人类活动对黄河中游高含沙水流的影响

以黄河中游干流和渭河、无定河的资料研究了人类活动对黄土高原河流高含沙水流的发生频率的影响。人类破坏森林植被，大量拦截黄河上游清水来源区的清水基流，使得高含沙水流发生频率增大，大规模水土保持措施的实施则使高含沙水流发生频率迅速减小。近50年来黄河干流和一些支流的高含沙水流随时间的变化可以用一个三阶段模式来概括，即20世纪50-60年代，由于人类破坏植被，使高含水流频率增大；20世纪60年代末至80年代中期，大规模水土保持措施的实施使高含沙水流发生的频率减小；20世纪80年代末期以来，人类大量拦截利用清水资源，使高含沙水流的发生频率又复增大。     

黄河下游河道萎缩对冲淤临界的影响

通过实测年系列水沙资料分析,运用统计分析方法,按照非萎缩期(1950~1985年)和萎缩期(1986~1999年)两个时期,分别得到黄河下游河道的冲淤临界值。对于年沙量、>0.05mm年粗沙量、年均含沙量、年均粗泥沙含沙量、年均来沙系数而言,冲淤临界值均有不同程度减小。这意味着河道萎缩后,由于输沙功能减弱,在年沙量、>0.05mm年粗沙量、年均含沙量、年均粗沙含量、年均来沙系数处于比非萎缩期更低的水平时,下游河道就有可能出现淤积,从而使得控制河道淤积抬高变得更为困难,使河道防洪面临新的问题。     

黄河上游沙漠宽谷河段水沙阈值与输沙特征

围绕黄河上游沙漠宽谷河段“多大流量能冲动多大含沙量的泥沙”、“不同流量能冲走多少泥沙”两个关键问题,对沙漠宽谷河段的水沙阈值展开深入研究。通过分析各断面历年水量、沙量变化过程,揭示了沙漠宽谷河段各区间河段的冲淤规律,得到不同区间河段、不同含沙量情况下的水沙阈值系列。基于水量平衡原理与输沙量平衡原理,分析各断面冲沙输沙流量、含沙量与输沙量之间的关系,建立场次洪水的河道输沙量计算模型,量化水量与沙量的转化效果。通过实例计算,不考虑沙漠宽谷河段水沙调控时,头道拐站的输沙量为0.124×10⁸ t,沙漠宽谷河段的冲刷量为0.0527×10⁸ t,考虑水沙调控时,输沙量增加近4倍。水沙调控显著改善了沙漠宽谷河道的水沙关系,冲刷了河槽,验证了水沙阈值及输沙量计算的准确性和可靠性。     

黄河小北干流汛期和非汛期冲淤过程模拟

滞后性是河流系统自动调整的重要特征之一。根据河道演变的滞后响应机制,在考虑上游来水来沙和下游侵蚀基准面（潼关高程）共同影响的基础上,建立了能够模拟河道汛期和非汛期冲淤过程的滞后响应模型,并采用黄河小北干流1960-2015年的冲淤资料进行参数率定（1960-2001年）和模型验证（2002-2015年）。结果表明该模型能较好地模拟小北干流汛期和非汛期的冲淤过程。汛期和非汛期累计冲淤量的模拟效果优于单个冲淤量;累计冲淤量和单个冲淤量的模拟效果汛期要优于非汛期。三门峡水库修建后,1960-2015年间小北干流汛期和非汛期的冲淤过程表现出时段差异。根据建立的滞后响应模型,本文分析了来水来沙和潼关高程对小北干流汛期和非汛期各个特征时段冲淤的贡献率,汛期和非汛期的第一时段（1960-1970年,1960-1968年）主要受到潼关高程的影响,但是后续时段主要受到来水来沙的影响。     

黄河上游气候变化对地表水的影响

利用1961~2002年黄河上游唐乃亥水文站水文资料及同期该流域气象资料,研究黄河上游流域气候变化及其对地表水资源的影响,结果表明: 黄河上游年流量呈现出逐年减少趋势,20世纪90年代以来减少趋势更为明显;黄河上游流域气候变化表现出气温升高、降水减少和蒸发增大的干旱化趋势,这一变化趋势在90年代以来尤为突出;气温升高、降水量减少和蒸发量增大是导致黄河上游流量减少的气候原因,其中降水量是影响流量的主要气候因子,降水量的减少特别是夏季降水量的减少直接导致了黄河上游流量的减少。     

