人类活动对长江上游近期输沙变化的影响

利用1956-2007年径流—输沙序列,分期定量研究了长江上游近期主要干支流输沙变化及其原因,结果显示:①长江上游1994-2002年输沙量减少1.43亿t/a,人为减沙占91.2%,主要来自嘉陵江措施减沙;2003-2007年减沙4.50亿t/a,径流减沙占14.1%,前期持续的人类活动减沙占39.8%,三峡水库蓄水拦沙、金沙江措施减沙等新增人为减沙占46.2%。②金沙江1983-2000年输沙量增加0.48亿t/a,人为增沙占74.7%,主要是工程增沙;2001-2007年输沙量减小1.183亿t/a,全部为人为减沙,包括二滩等各型水库拦沙、水保减沙和工程增沙减少。③嘉陵江1985-1993年输沙减少0.827亿t/a,人为减沙占81.4%,主要人为减沙包括农村社会经济因素变化导致的土壤减蚀和水库拦沙;1994-2007年输沙量减少1.285亿t/a,其中自然径流减沙占29.6%,前期持续人类活动减沙占42.1%,宝珠寺等新增水库拦沙和水保减沙占23.4%,另有4.9%的人为减水减沙。     

黄河宁蒙河段悬沙冲淤量时空变化及其影响因素

通过对黄河宁蒙河段6个水文站1952~2003年间的实测悬移质泥沙资料,运用输沙平衡方法,对划分的5个时段和5个区段的悬沙冲淤量进行了计算分析,探讨宁蒙河段悬沙冲淤量的时空变化规律。黄河上游无大型水库的1952~1959年间和水库建成坝下河道充分调整后的1994~2003年间,宁蒙河段强烈淤积,年均悬沙淤积量分别为0.9588亿t/a和0.9503亿t/a;而期间的三个时段,年均悬沙分别为净侵蚀0.6127亿t/a、微淤0.0161亿t/a和较强淤积0.7475亿t/a。年均悬沙淤积量在宁蒙河段为0.345亿t/a;在宁夏河段为0.076亿t/a,其中下沿河~青铜峡区段微淤,青铜峡~石嘴山区段冲淤平衡;在内蒙古河段总和为0.269亿t/a,石嘴山~巴彦高乐、巴彦高乐~三湖河口、三湖河口~头道拐三个区段分别为0.0084亿t/a、0.113亿t/a和0.147亿t/a,沿程增大。悬沙淤积量的时间变化主要受到区间支流来沙量变化和水库建设的双重影响,而空间变化主要受到青铜峡水库拦沙以及刘家峡、龙羊峡水库消减洪峰的影响。黄河宁蒙河段处于构造沉降区,淤积是总趋势,人类活动可以引起个别时段、区段发生侵蚀,但无法改变其沉积的总趋势。     

黄河沙漠宽谷段水沙变化特征及驱动因素

根据定位观测、第一次全国水利普查、遥感影像解译的数据,利用MWP、双累计曲线、水土保持分析法、数学模拟等方法,分析了黄河上游水沙变化特征,评估了多元驱动因素对2000-2012年黄河下河沿-头道拐沙漠宽谷段水沙变化的贡献率。结果表明:与20世纪70年代以前的基准期相比,2000年以来径流量、输沙量同步减少,水沙关系也发生变化,单位径流量的输沙量明显减少;沙漠宽谷段径流量减幅沿程不断增加而输沙量减幅沿程变化不大,水沙年内分配较基准期发生倒置,来沙系数不断减小;灌区引水引沙、水土保持措施、水库拦沙、支流来水来沙、水库调蓄及河道冲淤是沙漠宽谷段水沙变化的主要影响因子;经济社会发展用水对沙漠宽谷段径流量减少的作用最大,贡献率为81%,其次是水库蓄泄量,占15%以上;水库拦沙对头道拐输沙量减少的贡献率最大,占41%,其次是支流水土保持措施,贡献率约占13%,入黄风沙减少的贡献率并不大,约为6%,而河道淤积量、灌区引沙量较基准期都是减少的,贡献率分别约为-41%和-8%;近10多年来降雨等自然因素对水沙变化的作用相对不大,起主要作用的是水库运用、水土保持、经济社会发展等人类活动因素。     

