黄河下游洪水的泥沙输移特征

研究了黄河下游1950-1960年、1969-1985年144次洪水的泥沙输移特征.结果表明:泥沙输移比(SDR)随场次洪水平均含沙量和平均来沙系数的增大而迅速减小;存在着一个使泥沙的输移比达到最大值的最优洪水流量级(4000m3/s左右);场次洪水泥沙输移比与场次洪水最大含沙量之间存在着负相关,当最大含沙量(C_max)>300kg/m3时,泥沙输移比(SDR)<0.50,说明高含沙洪水的输移比是很低的.上中游不同源区的洪水对下游的SDR有显著的差异.来自河口镇以上清水区洪水的SDR大多数大于0.60;来自多沙细沙区洪水的SDR都大于0.50;来自多沙粗沙区洪水的SDR则小于0.50.黄河下游SDR与来自不同来源区洪水的搭配关系有关,SDR随来自粗泥沙区来沙量比例的增大而增大,达到一个峰值,与之相对应的粗泥沙区沙量百分比为50%;对于细泥沙区来沙量比例而言,情形类似,与SDR峰值相对应的细泥沙区来沙量百分比为40%.     

水土保持措施对流域泥沙输移比的影响

以黄土高原无定河流域为例研究了水土保持措施对流域泥沙输移比的影响。水土保持措施极大地改变了流域泥沙的侵蚀、输移和堆积过程,因而改变了流域的泥沙收支关系。在天然状况下,无定河流域的泥沙输移比接近10。20世纪60年代后流域内大规模地展开水土保持工作以来,泥沙输移比急剧下降为0.2～0.4。泥沙输移比的变化,主要是由于流域内人为沉积汇的形成所致。这种人为沉积汇表现为水库、淤地坝的拦沙作用,导致了泥沙输移比大幅度减小。在目前状况下,人工沉积汇的拦沙作用相当于坡面措施减蚀作用的2 4～6.3倍,表明坡面治理措施的有效性尚有待提高,并亟待在生态环境建设中予以加强。     

输移型泥沙灾害及其特征初步研究

近年来,泥沙灾害越来越引起人们的重视.输移型泥沙灾害是泥沙灾害的子类型.本文提出了输移型泥沙灾害的基本概念,并对输移型泥沙灾害的类型和特征进行了初步的探讨.根据输移介质的不同,输移型泥沙灾害可进一步分为风力输移型和水力输移型泥沙灾害.风力输移型泥沙灾害主要包括浮尘、扬沙、沙尘暴和沙丘移动等,这类泥沙灾害主要发生在干旱-半干旱地区,但影响范围很广.以水流为搬运介质的输移型泥沙灾害主要有泥石流灾害、高含沙水流灾害和一般挟沙水流灾害,另外还有以水为介质,以重力搬运作用为主的泻溜、土体蠕动等灾害.水力输移型泥沙灾害仅限于流域,涉及范围较小,出现的频率较低、幅度较小,其灾害表现形式为在冲刷、淤积和河床演变过程中对人类产生危害,具有伴生性、潜在性、突发性和链锁性等特征.     

冲积河流泥沙输移幂律函数指数变化规律

冲积河流泥沙输移幂律函数关系与不平衡输沙理论是对河道不平衡输沙同一物理现象的不同描述,两者既有区别也有联系。比较研究发现:对于恒定均匀流不平衡输沙过程,当输沙位于近平衡态时两者含沙量导函数表达式具有一阶近似等价性,当输沙远离平衡态时前者含沙量导函数中隐含考虑有泥沙恢复饱和系数的变化。基于两者等价性,推导建立了幂律函数指数计算表达式,表明指数随泥沙沉速、单宽流量和沿程距离而变化,且随着输移距离的增大呈指数衰减。基于前者含沙量导函数表达式结构特点,分析建立了相应泥沙恢复饱和系数变化的计算表达式。综合以上成果,改进提出了一种变幂指数的泥沙输移幂律函数计算模型。对库里·阿雷克沉沙池沿程断面输沙指数及含沙量计算结果表明,不同距离过水断面输沙指数的变化规律是合理的,含沙量计算值与实测值变化趋势基本符合。     

重金属随泥沙迁移过程的数学模型

为更加准确地模拟重金属随泥沙迁移的过程,避免传统模型在描述重金属的吸附解吸时只能片面地考虑简单物理过程的不足,在水沙输移模拟的基础上,同时考虑了重金属随泥沙迁移的物理和化学过程,建立了完整的水动力-泥沙-重金属迁移数学模型。模型利用泥沙颗粒表面复杂形貌与电荷的关系来修正表面络合模型并以此分析了水体中的重金属与泥沙颗粒表面基团间的化学成键作用,同时根据化学反应的不同条件,并结合床面冲淤,将床面泥沙分为有氧层和无氧层分别考虑重金属的沉积与再释放。模型模拟了水槽试验中重金属Ni随泥沙迁移的情况,计算结果与实测数据的对比表明了建立的模型可以合理地反映重金属随泥沙的迁移过程。     

