河流"呼吸"作用及其性质研究的综述及展望

河流是联系地球系统各大碳库的纽带,其碳行为是解析地球系统碳循环的重要环节.作为流域系统的重要"呼吸"窗口,河流 "呼吸"作用的特征依赖于河道水-气界面体系中各种理化性状和反应条件以及流域系统内的各种自然环境特征,反映了流域有机质在河道系统中贮存、分解、转化规律.影响河流"呼吸"作用的直接因子有河道水体的温度、总碱度、pH值及其水动力条件和周围大气的风速、温度、湿度和大气的CO2分压等,而上述直接因子与流域的地理位置、形状、海拔高度、下垫面状况等相关.河流"呼吸"作用由于受上述影响因子的综合作用表现出很强的地域性和季节性.河流"呼吸"作用研究的发展方向应致力于在解决"大气碳源汇平衡"和"失踪的陆源碳"两个科学问题上有所作为.     

中国河流地貌研究进展——纪念沈玉昌先生100年诞辰

2016年是中国现代河流地貌研究的开拓者和奠基人沈玉昌先生100年诞辰,本文对中国河流地貌研究进展进行综述,以资纪念。研究涉及4个方面：① 水系发育与河谷地貌演变,包括大江大河水系历史发育和山区河流地貌;② 侵蚀与产沙过程,包括有物理成因基础的侵蚀产沙模型、侵蚀产沙过程的尺度效应、植被对侵蚀的影响及临界现象、坡面细沟发育过程模拟等;③ 河床过程与河型,包括河道冲淤过程、河床演变、河型成因与演变等;④ 河流地貌系统研究,包括流域系统不同子系统的耦合关系、河流地貌系统中的高含沙水流和多营力地貌过程、河流地貌系统对于自然因素变化和人类活动的响应、河流地貌系统中的泥沙灾害和河流地貌系统的实验研究等。50年前沈玉昌先生与钱宁先生提出在地貌学与河流动力学相结合的基础上发展中国河流学科。文中对此方面的进展进行了综述,并提出了需要深化和解决的问题。     

试论干旱区河流在沙漠地貌发育中的作用：以塔克拉玛干沙漠和田河流域为例

和田河是典型的干旱荒漠河流,也是塔里木盆地惟一南北向横贯塔克拉玛干沙漠的河流,流域的第四纪沉积以风成相与河流相冲洪物为主,其厚度达到250m以上,据其沉积特征推断时代为中更新世。18 ka MP以来麻扎塔格山下60km处河流向东摆动了3次,形成了三道古砂堤,造成河流摆动的原因是新构造运动、强烈的风沙活动和河流季节变化,河流及其摆动对沙漠及沙漠地貌影响主要表现在两方面：一是给沙漠及其风沙地貌发育提供丰富的碎屑物质;二是控制风沙地貌发育的活动性,并抑制了风沙地貌向高大复合沙山发育的速度。     

间歇性河流湿地生态修复规划研究:以云南楚雄龙川江湿地为例

云南楚雄龙川江流域上游的水库建设和河道渠化等工程改变了河谷盆地、缓坡、农耕地、河道、间歇性河流湿地和季节性溪流的地形和水文条件,曾经支持健康河流生态系统的间歇性湿地大面积退化,导致河流自净能力下降、植被退化以及生物多样性降低。通过调查和评估龙川江湿地,分析间歇性河流湿地生态修复的轨迹,确定修复目标、参考模型和技术路线,并制定湿地管理计划,旨在恢复健康的河流湿地环境。在湿地修复措施方面,挖掘和重新连接关键生态属性的湿地斑块,通过间歇性湿地保留雨水和流域的径流水量,实施综合种植计划,在河岸两侧恢复具有重要生态意义的季节性湿地综合体等。     

近50年黄河乌兰布和沙漠段辫状河道演变

依据水沙资料和断面资料,对黄河乌兰布和沙漠段辫状河道形态近50年演变特征及趋势进行探讨分析。结果表明：在大流量条件下（1966-1993年）,河流横向侵蚀、搬运堆积过程强烈,风沙入黄（河）量大,河道横向摆动频繁,辫状河道发育强烈。当黄河流量减小时（1993-2013年）,河流横向摆动能力减弱,黄河主河槽远离左岸乌兰布和沙漠沙丘,河流输沙能力减弱,汊道泥沙淤积导致心滩边滩相连,河流分汊数量明显减少,辫状河道萎缩,黄河乌兰布和沙漠段辫状河型有向弯曲型河道转变的趋势。     

