鸭绿江流域水沙输运的“源-汇”特征及其影响因素的集成分析

以鸭绿江流域为尺度,对鸭绿江流域上中下游水沙数据进行综合性分析。结果显示:鸭绿江流域径流量中游比上游年径流量增加一倍左右,下游比上游的年径流量增加倍数为一个数量级以上;大部分年份下游的年输沙量小于上游;随着中下游水利工程等人类活动的加剧,鸭绿江下游径流量和输沙量都有阶段性的减少,年际径流量和年际输沙量差异幅度逐渐增大,且输沙量减小的幅度和年际差异幅度比径流量更大,尤其是自20世纪60年代中期以来人类活动对输沙量影响比较显著。结合ENSO事件特征,指出气候变化引起的降雨量的减少是直接影响流域径流量减少的主要原因,也一定程度上造成了流域输沙量的减少。     

最近60年来气候变化和人类活动对山地河流入海径流、泥沙的影响——以胶东半岛南部五龙河为例

采用Mann-Kendall非参数检验法、累积距平法、有序聚类分析法及线性回归等数学方法,以胶东半岛五龙河流域为例,对最近60年来气候变化和人类活动对山地河流入海径流、泥沙的影响进行了研究。结果表明,20世纪50年代以来五龙河入海径流、泥沙量均呈现出显著的阶段性逐级减少趋势。最近60年来,五龙河年径流量和输沙量主要集中在6—9月;主要受年降水量变化影响,年径流量从1980年开始显著减少,并在1966年出现较大波动;受年降水和径流变化影响,年输沙量也分别在1966和1980年呈减少突变;总体来看,年输沙量减少的趋势性要强于径流量。除气候变化影响外,1966年以来流域内大面积坡耕地改梯田和园地、林地建设等人类活动,也是造成河流径流、泥沙减少的重要原因。整体而言,最近60年来,气候变化和人类活动因素对五龙河入海水沙总量减少的贡献率分别为70%—80%和20%—30%。     

椒江流域水沙变化特征及人类活动影响

在人类活动的影响下,径流和泥沙过程的变化受到越来越多人的关注。研究椒江流域水沙变化特征及人类活动影响因素,对椒江流域生态保护和高质量发展具有重要意义。利用椒江流域降水、径流、输沙和遥感影像等长期监测数据,采用多种方法综合分析椒江流域降水、径流和输沙演变特征,包括对椒江流域水文观测资料进行线性回归趋势分析,使用MannKendall突变检验法、滑动t检验法、距平累积曲线法和双累积曲线法进行水文序列的突变检验,使用小波和功率谱进行水文序列的周期分析。在此基础上,采用线性回归方法估算人类活动和气候变化对椒江流域输沙变化的贡献率,最后讨论了人类活动对椒江流域水沙变化的影响。结果表明：椒江降水量存在2～3、4～5、8～9和15～18 a周期;径流量存在2～3、8～9、14～15和18 a周期;输沙量存在2～3、8、12～15和19 a周期。永安溪、始丰溪年降水量、年径流量和始丰溪年输沙量没有显著变化,永安溪输沙量显著减少,63 a间下降了28%。人类活动对永安溪输沙减少的贡献率为86.5%～98.7%,对始丰溪输沙变化的贡献率为50.3%～83.2%。椒江流域水库建设使得年内流量高峰期由6月份向...     

48年来黄河入海水沙过程及其对流域人类活动的响应

黄河下游入海水沙现今出现急剧减少的趋势.水沙的季节性变化影响着年内的径流量、输沙量的分配情况.这种变化的影响因素有自然因素和人为因素两方面,而后者占主要地位.水沙的锐减对河口生态环境的变化有着负面影响.黄河干流已建成的大中型水库尤其是龙羊峡水库对入海水沙起着负面作用.     

我国中小河流入海水沙变化对人类活动响应——以滦河为例

基于1958—2008年滦河入海径流通量、泥沙通量及流域降水数据,采用线性趋势法和Mann-Kendall检验法来分析滦河入海水沙通量变化规律,结果表明:1958—2008年间,滦河流域年入海水沙通量显著减少,入海径流通量与泥沙通量时序均存在显著突变转折,突变发生于1980年前后,突变点出现时间与强烈人类活动介入时间相吻合,滦河入海水沙变化与流域人类活动影响密切相关。     