重金属随泥沙迁移过程的数学模型

为更加准确地模拟重金属随泥沙迁移的过程,避免传统模型在描述重金属的吸附解吸时只能片面地考虑简单物理过程的不足,在水沙输移模拟的基础上,同时考虑了重金属随泥沙迁移的物理和化学过程,建立了完整的水动力-泥沙-重金属迁移数学模型。模型利用泥沙颗粒表面复杂形貌与电荷的关系来修正表面络合模型并以此分析了水体中的重金属与泥沙颗粒表面基团间的化学成键作用,同时根据化学反应的不同条件,并结合床面冲淤,将床面泥沙分为有氧层和无氧层分别考虑重金属的沉积与再释放。模型模拟了水槽试验中重金属Ni随泥沙迁移的情况,计算结果与实测数据的对比表明了建立的模型可以合理地反映重金属随泥沙的迁移过程。     

湖北宜昌香溪河流域环境同位素特征及其水循环意义

为研究鄂西南岩溶山区的水循环过程,以湖北宜昌香溪河流域为研究对象,通过现场调查并结合环境同位素,对香溪河流域地表水和地下水进行了取样,通过测定其氢氧同位素组成,分析了同位素变化特征以及流域地下水和地表水的转换关系及其水循环特征。流域水中δD、δ18 O值组成分析表明:流域内各种水体主要分布在当地大气降水线的附近,构成斜率明显小于雨水线的蒸发线,3个子流域δD、δ18 O值的富集程度为:南阳河流域<古夫河流域<高岚河流域。南阳河流域上游受神农架山区地方性大气降水控制。响水洞和响龙洞(暗河出口)水中氘过量参数(d)值分别反映出不同的地下径流途径与滞留时间、水岩反应强度。子流域同位素沿程变化的特征反映出:在上游段,水来源不同以及地表水和地下水转换频繁是δD、δ18 O值变化的主要影响因素;在中下游段,流域内地下水流入河流,河水流量逐渐增大,不同的水源混合均匀,经过一定的蒸发作用,δD、δ18 O值的变幅趋于稳定。     

河流水化学特性与流域泥沙输移的相关性研究

河流中的离子输移与泥沙运动有着密切的关系,通过对流域侵蚀过程中物理化学作用分析指出,流域的离子溶出与流域泥沙侵蚀过程具有伴随性,相应的泥沙和离子输移也具有相关性.通过研究嘉陵江和渭河干流站点的离子输移与泥沙输移的实测资料得出,河流离子输移量与泥沙输移量具有明显的正相关关系.河流中不同种类的离子输移与泥沙输移的相关程度不同,不同河流二者相关关系存在着一定的差异.     

四川紫色土区强降雨情况下泥沙输移突增的临界条件

探明强降雨下泥沙输移突增的关键特征因子及其临界条件对预防泥沙灾害及减少水土流失将起到至关重要的作用。选取典型的四川紫色土试验区鹤鸣观小流域为研究对象,采用数据分类统计对比分析方法,对试验站近10年降雨径流输沙资料进行分析,研究强降雨情况下次降雨量、降雨强度和降雨历时等对泥沙输移突增的影响,找出导致泥沙输移突增的关键特征因子及其临界条件。研究结果表明:四川紫色土区强降雨情况下泥沙输移突增的关键特征因子为次降雨量、降雨强度以及最大径流模数;同时各关键因子的临界值分别为降雨强度5.3 mm/h,次降雨量130 mm,以耕作方式为主的坡地最大径流模数临界值为6 000 dm3/（km2·s）,以种植林草为主的坡地最大径流模数临界值为3 000 dm3/（km2·s）。     

河流泥沙输移过程中矿物风化的碳汇效应初探——以长江干流为例

本文首先提出了河流泥沙输移过程中泥沙中的钙镁矿物溶蚀消耗水体中的CO2并具有碳汇功能的观点。基于前人长江干流从源头到入海口和支流2003~2007年期间4次河流悬移质泥沙的化学元素组成和矿物组成资料,分析悬移质中CaO、MgO含量和方解石、白云石含量变化特征,定量计算了这些取样点悬移质泥沙的CO2总碳汇能力和非永久性、永久性碳汇能力,分析了不同碳汇能力沿程变化规律及其原因。碳汇计算结果表明：寸滩—大通河段1956~2000年期间泥沙输移过程中钙镁矿物溶蚀产生的总碳汇量、非永久性和永久性碳汇量分别为2572万t/a、1700万t/a和872万t/a。由于输沙量减少,寸滩站—大通站河段的总碳汇量、非永久性和永久性碳汇量2006~2019年期间较1956~2000年期间相应分别减少了1852万t、1224万t和872万t。三峡水库年均淤积量1. 145亿t,损失总碳汇量675. 6万t,相当于三峡电站减排二氧化碳8580万t的7. 9%。全球河流入海年输沙量126. 1亿t,以寸滩- 吴淞口河段碳汇功能0. 060 t/t计,总碳汇量7. 57亿t相当于全球岩石风化碳汇总量10. 56亿t CO2的71. 6%。河流泥沙输移过程中钙镁矿物溶蚀的碳汇量具有重要的作用,其溶蚀速率大于原地风化。     

