人类活动对长江干流水沙关系的影响的分析

长江是我国的第一大河流,径流量和输沙量分别居世界第四位和第五位,其水沙关系的变化与河流生态系统的健康与稳定关系密切.近几十年来,由于受人类活动的影响,长江干流水沙特性在一定程度上发生了变化.本文利用宜昌、汉口、大通水文站50多年的日流量和日舍沙量资料,研究了三站水沙相关关系、水沙双累计关系、多年月平均径流量和输沙量的变化特性.研究表明长江干流水沙具有一定的相关关系,但受人类活动的影响不断发生着变化,导致水生生物生存环境的改变.     

淤泥质河口水沙运动数学模型相关问题

为研究淤泥质河口的水沙运动规律,建立了用于模拟淤泥质河口水沙运动的二维数学模型。该模型采用基于无结构三角网格下的有限体积法对方程组进行离散,结合Roe-MUSCL方法及时间方向的预测-校正格式,使模型在时空方向具有二阶计算精度。模型中分别采用不同方法计算粘性和非粘性泥沙的输移源项,并引入粘性泥沙的起动流速和冲刷率计算公式。采用已有的概化水槽试验数据对模型进行了初步验证。然后模拟了1995年10月小潮及大潮期间海河口的潮流运动与泥沙输移过程,计算得到的潮位、潮流速及含沙量过程与实测过程符合较好,结果表明模型能够用来模拟淤泥质河口粘性和非粘性泥沙的不平衡输移过程。同时还比较了泥沙输移源项的不同处理方式对计算结果的影响,计算表明在淤泥质河口水沙运动数学模型中必须同时考虑粘性和非粘性泥沙的输移。     

黄河宁蒙段河道水沙输移过程的仿真分析

通过建立河道水沙仿真系统模型,系统的模拟了天然状态下宁蒙河道泥沙的输移过程,并与现状条件下该河段泥沙输移过程进行比较.结果表明:龙羊峡和刘家峡水库建成运行后,由于水库拦蓄作用,宁蒙河段入口下河沿站1969-2003年累计减少输沙量25.9966×108t,说明上游梯级水库的蓄水拦沙作用显著地减轻了宁蒙河段的淤积过程.宁...     

长江口岸滩近期演变及南水北调工程的可能影响

根据近几十年长江口前沿滩的地形观测资料和大通站输沙量资料，揭示了入海泥沙量变化对河口前沿岸滩冲淤的重要影响，初步估计：在年调水总量不超过450亿吨的背景下，入海泥沙的减少将＜0．2亿t/a，河口潮滩的冲淤动态不会发生实质性变，但同时指：当南水北调和流域的其它入人类活动叠加时，其影响不容忽视。     

西江梧州段水沙变化及原因分析

分析了西江大湟江口-梧州段水沙组成,并采用不均匀系数分析其年内变化;通过相关分析研究降水与年径流量及年输沙量的关系;利用双累积曲线分析人类活动对水沙的影响;利用Morlet小波对梧州站年径流量及年输沙量进行突变分析;采用水文分析法量化降水与人类活动对水沙变化的影响。结果表明:2006年长洲水利枢纽正式运行导致地区水沙分布发生明显变化;年径流量和年输沙量年内分配具有一定的不均匀性;气候因素的变化只是西江年径流量和年输沙量变化的主要原因之一;在不受降水变化影响的情况下,西江年输沙量的变化,主要是人类活动影响流域侵蚀产沙的结果。     

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.     