风-水两相作用区内河床沉积粒度对地貌过程的响应:以内蒙古黑赖沟流域为例（英文）

黑赖沟流域位于内蒙古风-水两相交互侵蚀区域,主河道的泥沙输移特征较为复杂。为了分析河道沉积粒度与地貌过程的关系,文中主要通过探讨粒度参数与外营力特征的关系对沉积粒度的成因机制进行了研究。在分析过程中首先对河床沉积粒度参数、风成颗粒的最大粒径、河流功率和面积-高程积分值沿河道方向的连续变化值进行了计算,分别对不同河段的外营力活动特征进行分析,并以此为基础,将粒度参数作为因变量,其余三者作为自变量,建立了多元回归函数。分析结果显示不同河段外营力对河床沉积物的影响特征不同,其中上游河段河床沉积物主要受径流和风力作用影响;中游河段主要受河流作用影响,沉积颗粒的分选性最差,沉积颗粒的大小与河流功率关系密切,粗质颗粒难以被搬运到下游河段;下游河段受库布齐沙漠影响的可能性较大。就河道整体特征来讲,河道两侧地貌的侵蚀演化特征对河道内的沉积颗粒影响不显著,河床沉积物特征主要受河流和风力作用,其中沉积颗粒的平均粒径主要反映了河流功率的大小,风力作用对沉积颗粒的分选性具有一定影响。河道内的风成颗粒主要来自流域西部,粒径值不会大于0.88Φ,其中下游河段内的风成颗粒比上游河段略粗。总而言之,河流作用对河道沉积粒度特征的影响起主要作用,风力作用次之。     

祁连山东段庄浪河流域地貌特征及其构造指示意义

晚新生代以来,青藏高原北东向扩展,致使祁连山地区遭受了强烈的构造隆升,造就了祁连山地区复杂的构造格局和急剧变化的构造地貌,其典型水系流域地貌特征揭示了该地区的新构造活动和地貌演化过程。庄浪河流域位于祁连山东段,作为青藏高原北东向扩展的前缘地区,庄浪河流域的地貌参数对构造活动非常敏感,提取庄浪河流域的地貌信息,有助于揭示祁连山东段庄浪河流域地貌对构造活动的响应,及系统探讨该区地貌发育特征及其所蕴含的构造意义。庄浪河流域内及边缘发育有庄浪河断裂、天祝盆地南缘断裂、疙瘩沟隐伏断裂以及金强河-毛毛山-老虎山断裂。晚新生代以来,这些断裂仍在活动,并且控制着流域内的构造变形、山体隆升和河流水系地貌发育。本研究采用ALOS DEM 12.5 m数据,基于ArcGIS空间分析技术,通过高程条带剖面、河流坡降指标体系（K,SL,SL/K）和Hack剖面、面积-高程积分值（HI）和积分曲线（HC）等方法,对庄浪河流域地貌特征进行了初步分析。结果表明,庄浪河地区地形起伏由北西向南东递减,构造活动存在东西分异的规律;庄浪河流域内部K值、SL、SL/K、HI值西侧高于东侧,Hack剖面西侧相比东侧上凸更明显;H...     

气候变化与人类活动影响背景下格尔木河流域雨水洪水资源化潜力分析

水资源短缺是柴达木盆地盐湖化工产业大规模生产的制约因素之一,在未来,流域雨洪资源化利用是解决盐湖化工产业水资源短缺的必要手段。通过分析了格尔木河流域典型年份生态环境、农牧业、城镇生活、盐湖化工四大产业基本需水量,结合流域未来不同气候情景模式( RCP2.6,RCP4.5,RCP8.5)下的径流量预测结果,探讨了气候情景模式下流域雨洪资源量、雨洪资源可利用量及雨洪资源化潜力分析。结果表明, 1)在未来 40a(2022—2060年)不同气候情景模式背景下,格尔木河流域雨洪资源量均值分别为 10.21×108、10.56×108、11.07×108m3/a,较 1991—2018年多年平均径流量的增幅分别为 34.87%、39.50%、49.27%。2)现状年流域雨洪资源的可利用量十分有限,但在未来三种不同气候模式下,流域雨洪资源可利用量均值分别为 1.98×108、2.32×108、2.84×108 m3/a,分别占雨洪资源量的 19.4%、     