长江上游水系变迁的河流阶地证据

以金沙江石鼓-巧家河段与川江宜宾-重庆丰都河段的阶地堆积物物质成分变化为着眼点研究了长江上游水系变迁。分河段对阶地堆积物重矿物成分进行时空对比后发现,金沙江下段沿岸各地的高位阶地重矿物成分差异较大,说明当时该地区尚未有贯通的金沙江,而可能是独立的小水系。白汉场、剑川、漾濞、元江等地古河谷堆积物样品重矿物成分的相似说明古金沙江可能是在石鼓、鸿文附近向南经过白汉场-剑川-漾濞盆地入红河的。川江各处高位阶地重矿物成分的差异说明当时该地区也存在分散的水系。金沙江下段以及川江贯通之后汇水东流,现代长江上游水系格局形成,并发育了重矿物成分相近的低阶地。     

近2600年来黄河下游沉积量和上中游产沙量变化过程

主要基于华北平原上93个钻孔中沉积物详细观测和分析数据,结合182组14C测年和埋深数据、参考前人黄河下游河道历史变迁及其他相关研究成果,估算出2600年以来黄河下游在602BC～11A.D.,11～1034A.D.,1034～1128A.D.,1128～1855A.D.和1855～1997A.D.等5个历史时期的年平均沉积量分别是3.89×108t/a,2.24×108t/a,6.63×108t/a,6.78×108t/a和8.47×108t/a。通过建立黄河下游有无堤防和决溢频率与泥沙输移比的关系,计算出5个时期黄河上中游的平均年输沙量分别是6.2×108t/a,6.8×108t/a,8.3×108t/a,11.5×108t/a和15.3×108t/a。进而探讨了黄河输沙量变化的主要原因,以及历史上王景治河后出现的600年安流时期的原因。     

黄河上游地区地应力状态与地质灾害关系探讨

本文在广泛收集研究区相关资料的基础上, 以实测地应力值为依据, 对研究区的地应力状态进行了模拟分析, 进而对地应力状态与地质灾害的关系进行了探讨。得到如下认识:地震活动是地应力积累到一定程度而释放的结果, 强震活动一般发生在最大主应力方向与断裂走向呈锐角的部位, 地震活动往往发生在局部高应力区。崩塌、滑坡、泥石流灾害在空间分布上与最大差应力的高值区存在较好的对应关系, 但与最大主应力高值区则无明显的对应关系。      

长江中游洪灾形成的地学分析

地质地貌条件是长江中游洪灾形成的背景条件,近代洪水位不断上升是人-地不和谐作用下流域环境系统演化的结果.人类作用导致的多流归槽改变了长江中游河流的地貌过程和水文特性,致使洪水过程显著;大堤修筑导致堤外河漫滩出现泥沙加积,自1650年荆江大堤合拢以来,边滩总体淤积厚度为2.8～11.0m,平均淤积速率12.54～25.64mm/a;围湖造田导致江汉-洞庭平原蓄洪空间减少和"小水大灾"局面的形成;漫滩筑堤围垸严重影响了长江行洪,仅荆江段就有围筑的民垸84个,总面积为4895.95km2,民垸面积是泄洪面积的近9倍.因此,在认识自然规律的基础上,正确协调人-地-水关系,重建良性循环的流域环境系统,是解决长江中游的水患的根本出路.     

近1000年长江中下游旱涝与气候变化关系

文章利用旱涝灾害历史记载与现代器测降水资料重建长江中下游旱涝灾害等级序列,并通过相关分析与波谱分析、交叉谱分析等分别探讨了长江中下游旱涝灾害发生与东太平洋海水表面温度(SST)以及太阳活动(太阳黑子数)的关系。结果表明,长江中下游涝灾多发生于气候过渡期,即涝灾在气候由一种气候状态向另一种气候状态转变时期多发。谱分析与交叉谱分析结果表明,长江中下游旱涝灾害等级序列在10～11年周期上与太阳黑子数存在相关,但两者有近1年的滞后性。长江中下游旱涝灾害与SST的相关关系分析表明,SST正距平年份,往往对应着长江中下游的涝灾;而SST负距平年份往往对应着长江中下游旱灾。因而可以认为,SST与太阳活动变化(太阳黑子数量变化)在不同周期频度上对长江中下游旱涝灾害具有明显影响。     

