黄河下游营养盐浓度月际变化及其对水库泄洪事件的响应

根据2017年12月—2019年12月和2018年小浪底水库泄洪期间对黄河下游营养盐的月观测和日观测,系统的分析了黄河下游溶解态营养盐浓度、组成和通量变化。结果表明,除DON(溶解有机氮)、DSi(溶解态硅)和DIP(溶解无机磷)外,其他各溶解态营养盐浓度均呈丰水期低、枯水期高的特点。在观测期间,DSi/DIN(溶解态硅/溶解无机氮)比值月变化呈升高趋势,而DIN/DIP和DSi/DIP比值呈降低的趋势,可能与近年来黄河流域生态环境变化有关。水库泄洪期间DIN和DSi浓度升高,主要与水库下泄高浓度营养盐水体和大径流冲刷沿岸土壤导致营养盐释放进黄河水体有关;DIP和DOP(溶解有机磷)浓度降低,主要受到大径流稀释和悬浮颗粒物吸附作用的影响。水库泄洪期间DSi/DIP与DSi/DIN比值增加,而根据水体富营养化潜力指标(ICEP)显示,水库泄洪的年份P-ICEP和N-ICEP均高于非水库泄洪的年份数倍,进一步证明水库泄洪事件会加剧营养盐失衡,潜在影响黄河口及其邻近海域浮游植物群落结构。2018年水库水沙调控期间输送了全年各项营养盐入海通量的13%～25%,在全年营养盐输送通量中扮演重要的角...     

48年来黄河入海水沙过程及其对流域人类活动的响应

黄河下游入海水沙现今出现急剧减少的趋势.水沙的季节性变化影响着年内的径流量、输沙量的分配情况.这种变化的影响因素有自然因素和人为因素两方面,而后者占主要地位.水沙的锐减对河口生态环境的变化有着负面影响.黄河干流已建成的大中型水库尤其是龙羊峡水库对入海水沙起着负面作用.     

长江河口北槽水沙过程对航道整治工程的响应

北槽大型航道整治工程确定了南北槽分汊口分流界线, 阻碍了北槽和邻近滩槽的水沙自由交换过程, 使北槽水沙动力过程发生调整。基于工程前后北槽主槽纵向同步水沙观测数据的统计分析表明:入口段落潮优势显著减弱;上段枯季时落潮优势显著减弱, 而洪季时落潮优势有所增强;中段(弯曲段拐点附近)落潮优势略有减弱;下段落潮优势明显加强。北槽主槽水沙纵向输移机制分析表明:欧拉余流、潮泵作用、斯托克斯效应和垂向环流为悬沙输移的主要驱动力, 其中欧拉余流输沙指向海, 斯托克斯输沙和垂向环流输沙指向陆, 而潮泵输沙随着季节而变化。洪季, 欧拉余流输沙和潮泵输沙在工程前后的变化使大潮期河床冲淤由中段和下段普遍落淤转化为中上段集中落淤。枯季, 工程前后稳定的潮流辐散输沙作用使大潮期河床以冲刷为主, 但工程后在入口段和上段潮泵的向上游输沙占优势, 使悬沙在入口段落淤。     

1128-1855年黄河下游河道变迁及其对中国东部海域的影响

中国海洋地质工作者对于1128-1855年黄河下游河道变迁存在4种不同看法,各自以自己的理解去解释这一时期中国东部海域沉积演化和地貌变化.根据历史文献和其他论述,讨论这一时期黄河下游河道决口、泛滥和改道,并研究对海洋沉积和海岸地貌的影响.研究表明,1128-1494年黄河从来没有全流入渤海,没有交替入黄海和渤海,也不能...     

