特枯水情对长江中下游悬浮泥沙的影响

基于长江中下游气象资料、历史水沙资料和2006 年10 月现场水沙观测资料, 分析了 典型枯水年大通站的月均径流量和输沙率特征、2006 年特枯水情产生的气候背景以及对长江中下游含沙量和悬沙粒径产生的影响。分析表明, 枯水年长江干流输沙量有显著的减少, 2006 年特枯水情下大通站汛期输沙量仅占多年平均值(1985-2000 年) 的19.8%。在特枯水情 和三峡工程蓄水的背景下, 2006 年10 月长江中下游含沙量平均为0.057 kg/m³, 只占 2003-2005 年10 月平均值的20.6%。2006 年10 月长江中下游悬沙中值粒径平均为4.8 µm, 悬沙中值粒径只占多年平均值的26.3%, 占近期平均值的41.8%。含沙量、悬沙粒度和中游 河床冲淤特性的综合分析表明, 城陵矶-湖口河段水沙垂向交换强, 是三峡兴建以后近期河 道调整频繁的河段。洞庭湖和鄱阳湖对长江干流含沙量的贡献较大, 尤以鄱阳湖的贡献最大, 长江中下游其他支流对长江干流含沙量的贡献较小。汉江和巢湖对长江中下游悬沙粒径的影响相对较大, 而洞庭湖和鄱阳湖则对悬沙粒径的影响相对较小。     

塔里木河干流年径流量变化及其人为驱动因素关联分析

根据塔里木河干流1957～2008年的年径流量监测数据,利用线性回归法,对干流年径流量时间序列变化趋势进行分析,并借助相关分析和主成分分析法甄别影响径流变化的主要人为驱动因素。结果表明:近50多a来,塔河干流的年径流量呈显著递减趋势,与干流来水量变化趋势一致;人类活动自1975年左右开始明显的影响径流量,有效灌溉面积、农业人口、耕地面积和一产比重与径流变化相关程度最强,以引水灌溉为主体的农业经济活动成为影响径流变化的最重要因素;人类活动对径流变化的影响程度沿河道自上而下表现出逐渐增强的趋势。     

长江干流日径流序列的多重分形特征

基于长江干流寸滩、宜昌和大通三个主要控制水文站多年的日径流资料,运用多重分形消除趋势波动分析 (MF-DFA)等方法,识别长江流域不同空间尺度上径流序列的多重分形特征,并采用推广的乘积阶次模型,对多重分形谱进行拟合。结果表明: (1)长江干流的日径流序列具有自相似的多重分形特征,该多重分形特征是由序列内在的长程相关性引起的;(2)长江干流日径流序列的多重分形谱可用推广的乘积阶次模型进行描述,模型拟合的参数a、b可作为该水文站点的特征参数,能够对降雨径流模型有效地进行检测;(3)长江干流日径流变化的复杂程度具有空间差异性。下游大通水文站径流序列的奇异性大于上游两站点,其径流变化过程更为复杂,而上游两站奇异性相差不大。造成三个站点径流过程变化复杂程度差异的主要原因,包括集水面积、来水组成、降水特点和下垫面状况等。     

滇西地区枯水径流与水资源的开发利用

滇西地区地处横断山区或高山峡谷区,水利资源丰富,不径流年内分配不均衡,枯水季节供需矛盾甚大。为了合理的开发该区的水利资源,对水资源利用作出新的估算和评价,计算分析枯水流量,开展枯水径流研究,提高枯季径流预报精度,对促进工农业     

