河漫滩地生态系统影响下的河型转化—以红山水库上游河道为例

将地生态学概念与方法用于水库修建后河床调整过程的研究，以老哈河红山水库上游为例阐述了河漫滩地生态系统影响下的河型转化过程，由于水库上游河漫滩地生态系统的变化，导致了河漫滩淤积过程的改变，使河岸组成物质变细，抗冲性增强，因而促使建库前的游荡河型逐渐转化为曲型。     

河型及其转化的判别

本文分析了影响河型的内外营力,建立了河型与河流能量、河岸不稳定系数、流域形状系数和地壳相对升降强度间的相关关系式。以汉江和黄河下游为例,用水力参数和河床形态指标,判别河型的转化趋势。     

黄河流域河型转化现象初探

黄河以其高含沙水流以及下游河道的高沉积速率而著称于世。迄今的研究, 主要针对黄河中下游流域的 侵蚀、水文泥沙和河床演变方面的研究, 而对黄河流域主支流发生河型转化的现象关注不够。在黄河的不同河段, 河型的变化频繁, 类型多样, 现象复杂, 是研究者不可回避的科学问题。本文选取黄河上游第一弯的玛曲河段、黄河 上游末段托克托附近河段及黄河下游高村上下河段来研究河型转化的形式及影响因素。玛曲河段沿流向发生网状 河型→弯曲河型→辫状河型的转化现象, 该系列转化呈现出由极稳定河型向极不稳定河型的转化, 这与世界上通 常可以观察到的沿流向不稳定河型向稳定河型转化的情况完全相反。这主要受到地壳的抬升、上下峡谷卡口、水动 力特征、边界沉积物特征及植被的区域分布等因素的控制。托克托附近沿流向发生了弯曲河型→顺直河型转化的 现象, 这是较稳定河型向极稳定河型的转化, 主要受到边界沉积物、水动力等因素的控制。高村上下河段沿流向发 生的辫状河型→弯曲河型转化的现象, 是由极不稳定河型向较稳定河型转化的现象, 河道边界沉积物及水动力是 其主要控制因素, 人工大堤只是限制了河道摆动的最大幅度, 对河型的性质影响不大, 但其上游河段修筑的水库导 致下泻的水流在辫状河段的侵蚀能力增强而使其边界沉积物粗化, 并将泥质物大量沉积在弯曲河段, 客观上促进 了河型的转化。     

弯曲河型与稳定江心洲河型的关系

结合天然河流及室内实验所反映的河型演变过程,本文讨论了弯曲河型与稳定江心洲河型之间的相似性,认为江心洲河型应属于弯曲型河流的范畴。     

盘龙河上游山洪径流多时间尺度特征分析

采用小波变换方法,对盘龙河龙潭寨水文站51年(1951～2001年)的山洪径流序列进行小波分析,揭示了盘龙河上游山洪径流多时间尺度的变化特征,分析了不同时间尺度下的径流序列变化周期和丰枯突变点.研究结果表明,径流序列变化具有26a以上,17～25a,7～15a和9a左右的时间尺度特征.通过小波方差检验,得出盘龙河上游山洪径流变化的主周期均为21年,其次为15,11,7和4年,以21年主周期来看,盘龙河上游地区山洪径流变化具有同步性.     

利用树木年轮重建嫩江上游近200 a来1~3月径流量

嫩江是东北地区最重要的河流之一,了解嫩江长期水文变化规律,对嫩江流域林业、农牧业生产具有重要意义。通过对嫩江上游4个地点兴安落叶松（Larix gmelinii）树轮年表与气候水文数据分析,发现4个地点的平均年表与1~3月平均径流量有着极显著关系。因此,基于树轮宽度重建了嫩江上游1804年以来1~3月平均径流量,重建方程解释了43.9%的径流变异,经检验证明重建结果可靠。重建嫩江径流变化表明：1804年以来,嫩江流域上游1~3月份径流经历了6个偏枯和7个偏丰阶段。同时,嫩江上游径流量存在60、4.3~4.0、3.4~3.2、3.1~2.9和2.3 a的变化周期。在19世纪初至20世纪初嫩江1~3月流量的变化幅度较小,而20世纪中后期变化幅度较大。另外,重建结果与黑龙江省历史记载的旱涝时期比较吻合。     