近50年来黄河入海径流量变化的初步分析

以黄河口利津水文站1950-2002年的实测径流资料为依据,采用数理统计学、随机水文学和小波分析相结合的方法,对黄河入海径流量的变异特性进行了初步分析.研究结果表明:近50年来,黄河入海年径流量、汛期径流量、基流和年最大流量都存在显著的下降趋势;利用有序聚类分析法检测出1985年、1968年和1996年三个跳跃点,入海径流量分别在三个跳跃点处出现阶段性变化,引起这些变化的原因有气候的因素,但人类活动的影响在其中起了决定性作用.小波分析的结果显示,入海径流量存在3～5年、6～8年和10～15年左右的变化周期,但在不同时段,周期尺度有所不同.     

南黄海底栖有孔虫组合对1855年黄河改道的响应

黄河改道是中国东部陆架沉积物源汇过程的特有现象,对包括南黄海在内的东部海域的沉积环境具有重要的影响。本研究通过南黄海YSL04柱的底栖有孔虫的分析,结合岩心粒度数据和放射性核素210Pb的年代标定,揭示了1855年黄河改道事件在南黄海中部泥质区西南边缘的沉积记录,探讨了有孔虫对黄河改道事件的响应。研究表明:改道之前,研究区形成了相对细颗粒沉积,有孔虫的丰度、分异度均较低,以广盐的近岸浅水冷水属种为主,研究区受河流作用和黄河入海淡水的影响,水体盐度较低;改道之后,废黄河三角洲发生快速侵蚀,岸线后退,沉积颗粒变粗,有孔虫丰度、分异度均相对较高,有孔虫组合中喜冷、窄盐的陆架浅水种含量增加,研究区波浪作用增强,失去黄河淡水注入,但是受黄海沿岸流的影响,表现为研究区水体盐度升高而水体温度降低。该研究显示1855年黄河北归渤海对南黄海沉积环境具有显著的影响。     

1950～2000年黄河入海水沙的逐日变化及其影响因素

对 195 0～ 2 0 0 0年的 5 1年黄河经利津水文站入海的逐日水沙实测资料进行统计分析 ,展示了黄河入海水沙的极端情况 ,如洪峰和沙峰等逐渐变少到消失的过程及逐日入海水沙量的变化规律 ,并对其影响因素进行了初步分析。结果显示 :在黄河年均入海水沙锐减的背景下 ,2 0世纪 90年代日均流量 <5 0 0m3 /s的天数增加到了是 2 0世纪 5 0年代的 3倍多 ;>2 0 0 0m3 /s的洪季流量由初期频发至 1997年消失 ;>40 0 0m3 /s的洪峰流量自 1989年以后消失 ;>60 0 0m3 /s的洪峰流量从 1986年就不再发生。 >5 0 0t/s的日均输沙率 (4 3 .2× 10 6t/d的沙峰 )都出现在 1989年以前 ;>70 0t/s的日均输沙率 (60 .5× 10 6t/d的沙峰 )出现在 1977年以前 ;含沙量 >80kg/m3 的历时和可能产生异重流的含沙量天数都逐步减少。进入 2 0世纪 90年代以来基本不存在大洪灾及由沙峰造成的河口河道快速堆积而使河流改道现象 ,引起这些变化的因素除降雨外主要为流域耗水量不断增加及大中型水库的建成运用等 ,黄河入海水沙的这种锐减及水沙峰的极端情况都会对河口演变和河口区的生态环境产生重要的影响。     