河流演变在科尔沁沙地形成和演化中的作用初探——以科尔沁沙地南部教来河中游沙地为例

由于河流洪枯水交替变化,加之新构造运动的影响,本区的河流改道频繁。河流作用所形成的各种松散砂堆积体,在枯水季节受风力作用而形成大量沙丘,进而对洪水期的河道演变施加重要影响;当河流改道或发生大的变迁时,已成沙丘会在盛行风的影响下移动变形,相互连接而形成沙丘群,经长期的发展演化则可形成大范围的沙地;同时,河流在横向摆动过程中,会夷平一部分已成沙丘,但由于沙丘群本身的障碍作用、植被的积极作用和河流改道的不均匀性,使得本区的地表过程以沙丘群的形成为主。相应地,改道后的河流又在新流路上重复上述过程。其中河流的部位(凸岸和凹岸、上游和下游)及其与风向的对应关系(迎风侧与背风侧、直交和外交或平行)不同,所起的作用有很大差异。在研究区内的现代河流及古河道两岸,沙丘群、湖沼、草甸及干草原相间和交错分布,沙带线状延伸,而在第四纪地层中,风成砂、湖沼相、河流相堆积物交替变化,有些地段甚至相互过渡。这些足以说明,在自然状况下,河流演变在沙丘群和沙地形成演化中起着非常重要的促进作用。     

三岔河流域水文特征与化学风化碳汇效应

在喀斯特地区的流域产汇流过程中,由于富含碳酸的水体对可溶岩的溶蚀作用,导致河流断面输出大量溶解无机碳(DIC),反映了流域化学风化消耗大气CO2的强度,与流域水文过程密切相关。为了正确估算流域水文过程中化学径流及其碳汇效应,解析水文特征对流域地表过程中碳的生物地球化学行为的影响规律,以喀斯特地貌广布的三岔河流域三个水文站断面为例,研究了河源区河流水文特征与碳汇效应。结果表明:处于亚热带湿热环境下的喀斯特流域在观测水文年内,碳汇强度远大于非喀斯特的花岗岩流域且具有显著的季节变化,绝大部分的碳汇发生在高温多雨的6-11月。相关分析表明,流域碳汇强度与流域气温、降水和径流量呈显著的正相关关系;流域碳汇强度与河流总溶解固体物(TDS)浓度、DIC浓度呈显著的负相关关系。丰水期径流对河流TDS和DIC有明显的稀释效应。流域碳汇强度主要决定于河流TDS和DIC输出载荷而非河流TDS和DIC的浓度,与流域水文特征密切相关。     

甘宁蒙陕农牧交错区不宜大规模开垦

通过对甘宁蒙陕农牧交错区的自然特征和生态功能、人类活动对该区环境的影响、水资源状况、国内外开垦草原的教训等方面的分析、论证,说明该区不宜大规模开垦,并提出该区生态保护与建设的对策。     

风沙对黄河内蒙古河段河道泥沙淤积的影响

通过对黄河内蒙古河段河道淤积泥沙打钻采样,以及黄河沿岸及支流产沙地层采样分析对比,暴雨、洪水等分析追踪河道淤积泥沙源地表明,黄河内蒙古河段河道泥沙淤积主要来源于乌兰布和沙漠及十大孔兑(沟谷)的库布齐沙漠和丘陵沟壑梁地。通过输沙平衡法计算该河段河道泥沙淤积量得知,1954-2000年该河段淤积泥沙总量约20.11亿t,其中大于0.1mm的粗沙为15.57亿t,占总量的77.424%;小于0.1mm的泥沙约4.54亿t,占总量的22.57%。风成沙入黄淤积量是:乌兰布和沙漠6.0552亿t;库布齐沙漠5.8499亿t;二者约占大于0.1mm粗泥沙总量的76.46%。     

人为季节性河流的初步研究

由于人类引水量的激增,我国北方的一些天然常流河频繁断流,已经成为季节性河流。文中提出了人为季节河的概念,在分析天然常流河与天然季节河的形成条件的基础上,查明了人为季节河形成的敏感带和在这种敏感带中,常流河向季节河转化的条件。     

以防沙治沙为目标的土地利用方式调整——以内蒙古自治区多伦县为例

风沙现象的发生与作用力(风力)大小和下垫面特征密切相关,土地利用方式反下垫面的特性,从而影响风沙现象的发生和发展。本文以地处半干旱地区的内蒙古多伦县为例,在充分查明原有每个土地利用地块抗风蚀特性,和生态安全性的基础上,根据下列原则:(1)依照大的地貌类型或地貌区域的差异,进行宏观尺度上土地利用格局配置;(2)不再沙化条件下维持生态安全;和(3)充分考虑目前现实状况,进行以防沙治沙为目标的土地利用方式调整。调整结果反映在两县市的1∶250000土地利用图上。另外,对多伦县的土地利用格局也作了初步探讨。     