长江流域干流水沙阶段性分析

由于自然因素和人类活动的影响,近年来长江水沙过程发生了变化,径流量和输沙量变化尤为引人关注。采用Mann-Kendall检验方法和累积距平方法分析了长江流域干流屏山站,屏山站,朱沱站,宜昌站,汉口站和大通站(1956～2009年)年径流和年输沙量的变化情况。结果表明,长江流域年径流量阶段性变化大体上分为,上游:丰-枯-丰3个阶段,中下游无明显趋势变化。年输沙量上游:枯—丰—枯—丰—枯共5个阶段,中下游:丰—枯两个阶段。并且年径流量在2006年前后发生明显突变,年输沙量除屏山站在1962和2006年发生突变,朱沱站在2001年出现突变外,其他站点无明显突变。     

黄河内蒙古河段输沙量与淤积量计算方法

基于多沙河流"多来多排"输沙基本公式,建立了考虑上站来沙量、前期累计淤积量、临界输沙水量及干支流泥沙粒径影响的输沙量一般表达式。进而根据黄河内蒙古河段1953—2010年实测水沙资料,得到了内蒙古巴彦高勒—头道拐全河段及巴彦高勒—三湖河口和三湖河口—头道拐分河段的年输沙量公式,并根据输沙率法采用建立的输沙量公式计算了各河段1953—2010年的逐年冲淤量。选取三湖河口—头道拐河段的计算结果分析表明,在输沙基本公式基础上增加前期累计淤积量、临界输沙水量及干支流泥沙粒径参数,所得公式计算的年冲淤量与实测值之间的相关系数R2由基本公式的0.41依次提高到0.50、0.75和0.80,说明在基本公式基础上进一步考虑这些参数的必要性。此外,全河及分河段输沙公式计算所得输沙量及各河段冲淤量和累计淤积量与实测值的符合程度均较好,表明建立的输沙公式能够用于不同水沙条件下的输沙量和冲淤量计算,可为分析内蒙古河段的输沙特性和长期淤积趋势提供参考。     

亚热带中小型山溪性河流—宽陆架系统“源—汇”过程

中小型山溪性河流易受极端事件和人类活动影响,且对环境变化响应敏感,在大陆边缘物质循环过程中发挥着十分重要的作用,但学术界对它们的重视程度不够。以闽江—东海陆架系统为例,通过资料收集、遥感解译、样品采集与分析等方法,系统研究了亚热带中小型山溪性河流—宽陆架系统的“源—汇”过程。研究结果表明,人类活动引起的土地利用变化使得闽江入海径流量和泥沙通量在波动中略有增加,但水库的建设显著减少了入海泥沙通量,并且减弱了水沙通量的季节差异,河流入海泥沙通量变化对流域人类活动敏感且响应迅速;河口水体环境、悬浮体浓度、沉积物粒度组成及陆源有机碳埋藏的空间分布格局均显示,闽江入海泥沙主要分布在闽江河口附近海域,其中粗颗粒泥沙在水动力的作用下主要堆积在河口水下三角洲平原及前缘,细颗粒泥沙主要堆积在水下三角洲前缘斜坡及前三角洲附近海域,仅有少量细颗粒泥沙沿岸向外输运并沿途沉积,与大河流—宽陆架系统及中小型山溪性河流—窄陆架系统显著不同。河口人类活动及极端事件通过改变沉积物组成、环境动力、入海泥沙通量等方式对河流—陆架系统的“源—汇”过程产生显著影响。在当前流域来沙量锐减、河口地区海砂开采等人类活动强度增大的情况下,有必要加强相关研究。     

径向基神经网络模型在杭州湾北岸岸线变化中的应用

基于杭州湾北岸龙泉—南竹港弧形岸段实测岸滩断面与长江入海控制站大通站年输沙量资料,对杭州湾北岸岸线的变化及其趋势进行探讨。研究结果表明：受长江入海泥沙减少以及热带气旋和人类活动作用等影响,近10年来杭州湾北岸岸滩处于侵蚀状态。灰色关联分析进一步揭示,杭州湾北岸不同等深线的进退对长江入海泥沙减少的响应在时间尺度上有一定的滞后。同时,不同等深线的进退亦展现较强的相关性特征。鉴于此,利用大通年输沙量和不同等深线进退的耦合关系,进一步构建了基于长江入海泥沙和杭州湾北岸等深线变化的径向基神经网络岸线预报模型,其中模型输入向量为当年大通站年输沙量和杭州湾北岸-3m、-5m、-8m等深线距离大堤的位置,输出向量为次年0m岸线距离大堤的位置。经检验,构建的径向基神经网络岸线预报模型误差小于20%,可用以预报杭州湾北岸岸线的动态变化。     

