近50年来长江水沙变化规律研究

较为系统地研究了近50年来长江流域不同河段、不同时段的水沙变化特性。从多年平均情况来看,长江上游水沙异源、不平衡现象十分突出,干流石鼓至宜昌沙量沿程增大,宜昌以下干流河道输沙量沿程减小,悬沙中值粒径也沿程变细;1991~2002年长江干流各站径流量变化不大,输沙量明显减少;2003～2010年长江上游来沙减小趋势仍然持续,加之三峡水库蓄水拦沙作用,坝下游输沙量大幅减小,悬移质泥沙粒径沿程变粗,至监利站粗沙量已基本恢复到蓄水前的水平。三峡水库蓄水运用后,长江中下游径流年内分配、泥沙来源和地区组成均发生新变化;荆江三口分流分沙量继续减小,洞庭湖湖区淤积减缓;三峡工程蓄水运用不仅改变了长江上游与中下游的冲淤环境,而且也进一步促进了长江中游江湖泥沙分配格局的调整。     

黄河水沙变化趋势及成因分析

自2000年以来,黄河中上游河道非汛期出现变清趋势,黄河呈现"枯水枯沙"的新水沙特征。本文依据黄河干、支流24个主要水文控制站1950-2016年实测水沙资料,采用数理统计法和趋势分析法,分析了60多年来黄河干、支流水沙变化趋势及其影响因素。结果表明:(1) 1950-2016年黄河干、支流各站年均径流量、年均输沙量和年均含沙量随时间总体呈减小趋势,其中2000-2016年(Ⅲ时段)各站年均输沙量和年均含沙量降幅最大。(2) 1950-2016年黄河中游流域干、支流各站年均中数粒径随时间呈减小趋势,黄河水沙状况枯丰期差异显著,但随时间呈减弱趋势。(3)黄河水沙变化是自然因素和人类活动综合作用的结果,近年来黄河中游河道变清是泥沙锐减造成的,其中水保措施、水库工程、河道采砂及流域调水调沙引水引沙是主因,且人类活动影响的比重逐渐增大。     

水库拦沙对长江水沙态势变化的影响

为探讨水库建设对水沙变化态势的影响,通过引入来沙系数、输沙模数和流域水库调控系数,深入分析了长江水库拦沙对水沙态势变异的作用。长江干支流水沙参数与流域水库库容参数之间有重要关系,主要水文站年输沙量随流域累积库容增加而逐渐减少,来沙系数和输沙模数随流域水库调控系数成指数关系衰减,表明水库蓄水拦沙是长江水沙态势变异的主要因素。长江干支流输沙量衰减规律有一定差异,支流来沙系数和输沙模数衰减规律相对独立,而干流上游站衰减幅度大于下游水文站,且干流各站输沙模数的衰减规律比较接近。     

60年来黑河流域东部子水系中上游径流量、输沙量变化特征分析

利用黑河流域东部子水系中上游10个水文站60年径流、泥沙实测资料,应用数理统计方法分析了黑河流域东部子水系中上游各条河流控制水文站径流量和输沙量年际变化特征,应用径流量累积均值曲线法对黑河干流出山口莺落峡水文站2015、2020年径流量进行预测。结果表明:(1)黑河上游各站2001~2012年径流量比历年均值平均偏大10.5%。区间除马营河除外的4条较大支流历年径流量在锯齿型变化过程中呈现出逐步增大的趋势。中游莺落峡、高崖、正义峡3个水文站逐年径流量变化趋势相对应,高崖和正义峡径流过程线接近且有交叉现象,充分表明中游区域地表水和地下水转换频繁并十分复杂;(2)流域内札马什克、祁连、莺落峡、高崖、正义峡5个水文站2001~2012年各站时段平均输沙量均明显小于历年(1978~2012年)平均值,分别偏小-0.3%、-9.7%、-63.9%、-51.8%、-43.3%。分析得出了黑河流域东部子水系中上游水沙变化规律,对于保护和开发利用黑河流域水资源、改善黑河流域生态环境、促进黑河流域综合治理等具有重要作用。     

