祖厉河流域水沙时空分布及变化分析

应用水文站实测水沙资料序列，分区间分阶段统计分析了祖厉河流域的水沙时空分布特性及雨～水～沙关系，并对水沙量变化的影响因素进行了初步探讨，计算了各区间不同阶段的水沙变化量以及由于降雨影响和人类活动影响的水沙变化量所占的比重，对比分析了各区间水沙变化状况。结果表明，70年代后祖厉河流域年径流量、年输沙量明显衰减，主要是人类活动(水土保持和水利工程措施)影响造成的。     

祖厉河流域水砂时空分布及变化分析

应用水文站实测水沙资料序列，分区间分阶段统计分析了祖厅河流域的时空分布特性及雨－水－沙关系，并对水沙量变化的影响因素进行了初步探讨，计算了各区间不同阶段的水沙变化量以及由于降雨影响和人类活动影响的水沙变化量所占的比重，对比分析了各区间水沙变化状况，结果表明，70年代后祖厉河流域年径流量，年输沙量明显衰减，主要是人类活动（水土保持和水利工程措施）影响造成的。     

水库拦沙对长江水沙态势变化的影响

为探讨水库建设对水沙变化态势的影响,通过引入来沙系数、输沙模数和流域水库调控系数,深入分析了长江水库拦沙对水沙态势变异的作用。长江干支流水沙参数与流域水库库容参数之间有重要关系,主要水文站年输沙量随流域累积库容增加而逐渐减少,来沙系数和输沙模数随流域水库调控系数成指数关系衰减,表明水库蓄水拦沙是长江水沙态势变异的主要因素。长江干支流输沙量衰减规律有一定差异,支流来沙系数和输沙模数衰减规律相对独立,而干流上游站衰减幅度大于下游水文站,且干流各站输沙模数的衰减规律比较接近。     

降水量时空分布不均对水沙关系影响分析

以河北省南部太行山区典型小流域实验站监测资料,分析降水量的时空分布对水沙关系的影响.通过对流域内多次降水过程分析,降水量和降水强度相近或相等,侵蚀模数比值相差近10倍.降水是流域内产沙的原动力,但流域内降水过程在时间和空间上的分布不均,是造成水沙关系变化幅度大的主要原因.通过对典型小流域水沙变化特性分析.进一步揭示水沙关系不确定性的因素,为水土保持治理提供参考依据.     

北洛河源头区水沙特性变化分析

20世纪70、80年代北洛河流域年径流量和年输沙量开始衰减,90年代水沙减少较大.本文以分析水沙变化事实规律为主线,重点分析了吴旗、志丹水文站以上源头区水、沙长系列演变趋势及年内分配(汛期、非汛期)的变化事实,剖析并提出了不同下垫面、不同降水条件下水沙变化,以及人类活动影响前后,典型场次(同量级面降水量水沙过程)雨洪、水沙变化对比分析,泥沙中值粒径、平均粒径及粗沙、细沙组成结构的变化分析成果.探讨并定量估算了降水量变化和各项人类活动对径流和输沙量的影响.     

陕西省黄河流域泥沙流失变化分析

本文以陕西省黄河流域为研究对象,运用实测水文资料,根据水沙平衡原理,分析计算了陕西省黄河流域出、入境和自产径流量、输沙量。通过对自产水沙量的变化分析,寻找本省黄河流域水沙变化的特点和主要影响因素。阐述了泥沙流失的分布区域,并以泥沙流失的重点区域无定河流域为典型进行深入分析,从而进一步为陕西省水土保持、水资源保护和生态建设提供决策依据。     

黄河减水减沙之计算

邻近河流的水沙过程有相似性，流域内实施水利水土保持以后这种相似性受到破坏，利用此种关系我们于１９８６年用类比法计算水利、水保每年减少入黄泥沙２．９７亿ｔ。近来，又进一步算出水利水保工程使７０年代的入黄泥沙每年减少３．２４亿ｔ。     

