50年来灞河流域水沙变化特征分析

根据灞河流域水沙特点,选取反映灞河流域水沙变化趋势的马渡王水文站,利用灞河流域50年的实测年径流量和年输沙量资料,采用Mann-Kendall非参数统计检验法、小波分析法、双累积曲线法,结合流域降雨量分析了灞河流域水沙年际变化特点及突变的年份。结果表明:灞河流域水沙年内分配极不均匀,水沙总体下降趋势明显;水沙序列具有多时间尺度特征,但变化尺度并不一致;径流量和输沙量分别在1989年和1981年发生了突变,但突变时间具有差异性,且输沙量的敏感性更强;进一步分析表明,降雨量的波动是径流量年际变化的主要影响因素,而输沙量的减少则主要受到径流量和人类活动的综合影响。     

羊信江流域水沙变化特征及其影响因素

为深入研究水沙变化对流域生态修复和经济可持续发展的影响,利用Mann-Kendall非参数趋势检验法、Pettitt突变检验法、Spearman秩相关系数法、累积量斜率变化率比较法对赣江上游羊信江流域1964—2020年的降雨量、径流量和输沙量的变化特征及其贡献率进行分析,确定影响流域输沙量变化的主要因素。结果表明：(1)羊信江流域在1964—2020年年降雨量和年径流量无显著变化,年输沙量呈显著增加趋势;(2)降雨量、径流量及输沙量年内分配不均,均多集中在汛期(3—6月份);(3)年降雨量、年径流量均未发生显著突变,年输沙量在1995年发生显著突变(P<0.01);(4)降雨和人类活动对输沙量增加的贡献率分别为-0.35%、100.35%。以稀土矿开采、脐橙种植、跨河公路修建为主的人类活动是导致羊信江流域水土流失的重要原因。研究成果对流域种植结构调整及矿产资源绿色开放具有重要的指导意义。     

气候变化和人类活动对灞河流域输沙量影响的定量评估

采用小波分析法、累积距平法分析了灞河流域输沙量和降水量的变化趋势,应用累积量斜率变化率比较法分析了不同时期气候变化和人类活动在灞河流域输沙量变化中的相对贡献率。结果表明:灞河流域输沙量存在1988年和2002年两个突变点;以1960—1987年为基准期,1988—2001年降水量和人类活动在灞河流域输沙量减小中的贡献率分别为12.22%和87.78%,2002—2012年降水量和人类活动在灞河流域输沙量减小中的贡献率分别为6.56%和93.44%。     

赣江流域径流量和输沙量的变化过程及其对人类活动的响应

近年来频繁出现的鄱阳湖季节性干枯问题受到广泛关注,作为鄱阳湖水系五大河流之首的赣江入湖水沙量及其变化也同样受到重视。采用1962-2013年赣江控制站外洲水文站实测水沙及流域内降雨量资料,通过多种计量统计学方法,分析了赣江降雨量、径流量和输沙量变化特征,并评估了人类活动对径流量及输沙量的影响。结果表明,赣江流域面降雨量和径流量无明显变化趋势,输沙量呈显著的下降趋势,并经历了平沙期—丰沙期—平沙期—枯沙期4个阶段。输沙量突变年份为1984和1992年,以1962-1983年为参照期,1984-1991年人类活动使河流输沙量减少36.3%,1992-2013年则使输沙量减少88.1%,水土保持和水库建设是赣江年输沙量减少的主要因素。     

赣江中游禾水河水沙变化特征及影响因素分析

【目的】探明赣江中游左岸一级支流禾水河水沙变化驱动因素,为赣江中游土壤侵蚀治理、土地利用和功能调整等工作提供科学依据。【方法】采用Mann-Kendall检验法、Pettitt检验法、累积距平法、双累积曲线法、累积量斜率变化率法对河流控制水文站上沙兰站1980—2019年降雨量、径流量及输沙量数据进行分析,量化人类活动对禾水河水沙变化的贡献率。【结果】结果表明：(1)禾水河多年平均降雨量、径流量、输沙量分别为1 622.75 mm/a、477.53亿m³/a、26.65万t/a。近40 a降雨量、径流量年际变化稳定,汛期输沙量年际变化大,极值比27.37;(2)禾水河水沙年内分配不均。降雨量呈双峰形,第一次达到峰值的时间为6月,其次为8月;径流量与输沙量变化趋势一致,呈单峰形主要集中在汛期4—6月,分别占全年的45.31%、64.76%;(3)年降雨量和径流量均无显著变化趋势和突变;年输沙量呈显著下降趋势,在2006年发生突变,经贡献率分析,与水库建设和水土保持治理工程具有相关性,人类活动对禾水河水沙关系的贡献率为98%。【结论】人类活动是赣江中游禾水河年输沙量减...     

