风力侵蚀对无定河流域产沙作用定量分析

本文利用无定河的水文泥沙观测日值资料和该流域内及周围气象站气象观测月值资料,通过流域的水沙关系与各年风蚀气候因子,估计了风力作用对无定河流域产沙的贡献量。结果揭示出:在风沙区,由于水力的搬运作用仍然决定了流域输沙量的大小,所以风力作用产生的输沙模数很小,在总输沙量中只占约1/4;风力作用增加输沙量比例最大的地区是穿过风沙区和丘陵沟壑区交界区,既有活跃的风沙活动又有强烈的黄土水蚀,风力和水力形成强耦合侵蚀搬运作用的干流上游,占输沙量的1/3以上;位于靠近风沙区并有片沙分布的黄土丘陵沟壑区的流域,风蚀产沙占流域输沙量的比例约为1/10;在黄土丘陵沟壑区,相对强烈的水力侵蚀,风力作用对产沙影响较小。整个无定河流域风力作用产生的输沙量包括入河风沙、降尘以及风力与水力的耦合侵蚀搬运作用可能增加的泥沙,接近流域总输沙量的1/6。     

黄河中游多沙粗沙区水沙变化趋势及其主控因素的贡献率

随着气候变化和人类活动影响加剧,黄河中游多沙粗沙区的水沙变化剧烈,因此研究影响黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量的驱动因素对预测未来水沙变化具有重要意义。本文选取Mann-Kendall趋势检验法,Pettitt突变点检验法,位置、尺度、形状的广义可加模型以及累积量斜率变化率比较法对黄河中游多沙粗沙区15个水文站控制流域1956-2010年的年降水量、年径流量以及年输沙量变化特征及其贡献率进行分析,确定影响黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量变化的主要原因。结果表明：① Mann-Kendall趋势检验在5%的显著性水平下,表明降水量虽呈减少趋势但并不显著,径流量和输沙量则有显著的减少趋势;② Pettitt突变点检验得出所研究区域径流量和输沙量的突变年份在1972年、1985年以及1996年左右;③ GAMLSS模型分析结果同样表明降水的均值不随时间发生变化,但降水的方差有减小的趋势;④ 通过累积量斜率变化率比较法得出,人类活动对窟野河流域径流输沙的影响大于无定河流域。通过分析黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量变化的原因,可为黄河中游多沙粗沙区水资源合理分配提供一定的理论支持。     

长江干流河道对流域输沙的调节作用

利用长江干流和主要支流上测站1956~2004年的输沙量资料,对干流未测区域的来沙进行了估计。根据泥沙平衡 (Sediment budget) 概念,对长江干流河道的冲淤对来水来沙的响应以及对入海泥沙的影响进行研究发现,长江干流屏山至大通河道平均淤积速率为88.58×10⁶ t/a,河道淤积占总的来沙量及大通站输沙量比例分别为14%与21%。由于河道淤积,大通站输沙量减少了17.5%。总体来说上游淤积较轻,宜昌至汉口区间淤积严重,汉口至大通区间为微冲。长江干流的河道冲淤与流域总的来沙具有显著的相关关系,但各段河道的冲淤对流域来沙的响应各不一样。上游的冲淤与流域的径流量和来沙量均没有很好的相关性,宜昌-汉口段河道冲淤的变化与宜昌站的来沙具有显著的相关性;影响汉口-大通间河道的冲淤变化的主要因素是流域的来水量,河道的冲淤与大通站径流量的存在显著的负相关关系。三峡水库蓄水后整个长江干流的冲淤形势发生了根本的变化。三峡水库的蓄水运用有效地减轻了洞庭湖的泥沙淤积,同时也降低了洞庭湖的对长江干流泥沙的调节作用;长江上游干流河道淤积增强,中下游河道出现冲刷,但不同的河段表现不一;中下游河道冲刷量小于预测值,三峡水库的蓄水运用直接导致了长江入海泥沙的减少。     

藉河流域水沙输移特征及其影响因素分析

本文以1962-1989年水文资料和雨量站资料为基础,分析了藉河流域水沙的季节及年际变化规律,并且对降雨与人类活动导致的年径流泥沙变化影响进行了估算.研究结果表明,藉河流域水沙年内分配极不均匀,7-10月径流量占全年的61.6%,6-9月泥沙量占全年的87.9%;水沙年际变化剧烈,输沙量和径流量的变差系数分别为0.72...     

