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。     

水沙条件对黄河下游河道输沙功能的影响

提出河道输沙功能指标F_s为进入某一河道的泥沙总量(干流与支流输入沙量之和)与输出这一河道的泥沙量之比。河道输沙功能与来水量和来沙量有密切关系,若来水减少,来沙增多,则河道输沙功能减弱。来沙中大于0.05 mm粗泥沙含量百分比与河道输沙功能指标成负相关。来沙系数、特别是粗泥沙的来沙系数,是决定黄河下游输沙功能的重要因子;来沙系数越大,则河道输沙功能指标越低。场次洪水的输沙功能指标随场次洪水最大含沙量的增大而降低,历年河道输沙功能指标随各年中高含沙水流频率的增高而降低。小浪底水库修建后,为我们通过调水调沙提高河道输沙功能提供可能。研究表明,场次洪水平均含沙量35 kg/m³,或场次洪水平均来沙系数为(0.015 kg·s)/m⁶,是在调水调沙中实现河道输沙功能优化的最优含沙量和最优来沙系数,平滩流量则是实现河道输沙功能最大化的最优流量级。     

长江口与杭州湾的泥沙与河床演变对上海港及其通海航道建设的影响

在长江口与杭州湾泥沙和河床演变研究的基础上,对上海港的选址与建设及上海港通海航道的治理与利用,提出了新的设想。     

黄河中游河口镇至龙门区间不同支对河流粗泥沙贡献的分析

对黄河中游河口镇至龙门区间的产沙岩层中流我质输沙进行了耦合平衡分析，确定了该区间各种产沙岩层的产沙数量，并推算出黄土、基岩和风少对河流粗泥沙的贡献率分别为６１．２％、３４．２％和４．６％。同时，分析了该区间侵蚀产粗泥沙的分布规律。     

黄河河口泥沙扩散规律分析——以钓口河流路为例

分析黄河口钓口河亚三角洲不同时期泥沙沉积速率和水沙条件变化,发现来沙输沙率是影响黄河三角洲沉积速率的主要因素,随输沙率增加三角洲泥沙沉积速率增大.来水流量和来沙粒度组成变化对沉积速率的影响不明显.还发现来水含沙量与三角洲泥沙淤积占来沙的比例(沉积比)之间为双值关系,在某一含沙量时沉积比达最大值.对比显示,在河口河道畅通,沙嘴突出时期,三角洲泥沙沉积比反而比河口改道初期大,意味着集中水流入海可能降低海流带走泥沙的比例.另外,根据前三角洲的地形测量资料分析发现,进入远海的泥沙随距离增加呈指数递减.对黄河口这些独特的泥沙扩散规律发生机理进行了深入分析.     

风蚀水蚀共同作用下沙漠河流泥沙级配特征

以水蚀风蚀区内蒙古河段重要入黄支流西柳沟为研究对象,通过对西柳沟流域产沙地层及河流水文站悬移质泥沙采样分析和激光粒度仪测定,对研究区河道纵向、横向断面沉积的泥沙级配特征进行了分析,揭示了流域沉积泥沙粒径分布变化规律。结果表明：西柳沟流域沉积泥沙的中数粒径从上游丘陵沟壑区到下游农田区逐渐减小;河流右岸泥沙粒径较大,左岸泥沙粒径相对较小,河床泥沙粒径介于二者之间;流域沉积泥沙粒径主要分布在0.125~0.5 mm,而流域出口水文站悬移质泥沙粒径72.5%在0.025 mm以下,说明西柳沟进入黄河干流的泥沙主要为细泥沙。     

黄河中游河口镇至龙门区间不同岩层对河流粗泥沙贡献的分析

对黄河中游河口镇至龙门区间的产沙岩层与河流悬移质输沙进行了耦合平衡分析,确定了该区间各种产沙岩层的产沙数量,并推算出黄土、基岩和风沙对河流粗泥沙(d>0.05mm)的贡献率分别为61.2%、34.2%和4.6%。同时,分析了该区间侵蚀产粗泥沙的分布规律。     