黄河不同粒径组入海泥沙通量的变化及其对三角洲造陆的影响

以黄河流域1955~1990年的资料为基础,研究了不同粒径组入海泥沙的变化趋势及其成因以及各粒径组泥沙对三角洲造陆过程的相对贡献率.研究表明,四个粒径组入海泥沙通量都呈减少的趋势,各粒径组入海泥沙通量减少趋势的显著性按由细到粗的顺序递减,即细颗粒泥沙入海通量的减少趋势要比粗泥沙明显.20世纪70年代以来,水土保持面积增大、人类引水增大和年降水量减少是黄河各粒径组入海泥沙通量减小的原因.大规模的水土保持措施实施以后,细泥沙入海通量的减少幅度要大于粗泥沙.多元回归分析结果表明,年降水量变化对小于0.010,0.010~0.025,0.025~0.050及大于0.050 mm四个粒径组泥沙入海通量变化的贡献率分别为58.52%,62.05%,71.16%,83.37%,随粒径的变粗而增大;水土保持措施变化对小于0.010,0.010~0.025,0.025~0.050和大于0.050 mm四个粒径组泥沙入海通量变化的贡献率分别为41.48%,37.95%,28.89%,16.63%,随粒径的变粗而减小.四个粒径组泥沙入海通量与人类净引水量之间的相关系数也按泥沙粒径由细到粗的顺序减小,即人类引水的变化对细泥沙入海通量的影响较大,对粗泥沙入海通量的影响较小.四个粒径组泥沙入海通量与年降水量之间的相关系数按泥沙粒径由细到粗的顺序增大,即年降水的变化对细泥沙入海通量的影响较小,对粗泥沙入海通量的影响较大.建立了黄河三角洲造陆速率与利津站年径流量和小于0.010,0.010~0.025,0.025~0.050及大于0.050 mm四个粒径组的泥沙量之间的多元回归方程.计算结果表明,入海泥沙量和径流量对三角洲造陆速率变化的贡献率接近相等.在四个粒径组中0.010~0.025 mm的泥沙对三角洲造陆速率变化的贡献率最大,0.025~0.050 mm粒径组次之,大于0.050 mm的粒径组再次之,小于0.010 mm的粒径组最小.中等粗细的粒径组对三角洲造陆的贡献率最大.     

近165年来中沙环礁中北暗沙滨珊瑚生长率及其对海温变化的响应

海水温度是控制珊瑚生长的关键环境因素之一,随着全球气候变暖,海温持续升高已成为珊瑚生长面临的全球性威胁。文章对采自中沙环礁中北暗沙水深约16m的澄黄滨珊瑚岩心样品开展了生长率分析,揭示出中沙环礁滨珊瑚近165年来的生长历史及变化规律;并通过与西沙群岛永兴岛滨珊瑚生长率的对比,探讨了南海中部滨珊瑚生长的区域差异及其对海温升高的响应关系。过去100多年来中北暗沙和永兴岛海区的平均海温分别为(27.4±0.37)℃和(27.09±0.36)℃,两个海区的海温均呈线性升高趋势,升温速率一致,约为0.43℃·ha^–1。过去100多年间中北暗沙和永兴岛滨珊瑚的平均生长率分别为(0.70±0.16)cm·a^–1和(1.19±0.16)cm·a^–1,但中北暗沙滨珊瑚生长率呈线性下降趋势,下降速率约为9.4%·ha^–1;而永兴岛滨珊瑚生长率呈线性上升趋势,增长速率约为10.9%·ha^–1。过去100多年间两个礁区的滨珊瑚生长率均存在年代际波动,大致与海温的年代际波动对应。两个礁区滨珊瑚生长率与海...     

现代黄河水下三角洲北部土体固结沉降特征及其对地形变化的贡献研究

The sediments of the modern Huanghe River subaqueous delta are easily to generate settlement and lead to topography change which is due to fast deposition rate, high void ratio, moisture content and compressibility. The sediment consolidation settlements and its contribution to the topography change in the northern modern Huanghe River subaqueous delta are studied based on drilling data, laboratory experiment results, and water depth measurements of different time. The results show that the final consolidation settlement of drill holes in the study area is between 1.17 and 3.21 m, and mean settlement of unit depth is between 2.30 and 5.30 cm/m based on the one-dimensional consolidation theory and Plaxis numerical model. The final consolidation settlement obtained by Plaxis numerical model is smaller than that obtained by the one-dimensional consolidation theory,and the difference is 3.4%–39.9% between the methods. The contribution of the consolidation settlement to the topographical change is at 20.2%–86.6%, and the study area can be divided into five different regions based on different contribution rates. In the erosion area, the actual erosion depth caused by hydrodynamics is lower than the changes of measured water depth, however, the actual deposition amount caused by hydrodynamics is much larger than the changes of water depth obtained by measured data in the equilibrium and deposition areas.     

