Some effects of the Tiga Dam on valleyside erosion in downstream reaches of the River Kano

Some of the effects of a lower river stage on valleyside fluvial processes are examined in downstream reaches of the Tiga Dam in the Kano River basin. The focus is on valley-bottom gullies which responded clearly and quickly to the lower height of flow in the Kano River channel in these reaches. The characteristics of the valley-bottom gullies at a time before the construction of the Tiga Dam were compared with those of the same gullies when the Tiga Dam was in operation.It is clear that valley-bottom gullies along the Kano channel changed from the typical, savanna shallow types (pre-Tiga) to deeper ones (post-Tiga). For example, the depth of the gully mouth increased from 1.3 m to 2.02 m, the gullies lost their alluvial deposits on the gully floors and a dual-cycle gully shape was established. The incision was rapid and intense, lasting not more than three wet seasons.It is argued that the construction of major dams on savanna streams would usually escalate fluvial processes on the valleyside slopes downstream, and that the maintenance of perennial flow in the relevant river channel would shorten the relaxation time required for a new equilibrium to occur.     

Slope-gully erosion relationship in small catchments of the middle reaches of the Yellow River

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黄河中下游地区降水变化的周期分析

根据利用清代雨雪档案重建的黄河中下游及其4 个子区域1736~2000 年的逐年降水序列, 采用小波变换方法, 分析了该区降水变化的周期特征, 探讨了影响降水周期变化的可能 驱动因子。结果表明: 黄河中下游地区的降水, 具有2~4 年、准22 年及70~80 年等年际与年代际的振荡周期。其中, 2~4 年周期与El Nino 事件关联, 在El Nino事件发生的当年或第二年, 黄河中下游地区的降水比常年偏少; 而准22 年及70~80 年的周期, 与wolf 太阳黑子相对数的周期变化及太平洋年代际振荡(PDO) 信号有关。但在70~80 年的周期尺度上, 太阳活动与降水变化的对应关系在1830 年以前表现为太阳活动偏强(弱) 时, 降水偏少(多); 1830 年以后, 太阳活动的周期演变为80~100 年的更长周期, 因这一阶段可能受到由于人类活动加 强而致的温室气体浓度升高等因素的干扰, 太阳活动与降水之间的关系明显减弱; 而PDO 与降水的对应关系则表现在全时域上, 且在近100 多年, PDO 与降水之间的相关关系逐渐加强, 特别是在1940s 以后达到最大。     

黄河下游河道改道的地理变化特征(英文)

The changing pattern of the Lower Yellow River (LYR) obtained from the traditional studies, which mainly did literal analysis based on historical documents related to the LYR are too macroscopic and absent of intuitiveness. This paper integrates all the records in historical documents related to course shift, flood and overflow of the last 3000 years and stores them in a GIS database. Then, all the data will be visualized in the form of map, which is helpful to show and understand the rules those events conform more intuitively and accurately. Taking these data as foundation, this study summarizes characteristics of the LYR’s courses and influence scope, and classifies them both into three types; divides the flow directions of the LYR’s courses into two periods, and proposes its changing pattern; concludes the characteristic of diversion points of courses shift events; calculates the velocity of courses shifts, gradient and sinuosity, and analyzes their changing patterns. Finally, this study classifies factors that may influence the occurrence of a course shift into two types: the internal factors, such as sediment rate, gradient and sinuosity of the river, and the external factors, such as precipitation and human activities.     

黄河下游河床纵剖面的调整

该文在分析了黄河下游纵剖面及其横断面的长期变化后,提出了河口延伸情况下河道溯源淤积模型,用比降分析,相关分析及河床质粒度分析等方法,探讨了沿程与溯源两种淤积方式对黄河下游纵剖面调整的影响.用最低能量原理和平衡的概念,分析黄河下游平衡纵剖面的形式,说明黄河下游不能达到平衡的原因及现在黄河达到平衡的条件. 经分析作者提出以下论点:黄河下游主要是沿程淤积,溯源淤积居次要地位,其影响范围在艾山以下.横断面形态变化对纵剖面调整影响不大.     