黄河流域水循环演变若干问题的研究

从若干方面的研究结果揭示了黄河流域水循环发生的巨大变化.水循环是水资源科学评价与合理开发利用的基本依据.水循环主要要素的变化取决于气候条件的变化与人类活动的影响.对前者宜采用适应性对策,在研究气候变化的基础上,分析水循环变动的规律并预测其趋势,制定相应的适应性措施;对于后者则应加强水资源开发利用的科学管理,以维持流域天然水资源的可更新(可再生)性.     

长江流域水沙周期特征及可能影响原因

运用小波变换的方法研究了长江流域干流站(屏山站、宜昌站、大通站与汉口站)以及位于支流嘉陵江流域的北碚站近40年来月均流量与输沙率,研究认为:(1)水利工程(本文主要指水库)对下游河道输沙率的影响远远大于对流量的影响;(2)葛洲坝是低水头径流式发电站,对下游流量变化影响不大,虽然在建库初期对输沙率有一定影响,导致下游河床下切,但远未达到使输沙率固有的1年周期受到影响的程度;(3)三峡大坝的建设已经对下游输沙率产生严重影响,使其固有的1年周期消失,但三峡大坝下游河道输沙率对这种影响的响应与距三峡大坝的距离成反比,即愈往下游,输沙率受三峡大坝的影响愈小;(4)输沙率变化对水利工程影响的敏感程度受流域尺度的影响,流域尺度越大,其反应就愈迟钝,反之亦然。     

长江口南槽季节性冲淤变化及其对河流入海水沙响应关系的初步研究

本文利用长江口南槽1989年12个月的实测地形图和大通站相应的水沙资料,采用GIS技术和数理统计技术分析了南槽的地形变化及其与河流来水来沙的关系.结果表明南槽水深与大通站各月平均流量、输沙率和含沙量之间有明显的相关性,说明河口冲淤对流域水沙变化有敏感响应;河槽的响应具有1～1.5月的滞后性.     

黄河三角洲海岸带陆海相互作用概念模式

根据陆海相互作用的观点,黄河流域、黄河干流、河口三角洲及其邻近海区的生态环境相互联系,组成了一个有机的生态系统链,可称为黄河-渤海生态系统。黄河流域的降水量、土壤植被条件使黄河干流具有水少沙多、水沙异源和水资源缺乏的特征。干流入海水、沙通量变化影响了黄河三角洲地区的侵蚀、堆积和发育过程。黄河物质入海后在河口及邻近海域形成了具有高生产力的生态环境和著名的渔场。据此绘出了黄河-渤海生态环境内各环节相互联系的概念模式图,并提出了黄河流域大面积水土保持和南水北调工程逐步展开等新环境下,本区陆海相互作用的研究方向。     

Research on Climate Feedback of Human Water Use and Its Impact on Terrestrial Water Cycles —Advances and Challenges

The terrestrial water cycle is the mutual transformation of surface and near-surface water, which controls the supply of fresh water resources. It is affected by human activities, solar radiation and gravity, as well as climate and environmental conditions. Inter-basin water transfer, irrigation, crop cultivation and harvesting, exploitation of groundwater water and other human activities lead to the change of spatial and temporal distribution of soil moisture, the underground water level, surface albedo, surface evaporation, as well as water and energy exchange between land surface and atmosphere. Human water use generates important feedback on the climate and changes the processes of the terrestrial water cycle significantly. The spatial and temporal distribution of precipitation in China is uneven. In addition, human activities further exacerbate the fragility of water resources and the contradiction between supply and demand, posing a serious challenge to the sustainable development of social economy. Therefore, understanding the laws and mechanisms of terrestrial water cycle change is very important for water resources utilization and human sustainable development. From the perspective of climate change and human activities, this paper summarized the impact of human activities on terrestrial water cycle and the progress of climate feedback research. It is urgent to consider the evolution of terrestrial water cycle and its climate under the dual impact of natural and human activities, and develop the large-scale land surface hydrological models and climate models with human water use, crop planting and irrigation, lateral groundwater flow. From the perspective of a fully coupled system, we need quantitatively to assess the climate feedback of human water use and its impact on the terrestrial water cycle process, and to explore its mechanism. We need to distinguish the contribution of human water activities and global climate change to the evolution of terrestrial water cycle in the context of climate change, and to propose water resources management strategies to address climate change.     

