城市化进程中平原河网地区河流结构特征及其分类方法探讨

平原河网地区河流结构发育受到自然条件和城市化的双重影响。依据遥感解译数据,围绕城市化水平、河流形态、河流结构和河流调蓄功能四个维度,就建成区面积比例、河流长宽分布、河系分维、河流调蓄能力等具体指标,分析了城市化水平和土地利用特征不同区域的河流空间形态、结构特征和功能状态,探讨了城市化进程中平原河网地区河流结构的可能演化轨迹,尝试建立了城市化影响下平原河网地区河流结构分类方法,提出了城市河流综合整治过程中应充分重视保护自然河流结构,注重发挥河流综合功能等观点。     

山区河流准三维水沙输运与河床演变模拟

在渠道水力学和河流动力学研究的基础上，对不规则河流形态下的纵向流速分布和弯道水流进行了讨论，并分析了任意断面和垂线位置的流场计算公式。在综合各种泥沙动力学研究成果基础之上，探讨了在天然河流中的悬移质输沙能力与沉积条件，分析了河床质起动的控制性因素及推移质输沙方程。提出了受冲淤影响的河床质粒径组成和动态递推公式。结合这些流场与泥沙计算方法及河床形态调整技术，作者提出一个准三维河流动力学模型。该模型只需要河流几何形状、人流条件以及泥沙级配参数，能够模拟出不规则几何形态的河道断面流速分布及平面流场分布，并且对于弯道水流特征与泥沙输送一沉积特征也能得到较好的表现。该模型是对有关河流演变理论和实验成果的综合应用，为研究山区高含沙水流下的河床变形以及洪水演进提供了强有力的工具。     

城市化对西安市降水及河流水文过程的影响

为探究城市化对西安市降水机制及城市河流灞河下游水文过程的影响,根据西安市及灞河1970-2015年水文气象资料以及由遥感影像解译得到的土地利用数据,在分析西安市降水、土地利用特征及灞河下游降水、径流变化特征的基础上,运用水文特征参数时间序列法分析城市化对西安市降水的影响以及灞河水文过程的影响。结果表明：1970-2015灞河降水量呈不显著下降趋势,而径流量呈显著下降趋势;西安市土地利用程度较高,土地利用变化表现为耕地及林地向建设用地转移;受城市化影响,西安市降水机制发生了改变,强降水频次呈增加趋势,且城区增幅大于郊区;降水年内分配不均匀,越来越集中于夏季,增加了城市内涝的威胁;城市化对灞河下游降水-径流关系产生了影响,降水对径流的影响呈减弱趋势,而城市化对径流的影响呈增强趋势;此外,受城市化影响,灞河下游径流量年内波动趋缓,特别是汛期;城市化是影响径流变化的主要因素（61.5%）,降水变化是影响径流变化的次要因素（38.5%）;灞河下游径流量的减流主要是水利工程的作用及过量开采傍河地下水。     

国内外城市空间扩展研究评析

城市空间扩展是城市化过程的重要标志, 而城市土地利用变化又是城市空间扩展最为直接的表现形式。随着全球城市化的推进, 城市空间扩展已成为国内外城市发展研究中的热点领域。国外城市空间扩展研究发端于20 世纪60 年代的计量地理革命, 中国城市空间扩展的研究自80 年代中期开始;2000 年以来, 伴随中国城市化的快速发展, 城市空间扩展问题日益突出, 城市空间扩展研究逐渐成为热点, 有关研究成果更是大量涌现。本文根据国内外城市空间扩展研究内容的变化, 运用文献资料法和对比分析法, 从扩展形态、扩展模式、动力机制、模拟预测、效应与调控5 个方面对城市空间扩展研究进行了系统总结与梳理。在国外与国内比较研究与综合分类基础上, 重点评析现阶段国内相关研究的特点和不足, 并对中国未来城市空间扩展的研究趋势进行了展望。     

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。     

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。     

城市湿地特征及其生态恢复

通过对城市湿地功能和特征以及城市化进程中城市湿地面积缩减、水质污染及功能退化等问题的分析,揭示城市湿地退化的主要原因,依据结构决定功能的生态学原理,提出湿地退化恢复的实质是结构的修复,城市湿地的恢复应采取汇水区水源保护、汇水净化治理、入湖河流截污、河道修复及重建湖滨结构的城市湿地恢复策略。     

网状河流研究进展述评

网状河流作为一种新的冲积河流类型已经引起地貌学家、水利学家和沉积学家的关注 ,成为河流地貌领域、河流沉积领域以及河流水动力领域的研究热点之一。本文在介绍网状河流基本概念的基础上 ,综合国内外的研究成果 ,从河流的平面形态、边界条件、沉积特征、水动力条件以及在河型演化序列中的位置等方面 ,对网状河流的研究进展作一较全面的述评 ,并指出目前研究的薄弱环节 ,以利于研究者把握网状河流的研究现状 ,并推动对网状河流的进一步探讨。     

