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.     

大通站水沙关系演变驱动因素分析

大通水文站是长江进入河口的第一个关键界面,其水沙关系的变化不但直接影响河流本身的发展演变,也影响着河口三角洲的发育过程。深入研究大通站水沙关系的驱动因素,有助于更好地认识长江流域的输沙规律,可为流域地貌演变和对人类活动响应的深入研究提供科学依据。本文基于数理统计方法,重点从降水变化、径流变化、水利水土工程等方面定性定量地研究了气候变化和人类活动对大通站水沙演变过程的影响,结果表明：1954—2000年间降水量和输沙量变化特征较为一致,说明气候变化在一定程度上影响着大通站泥沙输移的变化过程,其更多地体现在对泥沙输移长期性变化的影响方面;2001—2010年输沙量急剧下降,大型水利工程的实施等人类活动对泥沙输移的影响是近10年来大通站入海泥沙急剧变化的直接诱因和主要原因,其主要体现在短时间尺度上。     

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.     

长江入海水沙变化的回归分析

根据大通站1951－1999年的流量和输沙率的资料，对流量－输沙率之间做了回归分析，指出多年平均月均流量－输沙率之间的相关性、各年月均流量－输沙量之间的相关性、各月月均流量－输沙率之间年际变化相关性和年均流量－输沙率之间的相关性。最后还分析了大通站的水沙变化趋势，得出两者变化趋势的规律。     

长江口表层沉积物粒度时空分布特征

结合近期长江口558个表层沉积物采样资料，分析了长江口表层沉积物时空分布特性，得到了近期长江口表层沉积物中值粒径和沉积物类型分布特征。横沙以上海域表层沉积物粒径洪枯季变化较小；浑浊带海域洪季粗，枯季细；口外海域则枯季粗，洪季细。横沙以上和口外海域沉积物类型洪枯季变化较小，浑浊带海域沉积物类型变化较复杂。无论洪枯季北港表层沉积物最粗，北槽次之，南槽最小。表层沉积物大小潮变化较小，两次采样平均差别为9.7％；沉积物年际变化随大通流量和输沙量的变化而变化。近十五年来，长江口表层沉积物类型变化较大的区域主要是北支上段、南北港分流口、北槽和南槽浑浊带海域，主要与河槽的自然演变和人类活动有关。结合Pejrup新三角图对长江口各沉积动力环境进行分区，对比各沉积环境亚区的粒度特征，并对黄河口、长江口、珠江口表层沉积物粒度参数进行对比。     

荆江近岸河床演变对水沙条件的响应探讨

近岸河床的变化对于险工段河势稳定、护岸及堤防的安全产生影响。1990年代以来,尤其三峡水库蓄水运行后,上游来沙大幅减少,荆江河床普遍发生了冲刷,近岸河床发生了相应调整。主要结合荆江河段近岸河床监测资料及已有分析成果,从三个方面分析近岸河床演变对水沙条件变化的响应,一是近岸河床冲刷坑特征值与水沙条件的关系;二是近岸岸坡稳定性对水位变幅的响应程度;三是近岸河床平滩河道形态尺度对水沙过程的响应程度。通过计算分析得出近岸河床特征值与水沙定性及定量的关系。     

长江流域干流水沙阶段性分析(1956～2009年)

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。     

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。     

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。     

长江上游近期水沙变化特点及其趋势分析

对长江上游主要控制站水沙量进行了统计分析。近期长江上游水沙变化特点主要表现为:与1990年前相比,1991-2002年宜昌站年均减少沙量约1.3亿t;金沙江屏山站年均增加沙量约0.35亿t,其占宜昌站的百分数由51.8%增加到71.9%;嘉陵江北碚站年均减少沙量约0.985亿t,占宜昌站的百分数由25.7%减小至9.1%。采用滑动平均法以及Spearman秩次相关检验和线性回归检验等方法,对屏山、北碚和宜昌等3站水沙变化趋势进行了分析,分析结果表明:宜昌站径流量无趋势性变化,但输沙量有减小趋势;北碚站水沙减小趋势均较为明显;屏山站径流量无趋势变化,但输沙量有一定的增大趋势。另外还对影响长江上游水沙变化的降水量、水土保持措施、水库拦沙以及人类活动增沙等主要因素进行了分析。     