长江干流河道对流域输沙的调节作用

利用长江干流和主要支流上测站1956~2004年的输沙量资料,对干流未测区域的来沙进行了估计。根据泥沙平衡 (Sediment budget) 概念,对长江干流河道的冲淤对来水来沙的响应以及对入海泥沙的影响进行研究发现,长江干流屏山至大通河道平均淤积速率为88.58×10⁶ t/a,河道淤积占总的来沙量及大通站输沙量比例分别为14%与21%。由于河道淤积,大通站输沙量减少了17.5%。总体来说上游淤积较轻,宜昌至汉口区间淤积严重,汉口至大通区间为微冲。长江干流的河道冲淤与流域总的来沙具有显著的相关关系,但各段河道的冲淤对流域来沙的响应各不一样。上游的冲淤与流域的径流量和来沙量均没有很好的相关性,宜昌-汉口段河道冲淤的变化与宜昌站的来沙具有显著的相关性;影响汉口-大通间河道的冲淤变化的主要因素是流域的来水量,河道的冲淤与大通站径流量的存在显著的负相关关系。三峡水库蓄水后整个长江干流的冲淤形势发生了根本的变化。三峡水库的蓄水运用有效地减轻了洞庭湖的泥沙淤积,同时也降低了洞庭湖的对长江干流泥沙的调节作用;长江上游干流河道淤积增强,中下游河道出现冲刷,但不同的河段表现不一;中下游河道冲刷量小于预测值,三峡水库的蓄水运用直接导致了长江入海泥沙的减少。     

塔里木河干流径流损耗及其人类活动影响强度变化

依据塔里木河干流1957-2008 年的年径流量监测数据,计算出干流年径流损耗量,利用线性回归法,对干流年径流损耗量时间序列变化趋势进行分析,建立影响径流损耗的社会经济指标体系,运用层次分析法和权重加权法剖析人类活动影响强度变化趋势,并探讨人为径流损耗的主要原因。研究结果表明：① 近50 多年来,塔河干流年径流损耗量表现出递减变化趋势,但上、中、下游存在差异,上游增加显著,增速约为2.09×10⁸ m³/10a,而中、下游递减趋势显著,减速分别为1.61×10⁸ m³/10a 和2.30×10⁸ m³/10a;② 干流来水量与径流损耗量之间呈明显的正相关,R² = 0.9996,可认为来水量减少是诱发径流损耗量减少的直接原因;③ 人类活动强度指数与人为径流损耗量之间亦呈显著的正相关,R² = 0.9822,说明自20 世纪70 年代中期开始,随着人类活动强度的逐渐增大,人类活动对径流损耗的干扰就处于一个扩大和加重的过程;④ 人口增长、产业结构调整、居民对物质经济的追求等社会经济活动是引起人为径流损耗量增加的主要原因。     

近50年怒江流域中上游枯季径流变化及其对气候变化的响应

利用长序列观测记录,分析怒江流域中上游1960~2009年枯季气温和降水的变化规律,探讨近50 a来该流域中上游枯季径流变化特征及其对气候变化的响应规律。结果表明：怒江流域中上游冬季和春季气温均有上升趋势; 怒江流域中上游春季和冬季降水量均有增加的趋势;怒江干流道街坝站冬季和春季平均流量都有显著的增加趋势;无论是年最小1、7、30及90 d流量等枯季极值流量,还是75%,90%,95%等不同保证率枯水径流特征值,1990 s和2000 s均远高于其他年代,说明20世纪90年代以来怒江流域枯水径流有较为明显的增长。     

贡嘎山东坡不同流域河川径流特征对比分析

选取贡嘎山东坡海螺沟流域冰川河和森林区不同尺度3条沟,结合最近10余年的径流和相应的降水、温度等资料,运用径流分割、相关分析等方法对相邻的冰川区和森林区河川径流组分、年内分配、年际变化进行对比分析.结果表明:海螺沟冰川河是冰川融水(50.1%)、地下水(27.9%)、降水(18.2%)混合型补给的河流,6.9月径流组分主要是冰川径流(62.3%)和降雨径流(22.7%),枯季径流主要成分是地下水(67.9%)和融雪径流(22.55%),年内分配不均匀系数为0.76;森林区河沟枯季以地下水补给为主,湿季以降水补给为主,黄崩溜沟和马道沟年内分配差异较大,不均匀系数分别为0.90、1.11,观景台沟年内径流过程较稳定,不均匀系数为0.70.最近10余年来,冰川河的年径流量呈单调上升趋势,年递增率为0.93 m3/s,其中夏季径流量增幅最为明显,冬春季节气温的升高、春秋季降水量的增加以及全年水面蒸发量的显著减少可能是其径流变化的原因.森林区观景台沟径流量多年变化不显著,变差系数为0.09,年递增率为-0.004 m3/s,夏季径流减少幅度最大,降水量的减少是主导因素,该沟雨季径流量的波动变化控制着年径流量多年变化.森林区对气候变化的敏感性小于冰川河.     