长江中下游河道冲淤与河床自动调整作用分析

根据实测河道测图资料及水沙资料，首次利用断面地形法和输沙平衡法较全面地系统地计算分析了长江中下游河道泥沙的冲淤变化及其分布规律，计算结果表明宜昌－大通段呈冲槽、淤滩、淤汊特征；同时剖析和验证了长江中下游河床具有较强的自动调整作用。     

长江宜昌-武汉河段泥沙年冲淤量对水沙变化的响应

运用泥沙收支平衡 (Sediment budget) 的概念确定长江中游宜昌-武汉河段的泥沙冲淤量,并运用数理统计方法,研究了泥沙冲淤过程对水沙变化的响应。研究表明,所研究河段的输沙具有“多来多排”的特性,在平均的意义上,年输入沙量为年输出沙量的1.1345倍,由此求得总净来沙中有11.85%淤积在河道中。河段出口输出沙量随时间而增大,大致在1980年达到峰值,然后再减小。1980年以前河段出口输出沙量的增大,与3口分沙减少 (等价于河段净来沙增多) 和下荆江人工裁弯 (使河道输沙能力增大,因而可以将更多的泥沙输送到河段出口以下) 有关,1980年以后的减少,则与宜昌站来沙量的显著减少有关。建立了1980~1997年间宜昌-汉口#河段年冲淤量与宜昌站年来沙量之间的回归方程,通过该方程估算出使宜昌-汉口河段不淤的宜昌站临界来沙量为3亿t/a。为了定量评价宜昌站的来水量和来沙量以及3口分水比和分沙比、宜昌站洪峰流量的变化对于河段冲淤量的相对贡献,我们以1980~1997年和1955~1997年两个时间系列的数据分别建立了多元回归方程。1980~1997年间的方程表明,宜昌站的来水量和来沙量以及3口分水比和分沙比、宜昌站洪峰流量的变化对宜昌-汉口河段年冲淤量的贡献率分别为6.23%、31.56%、25.77%、32.71%和3.73%。     

黄河中下游泥沙通量变化规律

根据黄河中下游多个主要水文控制站50多年的实测资料,利用水文学、泥沙运动力学、河床演变学和经验统计相结合的分析方法,分析黄河中下游泥沙通量的变化规律。结果表明,黄河中下游泥沙通量递减的同时泥沙粒径变细,人为因素影响巨大;中下游泥沙通量变化具有阶段性、季节性和自相关性。黄河下游河道泥沙冲刷与淤积均具有上段变化大、下段变化小的特点,这是由河道下游上宽下窄、上陡下缓特征决定的;下游河道输沙能力影响因子中,河道水量尤其是汛期水量起主要作用。     

城市河岸土地利用对河流廊道功能影响初探——以上海苏州河为例

城市河岸土地利用往往改变河岸的自然地理条件,对城市河流功能产生影响。通过总结城市河岸廊道功能以及国内外城市河岸规划土地利用的实践,分析了河岸土地利用对城市河流廊道功能的影响,并以上海苏州河为例进行了实证分析。结果表明,苏州河河岸规划土地利用方式提高了河岸开放带宽度,改善了河岸舒适性,控制了河岸建筑高度,有利于保护和开发苏州河河流的景观、遗产和经济廊道的功能。干流河岸在自然廊道功能方面,仍存在一定缺陷,与支流的部分河段相比仍有差距。     

科尔沁沙地典型地区人工造林对沙漠化过程的影响

在3S技术的支持下,以奈曼旗1975年、1985年、1995年和2005年的遥感影像为信息源,分析了研究区近30 a人工造林对沙漠化过程的影响。结果表明,在持续的人工造林过程影响下,沙地面积呈现出持续减少的趋势,其中固定沙丘面积减少幅度尤为显著,面积净减量为39 545.77 hm2;沙漠化程度指数呈现出线性减少的变化趋势,自1985年以来,减少幅度尤为明显,由1985年的0.21下降到2005年的0.03;土地沙漠化正、逆过程同时存在,但逆转趋势远大于发展趋势,土地沙漠化过程总体上正处于全面逆转期;斑块数和景观形状指数均呈现出先增后减的变化趋势,斑块形状经历简单—复杂—简单的变化过程。     

