黄河中游主要支流输沙量变化对黄河入海泥沙通量的影响

以60年来(1950—2009年)黄河中游7条主要支流(皇甫川、窟野河、无定河、延河、北洛河、泾河、渭河)及支流最终汇入黄河的控制水文站———潼关站逐年的水沙资料为依据,分析各支流年均径流量、输沙量的变化趋势,同时,对7支流、潼关、利津输沙量的年际变化过程研究,进一步探讨了中游泥沙减少对黄河入海泥沙通量变化的决定性作用。结果表明:黄河主要支流的年径流量和年输沙量均呈显著的减少,与20世纪50—60年代相比,7条支流总的输沙量由13.5亿t/a剧减至最近10年的3.4亿t/a,减幅达75%。黄河中游输沙量的急剧减少是降水减少,特别是黄土高原地区水土保持措施的实施(梯田、林地、草地、淤地坝等),以及退耕还林后植被覆盖度大幅度提高等因素共同作用的结果;黄河中游主要支流输沙量的急剧减少是黄河入海泥沙通量锐减的决定性因素,而20世纪80年代以来,下游引水、耗水的急剧增加以及水库调蓄(淤积)加剧了黄河入海泥沙通量的快速减少。     

近70年珠江水沙变化特征及人类活动影响因素分析

收集1954—2019年珠江流域的3个主要水文站:高要站(西江)、石角站(北江)和博罗站(东江)的径流量与输沙量资料,运用Mann-Kendall非参数检验法和累积距平法,分析了珠江流域水沙近70年来的年际变化特征。结果表明,1954—2019年珠江年径流量变化趋势不明显,年输沙量呈下降趋势,高要站与博罗站年输沙量分别于2003年和1991年发生突变,多年平均输沙量较突变前分别减少了71.30%和48.88%,石角站未发生明显突变。2000—2019年珠江流域归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)整体呈上升趋势,植被覆盖改善区域占流域总面积的89.27%,但NDVI与水沙变化的相关性不显著。运用双累积曲线法对不同时期人类活动对珠江输沙量的影响进行分析,20世纪80年代以来,森林砍伐、水库建设、水土保持等人类活动对输沙量造成显著影响,2000年以后龙滩水库建设是西江输沙量下降的主要原因,植被改善对于珠江流域输沙量的影响不明显。     

鸭绿江流域水沙输运的“源-汇”特征及其影响因素的集成分析

以鸭绿江流域为尺度,对鸭绿江流域上中下游水沙数据进行综合性分析。结果显示:鸭绿江流域径流量中游比上游年径流量增加一倍左右,下游比上游的年径流量增加倍数为一个数量级以上;大部分年份下游的年输沙量小于上游;随着中下游水利工程等人类活动的加剧,鸭绿江下游径流量和输沙量都有阶段性的减少,年际径流量和年际输沙量差异幅度逐渐增大,且输沙量减小的幅度和年际差异幅度比径流量更大,尤其是自20世纪60年代中期以来人类活动对输沙量影响比较显著。结合ENSO事件特征,指出气候变化引起的降雨量的减少是直接影响流域径流量减少的主要原因,也一定程度上造成了流域输沙量的减少。     

黄河入海水沙通量变化规律

根据利津站1950-2003年的水、沙实测资料,采用水文学和数理统计学相结合方法,对黄河入海水沙通量进行分析,分别得出了水、沙通量的年代变化、年际变化、季节变化规律以及水、沙通量之间关系.结果表明：黄河入海水、沙通量递减趋势明显,尤其在近20a来这种趋势更加显著;年际、年内沙量变化幅度都大于水量;黄河入海水沙主要集中在汛期,汛期与非汛期的水沙量差异将会持续减小;年输沙量和年径流量、多年平均月输沙量和径流量分别以乘幂、多项式回归,各月多年输沙量和径流量以多项式、指数回归,相关性都很高.     