黄河中游支流悬移质粒度与含沙量、流量间的复杂关系

本文以黄河中游若干支流为例,研究了宽变幅水沙两相流河流悬移质泥沙的粒度特征。结果表明,宽变幅水沙两相流河流的悬移质泥沙粒度特征与含沙量、流量之间具有复杂的关系。就同一站点而言,随着含沙量和流量的增大,大于0.05mm的粗颗粒泥沙的百分比迅速减小,并达到最小值;当含沙量和流量进一步增大时,其百分比又迅速增大,表现出明显的双值关系。对于小于0.01mm细泥沙而言,情形正好相反。黄河中游不同的支流之间,悬移质泥沙粒度特征与年均含沙量的关系也是复杂的。这些变化图形可以用非高含沙水流与高含沙水流不同的物理力学行为来解释     

黄河上游水电工程对局地气候的影响

本文阐述了黄河上游段水电工程概况，并以刘家峡和龙羊峡水库为主对库周各站建加前后各５年或１０年的气象资料进行了对比分析，揭示了水库对周围地区各气候因子影响程度。     

风沙对黄河宁蒙河段的影响研究进展

黄河宁蒙河段穿越腾格里沙漠、河东沙地、乌兰布和沙漠和库布齐沙漠,形成了沙漠包围河流的独特地貌景观.近50年来,由于气候变化和人类活动的影响,该河段水沙关系加剧恶化,河槽萎缩、加速形成"悬河",已引起国家高度重视和科技界的广泛关注.本文主要从风沙对河道的淤积、河道演变和高含沙洪水的影响3个方面阐述了风沙对黄河宁蒙河段的影...     

黄河宁蒙河段悬沙冲淤量时空变化及其影响因素

通过对黄河宁蒙河段6个水文站1952~2003年间的实测悬移质泥沙资料,运用输沙平衡方法,对划分的5个时段和5个区段的悬沙冲淤量进行了计算分析,探讨宁蒙河段悬沙冲淤量的时空变化规律。黄河上游无大型水库的1952~1959年间和水库建成坝下河道充分调整后的1994~2003年间,宁蒙河段强烈淤积,年均悬沙淤积量分别为0.9588亿t/a和0.9503亿t/a;而期间的三个时段,年均悬沙分别为净侵蚀0.6127亿t/a、微淤0.0161亿t/a和较强淤积0.7475亿t/a。年均悬沙淤积量在宁蒙河段为0.345亿t/a;在宁夏河段为0.076亿t/a,其中下沿河~青铜峡区段微淤,青铜峡~石嘴山区段冲淤平衡;在内蒙古河段总和为0.269亿t/a,石嘴山~巴彦高乐、巴彦高乐~三湖河口、三湖河口~头道拐三个区段分别为0.0084亿t/a、0.113亿t/a和0.147亿t/a,沿程增大。悬沙淤积量的时间变化主要受到区间支流来沙量变化和水库建设的双重影响,而空间变化主要受到青铜峡水库拦沙以及刘家峡、龙羊峡水库消减洪峰的影响。黄河宁蒙河段处于构造沉降区,淤积是总趋势,人类活动可以引起个别时段、区段发生侵蚀,但无法改变其沉积的总趋势。     

气候变化对黄河上游天然径流量影响分析

根据黄河上游兰州以上地区1959-2002年历年逐月气温、降水量资料,统计分析了近44年区域气候变化的基本特点,同时通过对各站气温、降水量与兰州站年天然径流量相关系数的计算,选取代表站及典型时段,建立天然径流量计算公式,并计算分析了天然径流量对气候变化的敏感性及气候变化对径流的影响程度。结果表明：(1)年径流量随降水的递增而加大,随气温的升高而减小;(2)径流量对降水变化的响应较其对气温变化的响应更显著;(3)20世纪90年代以来,气候变化对天然年径流量的影响较显著,其影响幅度达13．2％。     

近40a来黄河上游径流变化特征研究

利用黄河上游兰州水文站以上流域(及少数邻近站点)26个气象台站的气温、降水及5个水文站的径流逐月资料(1950’s—1990’s),分析了20世纪后期近40a来黄河上游径流变化特征及其与气候变化的关系。研究表明：黄河上游流域普遍存在升温的变化趋势,尤其是冬季升温明显,同时导致冻土层温度的升高和冻土退化,蒸发加剧,不同程度上影响了流域内径流的变化;流域内降水减少趋势明显。黄河上游自然来水径流量呈显著的减少趋势,1990年以后减小的趋势更加明显;从年内变化分析来看,流域内各水文站春季径流(4～6月)有明显的增大趋势,该时段降水(雪)的明显增加,是导致其春季(4,5,6月)融雪径流的增加的主要原因;秋、冬季径流的减少,主要是秋季变于的结果;分析兰州站径流的变化特点,主要还受到上游水库调节等人类活动作用的影响。     