城市湿地景观格局与生态—社会过程研究进展

湿地生态系统中各种生物、化学和物理过程活跃,大规模的城市化进程显著改变了这些过程,影响着城市及周边区域的湿地景观组分、功能与结构。从城市湿地定义与分类、格局演变、格局与生态-社会过程耦合模拟3个方面综述了国内外湿地景观格局结合城市背景的研究成果。通过归纳当前研究现状,指出城市湿地景观研究的薄弱环节与亟待发展的领域,构建融合关键生态特征的城市湿地景观分类体系,整合社会经济要素的城市湿地格局与过程耦合模型,以及耦合模型在城市规划与区域资源管理中的应用。     

东北地区产业结构演变的城市化响应机理与调控

首先提出了产业结构演变城市化响应的概念,通过分析1953-2005年东北地区产业结构演变城市化响应的过程与偏差,构建产业结构演变的城市化响应强度系数模型、产业结构演变的城市化响应机理模型,探讨东北地区产业结构演变的城市化响应形态及空间效应,并划分产业结构演变城市化响应的地域类型.研究表明:1953-2005年东北地区城市化水平与产业结构变动整体呈波动性变化,城市化与非农产业发展存在一定的偏差:东北地区产业结构演变的城市化响应系数不断增大,表明城市化对产业结构演变的响应强度在不断增大,产业结构演变城市化响应强度具有空间差异性;城市经济密度提高、城市人口密度和规模的扩大以及区域人口数量的增长是东北地区产业结构变化的主要动力因素;东北地区产业结构演变的城市化响应形态包括各类开发区、都市经济区、城市产业整合体、交通经济带、资源型城市和口岸型城市等,各类形态的发育对产业结构演变发挥了重要的空间效应:东北地区可以划分为大城市地域、资源-加工地域、传统农业地域、边境口岸地域、生态环境脆弱地域五种地域类型,产业结构优化与城市空间的整合、协调是各地域类型的主要调控模式.     

Interacting effects of multiple factors on the morphological evolution of the meandering reaches downstream the Three Gorges Dam

Elucidating the influence of dams on fluvial processes can inform river protection and basin management. However, relatively few studies have focused on how multiple factors interact to affect the morphological evolution of meandering reaches. Using hydrological and topographical data, we analyzed the factors that influence and regulate the meandering reaches downstream the Three Gorges Dam (TGD). Our conclusions are as follows. (1) The meandering reaches can be classified into two types based on their evolution during the pre-dam period: G1 reaches, characterized by convex point bar erosion and concave channel deposition (CECD), and G2 reaches, characterized by convex point bar deposition and concave channel erosion (CDCE). Both reach types exhibited CECD features during the post-dam period. (2) Flow processes and sediment transport are the factors that caused serious erosion of the low beaches located in the convex point bars. However, changes in the river regime, river boundaries and jacking of Dongting Lake do not act as primary controls on the morphological evolution of the meandering reaches. (3) Flood discharges ranging from 20,000 to 25,000 m³/s result in greater erosion of convex point bars. The point bars become scoured if the durations of these flows, which are close to bankfull discharge, exceed 20 days. In addition, the reduction in bedload causes the decreasing of point bar siltation in the water-falling period. (4) During the post-dam period, flood abatement, the increased duration of discharges ranging from 20,000 to 25,000 m³/s, and a significant reduction in sediment transport are the main factors that caused meandering reaches to show CECD features. Our results are relevant to other meandering reaches, where they can inform estimates of riverbed change, river management strategies and river protection.     

Morphological evolution of the channel-shoal system in the South Channel of the Changjiang Estuary during 1958-2018: Causes and future trends