窟野河历年水沙量变化初析

通过对窟野河历年水沙量变化的分析认为，窟野河水沙量总趋势在逐年减少，影响其减少的主要原因是降水量的减少。人类活动对该流域水沙量的影响存在着两重性；即工农业生产用水及水利水保工程等对水沙量起减少作用。     

祖厉河流域水沙演变规律及其成因分析

应用祖厉河流域1956~2016年实测水文资料,采用水文统计法、差积曲线法、突变检验法等方法,分析了流域水沙时空分布规律及水沙关系。结果表明:祖厉河流域年降水量、年径流深从上游向下游减小;支流关川河巉口以上年输沙模数相对较小,中游会宁-郭城驿最大。4个代表站历年降水量、径流量、输沙量均呈显著减少趋势,降水量年内分配主要集中在5~9月,径流量和输沙量主要集中在6~9月;水沙变化的突变年份为1999年,基准期1956~1999到措施期2000~2016年多年平均年径流量和输沙量分别减少了39.6%、72.9%。流域降水量年均减少0.53~1.23mm,气温年均升高0.029~0.042℃/a,植被覆盖度年均增加0.85%/a,降水减少、水土保持措施面积增加和植被覆盖度大幅提高是流域水沙持续减少的主要原因。     

基于水文模型与机器学习集合模拟的水沙变异归因定量识别——以黄河中游窟野河流域为例

黄河水沙变化是当前流域水文与江河治理领域研究的前沿和热点问题。以黄土高原窟野河流域为典型研究对象,利用VIC水文模型和8种基于机器学习算法的输沙量模型,耦合构建流域水沙集合模拟技术,定量识别流域水沙演变特征与变异成因。结果表明:① 1960—2014年窟野河流域年气温和降水分别呈显著增加和不显著减少趋势,径流和输沙量都呈显著减少趋势,1980和1999年是流域产水产沙特性发生改变的重要转折点;②模拟月径流和输沙量的Nash-Sutcliffe效率系数和相关系数分别超过了0.6和0.7,适用于该流域水沙过程模拟;③与天然期1960—1979年相比,1980—2014年气候变化和人类活动对径流减少的贡献分别为24%~39%和61%~76%,对输沙量减少的贡献分别为15%~36%和64%~85%;④人类活动是窟野河流域水沙减少的主要原因,且随时间推移呈增大趋势。相关成果为流域水沙变异归因定量识别提供了新的技术方法,对促进黄河流域水资源开发利用和水沙治理具有重要的支撑作用。     

黄河流域近期水沙变化及其趋势预测

针对黄河水沙近期发生显著变化的现象,利用黄河上中游干支流水文泥沙定位观测资料,综合"水文法"、"水保法"和数学模拟等多种方法,对黄河流域1997-2006年水沙变化情势进行了评估,分析了水沙变化机制,并预测了未来的变化趋势。分析表明,与多年平均相比,黄河河源区径流量年均减少43.90亿m3,其中降雨等自然因素的影响量占92.26%,人类活动影响量占7.74%;与1970年前相比,黄河实测径流量年均减少112.1亿m3,其中水利水土保持综合治理等人类活动作用占76.50%,因降雨影响占23.50%;实测输沙量较1970年以前年均减少11.80亿t,其中水利水土保持综合治理等人类活动的作用为49.75%,降雨的影响为50.25%;人类活动与降雨变化对水沙变化的影响差异较大,就黄河中游地区总体而言,人类活动的减水作用远大于降雨的影响,人类活动的减沙作用与降雨影响基本相当,不宜笼统说黄河中游水沙变化主要是人类活动所致或主要是降雨变化所致; 2050年以前黄河来水来沙量总体呈平偏枯趋势,但不排除个别年份或短时段仍会发生丰水丰沙的可能性。     

流域产流产沙BP网络预报模型的初步研究

运用BP神经网络模型的基本原理,以流域降水条件为基本因子,建立了流域产流产沙BP网络预报模型.该模型能用于定量分析流域人类活动因素对流域产流产沙的影响.西汉水、大通江、香溪河流域资料验证表明,模型基本合理、可靠.     