疏勒河流域气候变化情景下的适应对策

疏勒河是中国河西走廊3大内陆河水系之一,近100 a受气候变化及人类活动的影响显著。采用实地考察和社会问卷调查的方法,评价当地适应气候变化的能力,进而提出对当地社会经济发展具有建设性的适应对策。研究表明,疏勒河流域适应气候变化的能力较低,主要表现在:气候变化明显,河流水量减少;疏勒河上游地区草场退化严重;牧民适应气候变化能力有限并有所减弱;城乡居民收入差距进一步加大,不利于社会的稳定发展。政策建议是:加强各级政府间的协作和政府部门的引导作用,统一利用和管理流域水资源;加强对低文化层次人群的教育工作;加速农村剩余劳动力向城市转移;继续实行生态环保政策;优化产业结构。     

51 年来珠江流域输沙量的变化

根据1955~2005 年珠江流域主要水文站的径流量和输沙量数据以及流域降水量数据, 对珠江流域输沙量的变化进行了研究, 结果发现: (1) 石角站(北江)、博罗站(东江)、迁江站 (红水河) 以及高要站(西江干流) 输沙量呈下降趋势, 而柳州站(柳江)、南宁站(郁江) 的输沙量则呈上升趋势。(2) 1955~2005 年珠江入海泥沙(石角站、博罗站、高要站输沙量之和) 均 值为7529×10⁴ t/yr, 并在总体上也呈下降趋势。珠江入海泥沙还存在着年际变化上的波动性和阶段性特征, 即从1950 年代到1980 年代呈显著的上升趋势, 而此后呈显著下降趋势。通过分析认为: (1) 气候变化是造成珠江流域输沙量年际波动性变化的主要因素, 但不是造成珠江入海泥沙下降的主要影响因素; (2) 珠江流域入海泥沙的阶段性变化特征与水土流失和水土保持相关; (3) 水库建设是造成1955~2005 年珠江流域入海泥沙减少的主要因素。(4) 珠江流域入海泥沙将可能进一步减少, 这将对未来珠江河口环境和三角洲的演变产生影响, 加强进一步的研究非常必要。     

鄱阳湖流域水沙时空演变特征及其机理

运用改进的Mann-Kendall(M-K)趋势与突变检验以及线性回归分析等方法,系统分析了鄱阳湖流域的赣江、抚河、信江、饶河和修河等五大支流的5个主要水文控制站(外洲、李家渡、梅港、虎山、万家埠)1956-2005年的水沙序列,在系统搜集流域内水库信息的基础上,深入探讨了流域内水沙变化的原因.研究结果表明:(1)鄱阳湖流域各支流的水沙变化特征相异;除李家渡站径流无明显变化外,其余4站都有增加趋势(但未达到95%的置信度水平1.五大支流的输沙量变化比较复杂,外洲站、李家渡、梅港站和虎山站的输沙量在1985年以后减少的趋势显著,而万家埠站的输沙量直到1999年才开始减少;(2)森林覆盖率对输沙量变化的影响远远大于其对径流变化的影响,森林对减少湿季径流量的作用不明显,但对枯季径流量增加的影响显著.(3)水利设施(尤其是水库)对五大支流的水沙变化影响很大,尤其对输沙量的影响最为明显,这也是鄱阳湖流域大部分水文观测站输沙量减少的主要原因.     

基于水沙协同图谱的流域自适应能力研究

黄河下游河床所淤积的泥沙主要来自于黄河中游的粗泥沙集中来源区,在提出水沙协同性、流域的自适应能力概念基础上,以流域为单元,建立了粗泥沙集中来源区各流域的水沙协同关系图谱。根据水沙协同图谱的不同变化态势,分析了各流域的自适应能力差异,结果表明:皇甫川流域较强的流域自适应能力使得该流域的水沙协同性一直较稳定;孤山川、窟野河、佳芦河和秃尾河流域的水沙协同性存在异常值,但是孤山川、窟野河和佳芦河流域仍有着较强的河流自适应能力,秃尾河流域的自适应能力较弱。总体而言,人类活动的干预有利于维持流域的生态稳定性。     