气候变化和人类活动对鸭绿江流域入海水沙通量的影响

为探讨气候变化、人类活动(植被变化和水库修建活动)对入海水沙变化的影响,运用HydroTrend3.0.4水文模型,对1958—2012年,3种情景模式(气候变化、人类活动以及气候变化和人类活动共同驱动下)鸭绿江流域的入海水沙进行模拟,定量估算出流域气候变化和人类活动对入海水沙通量的影响。研究表明1958—2012年间气候变化驱动、人类活动驱动以及两者共同作用的流域年入海径流量分别为264.5×10~8、264.3×10~8和263.7×10~8 m~3/a,年入海输沙量达到5.53、1.62和1.59Mt/a,而流域多年实测入海径流量与输沙量分别为259.2×10~8 m~3/a和1.48Mt/a。气候变化驱动下,不同年际间的降雨量变化(即暴雨和干旱的频率和强度)是导致鸭绿江流域年均入海径流量变化的最主要原因,而频发的山洪是年均入海输沙量变化的主导因素。气候与人类活动共同作用下,流域不断加剧的人类活动成为鸭绿江流域年入海输沙量变化的主导因素。流域人类活动对入海输沙量变化的贡献量为3.94Mt/a,其中流域植被变化导致水土流失量增加1.20Mt/a,而流域大坝拦截了5.14Mt/a的入海沉积物,76.4%的入海沉积物被鸭绿江流域的梯级水库所拦截。因此,估算1940年鸭绿江流域修建水库前,其入海输沙量达到6.73Mt/a,约为现在鸭绿江入海输沙量的5倍。     

最近60年来气候变化和人类活动对山地河流入海径流、泥沙的影响——以胶东半岛南部五龙河为例

采用Mann-Kendall非参数检验法、累积距平法、有序聚类分析法及线性回归等数学方法,以胶东半岛五龙河流域为例,对最近60年来气候变化和人类活动对山地河流入海径流、泥沙的影响进行了研究。结果表明,20世纪50年代以来五龙河入海径流、泥沙量均呈现出显著的阶段性逐级减少趋势。最近60年来,五龙河年径流量和输沙量主要集中在6—9月;主要受年降水量变化影响,年径流量从1980年开始显著减少,并在1966年出现较大波动;受年降水和径流变化影响,年输沙量也分别在1966和1980年呈减少突变;总体来看,年输沙量减少的趋势性要强于径流量。除气候变化影响外,1966年以来流域内大面积坡耕地改梯田和园地、林地建设等人类活动,也是造成河流径流、泥沙减少的重要原因。整体而言,最近60年来,气候变化和人类活动因素对五龙河入海水沙总量减少的贡献率分别为70%—80%和20%—30%。     

55年来黄河下游逐日水沙过程变化及其对干流建库的响应

以55年来（1950-2004年）黄河下游花园口和利津水文站逐日水沙资料为依据,将黄河下游水沙变化分为5个阶段,分别与4个黄河干流水库的开始运作时间对应,分析和对比了花园口和利津两站5阶段逐日水沙记录和图谱特征和变化。结果显示黄河下游逐日水沙特征在干流水库的运作下发生显著的阶段性改变,至小浪底水库建成后发生了根本性变化,主要是洪峰和沙峰消失,传统汛期与非汛期季节划分趋于模糊,调水调沙短期内的输沙量占全年输沙量的2／3以上,下游由淤积变为冲刷、可能产生泥沙异重流的天数大幅度减少。下游河道有显著的削峰、滞洪和淤沙作用,花园口／利津站36月逐日水沙量差距分阶段快速加大,最大可达20倍,表明下游耗水增加并集中在春灌时段,是入海水量减少的主因之一。目前,水库联合调水调沙期间是河口异重流发育的最佳时段。55年来黄河下游逐日水沙过程的变化表明,黄河逐日水沙特征发生了受控于人类活动的根本性变化。     