黄河中游主要支流输沙量变化对黄河入海泥沙通量的影响

以60年来(1950—2009年)黄河中游7条主要支流(皇甫川、窟野河、无定河、延河、北洛河、泾河、渭河)及支流最终汇入黄河的控制水文站———潼关站逐年的水沙资料为依据,分析各支流年均径流量、输沙量的变化趋势,同时,对7支流、潼关、利津输沙量的年际变化过程研究,进一步探讨了中游泥沙减少对黄河入海泥沙通量变化的决定性作用。结果表明:黄河主要支流的年径流量和年输沙量均呈显著的减少,与20世纪50—60年代相比,7条支流总的输沙量由13.5亿t/a剧减至最近10年的3.4亿t/a,减幅达75%。黄河中游输沙量的急剧减少是降水减少,特别是黄土高原地区水土保持措施的实施(梯田、林地、草地、淤地坝等),以及退耕还林后植被覆盖度大幅度提高等因素共同作用的结果;黄河中游主要支流输沙量的急剧减少是黄河入海泥沙通量锐减的决定性因素,而20世纪80年代以来,下游引水、耗水的急剧增加以及水库调蓄(淤积)加剧了黄河入海泥沙通量的快速减少。     

黄河入海水沙通量变化规律

根据利津站1950-2003年的水、沙实测资料,采用水文学和数理统计学相结合方法,对黄河入海水沙通量进行分析,分别得出了水、沙通量的年代变化、年际变化、季节变化规律以及水、沙通量之间关系.结果表明：黄河入海水、沙通量递减趋势明显,尤其在近20a来这种趋势更加显著;年际、年内沙量变化幅度都大于水量;黄河入海水沙主要集中在汛期,汛期与非汛期的水沙量差异将会持续减小;年输沙量和年径流量、多年平均月输沙量和径流量分别以乘幂、多项式回归,各月多年输沙量和径流量以多项式、指数回归,相关性都很高.     

水库调控下黄河口沉积有机碳的分布、来源与输运特征

黄河是全球输沙量最大的河流之一,陆源颗粒有机碳通量高。然而,近年来流域水库调控对黄河下游水文格局和颗粒有机碳输送产生了重要影响,小浪底水库调水调沙时期成为黄河水沙和有机碳入海的关键时段。为揭示水库调控对河口水动力和有机碳分布的影响机制,基于2020年7月调水期和调沙期黄河口的水动力观测结果,结合沉积物有机碳测试结果,研究了水库调控不同阶段下河口沉积物粒度参数和表层沉积物有机碳的时空分布。研究结果表明,水库不同阶段下悬浮颗粒物的物源和主要扩散、沉积区域的变化,使得黄河口表层沉积物的粒度组成特征发生明显变化;在高径流量的调水期期间,粗颗粒泥沙携带颗粒有机碳在河口距离口门12 km范围内大量埋藏,河口区域表层沉积物的有机碳含量相较于调沙期明显偏低。调水期黄河口陆源有机碳主要来自下游河床冲刷,颗粒较粗,调沙期则转变为水库释放的细颗粒有机碳和流域C₃维管植物碎屑。水库调控的不同阶段使得黄河下游河流水动力格局和泥沙运输机制改变,从而引起黄河口沉积有机碳来源和分布的显著变化。因此,人类活动对调节有机碳向海洋的输送及其在近岸海域的分布具有主导性作用。     

长江供沙量减少对水下三角洲发育影响的初步研究——近期证据分析和未来趋势估计

根据1951～2000年大通站实测水文资料和长江口地形图,分析了长江入海泥沙量的变化趋势及其对水下三角洲冲淤演变的影响.从20世纪60年代末开始,长江入海泥沙量出现减少趋势,90年代输沙量相对于60年代下降了1/3.流域大量修建水库是导致河流入海泥沙减少的根本原因.在此背景下,长江口门外的水下三角洲淤积速率从1958～1978年时段的55mm/a下降为1978～1998年时段的11mm/a.考虑三峡工程等多种人类活动的可能影响,估计本世纪上半叶和下半叶的河流入海泥沙量将分别减少约60%和40%.尝试建立了三角洲冲淤对河流供沙量响应的概念公式,并据此对本世纪长江三角洲的演变趋势做了初步预测:三角洲的总体淤涨速率将急剧下降,口门外水下三角洲将出现严重侵蚀.     

亚洲入海河流输沙量的区域性变化规律

以亚洲大陆入少河流为例,研究了入海径流量与输沙量的变化规律、含沙量的区域分布特点,依据输沙量和含沙量的特点,对亚洲大陆入海河流作了分区,分析了各个区域入海河流泯沙的形成、输移和沉积差别及其与流域的自然地理条件的密切关系。     

黄河入海径流量与河口沉积物的侵蚀关系

河口地区海水环境变化复杂,岸滩侵蚀严重,入海径流对侵蚀的影响不可忽视.从入海径流量与河口盐度变化的关系入手,主要阐述了海水盐度变化对河口泥沙沉降及泥沙沉降后固结的影响,进而讨论盐度变化对河口沉积物侵蚀的影响,其中,着重对黄河口地区入海径流量与河口沉积物侵蚀的关系进行了探讨;并且概述了黄河口沉积物侵蚀相关的研究情况,指出在黄河三角洲等河口岸滩侵蚀的研究中,可以以盐度等为媒介,把入海径流与沉积物本身联系起来,综合考虑分析岸滩侵蚀机理.     