调水调沙影响下黄河口泥沙异重流过程

利用黄河干流大型水库进行调水调沙,在短期内将大量沉积物快速输送入海,是河口泥沙异重流触发的重要窗口期。根据2010年调水调沙期间黄河口沉积动力现场观测资料,建立覆盖整个渤海海域的ROMS数学模型,以黄河利津站逐日水沙数据和海域潮汐、风场数据作为模型驱动条件,模拟调水调沙期间的河口泥沙异重流发育过程。模拟结果显示,在没有大风扰动的情况下,河流入海悬沙浓度>29.0 kg/m3时会在河口产生高密度泥沙异重流。黄河冲淡水携带大量悬浮物从河口流出后,与海水迅速混合,在潮流影响下,冲淡水舌随时间由西北向东南偏转,输运至莱州湾西侧。淡水和沉积物主要以表层羽状流和底层异重流形式输运：表层羽状流扩展范围较大,输运路径为河口西北方向—远岸（河口东北区域）—莱州湾西侧;底层异重流扩散范围较小,输运路径为河口西北方向—河口沿岸（东）—莱州湾西侧。河口泥沙异重流生消和水体垂向结构存在周期性变化特征：落潮时段异重流发育较好,水体层化增强;涨潮时段异重流逐渐消亡,水体混合增强。估算出黄河口清水沟清8叉流路主泓区内水体由河口径流、潮汐应变和潮汐搅动引起的势能变化率,其中潮汐应变和潮汐搅动起主导作用,比河口径流引起的势能变化率高出2～3个数量级（102～103）。     

黄河调水调沙期间黄河入海水沙的扩散与通量

以2007年夏季黄河调水调沙期间黄河三角洲海域3断面连续站及渤海南部24个大面站观测的流场、温度、盐度及含沙量资料为依据,分析了调查区水沙扩散特征,计算了各连续站的拉格朗日余流及泥沙输送单宽通量。结果表明,黄河入海泥沙扩散范围非常有限,主要分布在南至莱州湾西南部、北至北纬38°附近离岸约20km以内的带状沿岸区域;但黄河冲淡水出现大面积扩散,覆盖了整个莱州湾的北部和中部,最远可至龙口附近,黄河入海水沙扩散不同步。在现行河口和钓口流路废弃河口存在两个高浓度泥沙中心,分别对应于黄河入海泥沙和废弃钓口流路海域底质再悬浮产生的两个泥沙来源。河口及三角洲近岸切变锋的阻隔及辐聚作用,是大部分黄河入海泥沙沉积在河口及沿岸13m水深以内的主要动力因素。受余流方向及水体垂向湍动较弱的影响,两个高浓度泥沙中心很少有泥沙交换。冲淡水的大面积扩散主要受表层余环流的影响。余流及悬浮泥沙通量计算显示,夏季黄河入海水沙在近岸主要向东北方向扩散。     

黄河下游泥沙输沙率的预测

利用黄河利津站的精密水文泥沙测量结果对一些常用水流泥沙输沙率公式进行验证表明，Ｖａｎ Ｒｉｊｎ公式最适合于黄河泥沙输沙率的预测，对公式做部分校正则可以大大提高其预测能力。     