黄河下游生态需水量及其估算

通过分析黄河下游1958－2000年实测生态可用水，探讨生态需水量内涵，根据黄河特殊性及黄河生态需水量的研究现状，将维持和保护河流功能的黄河下游生态水量分为污期输运水量和非汛期生态基流量，在平滩流量输运能力最强的前提下，估算黄河下游汛期输运水量为80－120亿m^3，根据实测资料估算作为黄河下游水量控制断面花园口水文站和作为河口地区水量控制断面利津水文站的非汛期生态基分别为80－100亿m^3和50－60亿m^3，同时指出对黄河下游水沙调控和黄河流域水资源“准市场”的形成，是黄河下游生态需水量实现的保证。     

黄河中游流域地貌形态对流域产沙量的影响

在黄河中游地区 ,选择了 5 0多个面积约 5 0 0～ 2 5 0 0平方公里的水文测站流域 ,分别代表 6种不同自然地理类型 ,在流域沟壑密度、沟间地坡度小于 15°面积百分比等地貌形态指标量计的基础上 ,进行了流域产沙量与地貌形态指标相关分析。结果表明 ,对于不同类型流域 ,流域产沙量随流域地貌的变化遵循不同的响应规律 ,而且视流域其它下垫面环境条件的均一程度 ,其相关程度和响应速率各不相同。受地面物质、植被、地貌发育阶段等流域其它下垫面环境条件的制约 ,除沟壑密度外 ,流域产沙量与流域地貌形态的关系都没有人们以前所预期的好。     

黄河下游2300年以来沉积速率的变化

采用沉积学方法提取沉积速率的记录,利用历史文献研究的方法提取气候与人类活动变化的信息,对黄河下游2300年以来的沉积速率的变化及其与气候、植被及人类活动的关系进行了研究,揭示黄河流域地貌系统对气候变化及人类活动所导致的土地覆被、土地利用方式变化的响应过程。研究表明,黄河流域地貌系统中的下游沉积带对于中游侵蚀带的响应是灵敏的,流域植被和土地利用方式的变化,是导致下游河道沉积加速的主导因素;这种变化主要取决于人类活动,同时与气候的变化也有一定关系。在沉积加速的过程中,公元7世纪至10世纪以及18世纪中叶以来,表现为两个突变时期。     

黄河河口延伸与下游淤积关系研究中的问题分析

阐明了黄河河口延伸与下游淤积关系问题的实质,指出了黄河河口延伸与下游淤积关系对时间尺度的依赖性,进而深入探讨了以前研究这一问题所用论据的合理性题。分析结果揭示,那种认为黄河下游淤积由河口延伸控制和河口延伸作用局限于近口河段的说法都缺乏令人信服的证据。     

不同流路时期黄河下游河道的冲淤变化过程

运用统计学方法对1950-2007年的水沙数据以及不同流路各水文站同流量(3000m³/s)水位变化进行了分析,结果表明:黄河下游河道表现出淤积-冲刷交替出现的变化过程,当进入下游的含沙量为18.6kg/m³时,河道冲淤表现为动态平衡。艾山以下河道的冲淤变化过程除受水沙条件控制外,还受到流路变迁的影响。流路变迁初期河道发生溯源冲刷作用,中后期河道发生溯源淤积作用。各站同流量水位变化,神仙沟流路主要为下降,河道以冲刷为主;刁口河流路主要为升高,河道以淤积为主;清水沟流路有升有降,河道冲淤互有,总体表现为淤积。流路变迁对河道横断面形态的影响主要在利津以下。     

黄河中游流域环境要素对水沙变异的影响

目前 ,黄河中游地区流域的水沙变化主要以水文法和水保法研究为主。由于黄河中游具有明显的自然地带性分布特征 ,流域系统的水沙过程受到环境要素的综合影响。本文根据黄河中游河口镇至龙门区间已控一级支流的测站资料 ,采用地理环境要素法分析水沙变异及成因。研究表明 ,河龙区间流域径流量和输沙量与地理环境因子的影响密切相关。 2 0世纪 70年代以来 ,降雨减水减沙作用不断减小 ,随着水土保持措施的提高 ,人类活动减水减沙所占比重不断增大。 70年代与 80年代气候波动和人类活动影响的平均减水减沙作用分别为5 3 4 %、 2 8 6 %和 4 6 6 %、 71 4 %。     