黄河上中游人工造林对年径流量的影响

流域年径流量是水资源评价与合理配置利用的重要依据,而人工造林的减水作用又是估算水土保持对河川年径流量影响的基础。在综合分析了人工造林减水作用现有主要研究成果,对黄河上中游进行生态环境建设分区的基础上,求算了各分区人工造林减水定额,黄土丘陵沟壑区为93.82 m3/hm2、黄土高塬沟壑区为58.54 m3/hm2、土石山区为168.87 m3/hm2。并结合《2003中国林业统计年鉴》、《2005年中国森林资源报告》,计算了各分区截止2003年人工林地累计面积,黄土丘陵沟壑区、黄土高塬沟壑区、土石山区、河源区分别为119.10×104hm2、45.29×104hm2、34.08×104hm2、2.56×104hm2。最后求得黄土丘陵沟壑区、黄土高塬沟壑区、土石山区、河源区现状人工造林减水量分别为11 173.96×104m3、2 651.28×104m3、5 755.09×104m3、432.31×104m3,全流域现状人工造林减水量为20 012.64×104m3。     

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。     

两汉时期黄河水患与中游土地利用之关系

对史料重新进行了综合分析和解读,结合现代水文、地貌、土壤侵蚀的观测研究成果,就两汉黄河下游水患和中游土地利用方式的环境后果,提出了新的观点：(1)《后汉书》有关水患的记载简单笼统,但对伊洛河洪灾记载相对详细。当时伊洛河曾多次发生大水,甚至发生淹及洛阳城门和皇家园林的特大洪水,这些洪水涌入黄河干流同样可能导致下游水患;(2)自AD11河决魏郡后,一直到AD69王景治河的58年间,下游既未堵塞决口也未大规模治理,洪水来时任由泛滥。显然《后汉书》中没有具体记载是有意或无意漏记;(3) 对史籍中东汉大水、水出等记载逐年逐次排查,发现东汉水患频率高于西汉,灾情也更为严重。王景新河仅使下游安定了36年而非过去认为的800年或83年;(4) 东汉时期中游农耕人口比西汉减少近3/4,而河口镇至龙门间农耕人口减少九成以上,同时迁入大量游牧民族。原始游牧对天然植被破坏极大,是造成东汉黄河下游水患加剧的主要原因。     

黄河沙漠宽谷段水沙变化特征及驱动因素

根据定位观测、第一次全国水利普查、遥感影像解译的数据,利用MWP、双累计曲线、水土保持分析法、数学模拟等方法,分析了黄河上游水沙变化特征,评估了多元驱动因素对2000-2012年黄河下河沿-头道拐沙漠宽谷段水沙变化的贡献率。结果表明:与20世纪70年代以前的基准期相比,2000年以来径流量、输沙量同步减少,水沙关系也发生变化,单位径流量的输沙量明显减少;沙漠宽谷段径流量减幅沿程不断增加而输沙量减幅沿程变化不大,水沙年内分配较基准期发生倒置,来沙系数不断减小;灌区引水引沙、水土保持措施、水库拦沙、支流来水来沙、水库调蓄及河道冲淤是沙漠宽谷段水沙变化的主要影响因子;经济社会发展用水对沙漠宽谷段径流量减少的作用最大,贡献率为81%,其次是水库蓄泄量,占15%以上;水库拦沙对头道拐输沙量减少的贡献率最大,占41%,其次是支流水土保持措施,贡献率约占13%,入黄风沙减少的贡献率并不大,约为6%,而河道淤积量、灌区引沙量较基准期都是减少的,贡献率分别约为-41%和-8%;近10多年来降雨等自然因素对水沙变化的作用相对不大,起主要作用的是水库运用、水土保持、经济社会发展等人类活动因素。     

黄河上游夏季流量对气候变化的响应及未来趋势预估

本文从气候变化的角度出发, 研究黄河上游龙羊峡水库夏季流量与流域气候条件的响应关系及流量预估模型, 并根据区域气候模式输出数据降尺度生成的未来气候情景, 对未来龙羊峡夏季水库流量进行了预估。结果表明:近35 年来, 黄河上游夏季气温升高、蒸发增大, 降水略有减少;黄河上游龙羊峡水库平均入库流量呈递减趋势, 夏季流量对流域降水量、平均最高气温及最低气温的响应显著;未来两个时期(2020s、2030s)龙羊峡夏季流量均较基准期(1988-2010 年)减少, 但在不同气候变化情景下流量变化有所差异, 其中A2 情景下夏季平均流量分别减少23.9%(2020s)和19.8%(2030s), B2 情景下分别减少14.4%(2030s)和17.3%(2030s), 据此, 未来气候变化对黄河上游流域夏季流量的可能影响将弊大于利, 但仍具有较大不确定性。