黄河清水沟流路水沙组合和河口三角洲发育的宏观特性

黄河清水沟流路1976～1995年期间入海水沙偏少,年际和年内变化丰枯交替,河口三角洲的冲淤变化与入海水沙大小密切相关;分析其剖面淤积形态、洲面淤积造陆情况和泥沙淤积的空间分布,表明河口三角洲发育存在着初期迅速增长、中期快速增长、后期平缓增长的宏观特性和规律,根据水沙变化与河口三角洲增长面积的定量关系以及对未来入海水沙的预估,认为清水沟流路河口三角洲的发育将继续维持平缓增长的态势.     

基于小波变换的西、北江水沙关系特征分析

对珠江高要、石角站近50年(1957-2000年)流量、含沙量和输沙量月均时间序列利用复Morlet小波变换,分析水沙序列的多时间尺度变化特征,并在流量的特征时间尺度上分段建立相应的水沙关系,结果显示:(1)两站水沙时间序列具有多时间尺度特征,年内洪枯季周期最为显著,水沙丰枯变化不同期.流量的长周期振荡特征较含沙量与输沙量明显,中时间尺度振荡在20世纪70年代有明显的突变点,石角站突变点略滞后于高要站.高要站输沙量明显多于石角站,在20世纪80年代之后石角站输沙量明显减少;(2)特征时间尺度上水沙关系存在丰枯变化.水沙关系公式Cs=aQb中,系数a值变化反映出少水期泥沙的供给量较小,指数b值显示少水期水流的挟沙能力强.两个多水时段(1992-2000年和1957-1974年)水沙关系近似平行下移,说明水流的挟沙能力相近,但泥沙供给量存在一定差别,前一个多水时段泥沙供应量小于后一多水时段,明显的人类活动是主要原因.整体时段的水沙关系曲线只能代表多水期的水流挟沙特征,而不能代表少水期的水沙关系.     

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.     

鄱阳湖流域水沙时空演变特征及其机理

运用改进的Mann-Kendall(M-K)趋势与突变检验以及线性回归分析等方法,系统分析了鄱阳湖流域的赣江、抚河、信江、饶河和修河等五大支流的5个主要水文控制站(外洲、李家渡、梅港、虎山、万家埠)1956-2005年的水沙序列,在系统搜集流域内水库信息的基础上,深入探讨了流域内水沙变化的原因.研究结果表明:(1)鄱阳湖流域各支流的水沙变化特征相异;除李家渡站径流无明显变化外,其余4站都有增加趋势(但未达到95%的置信度水平1.五大支流的输沙量变化比较复杂,外洲站、李家渡、梅港站和虎山站的输沙量在1985年以后减少的趋势显著,而万家埠站的输沙量直到1999年才开始减少;(2)森林覆盖率对输沙量变化的影响远远大于其对径流变化的影响,森林对减少湿季径流量的作用不明显,但对枯季径流量增加的影响显著.(3)水利设施(尤其是水库)对五大支流的水沙变化影响很大,尤其对输沙量的影响最为明显,这也是鄱阳湖流域大部分水文观测站输沙量减少的主要原因.     

大河三角洲河口海岸演化机理模型研究:(II)模型构建与实证

本文以z坐标下的三维斜压海洋动力学数值模式为基本模式原型,在整理渤海基本数据并诊断计算风生环流和热盐环流作为背景环流场基础上,初步建立了渤海海域动力环境数值模式。模式采用了经校正的Bagnold型方程来计算渤海底移质沉积物输运,悬移质计算则是取二维深度平均悬移质输运方程和河床变形方程,计算含沙量分布以及由悬移物引起的冲淤厚度。利用这种方法建立的沉积物输运模式,定量模拟了渤海沿岸和海底的沉积物输运方向和冲淤分布。模拟结果与通过多年实测水深估算获得的渤海海底沉积物的冲淤变化分布相比较,两者之间在基本结论上是比较一致的     