基于地理探测器模型的疏勒河流域景观生态风险评价及驱动因素分析

疏勒河流域地处河西走廊最西端,是典型的干旱内陆河流域,生态环境极其脆弱,也是我国重要的生态屏障之一。借助Fragstats软件从斑块和景观2个尺度,结合2000—2018年土地利用数据,评价分析疏勒河流域景观生态风险时空变化特征,利用地理探测器定量分析了该流域景观生态风险驱动因素。结果表明:(1)疏勒河流域主要景观类型为未利用地和草地,其斑块个数(NP)、景观形状指数(LSI)、最大斑块指数(LPI)和聚集度指数(AI)值均较高;2000—2018年蔓延度指数(CONTAG)值下降、香农多样性指数(SHDI)和香农均匀度指数(SHEI)值缓慢上升,流域景观破碎度严重。(2)疏勒河流域景观生态风险空间分布呈现北高南低,2000—2018年呈现流域景观生态风险逐渐下降趋势,其中较高风险和高风险地区面积下降明显。(3)人为干扰度是影响景观生态风险空间分布的主要因子,归一化植被指数(NDVI)次之,人口密度影响最小;景观生态风险的影响均为双因子增强或非线性增强,无显著差异大多表现在自然和自然因子间,自然和人为因子之间存在显著性差异。因此,对流域进行景观生态风险指数评价和驱动因素分析至关重要。     

基于SEBAL模型的疏勒河流域蒸散发估算与灌溉效率评价

我国西北干旱区内陆河流域水资源匮乏,水资源利用主要用于农业生产,准确估算内陆河流域蒸散发与农业灌溉效率,对研究内陆河流域气候变化和水资源合理利用具有重要作用。利用基于地表能量平衡方程的SEBAL模型,对2017—2018年疏勒河流域蒸散量进行定量估算与时空分布特征分析,并结合降水量与净灌溉水量数据,对疏勒河流域昌马灌区的年内灌溉水有效利用系数进行估算。结果表明：（1） 疏勒河流域2017—2018年日均ET呈单峰变化趋势,最大值为6月的5. 03 mm·d^–1,最小值为12月的0. 55 mm·d^–1,并存在明显的空间分布差异。（2） 疏勒河流域四季ET差异显著,夏季ET达到最高的201. 83 mm,春秋次之,冬季最低为53. 92 mm;ET由东南向西北逐渐减小,流域上游ET明显高于中下游地区。（3） 昌马灌区各灌溉时段不同的灌溉水量造成了各灌季蒸散量的差异,灌区ET高值区主要分布在中部与东南部,低值区主要分布在西北部和灌区边缘。（4） 昌马灌区年内灌溉水有效利用系数呈下降趋势,其中春灌、夏灌、秋灌和冬灌分别为0. 76、0. 71、0. 69和0. 55,年均灌溉水有效利用系数为0. 67。     

疏勒河干流径流变化特征研究

选取疏勒河干流昌马堡、潘家庄和双塔堡水库站多年实测月、年天然径流作为数据资料,利用线性倾向、Mann-Kendall等方法,研究干流径流量年、年内、年际、季节变化和突变特征。结果表明：1956—2016年干流年径流呈现昌马堡站［1.075×10⁸ m3·（10 a）^-1］>双塔堡水库站［0.253×10⁸ m³·（10 a）^-1］>潘家庄站［0.126×10 m³·（10 a）^-1］的线性倾向率,且呈现增加变化趋势;径流年内分配极不均匀,径流主要集中于5~9月,占年径流量的50%以上;径流年际变化均低于和高于多年平均值分别在20世纪70~90年代和21世纪00~10年代;径流不同站点和不同年代平均径流距平呈现差异性季节变化特征,夏季径流量增加对各站点年径流量影响最大;径流突变时间和特征因不同站点呈现不同变化特征,3个水文站突变点分别为1998年、2012年和2006年。研究结果对促进区域水资源综合管理与科学调配,指导区域中长期水资源综合规划与社会经济发展提供科学依据和技术支撑。     

