长江中游马口-田家镇河段40 年来河道演变

运用地理信息系统(GIS) 与数字高程模型(DEM) 分析了马口-田家镇河段1963 年、1972 年与2002 年河道地形数据, 较为系统地研究了该河段过去40 年冲淤时空变化。研究结 果认为, 1972 年与1963 相比冲刷量达到789.9 hm³, 冲刷面积为39.7×104 m²; 2002 年与1963 年相比冲刷量达到1196.5 hm³, 冲刷面积为59.4×10⁴ m²; 2002 年与1972 年相比冲刷量 达到960 hm³, 冲刷面积为54.3×10⁴ m²。由以上结果认为, 马口-田家镇河段近40 年来以冲刷为主; 河道冲淤变化以马口卡口与田家镇卡口等窄深河段最为剧烈, 宽浅河段与顺直河 段冲淤变化较为和缓, 冲淤变化幅度不大; 卡口上、下端以淤积过程为主, 而卡口顶冲水流的顶弯部位以冲刷过程为主。研究河段冲淤变化受上游来水来沙条件影响很大, 对未来三峡工程建成后, 三峡大坝下游来水来沙以及研究河段冲淤变化的影响研究提供借鉴。     

调水调沙以来黄河尾闾河道冲淤演变及其影响因素

2002年开始的黄河调水调沙改变了进入黄河口的水沙条件,必然引起尾闾河道地貌的显著调整。根据黄河尾闾河道利津以下的断面实测高程数据,建立基于正交曲线网格的河道DEM,结合河床形态与水沙条件变化,综合研究黄河尾闾河道冲淤的时空演变及其影响因素。结果表明,调水调沙以来尾闾河道冲刷明显,2002—2017年累计冲刷6240万m ³,根据冲淤速率可以分为3个阶段：快速冲刷阶段（2002—2005年）冲刷速率为1443万m ³/a;冲刷减慢阶段（2006—2014年）冲刷速率为139万m ³/a;以及淤积阶段（2015—2017年）,淤积速率为263万m ³/a。其中,调水调沙初始4年尾闾河道的冲刷量占总冲刷量的80%,2006年以后冲刷强度逐渐减弱,甚至转为淤积。从季节上看,主要表现为汛期冲刷,非汛期淤积;从空间上看,越往口门方向,冲刷强度越小。调水调沙改变了入海水沙的年内分配,造成了尾闾河道的持续冲刷,入海流路也发生多次调整。但经过多年冲刷,河床整体下切,加上河口淤积延伸影响,调水调沙对尾闾河道的冲刷效率在持续降低。受河口海域淤积影响,近口门段在经历冲刷后转为淤积,河道纵比降减缓,增加了尾闾的不稳定性。     

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。     

海勃湾枢纽对坝后河道冲淤的影响

随着黄河上游控制性水利枢纽相继投入运用,黄河内蒙古段河道冲淤演变格局得到重塑。利用水文站实测数据,系统分析了海勃湾水利枢纽建设运行前后坝后河道水沙变化特征。基于河道断面高程数据,从滩槽冲淤（横向）及沿程冲淤（纵向）两方面定性分析坝后河道形态变迁,采用断面地形法定量计算坝后河道冲淤变化量。结果表明：海勃湾水利枢纽蓄水运用后,坝后河道的水沙搭配条件显著改善,来沙系数、单位径流量的输沙量降幅较大,对坝后河道减淤冲刷作用明显。坝后河道横纵断面变迁以冲刷为主,冲淤演变过程经历了淤积（2004—2012年）、冲淤过渡（2012—2014年）、冲刷（2014—2020年）3个阶段。     