长江干流径流的时序结构与长期记忆

基于宜昌、汉口、大通3个典型控制站的长期月径流序列,本文采用奇异谱分析方法、消除波动趋势法 (DFA) 等手段,识别长江干流径流序列的趋势、突变、周期振荡等时序结构及其长期记忆特征。主要结论有：①长江干流径流序列存在明显的准15年周期振荡特征,该周期振荡1970s以来受到某种扰动而弱化;② 宜昌站径流序列于1926 年、1970 年发生两次突变,均以径流减少为特征;汉口站径流序列于1955a发生突变,也以径流减少为特征;大通站径流于1955年、1988年发生两次突变,前者以径流减少为特征,后者以增加为特征;③ 长江干流月径流序列存在较强的确定性成分,长期记忆特征明显;集水面积越大,径流序列的长期记忆越强,表现出明显的记忆累积效应。     

近60年鄱阳湖水情演变特征

以鄱阳湖及出入河流组成的复合水系统为研究对象,系统分析了湖泊关键水情要素的演变特征及其影响因素。基于近60年鄱阳湖水位、长江干流径流以及鄱阳湖主要入湖河流径流等综合数据集,采用Mann-Kendall检验和Sen’s slope法分析了鄱阳湖水情演变趋势与程度。结果表明,鄱阳湖水位、五河径流和长江径流在洪水期和枯水期呈现不同的变化趋势。鄱阳湖各站点特征水位(除康山站外)、流域五河各站点特征径流(除李家渡站外)、长江干流各站点特征径流(除宜昌站外),其他站点变化趋势基本一致,个别站点变化不一致是由于各支流在降水、人类活动等诸多方面具有差异性。就趋势变化而言,1970年以前鄱阳湖水位、流域五河(赣江、抚河、信江、饶河和修水)来水和长江径流均呈下降趋势,1970―1990年三者均处于不稳定的波动变化阶段,而1991―2004年三者均呈上升趋势,但2005年以后河流最大径流和湖泊水位呈明显下降趋势。     

基于小波分析的长江和黄河源区汛期、枯水期径流特征

利用db3小波分解和重构1965~2007年长江源沱沱河站、直门达站和黄河源吉迈站、唐乃亥站春汛期、夏汛期和枯水期流量数据,除沱沱河外,各站春汛期、夏汛期和枯水期流量皆呈下降趋势,各站流量下降速率依次为夏汛期>春汛期>枯水期。沱沱河站多年流量呈增加趋势,夏汛期变化速率依然高于春汛期。应用复Morlet小波分别分析上述4个水文站实测流量的周期特征。黄河源总体存在11~12a波动周期;长江源春汛期有4~6a波动周期,夏汛期有13~14a波动周期。不同流域春汛期、夏汛期和枯水期主周期分布规律不同。     

1766～1911年黄河中游汛期水情变化特征研究

根据1766～1911年万锦滩汛期涨水情况的历史文献记录,重建研究时段内黄河三门峡断面逐年汛期流量R(109m3/a)和汛期开始时间T(侯尺度),其平均水平分别为径流量R=51.06×109m3/a,汛期开始时间T平均情况为7月上旬(7月第2个侯),对应于梅雨结束平均日期。研究时段内,1840 s前流量平,汛期开始时间总体较稳定;1840～1850 s流量普遍偏丰,汛期到来偏晚;1860 s开始流量减少,汛期提前,此阶段持续约40 a左右,是近300 a中黄河中游产流微弱持续最长的1个时期。     