The stability of estuarine channel-shoal systems is important for port utilization, navigation maintenance, habitat protection and ecosystem service functions. This paper uses the South Channel of the Changjiang (Yangtze River) Estuary as a typical example to investigate the channel-shoal adjustment mechanism and its future trend. The combined approaches of bathymetric data analysis and process-based modeling (Delft3D) are applied. Quantitative analysis of morphological changes indicates that the South Channel experienced remarkable channel-shoal adjustment during 1958-2018. Periodic evolution was identified, including shoal migration, incision and emergence under natural conditions before the mid-1980s. Since then, fluvial sediment decline and local human intervention have interrupted the periodic processes. After 1986, as river sediment discharge started to decline, the South Channel converted to net erosion, and both the mid-channel shoal at the bifurcation node and the tail of the Ruifeng Shoal showed significant scour. Process-based hydrodynamic simulations revealed that the northern rotation of the mainstream downstream of Wusong triggered the erosion of the Ruifeng Shoal, while unordered sand mining at the shoal tail in approximately 2002 enhanced shoal shrinkage. In addition, the self-adjustment of the transverse section shape resulted in abnormal accretion in 2002-2007. Afterward, the South Channel underwent overall erosion as sediment discharge decreased to a low level (<150 Mt/a). Five stages of channel-shoal pattern adjustment and accretion/erosion status during the past 60 years were defined, i.e., the accretion stage (1958-1965), remarkable channel-shoal adjustment stage (1978-1986), slow erosion stage (1986-1997), shoal scour and shrinkage stage (1997-2007) and overall channel-shoal erosion stage (2007-2018). Model prediction of the evolutionary trend indicates that overall erosion within the South Channel is most likely to continue in 2015-2050. Further adjustment of the South Channel under extremely low sediment discharge may threaten the riverbed stability and the sustainable development of this large-scale estuary. Future work on adaptive strategies for varying conditions is recommended.     

三峡水库蓄水以来长江中下游干流河床沉积物粒度变化的初步研究

于2008年在宜昌至徐六径之间的1 600 km干流河道进行30个横断面取样和分析,与前人于三峡水库蓄水前的取样分析资料进行对比。结果表明:①三峡水库蓄水以来坝下游约400 km的干流河床(宜昌至城陵矶)沉积物出现全程粗化,越近大坝粗化越明显,这种沉积物粗化与水库蓄水后坝下游河床出现的强烈侵蚀密切相关;②蓄水前后城陵矶以下的1 200 km干流河床沉积物粒度的沿程趋势基本一致;③蓄水后河床沉积物仍保持沿程向下游变细且越近河口变化越缓慢的格局。     

地貌过程研究回顾与展望

地貌学是现代地理科学的一个重要分支学科。本文对中国科学院地理科学与资源研究所建所以来在地貌研究领域的主要研究成果进行了综述,包括河流地貌、黄土高原与坡地地貌、青藏高原及南极地貌与第四纪、喀斯特与旅游地貌、地貌实验与模拟、地貌制图共六个方面,对地理资源所地貌研究团队目前的研究方向进行了介绍,并就提高地理资源所地貌研究在学科发展和服务国家建设中的作用提出了建议。     

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。     

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。     

River response to variations of periglacial climate in mid-latitude Europe

The Last Glaciation was characterised by considerable changes in climate. Many European river basins reacted to these changes by initial incision and subsequent pattern change. Earlier research explained this by the time lag of vegetation development after a climatic change, which considerably affected the sediment load. However, since some river basins react differently, or do not react at all, this model needs to be refined. This paper deals with the fluvial evolution of several rivers in northern and central Europe during the Last Glaciation, and two of them, the Weiße Elster river in the Leipzig area and the Spree river in the Niederlausitz (Germany), are discussed in more detail. The vegetation cover on the floodplain, in combination with the presence of frozen ground, which affects the discharge characteristics, largely determines the river type. Nevertheless, when the sequences are compared, not only synchronous changes in fluvial development may be observed, but also distinct differences in fluvial development. By analysing the different rivers in their varying geomorphological settings, it appears that grain size, basin configuration and catchment size are important parameters also, which can determine whether a threshold is exceeded or not.     

调水调沙以来黄河尾闾河道冲淤演变及其影响因素

2002年开始的黄河调水调沙改变了进入黄河口的水沙条件,必然引起尾闾河道地貌的显著调整。根据黄河尾闾河道利津以下的断面实测高程数据,建立基于正交曲线网格的河道DEM,结合河床形态与水沙条件变化,综合研究黄河尾闾河道冲淤的时空演变及其影响因素。结果表明,调水调沙以来尾闾河道冲刷明显,2002—2017年累计冲刷6240万m ³,根据冲淤速率可以分为3个阶段：快速冲刷阶段（2002—2005年）冲刷速率为1443万m ³/a;冲刷减慢阶段（2006—2014年）冲刷速率为139万m ³/a;以及淤积阶段（2015—2017年）,淤积速率为263万m ³/a。其中,调水调沙初始4年尾闾河道的冲刷量占总冲刷量的80%,2006年以后冲刷强度逐渐减弱,甚至转为淤积。从季节上看,主要表现为汛期冲刷,非汛期淤积;从空间上看,越往口门方向,冲刷强度越小。调水调沙改变了入海水沙的年内分配,造成了尾闾河道的持续冲刷,入海流路也发生多次调整。但经过多年冲刷,河床整体下切,加上河口淤积延伸影响,调水调沙对尾闾河道的冲刷效率在持续降低。受河口海域淤积影响,近口门段在经历冲刷后转为淤积,河道纵比降减缓,增加了尾闾的不稳定性。