黄河下游沿程冲淤及溯源冲淤的对比研究

黄河下游河道的冲淤为沿程冲淤与溯源冲淤综合作用的结果。沿程冲淤主要与河流流量及含沙量的变化有关，而溯源冲淤是由于河流下游基准面的变化，主要为河长的改变引起。这样，黄河下游河道的冲淤可用一包括流量、含沙量及河长三个指标的多元线性方程来拟合。根据１９５０－１９９２年黄河下游各站３０００ｍ￣３／ｓ水位的年变化数据、黄河尾闾各年汛后的河长及年平均流量、年平均含沙量等资料，利用多元线性回归的方法分析黄河下游各站的冲淤变化，结果表明这一方法在黄河下游各河段应用效果较好。反映出沿程冲淤的影响，在洛口以上河段是显著的，并且为主要影响因素；溯源影响则在利津以下河段是显著的，影响程度超过沿程冲淤。     

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。     

黄河在调水调沙影响下的入海泥沙通量和粒度的变化趋势

基于1950-2013年的黄河水文泥沙资料,系统研究了黄河实施调水调沙以来入海泥沙在通量、粒度组成和时间分布上的变化特征,揭示了调水调沙影响下黄河入海泥沙的变化趋势。在2002年黄河实施调水调沙以来,6-11月平缓均衡的持续性高水沙量取代了调水调沙之前7-10月峰值尖瘦的汛期特征,汛期与非汛期差异减小,入海水沙通量的季节性特征显著改变。随着调水调沙的逐年实施,河床泥沙颗粒粗化,临界起动功率不断增大,而调水调沙期间的径流量峰值基本稳定,径流对下游河床冲刷效率不断降低,导致入海泥沙通量持续降低、泥沙颗粒变细。可以预见,黄河河口的淤积将会大大减缓,入海的泥沙将更多地沉积在远离河口的区域,维持河口三角洲叶瓣冲淤平衡的临界泥沙量将会加大。     

黄河三角洲飞雁滩表层沉积物对水动力的响应

利用2004年4月所采集的104个表层沉积物样品粒度分析资料及实测水文数据,探讨了空间上黄河三角洲飞雁滩表层沉积物对潮流及波浪等水动力的响应过程,以及该区域表层沉积物的输移趋势和补给来源问题。结果表明:(1)该区潮流掀沙作用范围包括潮沟前部约8~12 m水深和1~5 m水深内水下潮沟区域,以及海堤前部1.7~17 m水深范围,而对于波浪动力作用,其掀沙范围除受沉积物空间分布格局控制外,还取决于其波能的大小和实际水深,且该区所能够承受最大波浪波高不超过3 m;(2)该区域沉积物补给来源主要为波浪动力尤其是大风浪引起的风暴潮所起动并导致其离岸输移的潮间带甚至潮上带较细颗粒泥沙;(3)总体上,除潮沟入口处外,该区域表层沉积物以离岸输移为主。     

基于遥感和GIS的黄河口最近20年淤蚀时空动态及水沙影响

为研究黄河口近20年来的淤蚀动态,实现对黄河口海岸线的长期动态监测,分析其变化的影响因素,基于Landsat TM、ETM＋以及OLI遥感影像数据,在ENVI环境下,利用一般高潮线法、缨帽变换、监督、非监督分类以及目视解译等方法,提取1998—2018年时间间隔为2年的11个时相的海岸线,并在ArcGIS中进行叠加分析,完成了对近20年黄河口海岸线的动态监测与变迁分析。结果显示：1998—2018年黄河口海岸线变化具有明显的时空差异性,淤进与蚀退并存。总体看,黄河口研究区总面积自1998年至2018年总体呈向内陆蚀退的趋势,海岸线总长度缩短15.73 km,总面积减少65.37 km2;淤积主要发生在黄河入海口的沙嘴处,冲淤强度自2004年开始逐渐减弱;入海口南部的沙嘴侵蚀现象严重,侵蚀强度自2010年有所减弱;孤东大堤附近海岸线没有明显的淤蚀变化。黄河来水来沙与海浪侵蚀作用是影响河口陆域面积变化的主要驱动力,近年来人类活动也成为河口岸线演变的重要影响因素。本研究为实现黄河口的合理规划,科学开发黄河口岸线资源提供了科学依据。