北洛河上游生态建设的水沙调控效应

采用双累积曲线法和Mann-Kendall检验法,确定了1980—2004年北洛河上游流域的径流、输沙变化趋势和时段,并结合不同时段的气候特征和生态建设资料,分析了流域水沙变化的驱动因素。在此基础上,利用双累积曲线法、径流输沙系数还原法和统计系列对比法计算了生态建设的水沙调控效应。结果表明:(1)1980—2004年间,北洛河上游流域径流量和输沙量的变化可划分为1980—1994年、1995—2000年和2001—2004年3个阶段。其中,2001—2004年为生态建设的水沙调控效应期;(2)以1980-1994年为基准期,2001—2004年间,在年均降雨量、年均侵蚀降雨量和年均降雨侵蚀力分别增加14.0%、25.2%和46.1%的气候背景下,由于生态建设的水沙调控作用,流域年均径流量和年均输沙量分别减少2432.5万m3/a和2009.1万t/a;(3)排除气候因素的影响,生态建设4年间累计减少流域径流13808.0万m3、减少流域输沙14250.8万t,实现减水、减沙效应分别为31.11%和65.14%。流域尺度内,生态建设的减水、减沙能力分别达4.7万m3(/km2·a)和4.8万t(/km2·a)。     

北洛河流域水沙变化对降雨和土地利用的响应

研究流域水沙变化对降雨和土地利用变化的响应机理,对流域土地利用规划决策及水土保持措施优化配置具有重要意义。本文以黄土高原北洛河流域为研究对象,采用Pettitt突变检验、双累积曲线等方法,定量分析了流域近60年降雨、径流和输沙的演变规律及土地利用变化特征,探讨了流域降雨和土地利用变化对流域水沙的影响。结果表明:1960—2016年间,北洛河流域降雨随时间变化总体趋势不显著,而径流量和输沙量随时间变化表现为明显的下降趋势,下降幅度分别为31.4%和83.5%,输沙量减少趋势尤为显著;研究时段内,北洛河流域以林地、草地和耕地为景观基质,耕地、草地向林地转化是基本特征;人类活动影响下的土地利用变化是造成径流泥沙量减少的主要原因,其对径流输沙量减少贡献率分别为76.9%和96.6%,降雨变化影响贡献率分别为23.1%和3.4%。研究结果为深刻认识黄河水沙动态变化提供依据,对未来水土保持措施优化配置提供决策支撑。     

人类活动对无定河流域不同地貌区水沙变化的影响

为了研究人类活动对无定河流域不同地貌区水沙变化的影响,选择无定河流域内风沙区海流兔河和黄土丘陵沟壑区大理河代表水文站1956-2010年的水文泥沙实测数据。采用Mann-kendall和Pettitt法分别对水文泥沙数据进行趋势分析与突变检验,确定发生突变的临界年份,再利用双累积曲线法的回归方程定量确定人类活动对两种地貌区水沙变化的影响。结果表明:风沙区代表水文站韩家峁站控制流域的面降水量、年径流量和输沙量发生突变的临界年份分别为1970年、1985年和1986年;黄土丘陵沟壑区代表水文站绥德站控制流域的面降水量突变的临界年份为2000年,而年径流量和输沙量临界年份均为1971年。与基准期相比,风沙区年径流量与输沙量分别减少10.02%和43.90%;黄土丘陵沟壑区年径流量与输沙量分别减少21.03%和40.20%。人类活动对风沙区的减水和减沙效益分别为21.74%和81.43%,对黄土丘陵沟壑区的减水和减沙效益分别为27.12%和58.46%。     

1982—2014年汀江流域长汀段水沙演变规律分析

为掌握气候变化和人类活动干扰条件下汀江流域的水沙演变规律,基于汀江流域长汀段1982—2014年实测水沙资料,运用累积距平法和Morlet小波变换分析了该流域的水沙变化特性。结果表明:径流量和输沙率年内分配都不均匀,径流量主要集中在3—6月份,输沙率主要集中在3—6月份及8月份;径流量和输沙率在1982—2014年的时间序列上发生2次突变,突变拐点为1991年和2000年,1982—1991年为水沙减少的阶段,1992—2000年为水沙增多的阶段,2001—2014年又为水沙减少的阶段;径流量和输沙率在1982—2014年的时间序列上均表现出显著的周期性,径流量的第一主周期为44月,输沙率的第一主周期是18月。研究结果可为汀江流域水资源的合理开发利用和管理提供科学依据。     