塔里木河下游生态需水估算

量化生态需水是流域水权分配的重要依据。以塔里木河下游大西海子水库至尾闾台特玛湖段为研究区,借助湿周法计算了该段河道内最小生态需水量,并基于2009年和2010年河段地下水分布特征,计算沿线河道两岸各1 km范围地下水恢复至目标埋深(5～4 m)的地下水恢复量,采用潜水蒸发法和面积定额法估算了沿线天然植被生态需水量。结果表明：（1）塔里木河下游大西海子-台特玛湖河道内年最小生态需水量为1.455×108 m3;（2）以5年为恢复期限,确定该河段地下水埋深恢复至5～4 m的年恢复需水量为0.608×108～1.466×108 m3;（3）取潜水蒸发法和面积定额法计算结果均值,确定研究区天然植被生态需水量为1.042×108 m3;（4）综合考虑,塔里木河下游大西海子-台特玛湖年生态需水总量为3.105×108～3.963×108 m3。     

黄河近年径流泥沙剧减的多因素贡献率分析（英文）

The Yellow River basin is well known for its high sediment yield. However, this sediment yield has clearly decreased since the 1980 s, especially after the year 2000. The annual average sediment yield was 1.2 billion tons before 2000, but has significantly decreased to 0.3 billion tons over the last 10 years. Changes in discharge and sediment yield for the Yellow River have attracted the attention of both the Central Government and local communities. This study aimed to identify the individual contributions of changes in precipitation and human activities(e.g. water conservancy projects, terracing, silt dams, socio-economic and needs, and soil and water conservation measures) to the decrease in discharge and sediment yield of the Yellow River. The study used both improved the hydrological method and the soil and water conservation method. The study focused on discharge analysis for the upper reaches and the investigation of sediments for the middle reaches of the river. The results showed that discharge and sediment yield have both presented significant decreasing trends over the past 50 years. Precipitation showed an insignificant decreasing trend over the same period. The annual average discharge decreased by 5.68 billion m3 above Lanzhou reach of the Yellow River from 2000 to 2012; human activities(e.g. socio-economic water use) contributed 43.4% of the total reduction, whereas natural factors(e.g. evaporation from lakes, wetlands and reservoirs) accounted for 56.6%. The decrease in annual discharge and sediment yield of the section between Hekouzhen station and Tongguan station were 12.4 billion m3 and 1.24 billion tons, respectively. Human activities contributed 76.5% and 72.2% of the total reduction in discharge and sediment yield, respectively, and were therefore the dominant factors in the changes in discharge and sediment yield of the Yellow River.     

Analysis of the contribution of multiple factors to the recent decrease in discharge and sediment yield in the Yellow River Basin,China

The Yellow River basin is well known for its high sediment yield. However, this sediment yield has clearly decreased since the 1980s, especially after the year 2000. The annual average sediment yield was 1.2 billion tons before 2000, but has significantly decreased to 0.3 billion tons over the last 10 years. Changes in discharge and sediment yield for the Yellow River have attracted the attention of both the Central Government and local communities. This study aimed to identify the individual contributions of changes in precipitation and human activities (e.g. water conservancy projects, terracing, silt dams, socio-economic and needs, and soil and water conservation measures) to the decrease in discharge and sediment yield of the Yellow River. The study used both improved the hydrological method and the soil and water conservation method. The study focused on discharge analysis for the upper reaches and the investigation of sediments for the middle reaches of the river. The results showed that discharge and sediment yield have both presented significant decreasing trends over the past 50 years. Precipitation showed an insignificant decreasing trend over the same period. The annual average discharge decreased by 5.68 billion m³ above Lanzhou reach of the Yellow River from 2000 to 2012; human activities (e.g. socio-economic water use) contributed 43.4% of the total reduction, whereas natural factors (e.g. evaporation from lakes, wetlands and reservoirs) accounted for 56.6%. The decrease in annual discharge and sediment yield of the section between Hekouzhen station and Tongguan station were 12.4 billion m³ and 1.24 billion tons, respectively. Human activities contributed 76.5% and 72.2% of the total reduction in discharge and sediment yield, respectively, and were therefore the dominant factors in the changes in discharge and sediment yield of the Yellow River.     