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。     

黄河上游内蒙古段河床演变及其与水沙变化的关系

对黄河内蒙古段河道大断面进行了连续4 a的测量,分析了断面泥沙冲淤与形态调整的变化过程;通过对河床形态指标变化与水沙条件的相关分析,揭示了河床调整主要的影响因素。结果显示：近4 a内不存在河槽萎缩的现象,整个河段河道存在总的冲刷降低的趋势,继承了自2004年以来该段河道以深度加大为主,河槽逐渐缓慢扩大的变化方向。整个河段平均从2011年汛后至2014年汛后,全断面冲刷了64 m²,河槽河底降低了0.16 m,河槽断面面积增加了4.4%,平均深度增加了4.9%,河槽宽度只增加了0.88%,河槽宽深比减小了4.8%。河槽冲刷和形态调整主要发生在2011年汛后至2012年汛后期间,与2012年较大的洪峰有关。分析河槽冲淤和断面形态变化与水沙条件的关系,结果显示滩唇高度、河槽过水面积、平均深度及宽深比变率与流量大小关系密切。滩唇高度、河槽过水面积、平均深度随着流量的增大而增加,宽深比随着流量的增大而减小。相反,河床断面面积和主槽宽度的变化与水沙条件的关系不显著。除了滩唇高度与平均含沙量有关外,平均含沙量和来沙系数与河床冲淤以及河槽形态变化之间关系都不显著。揭示出近年来内蒙河道主槽以垂向冲淤为主,并且流量变化控制着河槽冲淤与形态调整过程。     

前山河水力排污冲淤联合调度试验及效果分析

以排污冲淤为目的,改变原有水利工程设施的常规调度方式,通过水利工程设施的联合调度,大量引入西江磨刀门水道丰富和干净的水源,加大前山河河道内水流流速和流量,对河道进行排污冲淤,达到改善河道水质的目的。试验结果表明,试验排污效果好,水质得到明显改善;经过大流量冲刷,河床主槽加深,但在下游水闸关闭后,水流携带的泥沙在下游沉积,出口附近河床反而出现淤积;河道底质的变化与与河床的冲淤有很大关联,试验后,河道上游底泥受到冲刷,底质明显改善,下游出口段发生淤积,底质指标恶化。试验具有冲污效果好、见效快、投资省、运行成本低等优点。     

长江干流河道对流域输沙的调节作用

利用长江干流和主要支流上测站1956~2004年的输沙量资料,对干流未测区域的来沙进行了估计。根据泥沙平衡 (Sediment budget) 概念,对长江干流河道的冲淤对来水来沙的响应以及对入海泥沙的影响进行研究发现,长江干流屏山至大通河道平均淤积速率为88.58×10⁶ t/a,河道淤积占总的来沙量及大通站输沙量比例分别为14%与21%。由于河道淤积,大通站输沙量减少了17.5%。总体来说上游淤积较轻,宜昌至汉口区间淤积严重,汉口至大通区间为微冲。长江干流的河道冲淤与流域总的来沙具有显著的相关关系,但各段河道的冲淤对流域来沙的响应各不一样。上游的冲淤与流域的径流量和来沙量均没有很好的相关性,宜昌-汉口段河道冲淤的变化与宜昌站的来沙具有显著的相关性;影响汉口-大通间河道的冲淤变化的主要因素是流域的来水量,河道的冲淤与大通站径流量的存在显著的负相关关系。三峡水库蓄水后整个长江干流的冲淤形势发生了根本的变化。三峡水库的蓄水运用有效地减轻了洞庭湖的泥沙淤积,同时也降低了洞庭湖的对长江干流泥沙的调节作用;长江上游干流河道淤积增强,中下游河道出现冲刷,但不同的河段表现不一;中下游河道冲刷量小于预测值,三峡水库的蓄水运用直接导致了长江入海泥沙的减少。     

三峡水库蓄水后荆江洲滩变化特征

目前对三峡水库蓄水后荆江河段的洲滩演变还缺乏完整认识。基于三峡水库蓄水前后枯水期遥感影像,分析了荆江洲滩的冲淤变化与分布及形态演变。结果表明,蓄水后荆江洲滩总面积持续冲刷减小,累计冲刷4.56 km²,大部分发生在蓄水后前6年（冲刷速率0.55 km²/a）。上、下荆江洲滩的冲淤演变存在差异性。上荆江洲滩总面积一直处于冲刷萎缩中,且其强度明显大于下荆江,累计冲刷6.46 km²;下荆江前期（2002-2009年）冲刷、后期（2009-2015年）淤增,累计淤1.90 km²。在冲淤分布上,上荆江凸岸滩持续冲刷萎缩,凹岸滩前期冲刷、后期略有淤增,心滩（洲）前期淤积增长而后期冲刷萎缩;下荆江主要是凸岸滩冲刷,凹岸滩和心滩（洲）有所发展。根据滩体位置活动和冲淤动态性,荆江心滩（洲）演变被划分为8种典型类型。在形态演变上,上荆江以凸岸突出滩体和边滩发育的凹岸滩冲刷显著,形态变化不大。下荆江凸岸滩上游弯侧冲蚀后退、湾顶退缩、下游弯侧淤积伸长,形态趋向低弯扁平化,在高弯曲特定河湾平面形态格局下凸岸冲刷—淤积过程延伸到相邻河湾凹岸,成为下荆江凹岸滩和心滩淤积发展的重要因素,但淤积一般不越过凹岸湾顶。     

