澜沧江-湄公河流域产输沙和水库拦沙研究存在问题分析

澜沧江-湄公河是中国与东南亚地区重要的跨境河流，其泥沙问题涉及流域内各国的生态、农业、渔业、航运、海岸侵蚀等诸多领域，近年来下游输沙量持续减少，受到广泛关注。综述了澜沧江-湄公河泥沙研究的争论焦点，包括全流域主产沙区的位置，湄公河干流水文站点间实测输沙量异常变化关系以及人类活动对泥沙过程的影响。系统梳理了现有研究中存在的主要问题，包括下湄公河泥沙观测数据质量不高、全流域总输沙量1.60亿t/a的数据基础存疑、水文模拟的时空分辨率不足、未考虑土地利用变化的影响和悬移质之外的泥沙研究不充分等，在此基础上提出了进一步研究建议。     

澜沧江水电开发对缓解 2019 年湄公河干旱影响分析

采用气象、遥感影像、水库蓄水量变化等多元数据分析了2019年澜沧江-湄公河干旱的原因以及上游电站开发对干旱的影响。结果表明,2019年澜沧江-湄公河发生了全流域性气象干旱过程,进而导致湄公河流域水量骤减;澜沧江电站充分发挥削峰补枯、兴利除害的作用,一定程度上缓解了下游旱情;但由于澜沧江出境流量仅占湄公河流域水资源量的13.5%,澜沧江水电开发对下游干旱的缓解作用非常有限,并且影响程度随着往下游的推移而减弱。     

澜沧江-湄公河流域水库联合调度防洪作用

澜沧江-湄公河流域汛期洪灾频发,气候变化极有可能进一步加剧该区域洪水的量级和发生频率,需要上下游合作共同应对。建立了澜沧江-湄公河全流域分布式水文及水库调度模型,模拟1991-2005年全流域13条支流和5个干流防洪控制断面的逐日天然流量过程,在此基础上模拟全流域已建、在建和规划水库的联合调度过程,分析防洪作用。结果表明:①全流域水库联合调度对湄公河5个主要断面均有显著的防洪作用,在完全按照防洪目标对水库进行调度的情况下可将200年一遇洪水减至20~50年一遇。②湄公河左岸支流的防洪能力远高于右岸,具有较高防洪能力的支流有澜沧江、南乌河、南俄河、南屯河、濛河、色公河和桑河。③对不同断面起主要防洪作用的支流不同:在琅勃拉邦上游,澜沧江、南乌河起主要作用;在那空帕农断面,南俄河与南屯河加总的防洪作用与澜沧江基本相等;在巴色下游,濛河和色公河的作用均超过澜沧江。澜湄合作机制为上下游防洪合作提供了重要契机,研究成果可为流域国协商建立联合防洪调度机制提供参考。     

渭河源区典型小流域水沙演变规律分析

根据渭河源区清源河典型小流域实测水文资料,分析了流域水文要素的年内和年际变化规律,流域降水、径流和泥沙主要集中在汛期,5-9月降水量占全年的78.5%,5-10月径流占全年的78.7%,5-8月输沙量占全年的88.9%。受上游修建水库、水土保持等人类活动的影响,流域汛期径流和泥沙1997-2013年比1980-1996年均减少了5.9%。流域面平均降水量、平均流量、平均输沙量年际变化不稳定,总体呈减少趋势,序列最大可能变异点分别为1995年、1994年和1997年。建立了流域年降水量与年径流深、次降水量P+Pa与次径流深相关模型,相关系数达到0.902和0.860。以年最大洪峰流量为参数,分别建立了流域年径流量与年输沙量、次径流量与次输沙量关系模型,相关系数达到0.835和0.917,公式模拟值与实测值接近,误差较小,可以作为以径流推算泥沙的重要依据。通过定性定量分析人类活动对流域径流、泥沙的影响程度,对区域抗旱防洪减灾、水资源管理、小流域治理及生态环境保护具有重要意义。     