中国主要河流的输沙量及其影响因素

本文选择了中国 4 0余条重要河流 ,并对这些河流多年来平均输沙量及其环境因素资料进行分析 ,发现黄河及其支流的输沙量很大 ,这主要是由于流域干燥的气候、松散的黄土层以及人类开垦活动加剧等原因造成的。对中国河流输沙量影响较大的因素是河流的径流量、干旱指数、最高海拔和人为活动。而流域年均降雨量、年均气温、相对高差、森林覆盖率等的影响则不明显。与世界主要流域输沙量的影响因子相比 ,中国主要河流输沙量受到人类活动和干旱指数的影响较为显著。在相关数据分析的基础上 ,提出了中国主要河流产沙量的估算模式 ,即 log Ds=0 .185 2 log H+0 .3989log R+0 .0 80 3log Q+0 .16 39log Cult+3.0 6 89,模式得到了较好的验证 ,但有待进一步完善。     

1996-2020年黄河口清水沟流路海岸线动态演变及其与水沙量的关系研究

海岸线演变及其动态监测对沿海地区生态保护和可持续发展至关重要。受自然过程和人类活动的影响,黄河三角洲海岸线始终处于动态变化之中。本文基于1996-2020年黄河口Landsat系列卫星影像,利用数字岸线分析系统(DSAS),探讨了近25年来黄河口海岸线动态演变规律及其对黄河输沙量变化的响应关系。研究发现：现行河口地区海岸线平均向海淤进速率为260 m/a,老河口岸线平均变化速率为-167 m/a。调水调沙前,河口岸线整体处于蚀退阶段;调水调沙后,现行河口岸线初期快速淤进,后速率逐渐减缓,老河口始终处于蚀退状态。年内尺度上,现行河口岸线在调水调沙年份汛期前后淤进明显,非调水调沙年份汛期前后淤进缓慢,老河口岸线变化基本与年际变化一致。调水调沙前后,黄河入海泥沙量对岸线演变的影响程度加大,在年内尺度上对汛期前后现行河口岸线变化作用显著(R²=0.93)。     

黄河干流营养盐分布与变化趋势

河流是海洋获取陆源物质的主要途径,河流营养盐含量和结构的变化会对海洋生态环境产生重要影响。为了解黄河干流营养盐的基本情况及影响因素,于2012年7月(汛期)对黄河流域水体和土壤进行了综合调查,并结合历史资料分析了悬浮颗粒物和营养盐等的变化特征及对黄河物质输送的影响。结果表明:各参数受地势和人类活动的影响明显,表现出不同的分布特征。营养盐和悬浮颗粒物在上游浓度较低,在中游相对稳定,下游浓度有一定程度升高;相比于贵德而言,黄河利津段悬浮颗粒物、溶解硅和硝酸盐分别增加了近66%、60%和800%。磷限制是黄河营养盐限制的主要特征,且氮磷比呈升高趋势;与资料对比发现,黄河氮增加约1倍,硅下降60%后相对稳定,而磷略有下降。从目前分析看,支流与干流的氮营养盐构成有显著差异。在沿岸表层土壤营养盐含量较高的区域,河段内营养盐含量也较高。流域人类活动是黄河氮营养盐含量增加的重要因素;流域降水减少、水土保持等导致的物理侵蚀作用减弱是黄河硅和磷减少的重要因素;自1986年后,流域泥沙减少导致河流溶解硅降低了约34%,这值得进一步关注。     

我国主要河流入海径流量、输沙量及对沿岸的影响

本文估算了我国主要河流多年平均入海径流量与泥沙量,每年入海径流量为14900亿立方米,输沙量为17.2亿吨,分析了入海径流量与泥沙量的多年及年内变化,丰、枯水(多沙、少沙)年交替出现,并有3-6年连续丰水(多沙)、枯水(少沙)期。近十年来,长江以北的主要河流,入海径流量、泥沙量均减少;长江及其以南的主要河流,除长江及闽江入海径流量略有减少外,其余入海径流量及泥沙量均增加。入海径流对沿岸的冲淡作用,在长江口扩及离岸80-100公里,径流的冲淡作用使北方河口区冬季冰情加重,因人类活动影响,黄河近十年4-6月入海水量仅及要求满足水量的43%,严重危及河口区的渔业生产,入海泥沙加速了陆架的沉积,近百年来,黄河每年入海泥沙约有2/3、长江约有1/3-1/2沉积在三角洲前缘。     