近60年长江中游宜昌站水沙变化与驱动因素分析

根据长江中游宜昌站1952～2015年长时间序列径流泥沙资料,运用Mann-Kendall趋势检验法、小波分析法和均值差异T检验等方法,揭示宜昌站径流泥沙的演变规律及其驱动因素。结果表明:(1)径流量无显著下降趋势,而输沙量下降趋势明显;(2)径流量在2005年发生突变,输沙量在2002年发生突变;(3)通过小波分析发现年径流量和年输沙量存在以20～24a为主周期的变化规律;(4)年径流量可分为1952～1955,1961～1968,1979～2001年3个多水期和1956～1960,1969～1978,2002～2015年3个少水期,输沙量可分为1952～1993,1998～2002年2个多沙期和1994～1997,2003～2015年2个少沙期;(5)年输沙量显著减少主要为水库拦沙、河道采砂和水土保持工程等人类活动所致。     

嘉陵江流域水保治理前后沿程水沙变化研究

嘉陵江为长江上游重要支流,是长江三峡水库重要的洪水和泥沙来源地。20世纪50年代初至80年代末,多年平均径流量701亿m3,多年平均悬移质输沙量近1.4亿t;“长治”工程的实施,对控制流域水土流失起到了较为明显的积极作用。以流域内主要控制站大量的实测水文气象资料为依据,重点研究了全流域水保治理前后的水沙变化情况及规律。     

迪那河流域输沙量分析计算

根据迪那河水文站历年实测单断沙资料,按照规范规定方法分析历年综合单—断沙关系线。对所定综合关系线进行适线检验、符号检验和偏离数值检验,确定所定综合关系线是否合理,并将分析年份单—断沙关系线套绘于综合单-断沙关系线图中,检查各年关系线与综合关系线偏离值是否在规范规定范围内。得出该站最大月平均含沙量、输沙量为最小月平均含沙量、输沙量的几百倍。最大月平均输沙量占年平均输沙量的37.7%,可见迪那河泥沙集中程度很高。     

渭河上游水利水保措施的减水减沙效应分析

依据渭河上游实测水文资料和水利水保措施统计数据, 分析了流域水文要素和水利水保措施的变化规律。根据双累积曲线、 有序聚类、 Lee-Heghinan、 滑动T检验等方法, 结合流域内水利水保措施的变化, 将研究期分为基准期（1956 - 1981年）和措施期（1982 - 2016年）。采用水量平衡法, 分析还原了河流天然径流量和输沙量, 评价了水利工程取用耗水的减水减沙作用; 分别建立拟合了基准期和措施期年径流量、 年输沙量与年降水量的相关公式, 分析计算了措施期的减水减沙效应。结果表明： 基准期主要为水利工程减水减沙, 分别减水6.8%, 减沙3.9%; 措施期综合减水效应42.9%, 综合减沙效应76.5%, 水保措施减水减沙效应大于水利工程减水减沙效应, 综合减沙效应大于综合减水效应。     

赣江中下游近60年水沙时空分布特征

基于赣江中下游4个代表水文站(吉安站、峡江站、樟树站、外洲站)60多年的水沙时间序列资料,分析了赣江中下游水沙时空分布特征,探讨了水库滞沙、人为采砂、水土保持等人类活动对径流、输沙特性的影响。结果表明:年径流量整体上呈微弱增加趋势,受万安水库运行的影响,1990年以后汛期径流量集中程度微弱降低;各站年输沙量在20世纪50~80年代没有明显变化趋势,进入90年代以后整体上呈逐渐降低趋势,1990年汛期输沙量降幅最为明显,各测站下降幅度大小与水文测站距水库的远近有关;降雨量是影响年径流量的主要因素,水土保持和水库滞沙是年输沙量急剧下降的主要因素,而万安水库的蓄水拦沙作用和人为采砂是影响近期水沙条件的主要因素。     

对长江芦家河浅滩段演变特性的新认识

根据实测资料,分析了长江芦家河浅滩段退水过程中沙泓冲刷流量(Q=10000～25000m3/s)的持续时间与当年航道发生青黄不接现象之间的联系.在此基础上,利用计算资料,分析了三峡建库以后来水来沙过程的改变对沙泓冲淤演变的影响趋势.     