黄河上游沙漠宽谷河段水沙阈值与输沙特征

围绕黄河上游沙漠宽谷河段“多大流量能冲动多大含沙量的泥沙”、“不同流量能冲走多少泥沙”两个关键问题,对沙漠宽谷河段的水沙阈值展开深入研究。通过分析各断面历年水量、沙量变化过程,揭示了沙漠宽谷河段各区间河段的冲淤规律,得到不同区间河段、不同含沙量情况下的水沙阈值系列。基于水量平衡原理与输沙量平衡原理,分析各断面冲沙输沙流量、含沙量与输沙量之间的关系,建立场次洪水的河道输沙量计算模型,量化水量与沙量的转化效果。通过实例计算,不考虑沙漠宽谷河段水沙调控时,头道拐站的输沙量为0.124×10⁸ t,沙漠宽谷河段的冲刷量为0.0527×10⁸ t,考虑水沙调控时,输沙量增加近4倍。水沙调控显著改善了沙漠宽谷河道的水沙关系,冲刷了河槽,验证了水沙阈值及输沙量计算的准确性和可靠性。     

Response of delta sedimentary system to variation of water and sediment in the Yellow River over past six decades

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.     

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.     

乌兰布和沙漠风沙入黄影响因子变化特征

乌兰布和沙漠是黄河上游内蒙古河段风沙的主要来源区,风沙入黄影响因子的变化会直接改变入黄风沙量,并进而对黄河水沙输移以及河床演变产生一定影响。依据野外调查和遥感影像,对河道边界条件、土地利用状况、沙漠所在区域风力条件和沙尘暴特征等风沙入黄影响因子进行了研究,揭示了其变化特征和趋势。结果表明：乌兰布和沙漠沿黄边界已发生很大变化,沿黄区域已修建一定规模的大堤,重新界定了河道范围,流动沙丘临河段长度较20世纪80年代大大减少,半固定沙丘多分布在距河道较远的地方,中间已被农田、村庄和开发地阻隔;沙漠所在区域年均风速及年最大风速总体上呈下降趋势,其中年均风速自20世纪50年代至今降低了1~1.3 m·s^-1,年最大风速较20世纪90年代初期降低6~10 m·s^-1;风力条件的变化导致了沙尘暴发生频率的降低,进而使得入黄风沙量减少,其影响周期与气候变化的周期有关。     

珠江三角洲网河区水文与地貌特征变异及其成因

采用珠江三角洲网河区数十年来的人类活动和水文特征资料，通过分析人类活动的水文响应特征，发现该地区近10年多来水文情势发生了显著异变。主要表现在河道人工采砂以及大洪水冲刷导致河床下芬，部分断面水位－流量关系异变。部分河段冲淤特征倒转，汊河分水分沙比发生变化。围垦，臾，码头建设以及水闸的不合理调度使得水量集中，蓄滞洪能力减小，河道流量增加。三角洲上部河床剧烈下切，汇流速度加快；而口门多呈淤只状态，加之海平面上升，潮流顶托阻水，三角洲腹地水位抬升，洪涝威胁加剧。剧烈人类活动是珠江三角洲网河区水文与地貌特征变异的直接原因。     

常流河向季节河转变过程中河床适应性调整及对行洪影响--以黄河和滹沱河为例

研究黄河和滹沱河对季节河化的适应性调整，发现季节化程度较高的滹沱河下游河床断面和平面形态调整幅度不大，而河床的糙率成倍增加造成下游的小水大灾现象；黄河下游近年流量减小，不断断流，主槽淤积，虽然河槽断面形态在游荡段变得更窄深，但主槽明显变小、变窄、变高，构成下游近年出现的小水大灾现象的主要原因。     