近50年海南三大河入海水沙通量特征及变化

利用海南岛南渡江、昌化江、万泉河1957-1987年和2006-2008年的河口水文资料,分析了这三条河流不同月份、不同季节人海径流量和输沙量的分布特征和不同年份的年际变化特征.结果表明,海南三大河人海水、沙通量在夏、秋台风季节(7-10月)最大,峰值多出现在9月或10月,三条河流水沙通量总体呈现洪水多沙、枯水少沙的特点,南渡江人海径流最为丰沛,而昌化江为输沙最强河流.近50年来,海南三大河人海水沙通量总体呈下降趋势,20世纪80年代以前水沙通量围绕平均值波动较大,20世纪80年代以后明显偏低;流域降水变化可能是促使三条河流人海径流量变化的主要原因,而输沙量的变化除了流域降水变化的因素以外,流域坡降、下垫面性质以及人类活动的影响也起到了较大的作用.     

海南岛近岸滨珊瑚稀土元素的年际变化与海平面等因素的相关性探讨

用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了海南岛东部龙湾滨珊瑚1981-1996年稀土元素(rare earth elements, REE)的年际含量.结果表明龙湾珊瑚的REE元素含量呈现明显的年际下降趋势.线性回归显示,在年际的分辨率下,龙湾珊瑚REE同海平面呈显著的负相关关系,相关系数达到 -0.5--0.8.龙湾珊瑚REE含量与降雨量、径流量、海表温度(SST)以及珊瑚自身的生长率和钙化率的相关性不显著.分析表明,当海平面快速上升时,河口附近珊瑚受到来自河流的陆源物质影响减弱,海平面上升是控制该区域珊瑚REE含量年际变化的主导因素.南海是西太平洋最大的半封闭边缘海,通过珊瑚的REE记录,有利于开展海平面的重建工作,增进我们对过去数百年来海平面的变化序列以及全新世时期亚轨道尺度海平面变化的幅度、周期以及变化机制的理解.     

海口秋汛期(9-10月)降水异常变化特征及影响因子分析

利用1951-2008年海口降水量资料和北半球500 hPa高度及相关环流特征指数资料,北太平洋海温及相关NINO区海温特征指数资料,分析了海口秋汛期(9-10月)旱涝的气候特征及其与500 hPa高度场、北太平洋海温场和相关特征指数的关系.结果发现:海口秋汛期(9-10月)降水年际变化大,旱涝年代际变化特征明显;北半...     

长江供沙量减少对水下三角洲发育影响的初步研究——近期证据分析和未来趋势估计

根据1951～2000年大通站实测水文资料和长江口地形图,分析了长江入海泥沙量的变化趋势及其对水下三角洲冲淤演变的影响.从20世纪60年代末开始,长江入海泥沙量出现减少趋势,90年代输沙量相对于60年代下降了1/3.流域大量修建水库是导致河流入海泥沙减少的根本原因.在此背景下,长江口门外的水下三角洲淤积速率从1958～1978年时段的55mm/a下降为1978～1998年时段的11mm/a.考虑三峡工程等多种人类活动的可能影响,估计本世纪上半叶和下半叶的河流入海泥沙量将分别减少约60%和40%.尝试建立了三角洲冲淤对河流供沙量响应的概念公式,并据此对本世纪长江三角洲的演变趋势做了初步预测:三角洲的总体淤涨速率将急剧下降,口门外水下三角洲将出现严重侵蚀.     