60年来洞庭湖区进出湖径流特征分析

采用集中度与集中期、M-K趋势检验法、变差系数法等方法对洞庭湖入湖径流河流（荆江三口、湖南四水）和出湖径流（城陵矶）年径流量序列进行分析。结果显示：① 洞庭湖区径流集中期为每年6~7月份,最大径流出现时间为6月底7月初;径流集中期合成向量方向介于103.2~190.2°之间,均能够反映各河流进出湖径流量最大值出现的月份。② 径流变差系数介于0.194~0.761之间,说明径流年际变率大。各河流径流极值比均在0.6以上,径流量衰减较为明显。③ 从径流的丰枯交替规律来看,湖南四水水量分配相对较为平均。荆江三口以藕池口丰水年和枯水年概率最大,分别占到32.79%和57.38%,径流年际变化较为剧烈,不利于水资源的合理利用。     

长江磷和硅的输送通量

于1997年枯水期 (11月~12月) 和1998年丰水期 (8月和10月),对长江流域从金沙江至河口干流和主要支流、湖泊各种形式的磷和硅酸盐进行了调查。长江干流枯、丰期颗粒磷和总磷浓度变化几乎是同步的,上游快速增加,中、下游下降且变化不大;溶解态磷和硅酸盐浓度变化较小。枯、丰期各种形式磷和硅酸盐通量从上游至中、下游呈增加趋势。枯水期长江各种形式磷和硅酸盐通量,大部分是由中、下游贡献的,其中一半以上来自于支流和湖泊。丰水期各种形式磷和硅酸盐的输送,仅上游支流贡献了一半以上的颗粒磷,其余大部分是由干流贡献的。颗粒磷所占的比例,上游高于中、下游,丰水期高于枯水期,干流高于支流,主要与悬浮泥沙含量有关,颗粒态磷是长江磷的主要贡献者。溶解态磷的输送通量,枯水期干流中有机磷略占优势,支流中有机和无机磷各占一半;丰水期均是无机磷占优势。长江水中各种形式磷和硅酸盐的输送通量和总磷、磷酸盐的输出通量主要受径流量所控制,特别是硅酸盐通量具有比磷更加明显的随径流而增加的特征。本文提出了长江各种形式磷和硅酸盐的输送通量方程式及总磷、磷酸盐的输出通量方程式。     

珠江流域多尺度极端降水时空特征及影响因子研究

基于珠江流域74个气象站点1952~2013年逐日降水和气温数据,采用POT抽样、Mann-Kendall（MK）趋势检验、泊松回归等方法,从降水量级、降水频率及发生时间等方面系统分析了珠江流域年、雨季及旱季3个时间尺度上的极端降水特征,并从降水对温度变化响应及ENSO影响等角度,探讨了极端降水变化特征的机理。研究表明：① 珠江流域极端降水年内分布不均,多发于4~9月,其中6月份发生频率最高;② 珠江流域极端降水频率在雨季及年际间分布较为均匀。但在旱季,珠三角地区极端降水在不同年份差异性较大;③ 在雨季及年际尺度上,极端降水年序列趋势性并不显著;而相对干旱季节,极端降雨量级、发生频次均随年份增加呈显著上升趋势,且发生时间提前。珠江流域农业以水稻(Oryzasativa)种植为主,旱季极端降水增加易导致冬汛及其引起的作物倒伏与农田渍涝等灾害,同时对秋冬防洪提出新的挑战,需要引起人们的关注;④ 温度升高和ENSO事件对珠江流域极端降水过程有显著影响。从ENSO影响的角度讲,在厄尔尼诺年,珠江流域西部极端降水量级和频率增加,而流域东部沿海区域极端降水量级减少,时间延后。     