黄河头道拐水沙变化多元驱动因子贡献率分析

根据1950—2010年水沙实测资料,采用统计分析方法,通过构建非线性响应模型,辨识了水沙变化主导驱动因子,定量评估了多因子对黄河上游头道拐水沙变化的贡献率.结果表明:头道拐1950—2010年多年平均径流量减少速率为2.23亿m3/a,多年平均输沙量减少速率为0.027亿t/a,1987—2010年径流泥沙减少趋势更为明显,同期输沙量减幅明显大于径流量减幅;1969—2010年气候因子和下垫面因子对头道拐站年径流模数和年输沙模数变化的贡献率均约为2:8,下垫面因子明显占主导地位,其中宁蒙灌区年引水量对年径流模数变化的贡献率最大,达到42%,龙羊峡和刘家峡等水库运用对年输沙模数变化的贡献率最大,达到34%.预计今后兰州以上径流变化和兰州至头道拐区间主要支流来沙变化两大自然因素将是头道拐水沙变化的主导因子;灌区引水和支流水土保持综合治理减沙对头道拐水沙变化的贡献率将居主导地位.     

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。     

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。     

新疆皮山河水沙特征分析

新疆皮山河中上游尚未建设控制性的水利工程,水沙变化特征因素基本处于天然状态下.利用皮山水文基本站50年的水文资料运用水文统计分析方法,从洪水峰量、输沙量与年径流、洪水与泥沙成因等方面分析水沙变化特性,水沙变化成因,为合理开发利用皮山河水沙资源提供参考.     

冲积性河流河床冲淤调整对洪水泥沙过程的响应——以黄河游荡型河段为例

为研究冲积性河流造床机理,基于能量耗散原理分析河床调整与水沙过程（变异特性）间的关系十分必要。以黄河游荡型河段为例,利用实测资料分析和平面二维水沙数值模拟方法,进行了各种洪水泥沙条件下河流冲淤规律的探讨。研究发现平滩面积、河相系数与径流泥沙特征值间存在的关联性映射出冲积性河流能量关系中的制约机制;不同洪水泥沙过程的河床冲刷强度变化具有阶段性,主槽累积刷槽效应与洪水泥沙过程有密切响应关系;高效输沙的洪水过程通过塑造最适宜的河床断面形态,能实现最佳输沙效率与主槽的最大冲刷。在不同漫滩洪水条件中,综合系数Φ最大时的洪水过程具有最大累积刷槽效应,因此对应流量可作为黄河下游漫滩洪水的调控指标。     

岸滩侧蚀对航道条件影响的三维数值模拟——以长江中游太平口水道为例

长江中游河道岸滩侧蚀现象普遍,易对航道稳定形成不利影响,深入研究岸滩侧蚀冲刷机理及其航道响应过程具有重要意义。建立了考虑相邻土体影响的黏性岸滩侧蚀坍塌力学模式,以长江中游太平口水道为例,基于局部网格可动技术,构建了岸滩侧蚀及其河床冲淤变化的三维水沙动力学模型;在模型验证相似的基础上,分析了清水冲刷条件下腊林洲边滩侧蚀对太平口水道航道格局的影响。研究结果表明:模型可较好地模拟由岸滩侧蚀所引发的河势演变过程;上游来沙减少后,太平口水道河床以及未守护低滩部位将进一步产生冲刷;腊林洲边滩稳定与否,对太平口水道“南槽-北汊”航道格局的稳定具有重要作用。     

黄河中游区水沙时空分布及衰减分析

对黄河中游区水沙序列进行了分阶段季节统计分析，对比研究了２０多个流域的雨～水－沙关系，计算了各阶段水沙衰减量以及由于雨水衰减影响和水土保持工作影响的减沙量所占比重，对比分析了不同流域水沙变化状况，结果表明，８０年代以来，绝大多数站年输沙量大幅度衰减，主要是水土保持（包括水利工程措施）发挥了作用。     

不同含沙量水流对河床形态调整影响的实验研究

水沙条件变化后河床形态的调整是河流地貌学中一个极为重要的问题.但国内外学者基于不同的含沙量变化范围得出的结论刚好相反.采用过程响应模型实验方法,研究和验证了河床形态调整对于不同含沙量水流过程的复杂响应现象,从实验的角度部分地修正了Schumm关于水沙条件变化后河床形态调整方向的定性预测关系.     

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。     

黄河下游限制弯曲段河道冲淤数学模型

模型对黄河下游特有的来水来沙条件及河床边界条件下的河道冲淤规律进行了模拟。根据不平衡输沙理论,结合天然河道实际情况,将河道断面进行滩槽划分,采用综合阻力公式反映水沙条件变化,沉速计算考虑了含沙量特别是细颗粒影响,模型可应用于高含沙水流。验证结果与实测资料基本符合。