陕北黄河中游淤地坝拦沙功能失效的判断标准

利用2011 年第一次全国水利普查中4157 座骨干坝数据、1989 年陕北淤地坝调查中1640座中小坝数据,分别计算了1950-2011 年期间骨干坝、1956-1989 年期间中小坝的逐年平均淤积比例,得到截至2011 年,1980 年前修建骨干坝的平均淤积比例基本稳定,平均值为0.77,1980 年后开始逐渐下降;截至1989 年,1980 年前修建中小坝的平均淤积比例基本稳定,平均值为0.88,1980 年后开始逐渐下降的变化趋势,确定平均淤积比例0.77、0.88 分别为骨干坝、中小坝拦沙能力失效的判断标准。利用陕北淤地坝调查数据计算得到的骨干坝拦沙功能失效判断一致;在无定河、延河流域,水文站输沙数据的变化趋势与淤地坝是否拦沙显著相关。最后从淤地坝工程结构的角度,剖析了排水排沙位置的改变是判断标准形成的原因。     

气候变化和人类活动对鄱阳湖流域入湖输沙量影响的定量估算

采用HydroTrend水文模型,以鄱阳湖流域的赣江、抚河、信江、饶河和修水为研究对象,基于1956-2010年鄱阳湖流域气候数据、水沙数据及其他相关资料,分别模拟了5个子流域的入湖水沙通量变化。在此基础上,探讨了气候变化、植被覆盖变化和水库修建活动对输沙量变化的影响,并定量估算了上述因子对流域输沙量变化的贡献。结果表明：① 1956-2010年,气候、植被和水库三种因子影响下的流域年均输沙量分别为15.5 Mt、20.8 Mt、8.5 Mt,而三种因子共同影响下的流域年均输沙量达到12.6 Mt。② 1956-2010年,植被覆盖变化使流域年均输沙量增加4.2 Mt,而水库拦截造成流域年均输沙量减少8.2 Mt,两者分别占实际年均输沙量的32.4%和63.2%。③ 1956-1989年,植被覆盖变化导致的输沙增加量和水库修建拦截导致的输沙减少量均为5.1 Mt/a,两者对流域输沙量贡献持平;1990-2010年,水土流失加重导致的输沙增加量和水库拦截导致的输沙减少量分别为2.7 Mt/a和13.3 Mt/a,水库对入湖输沙量的影响效应是植被覆盖变化的5倍左右。     

青海湖东岸沙地风沙活动特征

风况、输沙势和输沙量是评价区域风沙活动特征的重要指标。以青海湖东岸的克土沙区为研究区域,利用2013-2014年和2016-2017年风速风向数据及全方位集沙仪的集沙数据,比较分析本区的风沙活动特征。结果表明：（1）2013-2014年,研究区平均风速为2.79 m·s^-1,起沙风出现频率为6.76%;2016-2017年,研究区平均风速为2.63 m·s^-1,起沙风出现频率为6.13%;（2）起沙风风向均以WSW-WNW和ESE-SSE两个方向为主,偏西方向的起沙风增加而东南方向起沙风减少;（3）输沙势季节变化特征基本一致,均表现为春季输沙势最大,夏季输沙势最小;从输沙势年变化趋势来看,本区总体上属于低风能环境;（4）输沙量差异显著,2016-2017年观测点的输沙量比2013-2014年少77.18 kg,但输沙量分布的方向基本一致。植被盖度增加是输沙量减少的主要原因。     

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。     

无定河流域侵蚀产沙过程对水土保持措施的响应

以黄河中游多沙粗沙区代表性支流无定河为例,研究了降水量变化的背景下水土保持措施对无定河流域侵蚀产沙的影响。从总体上看,年输沙量和年径流量都表现出随时间而减小的趋势,梯田、造林、种草和淤地坝拦沙造地4项水土保持措施面积随时间增大的趋势极其显著。全流域面平均年降水量和汛期 (6~9月) 降水量则略有减少的趋势,但其减少趋势的显著性远低于水土保持措施随时间变化的显著性。产沙模数与梯田、坝地、造林和种草面积的关系,均表现出明显的负相关。对基准期 (1956~1969年) 和措施期 (1970~1996) 进行了比较,结果表明,实施水土保持措施以后,产沙模数、径流系数和汛期径流能够被降水所解释的百分比,分别由69%、80%和77%,下降为26%、31%和54%。说明在后一时期中,水土保持措施起了很大作用,因而降水变化对于产沙模数、径流系数、汛期径流量变化的贡献率大大减小了。以1956~1996年间41年的资料为基础,建立了全沙产沙模数与径流系数、汛期降雨量、最大一日雨量、最大30日累积雨量、梯田林草面积和坝地面积之间的多元回归方程,该方程表明,全沙产沙模数随汛期降雨量、最大一日雨量、最大30日累积雨量的增大而增大,随梯田林草面积和坝地面积的增大而减小, 随径流系数的增大而增大。为了区分人为因素与气候变化对侵蚀产沙变化的影响,采用对数据进行标准化处理之后再进行多元回归分析的方法,来确定相对贡献率。结果表明,降水变化和水土保持措施变化对无定河全沙产沙模数变化的贡献率大致相等,前者占50.3%,后者占49.7%。文中还建立了粗泥沙产沙模数与上述影响因子之间的多元回归方程。     