疏勒河流域土地利用变化驱动因素分析——以安西县为例

在西北干旱地区,土地利用结构的合理与否对区域生态环境和经济建设具有直接制约作用。本文以安西县为例,对疏勒河流域主要土地利用类型耕地、林地、草地、荒漠化土地变化驱动力以及与土地沙漠化之间的关系进行了分析研究,指出自然因素是制约土地利用水平和结构的基本要素,而人为因素对现代土地利用变化的驱动作用更为显著。耕地面积的增加主要与水资源开发利用率提高有直接关系,人口增长对耕地面积增加有间接促进作用。耕地面积减少则主要与人为不合理利用引起的土地荒漠化有关。在林地变化中,自然条件限制着该县森林发展,人为因素对林地变化的驱动作用大于自然因素的影响;草地面积减少主要是人为超载过牧和破坏的结果。此外,本文还根据数据分析并应用灰色关联度方法对导致当地土地荒漠化的最大驱动力进行判别。结果表明:引起该区荒漠化的最主要因素是超载过牧,其次是人口压力和农业开垦,区域气候变化对荒漠化的驱动作用要小于人为因素的驱动作用。分析指出,在尊重自然的基础上,进行科学管理,人为力量将成为优化干旱地区土地利用结构和提高生产力的重要驱动力。同时,提出了疏勒河流域土地利用结构合理化调整的原则建议。     

黑河分水后中游地区LUCC监测

以2000年Landsat ETM和2005年的Landsat TM数据为信息源,通过人机交互方式提取了两期黑河流域中游地区土地利用/覆被数据。在此基础上,结合研究区的社会经济统计资料和气象观测资料,分析了黑河流域中游地区近5 a来土地利用/土地覆被变化（land use and land coverage,LUCC）的时空变化格局和土地利用类型转变的趋势及其驱动力。结果表明,5 a间耕地和居民用地面积分别扩大了6.95％和9.78％,草地和林地都有相应的减少。尤其是水域和未利用土地,分别减少了1.70％和0.88％,黑河流域生态环境有总体变差的趋势。驱动力分析表明,环境变化是人文因素和自然因素共同作用的结果,并且人为因素占主导地位,在此情况下,本区生态环境存在着继续恶化的潜在危机。     

西苕溪流域不同土地类型下氮元素输移过程

以西苕溪流域为研究对象,选择最有代表性的5种土地类型,模拟天然大暴雨,通过3次重复实验研究不同形态氮素随暴雨径流及径流沉积物的迁移过程,估算氮素在流域内不同土地利用/土地覆被条件下的损失率。研究结果表明,在相同的降雨条件下,氮素的流失速率和流失量随土地利用/土地覆被类型的不同表现出明显差异,地表径流水相总氮的流失量桑林最大,水田最小。水相不同形态的氮素流失量亦有所不同,悬浮颗粒态氮占地表径流水相总氮的70 %~90 %,水相溶解态氮的流失量以松林为最高,竹林、桑林和水田接近而且较低,不同类型的水相溶解态氮也随土地利用类型的不同表现出各自的特征。各土地类型单位面积、表层10 cm土壤氮素流失高达4.66~9.40 g·m-2,其中随径流沉积物相迁移的氮素占绝大部分(90 % 以上)。估算出的各土地利用类型总氮流失速率,地表径流水相为2.68~14.48 mg·m-2·min-1,径流沉积物相高达100.01~172.67 mg·m-2·min-1。     

黑河流域水土资源可持续利用研究

黑河流域属于典型的环境脆弱区,水资源供需矛盾和土地退化问题是区域社会经济可持续发展中面临的迫切需要解决的问题。文章对黑河流域水土资源状况进行了概要性论述,分析了水土资源对区域社会经济发展的影响以及水土资源的承载力。基于黑河流域水土资源利用现状,提出了水土资源可持续利用模式。     