黄河中游区水沙变化灰色预测

通过理论分析论证，认为ＧＭ模型所反映的本质特征与水沙长期变化的累积效应是相似的，并用４种ＧＭ模型对年序列及汛期序列水沙变化趋势进行了模拟预测。     

渭河上游水利水保措施的减水减沙效应分析

依据渭河上游实测水文资料和水利水保措施统计数据, 分析了流域水文要素和水利水保措施的变化规律。根据双累积曲线、 有序聚类、 Lee-Heghinan、 滑动T检验等方法, 结合流域内水利水保措施的变化, 将研究期分为基准期（1956 - 1981年）和措施期（1982 - 2016年）。采用水量平衡法, 分析还原了河流天然径流量和输沙量, 评价了水利工程取用耗水的减水减沙作用; 分别建立拟合了基准期和措施期年径流量、 年输沙量与年降水量的相关公式, 分析计算了措施期的减水减沙效应。结果表明： 基准期主要为水利工程减水减沙, 分别减水6.8%, 减沙3.9%; 措施期综合减水效应42.9%, 综合减沙效应76.5%, 水保措施减水减沙效应大于水利工程减水减沙效应, 综合减沙效应大于综合减水效应。     

基于人工降雨试验的淮北地区产流产沙差异性研究

针对淮北地区水土流失问题,利用野外人工模拟降雨试验,分析了不同雨强(40mm/h、60mm/h和80mm/h)和坡度(5°、10°和15°)条件下砂姜黑土和黄潮土产流产沙差异。结果表明:砂姜黑土初始产流时间长,产流总量小。坡面出现细沟时,砂姜黑土初始含沙量随时间变化有减小趋势,最终趋于稳定,而黄潮土含沙量呈波动变化;60mm/h、80mm/h雨强10°坡砂姜黑土产沙总量大于黄潮土,其他情况黄潮土产沙总量大于砂姜黑土,黄潮土土壤侵蚀严重。砂姜黑土表面细沟发育密度大,主要在坡面中下部,为相互连通的树枝状结构,而黄潮土表面细沟发育密度小,形成沟壑。两种土壤产流总量、产沙总量与坡度、雨强分别呈多元线性函数、多元幂函数关系,雨强对坡面产流产沙总量的影响大于坡度。     

Study on the runoff and sediment-producing effects of precipitation in headwater areas of the Yangtze River and Yellow River,China

Natural runoff observation fields with different vegetation coverage were established in the Zuomaoxikongqu River basin in the headwater area of the Yangtze River, and in the Natong River basin and the Kuarewaerma River basin in the headwater area of the Yellow River, China. The experiments were conducted using natural precipitation and artificially simulated precipitation between July and August to study the runoff and sediment-producing effects of precipitation under the conditions of the same slope and different alpine meadow land with coverage in the headwater areas. The results show that, in the three small river basins in the headwater areas of the Yangtze and the Yellow Rivers, the surface runoff yield on the 30° slope surface of the alpine meadow land with a vegetation cover of 30% is markedly larger than that of the fields with a vegetation cover of 95, 92, and 68%. Furthermore, the sediment yield is also obviously larger than the latter three; on an average, the sediment yield caused by a single precipitation event is 2–4 times as large as the latter three. Several typical precipitation forms affecting the runoff yield on the slope surface also influence the process. No matter how the surface conditions are; the rainfall is still the main precipitation form causing soil erosion. In some forms of precipitation, such as the greatest snow melting as water runoff, the sediment yield is minimal. Under the condition of the same precipitation amount, snowfall can obviously increase the runoff yield, roughly 2.1–3.5 times as compared to the combined runoff yield of the Sleet or that of rainfall alone; but meanwhile, the sediment yield and soil erosion rate decrease, roughly decreasing by 45.4–80.3%. High vegetation cover can effectively decrease the runoff-induced erosion. This experimental result is consistent in the three river basins in the headwater areas of the Yangtze and Yellow Rivers.     