1960—2020年青藏高原东部主要河流的径流和泥沙变化特征

青藏高原作为“亚洲水塔”,对下游地区用水具有重要作用,在气候变化和人类活动影响下,河流的径流和输沙量已发生显著变化。选取青藏高原东部的黄河、长江、澜沧江、怒江和雅鲁藏布江五大河流源区,利用站点实测数据和Pettitt突变点检验、线性回归等统计方法,系统性地分析了1960—2020年间(近60 a)径流和泥沙的年际和季节性变化特征。主要结论为：(1)近60 a来,长江和怒江流域的年径流显著上升,其余流域变化不显著,径流变化存在较强的空间变异性,在2006年左右存在突变点,大部分站点的年径流在此后的十几年中均呈上升趋势;年输沙量方面,长江流域呈不显著上升,黄河、澜沧江、雅鲁藏布江流域均呈不显著下降,年际变化趋势与径流变化总体一致,但变异性更大。(2)对于60 a尺度的季节径流,上游站点冬、春季径流均呈增加趋势,所有站点夏、秋季径流的变化趋势与年径流总体一致,且夏季径流在空间分布上存在“北增南减”的特征。(3)澜沧江下游的水电梯级开发已经对下游天然径流过程产生干扰,主要表现为径流年内分布的突变,季节差异显著减小,趋于均匀化。以上结论深化了对青藏高原径流和泥沙变化特征的认识,可为开展径流趋势预...     

气候变化对澜湄流域气象水文干旱时空特性的影响

受全球气候变化影响,澜沧江-湄公河流域气象水文干旱发生了较大变化,预测未来流域干旱的时空变化与传播特征是应对气候变化、开展澜湄水资源合作的基础。利用SWAT模型通过气陆耦合方式模拟了澜沧江-湄公河流域历史（1960—2005年）和未来时期（2022—2050年,2051—2080年）的水文过程,采用标准化降水指数和标准化径流指数预估并分析了流域未来气象水文干旱时空变化趋势。结果表明:①澜沧江-湄公河流域未来降水呈增长趋势,气象干旱将有所缓解,但降水年内分配不均与流域蒸发的增加,将导致水文干旱更为严峻,干旱从气象到水文的传播过程加剧;②水文干旱具有明显的空间异质性,允景洪和清盛站的水文干旱最为严重,琅勃拉邦、穆达汉和巴色站次之,万象站最弱;③未来流域水文干旱事件发生频次略有减少,但其中重旱、特旱事件占比增加,极端干旱将趋多趋强,且空间变化更加显著。     

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。     

澜沧江—湄公河流域跨界含水层研究

跨界含水层由位于不同国家的含水层组成,是地下水资源系统的重要组成部分。妥善管理并公平合理地利用跨界含水层,对促进可持续发展及国家之间的睦邻友好关系有着重要意义。通过分析澜沧江—湄公河流域水文地质条件,划定流域的跨界含水层系统,并对地下水资源与环境问题进行探索,提出跨界含水层综合评价指标体系,结合澜沧江—湄公河流域4个跨界含水层相关的指标进行了综合评价。本次研究,对管理澜沧江—湄公河流域跨界含水层,建设和谐的东南亚国际环境有着重要意义。     

珠江流域主要河流泥沙变化分析

选用珠江流域主要河流的58个泥沙站1956～2000年连续观测的泥沙资料,按河流水系分不同的区域对主要河流含沙量和河流输沙量的时空分布规律进行分析研究。结果表明:大多数河流的含沙量较小,由于径流量大,输沙量较大;含沙量在区域上的分布呈西部大于东部、西南部大于西北部,东南部与东北部差别不大的特征;主要河流西江、北江、东江含沙量沿程变化呈现从上游往下游递减的规律;产沙量最大的区域是南盘江和北盘江,西江上游区域是流域泥沙的主要来源;汛期输沙量占全年的90%以上。虽然各区域不同时期输沙量有所增减,但全流域输沙总量较稳定;西江上游红水河和东江水利工程的兴建对河流泥沙的拦蓄明显,造成下游河段的含沙量明显减小。     

黄河泥沙百年演变特征与近期波动变化成因解析

黄河泥沙未来变化趋势关系到新时期治黄策略制定，科学认知入黄沙量变化特征，特别是一些典型或极端情况下的沙量变化原因，对于科学研判黄河泥沙未来情势具有重要指导意义。本文在分析百年黄河沙量演变特征基础上，重点解析了2013年和2018年典型"大沙"年份以及2017年典型"极端降雨"年份潼关沙量波动变化原因。结果表明：1919—2018年百年尺度上黄河潼关站输沙量呈"台阶式"减少特征且减少趋势极显著（P<0.001），尤其2000年以后年均输沙量降至2.44亿t左右；随着黄土高原下垫面土壤侵蚀环境大幅改善，黄河上游相似来水年头道拐—潼关区间流域输沙量减少82%，相似极端降雨情景下流域次洪输沙量平均减少50%~85%，2017极端降雨年并未导致大沙年出现，水土保持生态建设成果在减少入黄泥沙方面发挥了关键作用；2013年和2018年典型"大沙"年潼关站泥沙来源解析表明，河道淤积泥沙冲刷和水库排沙成为新时期黄河潼关站沙量波动变化的主要影响因素。     