水库联合运行对库下汛期河道过水断面形态参数变化率的影响——以黄河内蒙古河段为例

水库联合运行对于库下河道的影响是河流地貌学近年来的热点问题,如何定量表征河道的因应调整则是其难点所在。基于同水位河道过水断面形态参数变化率分析方法,针对黄河内蒙古河段磴口、巴彦高勒、三湖河口、头道拐4个水文站,利用刘家峡水库、龙羊峡水库联合运行之前的1978-1982年、之后的2008-2012年汛期前后实测断面资料,计算了相应年份上述各站同水位下的河道断面面积、水面宽、平均水深等特征参数在经历汛期冲刷后的变化率。结果表明,每年在经历汛期洪水冲刷之后,上述形态参数总体上以增大为主,变化率为正值;大型水库联合运行之前与之后的两个时期相比,同水位下河道断面面积、水面宽和平均水深的变化率分别减小了3.4、3.5和2.8倍。过水断面形态参数的沿程空间变化也由之前的上凸形曲线变为之后增减相间的"S"形曲线。其原因在于,大型水库联合运行削减了洪峰流量、降低了汛期最大流速,从而导致洪水造床能力显著变弱,河道断面形态参数的变化率因之显著减小。大型水库联合运行使黄河内蒙古河道明显萎缩,这不利于可能遭遇的极端大洪水的安全行洪,因此,需要合理利用这些水库的调节功能,有效控制汛期总水沙量和洪峰流量,避免因过度调节而使河道持续萎缩,为可能出现的极端大洪水的安全行洪创造条件。     

Factors driving riverbed scouring and sedimentation in the Bayangaole to Toudaoguai reaches of the Upper Yellow River

The Inner Mongolia reaches of the Yellow River face problems of severe sedimentation caused by a variety of complex factors. The sedimentation process in those reaches has been characterized using the sediment balance method, and the key factors affecting the process have been analyzed using the correlation analysis method. The results show that during the period 1952–2012 the Bayangaole (Bayan Gol) to Toudaoguai reaches in Inner Mongolia have undergone successive processes of accumulative sedimentation, then relative balance, and then accumulative sedimentation once again. The total annual sedimentation is 12.0341×10⁸ m³, of which accumulations from July to October account for 95.1% and the reaches from Sanhuhekou to Toudaoguai account for 98.5%. The main factor affecting scouring and sedimentation of the Bayangaole to Sanhuhekou reaches is the combined water and sediment condition. The critical conditions for equilibrium are an incoming sediment coefficient < 0.007 kg·s·m^–6 and a flow discharge > 700 m³·s^–1. The main factor affecting scouring and sedimentation of the Sanhuhekou to Toudaoguai reaches is the incoming sediment from the tributaries on the south bank and the combined water and sediment condition of the main stream. The critical conditions of the main stream for maintaining equilibrium status are a flow discharge of the main stream exceeding 800 m³·s^–1 and a comprehensive incoming sediment coefficient < 0.005 kg·s·m^–6. The incoming sediment from the tributaries has little impact on the main stream when the annual sediment load is less than 0.1×10⁸ t. The incoming sediment coefficient of the main stream and the incoming sediment from the tributaries both play vital roles in the riverbed evolution of the Inner Mongolia reaches, but the latter contributes the most.     

黄河中游大尺度植被冠层截留降水模拟与分析

大尺度植被冠层截留降水定量模拟与分析是揭示气候变化和人类活动综合作用下区域水沙变化机制的重要研究内容。以黄河中游河口镇—潼关区间为研究区,耦合遥感等空间数据与植被冠层截留估算模型,利用地面监测站点降水数据、GLASS叶面积指数遥感数据和地理信息空间分析技术,定量模拟和分析了黄河中游20 世纪80 年代以来3 个典型年份的地表植被冠层截留降水及其时空变化特征。结果表明：（1） 20 世纪80 年代以来,特别是20 世纪末实施的生态修复政策,使得黄河中游叶面积指数显著提高,植被覆盖明显改善;（2） 20 世纪80 年代以来,黄河中游植被冠层截留降水发生了明显变化,1984 年、1995 年和2010 年研究区植被冠层截留降水量区域年平均值分别为19.57 mm、13.66 mm和22.68 mm,截留率分别为3.24%、3.32%和4.92%;（3） 黄河中游植被冠层截留降水特征及其变化受降水特征和地表植被状况共同影响,其中,降水量是决定植被冠层截留降水特征的控制性因素,而叶面积指数年际变化是影响植被冠层截留降水特征变化的主要因素。     