长江上游重点产沙区产沙量对人类活动的响应

对金沙江屏山站、嘉陵江北碚站、宜昌站20世纪50年代以来的输沙量和含沙量进行分析。结果表明,在年径流量相同的情况下,由于大规模矿山、钢铁工业、交通建设增加水土流失,屏山站1976~1996年年产沙量要高于1954~1976年。与此相反,由于修筑水库、塘坝拦沙,修建梯田、恢复植被减少侵蚀,北碚站1983~1996年年产沙量要大大低于1954~1982年;宜昌站1985~1996年年产沙量也低于1954~1984年。北碚、宜昌两站都存在一个使水利、水土保持减沙量为0的年径流量临界值,北碚站和宜昌站这一临界值分别为1142×10⁸m³和4800×10⁸m³。     

黄河下游河道输沙功能的时间变化及其原因

以输出某一河道的泥沙总量与进入这一河道的泥沙量之比来定义河道输沙功能,以此为指标研究了黄河下游输沙功能的时间变化。研究表明,近50年来黄河下游河道输沙功能表现出随时间而减小的明显趋势。在总的减小趋势中,由于水库运用方式与下游水沙组合的不同,河道输沙功能指标具有明显的差异,可以划分为6个阶段。1986¹997年,由于降水偏少,且人类大量引水,黄河下游进入连续枯水的水文系列,河道萎缩,输沙功能迅速降低,此时段中输沙功能指标的时段平均值为0.62,为有水沙记录以来最低的时期。对于黄河下游输沙功能指标与流域因子和河道特性因子的时间变化系列进行了比较,以揭示输沙功能减小的原因。结果表明,黄河下游河道输沙功能指标与流域平均年降水量、兰州站和三门峡站汛期径流占年径流百分比、游荡段典型断面平滩水位下断面面积、花园口站和高村站水面比降等因子有同步减小的关系,并随流域水土保持面积、人类引水量及其占天然径流量比率的增大而增大,说明这些因子的变化导致了黄河下游输沙功能的减弱。     

无定河流域产沙量变化的淤地坝效应分析

无定河流域1971~1989年的年均流量、悬移质含沙量及输沙率比1954~1970年的明显变小,而月均水沙过程曲线也发生了明显变化。上述水沙过程的变化受到1970年以来人类活动的强烈影响,而淤地坝建设是主因。为探讨淤地坝的减沙效应,提出淤地坝有效减沙面积这一概念,并拟合了动态变化的淤地坝有效减沙面积与年份之间的关系,发现该关系曲线与无定河流域各年代产沙量的变化情况相符。自1990年以来无定河流域淤地坝有效减沙面积呈明显递减趋势,导致了自上世纪90年代以来该流域的产沙量出现增大现象。为了抑制该流域的产沙量,势必需要加大淤地坝建设的力度。如果想使该流域的产沙量逐渐减少,则至少要使流域内年淤地坝有效减沙面积逐年增加。     

基于InVEST模型的黑河流域上游水源涵养量

黑河流域上游生态系统具有重要的水源涵养功能,对维系流域生态平衡有着重要的意义。基于InVEST模型估算了黑河流域上游水源涵养量,分析了水源涵养量的时空变化特征及其与气候因子的相关性。结果表明：2001—2015年黑河流域上游草地、林地、灌丛面积分别增加了1 665.00、381.75、162.75 km²,而荒漠和农田分别减少了2 165.25、20.50 km²;2001—2015年黑河流域上游水源涵养量年均值为228.64 mm,在空间上呈现东南高、西北低的分布特征,高值区位于祁连山一带,肃南裕固族自治县北部条带状为上游水源涵养量的低值区;从变化趋势来看,研究区水源涵养量以7.60 mm·a^-1的速率减少;近15年来,研究区潜在蒸散、降水量分别呈现增加和减少趋势,速率分别为1.45、-0.67 mm·a^-1,水源涵养与潜在蒸散以负相关为主,而与降水量正相关,降水量主要影响上游的中东部、北部的祁连山高寒地区,而潜在蒸散主要制约西北部的水源涵养量。     

Kalman滤波方法在黑河出山径流年平均流量预报中的应用

应用Kalman滤波方法,以流域平均降水量、气温、太阳黑子相对数及莺落峡站6年显著周期序列等为控制参数,对黑河出山径流年平均流量的预测问题进行了初步研究和探讨。