常流河向季节河转变过程中河床适应性调整及对行洪影响--以黄河和滹沱河为例

研究黄河和滹沱河对季节河化的适应性调整，发现季节化程度较高的滹沱河下游河床断面和平面形态调整幅度不大，而河床的糙率成倍增加造成下游的小水大灾现象；黄河下游近年流量减小，不断断流，主槽淤积，虽然河槽断面形态在游荡段变得更窄深，但主槽明显变小、变窄、变高，构成下游近年出现的小水大灾现象的主要原因。     

长江巨洪前期物理因子的配置

提出了长江巨洪前期物理因子配置的概念，在每一次巨洪发生之前，影响巨洪的主要物理因子之间一般都会表现出相似的特征，即出现一些固有的配置，这些配置正是长江发生巨洪的强信号，对长江巨洪的预测研究具有重要的指示作用。     

黄河下游河道断面形态参数变化及其水沙过程响应

基于1965—2015年黄河下游花园口、高村、泺口站的逐年水文和汛前河道断面的实测资料，分析了河道断面形态参数（河道断面面积，河道宽深比等）的变化，以及对河道断面形态与来水来沙间的关系做出定量化分析。结果表明：主槽断面形态参数与水沙搭配以及前期断面形态密切相关，沿程3个断面形态参数调整方式存在显著差异。河宽调整幅度沿程减小，辫状河段变幅最大，尤其在1986—1999年，辫状河段萎缩程度最为严重，其次为弯曲河段，顺直河段横向调整幅度最小。受到前期断面形态的影响，辫状河段河道断面调整方式既有横向展宽（萎缩）又有垂直加深（淤积）；弯曲河段河道宽深比与流量呈较弱的正相关关系，具有横向和垂向的调整方式；而顺直河段的宽深比与流量呈负相关关系，与来沙系数呈正相关关系，河道以垂直加深（淤积）为主。     

The relationship between ENSO cycle and high and low-flow in the upper Yellow River

Firstly, the hydrological and meteorological features of the upper reaches of the Yellow River above Tangnag are analyzed based on observation data, and effects of EI Nino and La Nina events on the high and low flow in the upper Yellow River are discussed. The results show El Nino and La Nina events possess consanguineous relationship with runoff in the upper Yellow River. As a whole, the probability of low flow occurrence in the upper Yellow River is relatively great along with the occurrence of El Nino event. Moreover, the flood in the upper Yellow River occurs frequently with the occurrence of La Nina event. Besides, the results also show dissimilarity of El Nino event occurring time exerts greater impact on high flow and low flow in the upper Yellow River, that is, the probability of drought will be greater in the same year if El Nino event occurs in spring, the high-flow may happen in this year if El Nino occurs in summer or autumn; the longer the continuous period of El Nino is, the lower the runoff in the upper Yellow River is.     

三峡大坝下游水位变化与河道形态调整关系研究

三峡水库蓄水利用已有13年,对坝下游洪、枯水位和河道形态调整的影响已初步显现,通过对1955-2016年长江中游水位、河道地形等资料的分析,结果表明：① 坝下游各水文站同流量枯水位下降、洪水位变化不大,最低水位上升,最高水位下降趋势;② 2002年10月-2015年10月枯水河槽冲刷量占平滩河槽冲刷量的95.5%,冲淤分布由蓄水前“冲槽淤滩”转为“滩槽均冲”,不同蓄水阶段存在差异;③ 河槽冲刷过程中,上荆江及以上河段枯水位下降趋势趋缓,下荆江及以下河段下降速率增加,应采取防控措施遏制河道水位下降趋势;④ 枯水河槽冲刷是长江中下游航道水深提升的基础,枯水位降幅小于深槽下切深度,在河道和航道整治工程综合作用下航道尺度提升,提前5年实现了2020年航道尺度规划目标;⑤ 平滩水位以上河槽形态调整不大,在河床粗化、岸滩植被、人类活动等综合作用下河道综合阻力增加,出现了中洪水流量—高水位现象,应引起足够重视。三峡水库汛期调蓄作用可有效提升中下游洪水防御能力,但不排除遭遇支流洪水叠加效应,中下游洪水压力仍然较大。