含沙量和悬沙粒径变化对长江宜昌-汉口河段年冲淤量的影响

依据三峡水库修建以前的资料,运用数理统计方法对含沙量和悬沙粒径变化对长江宜昌-汉口河段年冲淤量的影响进行研究,以期为三峡水库修建以后库下游河道冲淤特性的预测提供参考。建立了1980-1997年间宜昌-汉口#河段年冲淤量与宜昌站年均含沙量C宜昌之间的回归方程,据此估算出使宜昌-汉口#河段处于不冲不淤状态的宜昌站临界年均含沙量为0.734 kg/m3。以宜昌-汉口冲淤量作为因变量,以宜昌站的含沙量、悬沙中径D50、最大流量和三口分流比作为影响变量,建立了多元回归方程。基于1980-1997年资料的方程表明,宜昌站含沙量越高,悬沙中径越粗,宜昌站洪水流量越大,宜昌-汉口河段年淤积量越大;三口分流比越小,宜昌-汉口河段年淤积量越大。     

Supply limited sediment transport in a high-discharge event of the tropical Burdekin River, North Queensland, Australia

Interactions between catchment variables and sediment transport processes in rivers are complex, and sediment transport behaviour during high‐flow events is not well documented. This paper presents an investigation into sediment transport processes in a short‐duration, high‐discharge event in the Burdekin River, a large sand‐ and gravel‐bed river in the monsoon‐ and cyclone‐influenced, semi‐arid tropics of north Queensland. The Burdekin's discharge is highly variable and strongly seasonal, with a recorded maximum of 40 400 m³ s^?1. Sediment was sampled systematically across an 800 m wide, 12 m deep and straight reach using Helley‐Smith bedload and US P‐61 suspended sediment samplers over 16 days of a 29‐day discharge event in February and March 2000 (peak 11 155 m³ s^?1). About 3·7 × 10⁶ tonnes of suspended sediment and 3 × 10⁵ tonnes of bedload are estimated to have been transported past the sample site during the flow event. The sediment load was predominantly supply limited. Wash load included clay, silt and very fine sand. The concentration of suspended bed material (including very coarse sand) varied with bedload transport rate, discharge and height above the bed. Bedload transport rate and changes in channel shape were greatest several days after peak discharge. Comparison between these data and sparse published data from other events on this river shows that the control on sediment load varies between supply limited and hydraulically limited transport, and that antecedent weather is an important control on suspended sediment concentration. Neither the empirical relationships widely used to estimate suspended sediment concentrations and bedload (e.g. Ackers & White, 1973) nor observations of sediment transport characteristics in ephemeral streams (e.g. Reid & Frostick, 1987) are directly applicable to this river.     

The changes in the lower Drava River water level, discharge and suspended sediment regime

Massive construction on the Drava River basin and on the river itself during the last centuries, as well as recent climate change and/or variability, has caused many different and possibly dangerous changes to its hydrological and ecological regime. Since 1975, numerous hydrotechnical works have been carried out on the 60-km long section of the Drava River from the Slovenian–Croatian border to the River Mura mouth. Three hydrotechnical power plants with three reservoirs and three long inlet and outlet canals have been built. Changes in water level, discharge and suspended sediment yield along the Drava River measured in Croatia, downstream of the three Croatian reservoirs, during the last 30–130 years are presented. The investigation focuses on changes that have occurred during the last thirty-odd years, caused by the anthropogenic influences on the Drava River watercourse and its catchment in Croatia and Hungary, and probably by climate change or variability. Methods of rescaled adjusted partial sums, statistical tests, as well as regression and correlation analyses are used to explain changes in water level, discharge and suspended sediment yield. There is evidence in the time series of decreases in the minimum, mean and maximum annual water levels, and minimum and mean discharges on the lower part of the Drava River. One of the main objectives of this study was to examine the effect of dams and reservoirs operation on the changes in the downstream suspended sediment regime. The amount of suspended sediment has been greatly reduced, which can cause serious consequences.     