10世纪末西辽河流域沙漠化的突进及其原因

西辽河流域在辽代早期和辽代之前,是自然环境较好的"辽泽",其自然景观为面积广大的平沙地,其上生长乔木、灌木和草本,为疏林草原,还有较大面积的下湿地和较多湖泊,没有出现流动沙丘。在11世纪期间的文献中,记载了西辽河流域有明显的沙漠化表现。10世纪末西辽河流域环境可能出现突变,是历史时期西辽河流域沙漠化的开始时间。沙漠化的原因,主要为自然原因,即气候变化。     

内蒙古土地沙漠化与气候变化和人类活动

基于对内蒙古自治区沙漠化土地面积的动态、气候变化和社会经济发展状况的综合分析，认为内蒙古中东部地区的土地沙漠化主要是人类过度的，不合理利用造成的，而其西部地区的土地沙漠化主要是人为活动加速了自然沙漠化的进程，还进行了沙漠化有关概念的探讨，以利于沙漠化理论的深入研究及防治沙实践。     

中国北方典型沙漠化地区沙漠化的对比研究

选择了中国北方极端干旱、干旱和半干旱三个地带的沙漠化典型地区, 即, 新疆塔里木河下游阿拉干、内蒙阿拉善盟吉兰泰和河北省丰宁县坝上等地区进行对比研究, 以阐明不同地带沙漠化过程的成因、发展趋势及其防治措施, 并探索建立预测沙漠化发展趋势的数学模式。     

2000—2015年中国荒漠化土地识别和监测

荒漠化是生态退化的极端表现形式,包括气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱区的土地退化。快速和准确地识别中国荒漠化地区,是防范和治理荒漠化的关键。针对2000-2015年我国陆地生态系统NPP的变化趋势、稳定性和荒漠化敏感性进行了综合分析,构建了识别荒漠化土地的技术方法。结果表明：（1）近16 a以来,我国内蒙古阴山以南、新疆天山以北、西藏阿里地区、长江以南大部地区,植被净初级生产力均出现了不同程度的下降趋势,且一半以上的区域处于植被生态系统不稳定状况;在全国56.2%的国土属于荒漠化敏感区内,上述区域容易受气候、自然条件、人为干扰等影响而发生荒漠化。（2）2000年以来,我国土地荒漠化退化区域面积约20.74×10⁴ km²,占国土总面积的2.16%。主要为五大分布区域,即内蒙古高原中部的典型草原和荒漠化草原区、新疆天山-阿尔泰山山地草原区、新疆塔里木河下游的温带荒漠和绿洲区、青藏高原的阿里-昆仑山高寒荒漠区、青海省的青南山高寒草原区。（3）荒漠化进程伴随有生产力下降、植被盖度降低和地表温度不断攀升的地表关键参数演变特征,荒漠化的形成受气候影响显著,降雨的减少是造成土地荒漠化进程突出的主要因素;人类活动、不合理的种植业、畜牧业等在一定程度上对土地荒漠化起到推动作用。     

1996年青海省沙漠现状及分布特征

以ＴＭ景象为信息源,在全数字方式下运用遥感技术与地理信息系统技术结合建立了青海省沙漠的ＴＭ图像数据库、图形数据库和尾性数据库。通过对已建立的沙漠数据库的分析得出青海省沙漠广泛分布,土地沙漠化现象严重,全省有沙漠面积４４３１７４９ｈｍ＾２,占全省 ６．１８４％,在４５个县区级行政区域单元中２６个县市有沙漠分布。     

Estimating extreme flood magnitude in bedrock-influenced channels using representative reach-based channel resistance data

Extreme flood events are considered by many researchers to be very important in controlling the development of semi‐arid bedrock‐influenced river systems. Accurate gauging of such events is often impossible, however, as gauges are drowned and often damaged during the event. A methodology for estimating flood discharge for bedrock‐influenced channels is presented that reconstructs hydrometric characteristics of the peak flow and relates these to the roughness character of the river channel in question. The method is evaluated using peak water‐surface slope data relating to the extreme floods of February 2000 along the Sabie and Letaba rivers, located respectively in the Mpumalanga and Northern Provinces, South Africa. The data, in the form of strandline measurements, were taken at hydraulically relevant points along the long profile of both rivers. The resultant data are utilised together with published high flow channel resistance figures, based on the channel morphology of the Sabie and Letaba rivers, to generate peak flow estimates for a number of locations along both rivers. Comparisons are made between the frictional discharge peak flow estimates, velocity‐area and hydrologic estimates of peak flow. These comparisons indicate that the method can produce discharge estimates with an accuracy of ±10% and ± 35% respectively.