黄河内蒙古不同河型段对洪水过程的响应特征

黄河内蒙古河段的河道淤积近年来有所加重,一些人寄望于人造洪峰冲沙来降低河床。本文根据典型年份的最大洪水的流量—水位过程线变化特征,揭示黄河内蒙古不同河型段对这些洪水的响应机制,得出黄河内蒙古河段洪水的流量—水位过程线类型有线形、顺时针环线、逆时针环线3类单一关系和线形+逆时针环线、逆时针环线+线形、"8"字形+线形、嵌套状逆时针环线以及交叉线形5类复合关系。这些关系总体上可以反映洪水过程中河床是侵蚀还是沉积、何时侵蚀何时沉积、以及冲淤是否具有反复性。黄河内蒙古冲积性河段的河道对同一次洪水过程的响应沿程表现出分化现象,其中辫状河段以河床侵蚀下降为特征,弯曲河段以河床明显沉积升高为特征,而顺直河段以少量沉积或冲淤平衡为特征。不同河型段的河道对洪水的响应趋势与洪水动能的沿程减小相适应,洪峰含沙量沿程减小是该趋势的具体体现。人造洪峰冲沙难以逆转上述淤积趋势,对防治洪灾帮助有限。     

河型成因的各种理论及其间关系

本文较为系统地将河型成因的各种研究方法按其所依据的理论分类,并指出了各种理论之间的内在联系。文中讨论了各种研究方法所具有的优缺点、各研究方法之间的互补作用以及各种研究方法在表面处理方式不同的背后所隐藏的使河流趋向某一极值状态(或稳定状态)的共同倾向,并据此指出了进一步研究河型成因问题时的侧重面。     

游荡性河流演变规律研究进展及其河型归属探讨

游荡性河道在中国广泛分布,其中以黄河下游上段最为典型,但关于游荡性河型的归属问题尚存在很大争议,国际上多将游荡性河流归属为辫状河型。本文以黄河下游游荡性河道为典型案例,系统总结了游荡性河流的演变特征、主要影响因素和形成机理,并从定义、成因、特征及河道形成过程方面,将游荡与辫状河型的异同点进行对比分析。得到以下启示：游荡性河型是一种重要的河道型态,与辫状河型在许多方面存在较明显差异。特别是游荡河型主要发育于能量小于输沙需求的环境,因而形态呈现不稳定特性,但辫状河型不仅出现在能量较多的环境,而且也常在能量较小的环境中出现,因而一部分具有稳定形态,另一部分则表现出不稳定的特性,因此,有必要对游荡性河道和辫状河道给予区分。最后对未来研究进行了展望,提出应重视河型形成的内在机理,对能量理论进行发展及深化,进一步系统性评价游荡性河道与辫状河道的异同性,以解决游荡性河道的河型归属问题。     

基于对Leopold-Wolman关系修正的河床河型判别

在广泛收集中国和世界上冲积河流资料的基础上,以近200条河流的大样本对著名的、国际上沿用40余年的 Leopold-Wolman关系,即用于河型判别的比降-流量关系进行了检验。结果发现,该关系不能用于包括砾石与砂质河床在内的河型判别。这是由于比降-流量关系主要反映砾石河床与砂质河床之间差异,其次才反映分汊与弯曲河型之间的差异。为此,对于Leopold-Wolman关系进行了改进,提出了以比降和河宽来判别河型的新关系。这一关系综合反映了河流在纵向上的能耗、阻力与输沙特性与在横向上的流场与环流分布特性的组合关系,因而具有更好的河型判别效果,可以用于包括砾石与砂质河床在内的河型判别。     