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。     

悬浮泥沙对藻类生长影响的实测与分析

通过对长江下游镇扬段的牛轭湖—内江的泥沙、水质、光强、藻类等进行现场监测和数据分析,探讨了内江悬浮泥沙对水下光强的衰减规律以及对藻类生长的影响。结果表明:内江水体中存在80%以上的粒径小于75μm的微细悬浮颗粒,其中不易沉降的粘土颗粒占到20%～50%左右,枯水期平均含量为40 mg/L,丰水期平均含量为70 mg/L,而藻细胞生物总量基本都在100万个/L以内,其中绿藻、硅藻为优势种。数据分析表明:泥沙对水下光强的衰减遵循指数函数衰减规律,光衰减系数与泥沙含量呈较好的线性相关性,内江的优势种绿藻、硅藻的生物量与泥沙含量呈显著的指数相关。认为,泥沙通过衰减光强间接地抑制藻类繁殖,这一抑制作用可以由泥沙含量和藻细胞密度之间的关系进行定量。     

Complex variations in sediment transport at three large river bifurcations during discharge waves in the river Rhine

River bifurcations strongly control the distribution of water and sediment over a river system. A good understanding of this distribution process is crucial for river management. In this paper, an extensive data set from three large bifurcations in the Dutch Rhine is presented, containing data on bed‐load transport, suspended bed sediment transport, dune development and hydrodynamics. The data show complex variations in sediment transport during discharge waves. The objective of this paper is to examine and explain these measured variations in sediment transport. It is found that bend sorting upstream of the bifurcations leads to supply limitation, particularly in the downstream branch that originates in the outer bend of the main channel. Tidal water level variations lead to cyclical variations in the sediment distribution over the downstream branches. Lags in dune development cause complex hysteresis patterns in flow parameters and sediment transport. All bifurcations show evidence of sediment waves, which probably are intrinsic bifurcation phenomena. The complex transport processes at the three bifurcations cause distinct discontinuities in the downstream fining trend of the river. Differences among the studied river bifurcations are mainly due to differences in sediment mobility (Shields value). Because the variations in sediment transport are complex and poorly correlated with the flow discharge, prediction of the sediment distribution with existing relationships for one‐dimensional models is problematic.     

黄河的输沙量：过去、现在和将来——距今15万年以来的黄河泥沙收支表

黄河于150 ka BP切穿三门峡，东流入海。黄河泥沙90%来自黄土高原。黄土高原土地利用和植被的变化对黄河输沙有决定性的影响。15万年以来，黄河进入华北平原的泥沙约70 000×108 t，其中10 ka BP以前占80%。10 ka BP以后的输沙量中，最后1040年黄土高原滥垦时期占60%。黄河泥沙的归宿，建造华北大平原占73%，流入海洋占26%。现在，黄河每年流入北黄海的泥沙不足0.2×108  t，其输运主要受海洋环流系统的影响。现在黄海每年向东海输运悬浮沉积物0.2×108~0.3×108 t，主要为废黄河三角洲及水下三角洲受侵蚀再悬浮的黄河泥沙。1996—2000年黄河下游连年断流，利津站的年径流量和输沙量只有1950—1979年30年平均的19%左右。今后20~30年内，由于气候变暖、工业、城市等引黄水量增加，黄河的入海泥沙量仍将偏少。     

“泾渭分明”的现代特点分析

清浊变化是指常年及汛期的含沙量及输沙量变化。泾河年均径流量仅为渭河的1/2倍(资料截止1997),输沙量却为渭河的2.35倍,含沙量为渭河的4.57倍。现在是泾浊渭清。输沙量与最大流量间为正相关关系,相关系数渭河为0.7516,泾河为0.8279。输沙量季节集中的程度更大,最大月输沙量占年输沙量的71.23%,最大月径流量占年径流量的39.22%。渭河较小的输沙量在于气候干旱导致的径流量减小。泾河较大的输沙量在于泾河流域现代人为活动对生态系统破坏更为严重。     

南方多沙河流水沙演变特征及水库的影响分析

以我国南方一多沙河流控制性水文站1959~2010年共52年的实测水沙资料为基础,运用Mann-Kendall法、变差系数、类比法和灰色系统理论等分析了该河的水沙演变特征及其梯级开发的影响。结果表明:①该河的水沙演变特征具有明显的年代际差异;在梯级开发前水沙均呈上升趋势,在梯级开发建库后呈下降趋势;输沙量的变化较径流量的变化显著。②水沙变化呈正相关关系;梯级开发后径流量和输沙量都明显小于梯级开发前;在1986年和2008年水沙关系有较明显的变化。③梯级开发会使径流量和输沙量减少;梯级开发是该河2008年水沙关系发生变化和输沙量明显减小的主要原因。