珠江在广州城区河段的演变及其对 城市生态环境的影响

珠江河道广州城区段的演变在广州城市生态环境演变,特别是在城市防洪减灾中起着至关重要的作用。本文融合珠江在广州城区河段(珠江隧道-海印桥）古代、近代、现代的地图资料、遥感资料和文献资料,选取典型断面数据,建立了各断面不同时段的岸线图谱,定量反映珠江该段河道的时空演变特征,根据近年来人类工程活动等相关研究成果,推演珠江河道的演变趋势,分析河道演变对于城市生态环境和城市防洪减灾产生的影响。结果显示：20世纪50年代以前,珠江河道以0.6~0.8m/a的速度逐步缩窄;50年代以后,随着珠江堤围系统的完善,河道平面形态总体趋于稳定,局部断面仍在缩窄,最后讨论珠江河道缩窄对城市洪涝灾害、水环境污染、生物多样性等几个方面的影响。研究成果可为城市发展及水环境保护决策提供理论和现实依据。     

近50 a渭河流域洪水成因分析及防治对策

 通过对近50 a渭河流域洪水的年际变化、月际变化和潼关高程变化的综合分析得出，造成该流域洪水灾害的原因有降水量年内分配不均和年际变化大，滩面淤积加重，支流河口淤塞以及河势、流态的恶化等。针对这些原因，根据渭河流域洪水灾害的特点，提出了相应的防治措施，即降低下游高程，减少河道的淤积，增大河道泄洪能力；利用水库进行调水调沙，引进客水冲刷渭河下游；防洪工程要除险加固，提高防洪标准与抗洪能力；恢复林草植被，遏止水土流失，从源头上控制泥沙入河等。     

黄河下游河床纵剖面形态及其地文学意义

本文通过河床比降和凹度两个指标,研究黄河下游河床纵剖面形态的自动调整作用,结果发现比降和下凹度多年平均值分别为1.28和1.35,偏离均值为1～2%,变化很小,说明黄河下游河床纵剖面以近于平行抬升的形态调整,标志着河道已进入了老年期发育阶段。对于研究河道发育史和老年期河道的特点,以及在治河上均有重要的理论和现实意义     

基于Kriging插值的黑河分水后中游地下水资源变化

水资源短缺是西北地区内陆河流域面临的共同难题.20世纪黑河下游地区河水注入量的持续减少,使得依赖河水补给的地下水相应减少,从而出现了一系列的生态环境问题.为了恢复黑河下游生态环境,从2000年开始了黑河生态应急输水工程,实施水量的统一调度.中游地表水利用量的减少无疑会对地下水资源产生影响.根据黑河中游地下水观测数据,运用普通Kriging插值法.对分水前的20世纪90年代和分水后的2004-2005年间的地下水位和储量变化进行对比分析,发现中游甘州区、临泽县和高台县地下水位不同程度上都在下降,其范围在1.3～2.68 m,地下水可开采储量也随之减少,估算减少总量约为8.23×108m3.究其原因,一方面是由于分水使得地表水转化为地下水的数量减少,占总减少量的60.8%;另一方面,河水供给的减少促使中游地区转而大量开采地下水.两方面共同作用,使得中游地区地下水资源量日益短缺.     

长江中游网湖沉积物营养元素变化特征及其影响因素

在放射性核素¹³⁷Cs和²¹⁰Pb精确计年的基础上,建立了长江中游网湖近代沉积物年代序列。通过对沉积物中TOC、TN、TP、孢粉、重金属元素、粒度等指标的测定,结合相关文献资料,分析了百年来网湖沉积物中营养元素的分布特征,物源变化以及主控因子。结果表明:百年来网湖沉积物中TN和TOC含量显著相关,呈不断上升趋势,存在2个明显的演化阶段,主控因子为流域人类活动强度,气候波动对其有影响,但影响不大。TP的变化与TN和TOC明显不同,波动较大,规律不明显,主要受人类活动强度以及径流侵蚀输移入湖物质变化两大因子控制。