Land-use/cover changes in relation to stream dynamics in a marginal graben along the northern Ethiopian Rift Valley

This paper investigates land-use/cover changes related to river dynamics in northern Ethiopia. Aerial photographs from 1965 to 1986, and SPOT images of 2007 and 2014 were used to extract land units. Land-use/cover changes took place in 48% of the entire landscape around the river across the last five decades. Changes related to swap accounted for 37%, whereas net changes accounted for 11%. The most systematic transitions in terms of gain were from shrubland to farmland, alluvial deposit to settlement, and alluvial deposit to active channel and settlement. Most of these transitions were related to the river dynamics and depict cyclic transitions: farmland → active channel → alluvial deposits → grassland/shrubland → farmland. Human interventions and natural vegetation succession were also very important. The study concludes that river systems have considerable impact on livelihood and need attention in land management undertakings in graben bottoms.     

黑河流域土地利用变化对地下水资源的影响

土地利用与覆被变化对区域水文过程具有深刻影响。利用1960s以来的三期遥感数据和1980年以来的地下水长期观测数据, 从地下水补给和排泄系统两方面, 分析了近30年来甘肃省黑河流域中游地区土地利用与覆被变化对地下水系统的影响, 结果表明：以1985年为界, 随土地利用与覆被变化强度不同, 前后15年土地利用变化对地下水系统补给的影响分别达到2.602亿m³/a和0.218亿m³/a, 对排泄系统的影响分别为2.035亿m³/a和4.91亿m³/a, 在保持区域人工开采量不超过3.0亿m³/a的合理幅度下, 土地利用变化对区域地下水资源变化起着决定作用;在区域土地利用与覆被变化和近10年来人类较大规模开采影响下, 甘肃省张掖盆地地下水资源变化出现了显著的区域差异性。认识土地利用变化对流域地下水系统的作用与区域地下水资源的时空变化特征, 对流域水土资源合理利用规划与管理有重要意义。     

基于遥感与GIS的江河源区土地利用动态变化研究

基于TM／ETM卫星遥感数据,运用GIS方法,对江河源区1986～2000年土地利用类型的时空变化特征进行了研究。结果表明：近15年来源区林地、湿地、草地和冰川面积减少,建设用地、耕地和未利用土地面积显著增加,土地综合利用程度下降。土地利用动态转化过程以草地转化为未利用土地、湿地转化为草地和未利用地逆转为草地为主要特征,全区土地利用的空间位置转换而积大于其数量变化。气候变化和人类经济活动是导致研究区土地利用变化的丰要因素。     

Nitrogen export by runoff and sediment under different types of land use in West Tiaoxi catchment

Five typical land covers in West Tiaoxi catchment of China, including mulberry garden, bamboo forest, pinery, vegetable plot and paddy field, were studied on nitrogen loss in artificial rainstorm runoff and sediment. Triple duplication experiments have been carried out under the artificial rain condition with an intensity of 2 mm.mm⁻¹ and lasting 32 minutes in 3 m² field. Export of various species of nitrogen in runoff and sediment were investigated. The results show that nitrogen loss amount and rate are quite different among five kinds of land covers. The loss of total nitrogen in runoff of mulberry is the largest and that of paddy field is the smallest. Particle nitrogen accounts for 70–90% of total nitrogen in runoff of various kinds of land covers. Loss of dissolved nitrogen in pinery is much higher than in other kinds of land covers, which are similar among them. More detailed species of dissolved nitrogen show their respective features among various land covers. Total amounts of nitrogen loss from the top 10 cm layer of 5 kinds of soils are estimated as high as 4.66–9.40 g.m⁻², of which nitrogen loss through sediment of runoff accounts for more than 90%. The rate of total nitrogen losses are ranged in 2.68–14.48 mg.m⁻².min⁻¹ in runoff, which is much lower than that of 100.01–172.67 mg.m⁻².min⁻¹ in sediment of runoff.