气候模式应用中的不确定性分析

为了分析和评价气候变化对水文水资源的影响,根据中国东部地区1956～2000年实测年降水量系列数据,采用多年均值、系列趋势变化指标和反映系列可持续特性的Hurst系数等3项指标,对CGCMA3、MPI-ECHAM5和平均GCM等3种气候模式模拟的同期年降水系列数据进行了检验。检验结果表明,3种气候模式模拟结果与实测值之间,以及不同模式模拟结果之间,不仅定量方面差异很大,而且在定性方面甚至出现相悖的结果,不确定性十分显著。同样,根据3种气候模式预测的未来2001～2050年年降水量和季平均气温推得的未来年径流量系列数据,其多年均值、系列趋势变化指标和干旱年年径流量多项指标也存在明显的不确定性。据此对气候模式及其应用提出了相应的建议。     

人类活动对长江干流水沙关系的影响的分析

长江是我国的第一大河流,径流量和输沙量分别居世界第四位和第五位,其水沙关系的变化与河流生态系统的健康与稳定关系密切.近几十年来,由于受人类活动的影响,长江干流水沙特性在一定程度上发生了变化.本文利用宜昌、汉口、大通水文站50多年的日流量和日舍沙量资料,研究了三站水沙相关关系、水沙双累计关系、多年月平均径流量和输沙量的变化特性.研究表明长江干流水沙具有一定的相关关系,但受人类活动的影响不断发生着变化,导致水生生物生存环境的改变.     

北洛河源头区水沙特性变化分析

20世纪70、80年代北洛河流域年径流量和年输沙量开始衰减,90年代水沙减少较大.本文以分析水沙变化事实规律为主线,重点分析了吴旗、志丹水文站以上源头区水、沙长系列演变趋势及年内分配(汛期、非汛期)的变化事实,剖析并提出了不同下垫面、不同降水条件下水沙变化,以及人类活动影响前后,典型场次(同量级面降水量水沙过程)雨洪、水沙变化对比分析,泥沙中值粒径、平均粒径及粗沙、细沙组成结构的变化分析成果.探讨并定量估算了降水量变化和各项人类活动对径流和输沙量的影响.     

长江宜昌悬移质输沙量来源的成因分析

长江宜昌以上气候、土壤、地貌和人类活动是悬移质输沙量的影响因素。本文根据大量实测水文、气象和泥沙资料,分析了宜昌以上泥沙时间变化和地区分布,统计了径流量和输沙量的相关关系及变化趋势,研究了降雨量、落区和雨强与主要产沙区的相应关系,并概估了人类活动对输沙量的影响。分析表明,宜昌输沙量年际呈随机变化,无明显的增减趋势;金沙江干流下段和嘉陵江上游白龙江、西汉水等地为重点产沙区;降雨和径流量是输沙量的主要影响因素,暴雨落区、强度和雨量是重要直接因素;到目前为止,人类活动对宜昌输沙量无明显影响。     

三峡工程洪水随机模拟研究综述

在三峡工程的规划与设计中，为研究三峡工程设计洪水的地区组成、上游干支流水库群以三峡工程的影响以及三峡水库对长江中下游的防洪作用，在有的实测短系列的基础 水变量的随机特性，分别建立了三峡献计睛宜昌站、坝址以下的宜昌－城陵矶段及包含三坝址的寸滩－大通段的洪水随机模型，所采用的模型尽量多种多样，既有单站的回归模型和时间解集模型，又有多站的自回归模型和空间解集模型。这些模型的建立，使得过去由设计解集模型，     

黄河流域近期水沙变化及其趋势预测

针对黄河水沙近期发生显著变化的现象,利用黄河上中游干支流水文泥沙定位观测资料,综合"水文法"、"水保法"和数学模拟等多种方法,对黄河流域1997-2006年水沙变化情势进行了评估,分析了水沙变化机制,并预测了未来的变化趋势。分析表明,与多年平均相比,黄河河源区径流量年均减少43.90亿m3,其中降雨等自然因素的影响量占92.26%,人类活动影响量占7.74%;与1970年前相比,黄河实测径流量年均减少112.1亿m3,其中水利水土保持综合治理等人类活动作用占76.50%,因降雨影响占23.50%;实测输沙量较1970年以前年均减少11.80亿t,其中水利水土保持综合治理等人类活动的作用为49.75%,降雨的影响为50.25%;人类活动与降雨变化对水沙变化的影响差异较大,就黄河中游地区总体而言,人类活动的减水作用远大于降雨的影响,人类活动的减沙作用与降雨影响基本相当,不宜笼统说黄河中游水沙变化主要是人类活动所致或主要是降雨变化所致; 2050年以前黄河来水来沙量总体呈平偏枯趋势,但不排除个别年份或短时段仍会发生丰水丰沙的可能性。     