清水沟流路河口河道主槽冲淤调整及其对水沙条件的响应

通过分析黄河口利津水文站1950—2006年水文、泥沙资料和1976—2006年利津至清7河段固定断面资料,结果表明:清水沟流路行水以来,进入河口区水沙通量总体偏低,来水来沙更集中于汛期,尤以泥沙量为甚,水沙搭配也较以前畸高;河口河道主槽淤积明显,且绝大部分淤积在CS7-清7河段,全河口段共淤积泥沙量为3.15亿m3,其中汛期淤积1.12亿m3,非汛期淤积2.03亿m3;河口河道主槽冲淤过程可分为4个阶段,即汛期强烈淤积、非汛期适度调整(1976—1979年),汛期强烈冲刷、非汛期强烈淤积(1981—1985年),汛期与非汛期持续淤积(1986—1996年),以及汛期冲刷、非汛期淤积(1996—2006年),并有2年期的"记忆"效应;河口河道主槽冲淤量与径流量、输沙量和来沙系数存在部分线性或秩相关,但来水来沙数量和水沙搭配参数并非为影响主槽冲淤的主要决定性因素,水沙过程、河床边界条件和人类活动干预等因素在主槽冲淤变化过程中起着更为重要的作用。     

基于GEE和GIS的黄河三角洲面积多尺度时间序列分析

利用遥感大数据平台GEE(Google Earth Engine)和GIS(Geographic Information System)技术,结合1984—2018年水文和气象等资料,对黄河三角洲地区岸线变迁的时间序列变化进行趋势分析,并研究河口岸段面积与年输沙量、年径流量、黄河三角洲年降水量的关系。分析结果表明,1984—2018年黄河三角洲总面积呈先增长后逐渐减少的趋势,转折点发生在1998年;莱州湾岸段和人工岸段面积因固岸工程的建设基本维持稳定;刁口河岸段面积呈下降趋势,主要由于黄河改道后失去水沙补给,同时受到海水动力作用侵蚀显著;河口岸段面积受输沙量、径流量和降水量影响,存在"后效"影响,面积呈增长趋势,但随着水沙补给的减少增长速度逐渐变缓。总体来说,入海泥沙量、径流量和降水量是影响黄河三角洲面积的重要因素,但随着人工海岸的增多以及源头水沙量减少等因素,黄河三角洲面积受非自然因素的影响越来越大。     

近期黄河入海水量减少成因分析

利用黄河入海控制站利津的实测水文资料及黄河流域的降水和人类活动影响的相关资料等,分析了近期黄河入海水量变化的特征及变化的原因。结果表明,1986年以来黄河入海水量大幅减少,断流现象突出等,与其以前相比,入海水量减少64%;在减少的水量中,“准自然因素影响”约占55%,引黄用水约占31.5%,其它人类活动影响约占13.5%。     

北太平洋副热带西部模态水年代际变化特征及其机制分析

采用来自大洋环流模式ECCO2 (the estimating the circulation and climate of the ocean, phase II project)的再分析数据对1992—2019年北太平洋副热带西部模态水(subtropical mode water, STMW)的年代际变化特征及机制进行了分析。结果表明:STMW形成体积具有显著的年代际变化,于1992—1997年、2000—2005年和2011—2017年期间为正异常,而于1998—1999年和2006—2010年期间为负异常,由晚冬生成区混合层体积的年代际变化引起。STMW形成厚度和面积均呈现类似的年代际变化。合成分析表明, STMW形成体积正异常期间,黑潮延伸体上游南侧STMW生成区,海表涡动能相对负异常期间减小,同时预先层结相对负异常期间减弱,并伴随着海表高度异常。通过混合层收支分析发现,混合层形成体积年代际变化与海洋预先层结调控的混合层底卷吸作用变化同步且大小相当,而与海气形成率变化无关。增强(减弱)的海洋预先层结通过调控STMW形成区冬季混合层底卷吸过程,阻碍(促进)冬季混合层加深,最终使得STMW形成体积减少(增加)。进一步分析表明, STMW形成体积年代际变化受与太平洋年代际涛动相关的风应力旋度异常的远场调控。     

基于RS和GIS的黄河三角洲北部湿地保护区的生态环境变化

通过对1996、2000和2005年3个时相Landsat卫星遥感数据的解译,得到了黄河三角洲北部湿地保护区3个年份的生态环境变化,对比研究表明海水和水库的相对位置在宏观上控制着盐分梯度,是本区湿地各种类型分布的重要控制因素.自然因素(1976年黄河改道海水入侵和1992年特大风暴潮)及人类活动(1998年封育天然柽柳...