雅砻江上游径流及影响因素关系研究

为研究雅砻江上游径流的变化及其积雪、气温和降水对径流的影响,首先根据相关性将年径流周期分为枯水期、融雪影响期和汛期,其次,结合MODIS 8天积雪产品、研究区气温和降水数据,采用相关分析和归因分析法分析了径流与影响因素的相关性以及各影响因素对径流变化的影响程度,最后用逐步多元回归分析法得出枯水期和融雪影响期径流的预测方程。结果表明：2000-2014年间雅砻江上游径流整体呈上升趋势,冬季积雪面积的减少导致径流减少了24.89%,汛期降水增加导致径流增加了79.38%,采用相关分析和逐步多元回归方法可有效分析径流与影响因素的关系及影响程度。     

黑河上游山地土壤容重分布特征及影响因素

土壤容重不仅可用作计算土壤持水力和导水性,也是估算土壤养分和碳储量的重要变量。野外测定土壤容重一般费时费力,特别是在地形复杂的山区,因此山地土壤容重在国内外大多数清查数据库中缺失。本文以黑河上游山地为例,基于野外调查的124个土壤剖面,研究了山地土壤容重的空间分布特征及影响因素。结果表明:黑河上游山地0~10 cm和0~60 cm土壤容重分别为0.91±0.02 g·cm^-3 和1.04±0.01 g·cm^-3;不同植被类型下,高山寒漠容重最大,山地森林最小。随着土壤深度的增加,容重呈幂函数递增;随着土壤有机质含量的增加,容重呈指数递减。区域上,黑河上游从西北到东南,容重呈递减趋势,从高海拔到低海拔,容重呈先减小后增大趋势。主成分分析(PCA)和一般线性模型(GLM)表明,与土壤容重相关的环境因子中,海拔是影响土壤表层容重的第一主成分,土壤有机质含量是第二主成分,黏粒含量和大于2.0 mm砾石含量分别为第三、四主成分。第一、二、三、四主成分分别解释土壤容重空间变异的24.00%、29.40%、0.01%、6.20%。     

新平县曼蚌河滑坡型泥石流特征及治理

曼蚌河是地处新平县腰街镇的一条老泥石流沟，属红河二级支流，在2001年以前的近50年间未暴发过泥石流。2000年在中游芭蕉箐支沟源头一带发育一大滑坡，活动后形成滑坡型泥石流，阻塞主沟溃决形成主沟泥石流危害下游。其形成及活动过程非常复杂，支沟为滑坡型粘性泥石流，龙头高近20m，有气垫效应产生。通过勘察、量测，查明了该沟滑坡型泥石流的发育、活动特征及形成机理等。通过3方案比选优化最终确定了“拦挡、排导为主，辅以稳坡固床”的泥石流防治方案。     

赣江上游河流水化学的影响因素及DIC来源

对赣江上游38 处水体采样点的水化学特征和溶解无机碳稳定同位素的分析, 发现其总溶解质浓度较低, 其中, 阳离子以Na⁺、Ca²⁺ 为主, 阴离子以Cl^- 和HCO₃ ^- 为主, Si 的浓度较高, 表征了典型硅酸盐地区河流的水化学组成特征。通过海盐校正分析得出, 研究区大气降水对河水溶解质的贡献率为11.5%, 扣除降水的贡献部分, 利用主成分分析的方法, 计算得出赣南流域受硅酸盐岩风化作用强烈, 同时由于受附近盐矿的影响, 蒸发盐岩的风化作用显著。另外, 根据δ¹³C 溶解无机碳DIC 的测量值约为-8.35‰~-13.74‰, 平均为-11.65‰, 利用质量平衡计算得出, 研究区DIC 的主要来源, 约68.5%来自于土壤CO₂, 31.5%来自于碳酸盐矿物的溶解, 进而得出流域岩石化学风化过程消耗的土壤CO₂ 为2.11×105 mol/yr·km², 来自碳酸盐本身的HCO₃ ^-含量为9.6×104 mol/yr·km²。由于地理位置和流域环境以及人为因素的差异, 各支流DIC 来源的比例亦有所差异。     