黄河头道拐水沙变化多元驱动因子贡献率分析

根据1950—2010年水沙实测资料,采用统计分析方法,通过构建非线性响应模型,辨识了水沙变化主导驱动因子,定量评估了多因子对黄河上游头道拐水沙变化的贡献率.结果表明:头道拐1950—2010年多年平均径流量减少速率为2.23亿m3/a,多年平均输沙量减少速率为0.027亿t/a,1987—2010年径流泥沙减少趋势更为明显,同期输沙量减幅明显大于径流量减幅;1969—2010年气候因子和下垫面因子对头道拐站年径流模数和年输沙模数变化的贡献率均约为2:8,下垫面因子明显占主导地位,其中宁蒙灌区年引水量对年径流模数变化的贡献率最大,达到42%,龙羊峡和刘家峡等水库运用对年输沙模数变化的贡献率最大,达到34%.预计今后兰州以上径流变化和兰州至头道拐区间主要支流来沙变化两大自然因素将是头道拐水沙变化的主导因子;灌区引水和支流水土保持综合治理减沙对头道拐水沙变化的贡献率将居主导地位.     

新疆渭干河部分流域河流泥沙分析

木扎提河、卡普斯浪河及克孜尔河3条河流1980—2010年31年多年平均悬移质输沙量之和为883×104t,3条河流的年径流量之和占到渭干河部分流域年径流量86%以上,3条河流的悬移质输沙总量可以代表全流域的多年平均悬移质输沙总量。根据流域泥沙的观测资料情况,对新疆渭干河部分流域河流含沙量的分布及输沙量、悬移质输沙量、河流输沙量的年内分配及年际变化等进行了分析。     

长江上游近期水沙变化特点及其趋势分析

对长江上游主要控制站水沙量进行了统计分析。近期长江上游水沙变化特点主要表现为:与1990年前相比,1991-2002年宜昌站年均减少沙量约1.3亿t;金沙江屏山站年均增加沙量约0.35亿t,其占宜昌站的百分数由51.8%增加到71.9%;嘉陵江北碚站年均减少沙量约0.985亿t,占宜昌站的百分数由25.7%减小至9.1%。采用滑动平均法以及Spearman秩次相关检验和线性回归检验等方法,对屏山、北碚和宜昌等3站水沙变化趋势进行了分析,分析结果表明:宜昌站径流量无趋势性变化,但输沙量有减小趋势;北碚站水沙减小趋势均较为明显;屏山站径流量无趋势变化,但输沙量有一定的增大趋势。另外还对影响长江上游水沙变化的降水量、水土保持措施、水库拦沙以及人类活动增沙等主要因素进行了分析。     

长江中游城汉河段推移质输沙率计算公式

三峡水库蓄水运用后,城汉河段悬移质输沙量大幅度减少,推移质输沙量所占比重增加,造床作用日益凸显,故开展其推移质输沙率计算公式研究具有理论与实际意义。利用螺山和汉口水文站实测资料建立了推移质输沙率与流量之间的指数关系式,并据此推算了两站逐日推移质输沙率,结果表明:螺山站、汉口站输沙率均与流量的0.912 78次方成正比,多年（2009—2015年）平均推移质输沙量分别为137万t、152万t,主要集中在汛期。利用推移质实测资料对Engelund、Einstein、Yalin 3个公式进行了检验与修正,结果表明:修正前各公式计算结果比较分散,且与实测值偏差很大;修正后各公式计算精度显著提高,综合比较发现,修正后的Yalin公式精度最高,Engelund公式、指数关系式次之,Einstein公式精度相对较低。因此,修正后的Yalin公式更适合于城汉河段推移质输沙率计算,可用于该河段的演变分析与数学模型计算。