River tributaries as sediment sinks: Processes operating where the Tapajós and Xingu rivers meet the Amazon tidal river

The Amazon River is the largest fluvial source of fresh water and sediment to the global ocean and has the longest tidally influenced reach in the world. Two major rivers, the Tapajós and Xingu, enter the Amazon along its tidal reach. However, unlike most fluvial confluences, these are not one‐way conduits through which water and sediment flow downstream towards the sea. The drowned‐river valleys (rias) at the confluences of the Tapajós and Xingu with the Amazon River experience water‐level fluctuations associated not only with the seasonal rise and fall of the river network, but also with semidiurnal tides that propagate as far as 800 km up the Amazon River. Superimposed seasonal and tidal forcing, distinct sediment and temperature signatures of Amazon and tributary waters, and antecedent geomorphology combine to create mainstem–tributary confluences that act as sediment traps rather than sources of sediment. Hydrodynamic measurements are combined with data from sediment cores to determine the distribution of tributary‐derived and Amazon‐derived sediment within the ria basins, characterize the sediment‐transport mechanisms within the confluence areas and estimate rates of sediment accumulation within both rias. The Tapajós and Xingu ria basins trap the majority of the sediment carried by the tributaries themselves in addition to ca 20 Mt year^?1 of sediment sourced from the Amazon River. These findings have implications for the interpretation of stratigraphy associated with incised‐valley systems, such as those that dominated the transfer of sediment to the oceans during lowstands in sea level.     

不同来源区洪水对黄河下游流量-含沙量关系的影响

根据1950-1960年及1974-1985年实测洪峰水沙资料,分析了不同来源区洪水对黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站流量 含沙量关系的影响,以河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河总来水量占三门峡、黑石关、小董总水量的20%或25%以上作为中游粗沙来源区洪水,以河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河总来水量占三门峡、黑石关、小董总水量的20%或25%以下作为细沙来源区或少沙区洪水。这样,黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站平均流量 平均含沙量关系可分为以增加平均含沙量为主和以增加平均流量为主的两个区。同时,河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河的洪水,大大增加了黄河下游平均来沙系数和平均含沙量,并导致全下游河段的必然淤积。     

Water Discharge and Sediment Load from the Western Slopes of the Colombian Andes with Focus on Rio San Juan

Small rivers draining high-rainfall basins and mountainous terrain west of the Cordilleras in South America have disproportionately high water discharge and sediment load. Fifteen rivers in western Colombia discharge a combined 254 km3 yr-1 or 8020 m3 s-1 of water into the Pacific. Sediment yield is strongly correlated with basin area (R2=0.97), and sediment load is correlated with water discharge (R2=0.73). Rio San Juan occupies a 16,465-km2 basin with a mean annual rainfall of 7277 mm. It has the highest water discharge (2550 m3 s-1), sediment load (16x106 t yr-1), and basin-wide sediment yield (1150 t km-2 yr-1) on the entire west coast of South America. Rio Patía drains a 23,700-km2 basin with a mean annual rainfall of 2821 mm. Its water discharge, sediment load, and basin-wide sediment yield are 1291 m3 s-1, 14 t yr-1, and 972 t km-2 yr-1, respectively. Rio San Juan and Rio Patía deliver 30x106 t of suspended sediment annually into the Pacific. Analysis of data for an additional 22 rivers in Colombia that drain into the Caribbean Sea indicates that the Pacific rivers have at least twice the sediment yield compared with the larger Rio Magdalena. Our results confirm that the Pacific rivers of Colombia need to be accounted for in global sediment budgets.     

输沙能力模式在坡面非恒定输沙过程中的应用

在坡面土壤侵蚀输沙计算中,可选用的输沙能力模式较多,但这些模式多运用于恒定输沙,在非恒定输沙中运用不多。建立了坡面土壤侵蚀非恒定输沙数学模型,模型中的输沙能力运用水流切应力、水流功率、单位水流功率3种模式,对模型过程采用有限差分格式离散求解。根据实测水沙资料进行模型参数率定,运用3种输沙能力模式于不同降雨强度、不同坡度的非恒定坡面输沙过程中。结果表明:在坡面非恒定输沙计算中,不同输沙能力模式对计算结果有明显影响,在降雨强度较小时,单位水流功率模式结果较其他两个模式为好,而在雨强较大时,切应力模式计算结果较好。