昆马力克河洪水规律及成因初探

本文着重研究了昆马力克河的洪水规律,阐述了发生类型、形成机制和发生时间,剖析了溃坝型洪水典型流量过程线找出了影响洪水发生规律的主要因素为高空气温,气候波动与前期降水以及涨率,为新疆干旱地区水情予报、防洪抗旱和水资源利用提供参考依据。     

全新世滦河冲积扇的发育和河型变化

论述全新世中期，滦河冲积扇平原上的古河型是曲流河，晚全新世之后，演变成现在的辫状顺直和微弯曲河型。并探讨它的成因与古环境。     

我国东部土壤有机碳的密度及转化的控制因素

根据第二次土壤普查资料，计算了我国东部土壤的有机密度和储量，并通过田间和室内试验的结果，分析了影响农田土壤中有机碳转化的因素。结果表明，我国东北地区土壤有机碳密度变幅为2．5－73．3kg C/m^2，平均值为10．5kg C/m^2，而在东南热带亚热带地区，剖面土壤有机碳密度变幅为3．9－16．7kg C/m^2，平均值为9．52％kg C/m^2。随着木质素含量和土壤粘粒含量的增加，植物物质的分速率下降，而土壤温度，pH和游离碳酸钙含量的增加促进了 植物物质的分解；淹水的水田中植物物质的分解速率通常低于旱地；土壤性质和有机物组成对植物物质分解的影响可以掩盖气候条件的影响，而土壤游离碳酸钙可以掩盖土壤质地的影响。     

呼图壁河流域水体氢氧稳定同位素特征及转化关系

在气候变化和人类活动影响下,水资源短缺是干旱区面临的一个严峻问题.解决问题的关键是要深入了解干旱区独特的水循环机理,而分析不同水体中氢氧同位素特征及转化关系,是应用同位素示踪技术研究水循环机理的基础。以呼图壁河流域为研究区,分析了大气降水、河水、地下水和积雪融水氢氧同位素变化特征及不同水体的δD~δ¹⁸O关系,探讨了地表水对地下水的补给关系。结果表明：呼图壁河流域大气降水、河水、地下水和积雪融水中δD、δ¹⁸O的组成和季节变化差异较大,δD值分别为-86.25‰、-66.66‰、-69.82‰和-150.79‰,而δ¹⁸O值依次为-12.42‰、-9.94‰、-10.23‰和-19.42‰;河水受大气降水和冰雪融水的混合补给导致同位素的贫化,积雪融水主要受蒸发的影响导致同位素的富集,而河水和积雪融水对地下水有密切的水力联系,导致地下水同位素的贫化;呼图壁河上游地区河水对地下水的补给仅占到18.45%,而中下游区域的地下水补给占到90%以上。     

三峡水库下游弯曲河型演变规律调整及其驱动机制

大型水库的兴建深刻改变了下游水沙输移特点,进而导致河床演变规律显著调整,水库下游弯曲河型对水沙过程改变响应敏感,是水库下游河床演变、航道整治、河势控制等方面研究的关键区域。本文基于1996-2016年的实测水文、地形资料,对长江三峡水库下游弯曲河型的演变规律及其驱动机制开展研究,结果表明：① 三峡水库蓄水前,下荆江存在“凸淤凹冲”、“凸冲凹淤”两类弯曲河型,而三峡水库蓄水后均表现为“凸冲凹淤”的一致性规律;② 在水库拦沙作用的影响下,下荆江河段平滩河槽存在累积性冲刷现象,冲刷部位集中于枯水河槽与基本河槽之间的低滩,冲淤部位调整主要由变化的流量过程所驱动,上游河势、河道边界以及支流入汇等因素均有一定驱动作用;③ 在三峡水库蓄水后缺乏大洪水的情况下,凸岸水流挟沙力随流量增加逐渐增强,水流对凸岸冲蚀力度在平滩流量级附近（20000~25000 m3/s）达到最强,平滩流量附近流量级的持续时间超过20天时,弯曲河道发生凸冲凹淤现象。而悬沙中造床粗沙的减少,增强了水流冲刷强度,加剧了凸岸的冲蚀程度。