三峡水库初期蓄水对长江口淡水资源的影响

2003年6月1~15日和同年10月20~31日三峡水库进行了初期蓄水。6月份水库蓄水后使下游大通流量减少了37%,长江口的淡水资源的持续时数降低了40%,最大盐度增加了3倍,平均盐度增加了6倍;10月份水库蓄水使大通流量减少了1/2,淡水资源的持续时间呈现下降趋势,最大盐度增加了3倍左右,平均盐度也有类似的表现。再从流量的沿程变化、流量的变化程度、影响河口淡水的持续时间、河口淡水资源影响因子方面进行了讨论,认为三峡蓄水是这两次河口淡水资源减少的主要原因。     

我国过去50a来降水变化趋势及其对水资源的影响(Ⅱ):月系列

应用全国范围内的678个气象站1951-1998年长系列逐月降水资料, 用线性回归方法研究降水量的变化趋势, 同时结合长江、黄河和松花江主要控制水文站同期的径流资料, 研究径流对气候变化的响应. 结果表明: 降水的年内变化表现出较大的区域特性, 最显著的变化特点是秋冬季 (8～12月) 东部地区降水量普遍减少, 1～3月江南地区降水有增加趋势. 气候的上述变化趋势对我国干旱的西北地区有利, 该区河流径流量有明显增加; 另一方面, 夏季降水的增加可能会导致洪水事件的濒发, 与此同时, 降水量的年内不均匀变化, 特别是在 8～12月长时间的降水减少趋势, 导致枯水期径流的减少, 从而加剧秋冬季水资源的供需矛盾. 长江、黄河和松花江主要控制水文站6个站1～4月径流基本上表现为增加趋势, 而6～12月大多表现为减少趋势, 只有黄河上游唐乃亥站6月, 长江下游大通站7月和松花江哈尔滨站8月径流为增加; 另外, 气候变暖使发源于青藏高原的长江(宜昌站3、 4月)和黄河上游(唐乃亥站4～6月)的春季的融雪过程提前, 融雪期径流增加.     

长江下游潮流界变动段三益桥边滩与浅滩演变驱动机制分析

潮流界变动段的边滩与浅滩演变关联性强，同时受径潮流水动力、供沙来源及人类活动等多重影响，是航道治理与疏浚维护的重点河段。通过对三益桥河段1976—2017年期间河床冲淤、汊道分流比、三益桥边滩及浅滩演变过程的分析，明确三益桥边滩及浅滩演变的驱动机制。2012年以来三益桥边滩12.5 m水深以浅滩体体积为增大态势，大水年份边滩以淤积为主，设计航槽及深槽以冲刷为主，中水年份边滩淤积厚度小于深槽。上游五峰山弯道河势稳定，具有阻隔上游和畅洲河段河势、汊道分流比调整等传递作用，三益桥边滩淤涨（长）与上游和畅洲河段河势及汊道分流比调整的关系不显著，主要与流域来流流量大小及过程、上游河道冲刷供沙等相关。洪季三益桥上浅区碍航程度大于枯季，汛前中水流量（大通水文站流量介于26 000~34 000 m³/s之间）持续天数长的年份碍航程度大于大洪水年份同时期；因此，流量过程决定边滩与浅滩的冲淤分布，中水流量持续时间长短及供沙量大小决定三益桥边滩淤积量及浅滩碍航淤积量。