黄土高原多沙粗沙区侵蚀模型探讨

国内外曾研究出不同类型的坡面侵蚀计算模型,但还没有一个成熟的流域侵蚀计算模型,至今流域侵蚀量仍以输沙量替代。本文充分利用黄河中游不同区域具有大量淤地坝的条件,再通过侵蚀影响因素机理的分析、在侵蚀形态类型区的划分等基础上探讨侵蚀变权模型的建设。首先选择了155个“闷葫芦”淤地坝,采集每个坝的年均淤积量,以及相应流域的侵蚀影响因素：植被盖度、降雨量、沟谷密度、切割深度、地表组成物质、>15°的坡耕地面积比等资料,采用变权形式,建立侵蚀强度宏观估算模型。最后用年降水量与年输沙量的关系对模型进行改进。     

近60年黄河水沙变化过程及其对三角洲的影响

为了了解黄河水沙变化过程及其对三角洲的影响,本文运用统计学方法对利津站1950-2007年的水沙数据以及流域人类活动引起的减水减沙数据进行了分析,结果表明:1950-2007年黄河人海水沙量明显减少,且年际波动比较剧烈.人类活动的影响是人海水沙量减少的主要原因.1950.2005年,水土保持年均减水减沙量分别为20.2亿m3和3.41亿t;工农业年均引水引沙量分别为251.64亿m3和2.42亿t;干流库区拦沙量,三门峡水库1960-2007年年均淤积1.45亿m3,小浪底水库1997-2007年年均淤积2.398亿m3.相比于花园口站的水沙量,下游河道以淤积为主,人海水沙量减少;以冲刷为主,人海水沙毋增加.当不同时期人海总水沙量比为0.0257 t/m3左右时,河口附近岸线延伸,三角洲面积增加.但近来年入海水沙量的急剧减少,特别是黄河口清8出汉以后,整个黄河三角洲由淤积转变为侵蚀,冲淤状态发生逆转的时间约在1997年.     

渭河与泾河流域水沙变化规律及其差异性分析

依据渭河和泾河流域1956—2016年实测水文资料、水利水保统计数据、TerraClimate年平均温度和Landsat地表反射率数据集,分析了流域水文要素、气温及植被覆盖度的历年变化规律,采用双累积值曲线法、累积距平法、有序聚类法、Lee-Heghinan法、秩和检验法等数理统计方法,确定了流域年径流量和年输沙量变化...     

黄土高原北部丘陵沟壑区近160年土壤侵蚀量演变及其对ENSO事件的响应

对形成于1851~1861年的靖边（JB）聚湫内22.75 m沉积序列进行完整钻探,并基于XRF Core Scanning的元素分布划分旋回和年际冻融层,在高精度定年的基础上计算旋回及年际产沙量和产沙模数。结果表明：JB聚湫沉积序列由126个旋回叠加而成,且形成于1855~2014年的78 个年份中。JB聚湫内旋回产沙量和产沙模数变化范围分别为0.27×10 ⁴~22.44×10 ⁴t和0.09×10 ⁴~7.82×10 ⁴t/km ²;年际产沙量和产沙模数范围分别为0.27×10 ⁴~90.73×10 ⁴t/a和0.09×10 ⁴~23.40×10 ⁴t/(km ²·a)。 ENSO事件显著影响JB流域强降水作用下的侵蚀产沙,且在El Ni?o次年和La Ni?a年份发生侵蚀产沙的频率较高,可能是这些年份中东亚季风增强后带来更多强降水事件的结果。研究结果有效延长了黄土高原北部丘陵沟壑区小流域土壤侵蚀演变历史,充分理解ENSO事件驱动下该地区侵蚀产沙的响应,为黄土高原北部坝库建设、水土流失治理和防洪减灾等提供理论依据。     