长江中下游湖泊沉积物铅污染记录——以洪湖、固城湖和太湖为例

2002～2005年在长江中下游的洪湖、固城湖和太湖分别采集了沉积物柱样钻孔,测定了总有机碳（TOC）和金属元素包括Pb,Al,Fe,Ti等,并采用210Pb和137Cs进行了近代沉积物定年。研究结果表明,洪湖钻孔平均沉积速率为0.15cm/a,固城湖平均沉积速率在0.067cm/a,太湖平均沉积速率为0.35～0.41cm/a。根据湖泊沉积物中铅元素与参考元素（Al,Fe和Ti）浓度和TOC的相关关系建立了回归方程,线性关系极显著（p<0.001）。根据回归方程获取了钻孔中铅的背景值变化,研究表明近代沉积物中金属铅不仅仅来源于自然的作用,而人类活动导致铅的累积发生时间都在20世纪70年代,从一个侧面也说明利用沉积物铅含量变化进行断代存在可能性。对太湖钻孔而言,其污染程度要高于洪湖和固城湖。研究结果表明近30年来洪湖和固城湖人为造成湖泊沉积物铅累积量在不断增加,其沉积物铅污染有进一步加重的趋势,应受到科学家和管理部门的关注。     

金沙江下段河槽地貌特征与地貌过程*

文章利用金沙江河谷地貌调查与水利工程选址勘察地质资料,根据河槽纵剖面与18个河谷横剖面的资料以及攀枝花金江河段、会理鱼鲊河段、元谋龙街河段、禄劝凹嘎河段的阶地调查结果,对金沙江下段河槽地貌进行了初步分析,金沙江下段的河谷为典型的深切"V"形河谷,在虎跳峡、乌东德、白鹤滩峡谷段河槽比降发生明显变化。根据河谷阶地下切幅度与形成时代,以T₃阶地计算金沙江下段河槽平均下切速率达到0.71~1.18m/ka,以T₂阶地计算金沙江下段河槽平均下切速率为0.75~1.36m/ka,因此,近十几万年来,金沙江下段河谷平均下切速率达到0.9~1.0m/ka。现代金沙江河槽底部均堆积了一定厚度的冲积-崩积物覆盖层,最厚的石鼓剖面河床底部冲积物盖层达到173m,一般河段堆积物盖层均达10m以上。金沙江河槽的迁移是河槽下切过程与岸坡崩塌过程综合作用的结果,形成原河槽崩塌阻塞,河槽被动迁移或原河槽改道下切,形成古河槽-离堆山-新河槽的地貌组合,以及河槽侧向迁移3种模式。     

黄河上游地区崩塌滑坡泥石流地质灾害风险评价

本文在对黄河上游地区崩塌、滑坡、泥石流进行野外地质调查和资料收集的基础上,确定了灾害风险评价的主要影响要素和指标体系,进行了以县(市、旗)为单元的风险评价。评价单元共116个。研究区地质灾害风险共分为5级,高风险单元3个,较高风险单元8个,中等风险单元24个,较低风险单元54个,低风险单元27个。风险评价结果表明,评价区内不同地区崩滑流灾害风险程度相对差异较大,总体分布特点是中部地区较高,北部和南部较低。从风险指数的结果来看,有些风评价单元的风险指数非常接近临界值,一旦危险性条件和易损性条件发生改变,将会引起地质灾害的风险级别发生变化。因此,在西部大开发的进程中,无论是在开发资源还是进行各种工程活动,都应注意保护环境,避免地质灾害向着严重的方向发展。      

黄河上中游地区生态环境质量综合评价

利用RS与GIS等高新技术,通过生态环境分区、评价因子信息提取、评价因子分值权值确定、评价模型建立等步骤完成黄河上中游地区生态环境综合评价,为区域可持续发展和环境保护提供科学依据。     

长江中下游特大桥主要工程地质问题的勘察与研究

20世纪90年代以来, 长江中下游特大跨江公路专用桥建设开始起步, 至今已有黄石、铜陵、江阴、武汉、南京等长江公路大桥建成通车, 并有多座大桥正在建设和勘测设计.在大桥建设中遇到了地震与断裂构造、软弱层带、极软岩、岩溶等复杂的工程地质问题.在解决这些问题中除了采用常规的工程地质勘察和试验技术外, 还进行了软岩流变试验、钻孔内彩色电视录像、原位承载力及压桩试验、桥基地质力学模型试验等技术和方法, 取得了可靠的数据, 为大桥设计提供了依据, 并通过已建成大桥的实践得到了证明.这些勘察研究的技术方法为长江中下游特大桥建设提供了经验.