近70年珠江水沙变化特征及人类活动影响因素分析

收集1954—2019年珠江流域的3个主要水文站:高要站(西江)、石角站(北江)和博罗站(东江)的径流量与输沙量资料,运用Mann-Kendall非参数检验法和累积距平法,分析了珠江流域水沙近70年来的年际变化特征。结果表明,1954—2019年珠江年径流量变化趋势不明显,年输沙量呈下降趋势,高要站与博罗站年输沙量分别于2003年和1991年发生突变,多年平均输沙量较突变前分别减少了71.30%和48.88%,石角站未发生明显突变。2000—2019年珠江流域归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)整体呈上升趋势,植被覆盖改善区域占流域总面积的89.27%,但NDVI与水沙变化的相关性不显著。运用双累积曲线法对不同时期人类活动对珠江输沙量的影响进行分析,20世纪80年代以来,森林砍伐、水库建设、水土保持等人类活动对输沙量造成显著影响,2000年以后龙滩水库建设是西江输沙量下降的主要原因,植被改善对于珠江流域输沙量的影响不明显。     

我国主要河流入海径流量、输沙量及对沿岸的影响

本文估算了我国主要河流多年平均入海径流量与泥沙量,每年入海径流量为14900亿立方米,输沙量为17.2亿吨,分析了入海径流量与泥沙量的多年及年内变化,丰、枯水(多沙、少沙)年交替出现,并有3-6年连续丰水(多沙)、枯水(少沙)期。近十年来,长江以北的主要河流,入海径流量、泥沙量均减少;长江及其以南的主要河流,除长江及闽江入海径流量略有减少外,其余入海径流量及泥沙量均增加。入海径流对沿岸的冲淡作用,在长江口扩及离岸80-100公里,径流的冲淡作用使北方河口区冬季冰情加重,因人类活动影响,黄河近十年4-6月入海水量仅及要求满足水量的43%,严重危及河口区的渔业生产,入海泥沙加速了陆架的沉积,近百年来,黄河每年入海泥沙约有2/3、长江约有1/3-1/2沉积在三角洲前缘。     

鸭绿江河口西岸潮滩沉积物有机质对流域变化的响应

河流颗粒有机质提供了陆地碳循环的重要信息以及人类活动的记录,通过河口地区沉积物有机质组成,可反映流域变化及海陆间相互作用。2010-2011年分两次于鸭绿江河口西岸潮滩采集柱样4根及表层样23个。对样品进行有机质碳氮总量(TOC、TN)、碳氮同位素(δ13C、δ15 N)及沉积物粒度测试。分析结果表明,由河口向西,有机质受改造程度加深且来源逐渐复杂化,致TOC/TN与δ13C的相关性逐渐降低,δ15 N与沉积物粒度的相关性也随之降低。文中以δ13C为主线探讨沉积物有机质的来源及运移,TOC/TN作为辅助,δ15 N则用于指示生化条件的改变。柱样的δ13 C分布与河流入海输沙密切相关,水库对入海泥沙的拦截,致河口潮滩沉积速率减缓,从而增加了沉积物中海源有机质的含量,δ13C随之增加。潮滩西侧柱样的δ15 N增加指示了生活工业污水的大量排放。此外,表层样δ13C分布的方向性,指示了西水道门口处的快速堆积及潮下带物质的向岸运移,并在西岸潮滩向岸一侧富集。     

近50年海南三大河入海水沙通量特征及变化

利用海南岛南渡江、昌化江、万泉河1957-1987年和2006-2008年的河口水文资料,分析了这三条河流不同月份、不同季节人海径流量和输沙量的分布特征和不同年份的年际变化特征.结果表明,海南三大河人海水、沙通量在夏、秋台风季节(7-10月)最大,峰值多出现在9月或10月,三条河流水沙通量总体呈现洪水多沙、枯水少沙的特点,南渡江人海径流最为丰沛,而昌化江为输沙最强河流.近50年来,海南三大河人海水沙通量总体呈下降趋势,20世纪80年代以前水沙通量围绕平均值波动较大,20世纪80年代以后明显偏低;流域降水变化可能是促使三条河流人海径流量变化的主要原因,而输沙量的变化除了流域降水变化的因素以外,流域坡降、下垫面性质以及人类活动的影响也起到了较大的作用.     