Influence of Ecological Technology Measures on the Annual Sediment Load of the Wuding River

The influence of ecological technology measures on the annual sediment loads of rivers complies with the principles of statistics. In this paper, the annual sediment load of the Wuding River is taken as the dependent variable and the rainfall, rainstorms during the flood period of the Wuding River and areas of ecological technology measures are taken as the independent variables to analyze the influence of ecological technology measures on the annual sediment load of the Wuding River during the years 1956 to 2007. This research uses a stepwise regression method. The result shows that 1) the non-linear regression equation composed of three independent variables including 7-8 monthly rainfalls along the Wuding River, areas of ecological technology measures and maximum daily rainfall along the Wuding River has been calculated and set up; the correlation coefficient is R²=0.857 and the significance level is α=0.001. 2) R²=0.717 is adjusted and the regression equation reveals a change of annual sediment load exceeding 71.7% over 52 years; 3) The standardized regression coefficient for ecological technology measure area has the maximum absolute value of the three independent variables shows maximum influence on the change of annual sediment load; and 4) Because of implementing the ecological technology measures, until to year of 2007, when the 7-8 monthly rainfall and maximum daily rainfall are the maximum values in the research section, the annual sediment load is calculated as 149million ton, which is 36% of the maximum value in the history.     

40年来长江九江河段河道演变及其趋势预测

利用地理信息系统(GIS)与数字高程模型(DEM)技术定量模拟40年来九江河段冲淤演变过程,结果表明: 1963~1972年总体表现为淤积,淤积量为6.505 hm³,平均淤积速率为0.65 hm³/a。1972~2002年总体表现为冲刷,冲刷量为20.720 hm³,平均年冲刷率为1.036 hm³/a。1963~2002年九江河床总体表现为冲刷,冲刷量为14.977 hm³。2003年与1963年比较,河床淤积区域主要分布在九江河道上段近南岸区域,中下段河道的中间区域;冲刷区域主要分布在九江河道上段的中间及近北岸区域,中下段河道两岸的近岸区域。中下段南岸的不断刷深和南偏对九江的防洪带来更大的压力。     

基于COSI-Corr技术的龙羊峡库区1987—2019年风沙输移特征及潜在入库量估算

风沙活动威胁着龙羊峡水库的安全运营,查清沙害来源和入库量对于防治水患和沙害具有重要意义。基于1987、1995、2003、2013、2019年的Landsat卫星影像,利用COSI-Corr技术监测了龙羊峡库区不同时空的沙丘移动特征,并重新评估库区近32 a的潜在风沙入库量。结果显示：（1）1987—2019年龙羊峡库区沙丘平均移动速率为5.81 m·a^-1,呈先加速（1987—2003年）后减速（2003—2013年）再加速（2013—2019年）趋势;沙丘移动方向在132.81°—165.82°范围内,与该区主风向一致。（2）近32 a向龙羊峡水库输送的潜在风沙量可达7.82×10⁷ m3（1.20×10⁸ t）。上风向塔拉滩潜在输送量为7.38×10⁷ m3（1.14×10⁸ t）,下风向木格滩仅贡献了0.44×10⁷ m3（0.68×10⁷ t）。（3）库区内风沙输移受风况、气候、植被等多种因素的影响,在未来全球变暖条件下,青藏高原的风沙活动将会持续发展,风沙入库量的长期累计效应将对水库安全构成严重威胁,必须引起足够重视。     

Estimation of areal precipitation in the Qilian Mountains based on a gridded dataset since 1961