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。     

黄河下游沿岸地市CO2排放的时空分异

地市级尺度的碳排放结构演变与区域差异分析对通过技术学习与知识流动短期内抑制 碳排放的快速增长具有重要意义。以地市级行政区作为基本空间单元, 对黄河下游沿岸区、 两大子区及21地市化石能源与水泥工业生产过程排放的CO₂ 进行科学核算, 发现CO₂ 排放量 变化于2000年的364.12～4426.95万t至2009年的1238.98～10411.91万t,呈现出典型的 “S型”增长特征, 但不同尺度区域排放结构的时空差异显着。2006年以来, 工业化进程较快 的区域水泥排碳比例有显着增长, 产业结构优化策略促使少数地市水泥排碳比例有所下降。 CO₂ 排放强度与人均排放量的变动符合碳排放EKC曲线关系, 但时空分异特征并不一致。排 放强度的全区总体差异较为合理, 而人均排放量的区域差异偏大, 从而为涓滴效应的加速作 用创造了空间。地区内差异分别为两指标全区总体差异变动的主导因素, 整体上, 中原区内 地市间差异对两指标全区差异变动的贡献更大。     

Response of bankfull discharge to discharge and sediment load in the Lower Yellow River

This paper presents a study on the response of bankfull discharge to incoming discharge and sediment load based on long-term hydrological and bankfull discharge data measured on the lower reaches of the Yellow River. The analysis indicated that the bankfull discharge was a function of the preceding 5 to 6 years' flow regimes, revealing that bankfull channel dimensions were a result of the accumulative effect of several consecutive years' flow discharge and sediment load conditions. In other words, the mean relaxation time was about 5 to 6 years for channel adjustment. Theoretical methods for the prediction of bankfull discharge were developed, in which the response time or the relaxation time was fully considered. Testing of the methods using data observed at five hydrologic stations in the lower reaches of the Yellow River from 1960 to 2003 showed that the proposed methods can predict the variation of bankfull discharge in response to changes in the incoming discharge and sediment load. The proposed methods hold promise for predicting the magnitude and trend of channel response to other rivers undergoing aggradation or degradation from changes in hydrologic or sediment regime.     

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。     

黄河上游地区近千年气候变化的模拟重建

运用BP人工神经网络较好地建立了全球气候模式模拟数据与区域气候之间的关系,拟合了黄河上游沙漠河谷地区的近千年温度、降水序列。在气候信号年代际和百年际变化特征上,拟合结果较为理想,但对极值的拟合能力较差,尤其是冬季温度和夏季降水的拟合极值偏差较大。拟合结果表明该地区近千年存在中世纪暖期、小冰期和现代暖期,且小冰期降温在冬季更为明显,冬季平均气温小冰期比中世纪暖期低2 ℃。降水的千年变化趋势较温度略微平缓,尤其冬季降水无明显趋势变化。空间分布显示20世纪暖期在近千年是最暖的,但降水较中世纪暖期偏少。     

黄河下游河道输沙功能的时间变化及其原因

以输出某一河道的泥沙总量与进入这一河道的泥沙量之比来定义河道输沙功能,以此为指标研究了黄河下游输沙功能的时间变化。研究表明,近50年来黄河下游河道输沙功能表现出随时间而减小的明显趋势。在总的减小趋势中,由于水库运用方式与下游水沙组合的不同,河道输沙功能指标具有明显的差异,可以划分为6个阶段。1986¹997年,由于降水偏少,且人类大量引水,黄河下游进入连续枯水的水文系列,河道萎缩,输沙功能迅速降低,此时段中输沙功能指标的时段平均值为0.62,为有水沙记录以来最低的时期。对于黄河下游输沙功能指标与流域因子和河道特性因子的时间变化系列进行了比较,以揭示输沙功能减小的原因。结果表明,黄河下游河道输沙功能指标与流域平均年降水量、兰州站和三门峡站汛期径流占年径流百分比、游荡段典型断面平滩水位下断面面积、花园口站和高村站水面比降等因子有同步减小的关系,并随流域水土保持面积、人类引水量及其占天然径流量比率的增大而增大,说明这些因子的变化导致了黄河下游输沙功能的减弱。