泥沙观测资料及1990年土地详查成果和1996年土地变更调查成果等,采用"水保法"和"水文法"对渭河流域1990～1996年水土保持措施减水减沙作用及水沙变化原因进行了分析计算.经"水保法"分析,年均减水量28.48亿m3,效益47.7%,其中减洪水量9 .19亿m3,减洪效益37.1%;年均减沙量4 630万t,效益35.8%,其中减洪沙量3 986万t, 减洪沙效益33.6%.经"水文法"分析,年均减水量25.71亿m3,减水效益44.3%,在减少的年径流量中,人类活动影响占51.5%,降雨影响占48.5%;年均减沙量0.800亿t,效益59.7 %,在减少的沙量中,人类活动影响占57.1%,降雨影响占42.9%.     

黄河中游昕水河流域水沙变化及归因研究

为了探讨人类活动和气候变化对黄河流域水沙情势的影响,选取黄河中游典型流域——昕水河流域为研究区域,分析流域1958—2015年水文气象年际变化规律,采用Mann-Kendall检验法和Pettitt检验法对流域径流量、输沙量及含沙量进行趋势分析和突变检验,并分别利用双累积曲线法、回归分析法和弹性系数法对水沙变化的归因进行了对比评价。结果表明：（1）流域多年平均径流量、输沙量和含沙量分别为32.0 mm,1 289.1 t/km²和33.7 kg/m³,年径流量、输沙量和含沙量均呈现显著下降趋势,且其突变时间均出现在1980年附近;（2）在1958—1980年和1981—2002年期间,流域年水沙关系表现出较好的线性关系,但是2003—2015年期间流域年径流—输沙关系的相关性明显减弱,水沙关系难以用确定的回归方程来表征,其主要原因为流域内水土保持工程措施的实施特别是淤地坝的建设,削弱了流域的水沙关系;（3）双累积曲线法、回归分析法和弹性系数法的计算结果较为接近,人类活动是引起昕水河流域水沙变化的主要驱动因素,传统的经验统计法确实有一定的可靠性和适用性。研究成果可为黄河流域生态恢复及水沙调控提供科学依据。     

近50年来黄河入海水沙的多时间尺度特性分析

基于黄河入海水沙对黄河三角洲及其生态系统平衡的重要性,研究从实时性、全面性地掌握黄河入海水沙序列演变规律的角度出发,以黄河入海口的控制测站—利津站1964年以来的实测径流量、输沙量和水沙系数为研究对象,以Matlab为软件平台,以复值Morlet连续小波变换为研究方法,开展近50a以来的黄河入海水沙序列的多时间尺度特征分析,并应用小波方差对研究结果进行了检验。研究发现,1964—2012年黄河入海水沙序列都存在明显的多时间尺度特性,且以年均水沙系数的多时间尺度特性最强,其次为年径流,最后是年输沙。黄河入海年均水沙系数以年代际周期振荡为主,且具有全域性,以33a为尺度中心的是主周期振荡,以18a为尺度中心的是次周期;黄河入海年径流和年输沙亦以具有全域性的年代际周期振荡最强,前者以大于45a的年代际周期振荡最强,后者以大于36a的年代际周期振荡最强;以4a为尺度中心的年际周期振荡都表现出局域范围内振荡能量最强的特征,但都仅限于1970s前期。在大的丰水期和高含沙量期的主控下,黄河河道以低于次饱和状态的冲刷作用为主,且未来这种趋势将会进一步加强。     

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。     

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。     

近60 a来淮河流域干旱变化特征

[目的]研究淮河流域近60年来干旱的变化特征,为以后防旱抗灾提供一定的参考。[方法]利用WAP(weight average of precipitation)指数法、空间Kriging法、小波分析等方法对淮河流域干旱变化时空特征进行分析。[结果]春季WAP指数在21世纪初下降幅度较大,易发生春旱,冬季WAP指数在1980年以后明显增加,冬旱有所减轻;年均WAP指数表征的干旱存在2~3a的主周期和6~7a的次主周期;在空间上,WAP指数大致由东南向西北递减,干旱程度由东南向西北逐渐增大。[结论]WAP指数能够很好地表征淮河流域干旱发生的时间和空间特征。     

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。     

环洞庭湖丘岗地区水资源平衡及其管理

对环洞庭湖丘岗生态系统水环境要素的定位观测和小流域水平衡监测研究表明 :环洞庭湖丘岗地区水资源总量丰沛 ,可利用的集雨水量为现今农业用地最大灌溉水需求量的 2 .4 1倍 ,可维持生态系统的水量平衡。但由于雨水的季节性配置差异 ,系统水分有季节性富余与亏缺 ,一般年份 3月中旬至 7月上旬水富余 3 11.3 mm ;8月上旬至 9月下旬水亏缺 13 4 .7mm。天然降水大约 76%产生派生资源参与系统水分循环 ,其余部分主要以径流形式溢泄入下游水域。这一过程使该地区每年流失或向洞庭湖水域输送水 1.3 1× 10 1 0 m3、泥沙 1.64× 10 4 m3、养分 ( N,P,K)0 .89× 10 4 t。该地区土类多属红壤 ,持水能力强 ,但有效含水量低 ,凸现出涝渍、湿害和干旱双重农业水问题。本地区水平衡管理应注重两个方面 ,一是加强集雨水利工程建设 ;二是合理构建坡地农林复合生态系统。     

黄河中游典型流域近60年水沙变化趋势及影响因素

为分析黄河水沙成因并预测未来水沙情势,选取黄河中游多沙粗沙区昕水河和朱家川2条流域为研究对象,依据水文站及雨量站1956—2018年降雨和径流泥沙实测数据,采用Mann-Kendall趋势及突变检验、累积距平法和Morlet连续小波分析等方法探讨流域水沙变化趋势,并利用双累积曲线法对水沙变化进行归因分析,量化气候变化及人类活动对水沙变化的相对贡献。结果表明:1956—2018年,昕水河和朱家川小流域年均径流量分别为11.9×10⁷,1.7×10⁷ m³,年均输沙量分别为12.3×10⁶,9.8×10⁶ t,径流和输沙量均呈显著减少趋势;2条流域的径流量突变年分别为1980年和1984年,输沙量突变年分别为1980年和1972年;选取的2条流域水沙变化存在明显周期性,径流变化的第1主周期分别为45年和16年,输沙量变化的第1主周期分别为9年和15年;降雨对昕水河和朱家川小流域径流量减少的贡献率分别为19%,8%,对输沙量减少的贡献率分别为25%,35%,远不及人类活动的贡献率,人类活动是径流和输沙量锐减的主导因素。研究结果可为黄河水沙治理提供科学性建议。     

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