Based on a 0.5°×0.5° daily gridded precipitation dataset and observations in meteorological stations released by the National Meteorological Information Center, the interannual variation of areal precipitation in the Qilian Mountains during 1961-2012 is investigated using principal component analysis (PCA) and regression analysis, and the relationship between areal precipitation and drought accumulation intensity is also analyzed. The results indicate that the spatial distribution of precipitation in the Qilian Mountains can be well reflected by the gridded dataset. The gridded data-based precipitation in mountainous region is generally larger than that in plain region, and the eastern section of the mountain range usually has more precipitation than the western section. The annual mean areal precipitation in the Qilian Mountains is 724.9×10⁸ m³, and the seasonal means in spring, summer, autumn and winter are 118.9×10⁸ m³, 469.4×10⁸ m³, 122.5×10⁸ m³ and 14.1×10⁸ m³, respectively. Summer is a season with the largest areal precipitation among the four seasons, and the proportion in summer is approximately 64.76%. The areal precipitation in summer, autumn and winter shows increasing trends, but a decreasing trend is seen in spring. Among the four seasons, summer have the largest trend magnitude of 1.7×10⁸ m³×a^-1. The correlation between areal precipitation in the mountainous region and dry-wet conditions in the mountains and the surroundings can be well exhibited. There is a negative correlation between drought accumulation intensity and the larger areal precipitation is consistent with the weaker drought intensity for this region.     

三峡水库运行下洞庭湖盆冲淤过程响应与水沙调控阈值

以1951-2011 年洞庭湖区及荆江段干流主要控制站实测径流输沙量资料为依据,分析三峡水库不同蓄水阶段及不同调度方式下洞庭湖盆冲/淤响应,并提出上游来水来沙调控阈值。结果表明：① 荆南三（四）口流量与枝城站流量、荆南三（四）口输沙率存在极显著正相关（p < 0.0001）,决定系数r2分别为0.859 及0.895。② 与三峡水库蓄水运用前（1999-2002）相比,一、二期蓄水阶段及全面试验性蓄水阶段（2008.10-2011.12）洞庭湖盆年均冲淤量由+4796.4×10⁴ t 依次递减为+684.1×10⁴ t、+449.8×10⁴ t 及-559.6×10⁴ t,湖盆冲淤率由+70.25%分别降至+31.13%、+23.56%及-42.64%。③ 预泄调度及蓄水调度期,湖盆泥沙均由以淤积为主转变为以冲刷为主,防洪补偿调度期湖盆泥沙表现为淤积,而在补水调度运用期则表现为冲刷。④ 洞庭湖盆处于冲/淤临界平衡状态时的荆南三口平均流量、输沙率及含沙量分别为970.81 m³/s、466.82 kg/s 及0.481 kg/m³。并认为,为增强湖泊调蓄功能,必须进一步优化三峡水库调度方式,合理调控下泄水沙量。     

近60年黄河水沙变化及其对三角洲沉积的影响

In order to find out the variation process of water-sediment and its effect on the Yellow River Delta, the water discharge and sediment load at Lijin from 1950 to 2007 and the decrease of water discharge and sediment load in the Yellow River Basin caused by human disturbances were analyzed by means of statistics. It was shown that the water discharge and sediment load into the sea were decreasing from 1950 to 2007 with serious fluctuation. The human activities were the main cause for decrease of water discharge and sediment load into the sea. From 1950 to 2005, the average annual reduction of water discharge and sediment load by means of water-soil conservation practices were 2.02×109 m3 and 3.41×108 t respectively, and the average annual volume by water abstraction for industry and agriculture were 2.52×1010 m3 and 2.42×108 t respectively. The average sediment trapped by Sanmenxia Reservoir was 1.45×108 t from 1960 to 2007, and the average sediment retention of Xiaolangdi Reservoir was 2.398×108 t from 1997 to 2007. Compared to the data records at Huanyuankou, the water discharge and sediment load into the sea decreased with siltation in the lower reaches and increased with scouring in the lower reaches. The coastline near river mouth extended and the delta area increased when the ratio of accumulative sediment load and accumulative water discharge into the sea (SSCT) is 25.4–26.0 kg/m3 in different time periods. However, the sharp decrease of water discharge and sediment load into the sea in recent years, especially the Yellow River into the sea at Qing 8, the entire Yellow River Delta has turned into erosion from siltation, and the time for a reversal of the state was about 1997.     

内蒙古河套灌区作物种植结构变化及其驱动因素

农业种植结构是区域农业生产的重要部分,是决定区域水、土资源分配的核心.以2000-2018年MODIS NDVI多时相遥感数据为基础,结合不同物候期玉米、小麦、向日葵和番瓜的野外光谱测定和种植区GPS标定,构建了基于阈值分割的作物识别方法,分析了河套灌区主要农作物种植结构变化及驱动因素.结果表明:玉米等4类作物种植面积...