三峡水库蓄水后城陵矶至九江段河道冲淤调整机理

大型水利枢纽的修建引起了下游河道的冲淤调整,对生态环境、防洪、航运等都有显著的影响。2008年三峡水库175 m试验性蓄水以来,城陵矶以下河段冲刷加剧。为探究水库影响下游河道冲淤调整特征及其驱动机制,分析了城陵矶至九江段河道冲淤分布及断面形态变化特征:2008年以来河道冲淤变化主要集中在基本河槽,其变化占整个平滩河槽的90%以上,且基本河槽冲刷加剧;断面形态表现为河槽冲刷下切、断面趋于窄深化。在此基础上,通过建立2008—2016年河段尺度的基本河槽形态参数与水流输沙能力的经验关系,发现螺山、汉口两站流量分别为29000~31000 m 3/s、31000~33000 m 3/s时,河槽形态与水流输沙能力的相关性最强、造床作用和水流冲刷强度最大,因此,可以认为是2008年以来影响城陵矶至九江段冲淤调整的特征流量。2008年以后,该流量级以下的水流累积造床作用凸显,是冲淤变化部位调整到基本河槽的主要原因;同时,受各站d>0.125 mm粒径组泥沙输沙量大幅度减小、航道整治工程的影响,河槽冲刷加剧。     

三峡大坝—葛洲坝河段水沙变化及冲淤特性

掌握三峡和葛洲坝枢纽间河段水沙及冲淤特性的变化规律,是河段诸多工程问题研究的前提。对大量水沙地形资料进行分析,探讨泥沙起动理论在冲刷预测中的应用。长江上游水库建设及两大枢纽相继运行,河段年径流量微减,月均流量发生"削峰填谷"重分配,年输沙量大幅降低,河段水沙关系显著改变;河段累积冲淤量受极端水文条件和枢纽调度的短期和长期控制,时间上具有明显阶段性特征,空间上则表现为部分子河段的活跃性;床沙组成随枢纽运行先后发生细化和粗化;基于沙玉清起动流速公式绘制了起动临界条件曲线图,通过推算断面最大可动床沙粒径或临界流量,可为河床冲刷可能性的预判提供参考。     

黄河源唐乃亥水文站水沙序列重建与变化规律研究

选用泽库气象站(1959~2011年)的降水量、唐乃亥水文站(1956~2011年)的年径流量、年输沙量分别与相邻位置的δ18O测定序列构造相关关系,建立以10a为滑动期的降水量变化曲线、以5a和10a为滑动期的年径流量/年输沙量变化曲线(公元192~2003年),研究千年尺度的降水量和水沙变化规律。结果表明:除了以5a为滑动期的唐乃亥年输沙量率定方程外,其它拟合方程的R2均大于0.6,相关性较高。黄河源的年径流量总体呈减小的趋势,但年输沙量变化趋势大致相同,其变化主要与降水量有关。以唐乃亥水文站为代表,1800a尺度上黄河源的年径流量/年输沙量的趋势变化可分为9个阶段,且5次呈增大趋势,4次呈减少趋势,表明水沙序列的长期变化呈多阶段性特征。     

三峡水库蓄水后库区水沙变化及其生态环境响应特征

三峡水库举世瞩目,是长江保护与治理的关键性枢纽工程,水库自2003年蓄水运行后库区水沙条件均发生了显著改变,对库区水生态环境产生了深远影响。本文系统综述了三峡水库蓄水运行后库区的水流动力特性和泥沙淤积特性,总结了蓄水后水库的新水沙运动情况;从水库蓄水运行后水质参数特征,营养物质、重金属和典型有毒有机污染物的赋存特征等方面,分析了三峡水库库区新水沙变化条件下的水环境响应特征;基于水库蓄水前后浮游植物、底栖动物等重点生物群落的现存量和群落特征变化规律,探索了三峡水库新水沙变化条件下库区的水生态响应特征;最后对未来三峡水库运行下的水生态环境效应研究提出展望,本文可为三峡水库水生态环境保护科学研究和管理提供新的认识和决策参考。