气候变化和人类活动对黄河中游输沙量影响的甄别

根据黄河流域1951—2011年间的主要水文站实测降雨量、径流量和输沙量的月际和年际序列资料,采用水文法和对比分析法,发现在4个阶段(1951—1968、1969—1986、1987—1999、2000—2011年)内汛期5—9月份的产沙率变化为80.97%、78.04%、89.31%、97.42%。建立了基准期的汛期"降雨量—输沙量"关系统计模型,据此估算人类活动对其输沙量的减少贡献快速上升,2000—2011年期间基本上完全受人类活动(小浪底水库调蓄)控制,气候变化(主要为降雨)的影响已不足3%。研究结果表明,过去的61年来黄河河流系统发生重大调整,河流输沙量的变化由过去的气候因素控制快速转变为人类活动控制,导致黄河入海泥沙通量在快速减少,对黄河三角洲的冲淤演变产生了根本性的影响。     

近50年来黄河入海径流量变化的初步分析

以黄河口利津水文站1950-2002年的实测径流资料为依据,采用数理统计学、随机水文学和小波分析相结合的方法,对黄河入海径流量的变异特性进行了初步分析.研究结果表明:近50年来,黄河入海年径流量、汛期径流量、基流和年最大流量都存在显著的下降趋势;利用有序聚类分析法检测出1985年、1968年和1996年三个跳跃点,入海径流量分别在三个跳跃点处出现阶段性变化,引起这些变化的原因有气候的因素,但人类活动的影响在其中起了决定性作用.小波分析的结果显示,入海径流量存在3～5年、6～8年和10～15年左右的变化周期,但在不同时段,周期尺度有所不同.     

渤海湾西岸潮间带现代沉积速率研究

利用渤海湾西岸潮间带柱状沉积物的210Pb_ex和137Cs活度测定结果,计算了潮间带现代沉积物的平均沉积速率,结果表明,渤海湾西岸潮间带砂质区(道沟子至独流减河)1955～1963年的沉积速率为3.43～4.06cm/a,1963年以来的平均沉积速率为0.65～1.59cm/a;泥质区(歧口附近)的平均沉积速率约为1.81cm/a.上述结果说明潮间带砂质区在20世纪50～60年代发生快速沉积作用,60年代之后沉积作用变缓.这可能是由于华北地区在该时段具有丰沛的降水和入海水沙,为潮间带沉积物提供了丰富的物源.60年代以后沉积作用变缓可能是自然和人类活动引起的入海水量减少和由此导致的物源减少的结果.     

海水盐度对沉降泥沙固结过程影响研究

黄河每年输送上亿吨泥沙入海,其中80%以上沉积在河口附近水下三角洲。受黄河入海径流量、气候及海洋动力条件影响,黄河口海域海水盐度变化显著。目前,不同盐度海水环境下入海泥沙沉降形成的海床土,固结过程有何差异尚不清楚。本文在黄河水下三角洲潮坪配制不同盐度的流态沉积物,模拟不同沉积环境下新沉积土的固结过程,利用轻型贯入测试、十字板剪切测试等现场原位试验,实时观测沉积环境盐度对沉降泥沙固结过程的影响。研究发现:随着海水盐度增加,沉积物固结强度增大,沉积环境盐度每增高1‰,沉积物固结后强度可增加0.15倍;海水盐度对沉积物固结速率的影响,在初始阶段表现不明显,在沉积物固结后期,盐度每增高1‰,固结速率可增长1.23倍;海水盐度的增高,还加剧了沉积物固结强度的空间非均匀性。本研究的发现,促进了对河口区海底工程环境的认识。     

环胶州湾流域总氮总量控制指标体系研究

通过建立胶州湾ECOM三维水动力-生物地球化学耦合模型,采用浓度梯度积分法和水质模拟-数学规划法,构建了环胶州湾流域总氮总量控制指标体系,包含胶州湾总氮环境容量、环胶州湾流域污染源、子流域、行政区和入海控制单元总氮总量控制指标。结果表明:研究海域总氮海洋环境容量为1.8×10~4 t/a,且季节变化显著(P<0.05),夏季最高,春季次之,秋季和冬季较低;环胶州湾流域68个点源污染源总氮总量控制指标合计1 040.78 t/a,总氮面源总量控制指标为3 947.5 t/a;环胶州湾1 281个子流域、125个乡镇、10个区市和10个入海控制单元总氮污染物总量控制指标具有显著的空间差异(P<0.05);位于胶州湾湾顶区的入海控制单元的总氮污染物需削减量较高,位于湾口的入海控制单元需削减量较低。研究结果可为相关管理部门有效利用胶州湾海洋环境容量资源及制定相关决策提供科学依据。