降水和人类活动对三岔河上游径流量变化的贡献

以黔中水利枢纽工程水源区——三岔河上游为研究对象,采用累积距平法分析了该流域1990-2016年降水量和径流量的变化趋势,揭示了降水量变化过程中存在2001和2013年两个突变点,而径流量变化过程中只存在2001年1个突变点。运用累积量斜率变化率比较法,定量估算不同时期降水和人类活动对三岔河上游径流量变化的贡献率。结果表明:以1990-2001年作为基准期,2002-2013年降水和人类活动对径流量减小的贡献率分别为59. 37%和40. 63%; 2014-2016年降水和人类活动对径流量减小的贡献率分别为50. 82%和49. 18%。表明降水是三岔河上游径流量变化的主要影响因素,而人类活动对径流量变化的影响在增加。     

1950年以来松滋河水沙与河道冲淤变化

松滋河是连通长江中游(荆江)与洞庭湖的主要通道,1950年代以来下荆江系统裁弯,葛洲坝枢纽、三峡水库等水利工程相继实施,使松滋河分水分沙呈现阶段性减少。结合水文数据、地形资料和遥感影像,深入分析松滋河1951—2016年水沙变化过程,口门区和尾闾河段的形态变化,运用网格地形法和断面地形法分别计算2003—2011年和2006—2009年局部河槽与整体冲淤量变化。结果表明:1951—1980年,径流量和输沙量变化处在相对稳定状态,1981年葛洲坝工程之后,松滋河输沙量递减幅度加大,1981—1990年至1991—2000年从5 098万t减少至3 611万 t,减幅约29.1%;三峡水库蓄水后加速输沙量递减,但延缓径流量的衰减速率;松滋河进口段处在山区-平原过渡段,口门区平面形态变化较小,1987—2018年松滋口门区的杨各洲面积减小0.4 km²,减幅4.2%。     

三峡水库蓄水后上下游河段水沙特性变化及影响因素分析

泥沙淤积问题是三峡工程的关键技术问题之一,关系着长江水资源的开发利用、生态环境保护、经济发展。基于2002-2016年期间,三峡水库上、下游设置的11所重要控制性水文站水文泥沙监测资料,深入系统地探讨水文泥沙参量的变化特征,进一步分析水文泥沙参量的相关性和三峡水库的冲淤特性,探究了泥沙特性变化的原因。研究结果表明:三峡水库自施工期蓄水、初期蓄水、试验性蓄水的整个过程,对三峡水库上下游河道的水沙特性影响较大。越靠近三峡大坝的河段,受三峡水库的影响越大;三峡水库抬高水位,导致上游大部分河道流速变小,河道过水断面和水动力条件发生改变,导致入库泥沙越来越少,越来越细;三峡水库上游长江干流和支流上修建的梯级电站拦蓄了大量的泥沙,年输沙量、年均含沙量、中值粒径、年输沙模数都显著降低。年径流量和输沙量、年均含沙量、年输沙模数在2004-2013年间具有较好的相关性,曲线变化规律类似,2013年后受三峡水库蓄水的影响,出现弱相关;年径流量能表征泥沙参量的变化特性;年输沙量和年均含沙量在2002-2016年间皆具有较好的相关性。2007年前三峡水库淤积量呈增长趋势,其后三峡水库泥沙淤积量逐渐降低。在水库冲淤和泥沙特性方面,汛期三峡水库水位对其影响较大;枯水期的高水位对其影响并不大。研究成果将为长江流域梯级电站和航道的规划设计、三峡水库的运行管理提供理论支撑。     

三峡库区龙河流域降雨侵蚀力的时空分布特征

为详细研究三峡库区龙河流域降雨侵蚀力的时空分布特征,根据流域及其周边共12个雨量站连续41 a(1970—2010年)的日降雨资料,按照降雨侵蚀力简易模型,对龙河流域降雨侵蚀力年内分配和年际变化规律进行了计算和分析。研究表明龙河流域多年侵蚀力变化范围为2 031.47~10 927.57 MJ·mm/(hm²·h),多年均值为4 662.00 MJ·mm/(hm²·h);流域年降雨侵蚀力总体趋势为由东北向西南递减,侵蚀力高值区在黄水和悦来场一带,低值区位于廖家坝站附近。流域年降雨和年降雨侵蚀力年内分布较集中,汛期降雨、汛期降雨侵蚀力分别占全年比重的78.43%和78.56%;流域侵蚀力分布最集中时段为5—7月份。龙河流域4站M-K统计值Z值均>0,其降雨侵蚀力为增加趋势;其余3站Z值均<0,其降雨侵蚀力为减小趋势;但所有站点的Z值都没有通过α=0.05的显著性水平检验。1970—2010年间,对整个流域而言,降雨侵蚀力减小趋势不显著,降雨量增加趋势不显著。     

三峡水库运用对荆江河道及三口分流影响研究

三口河道是分流荆江水沙入洞庭湖的通道,自20世纪50年代,受自然条件改变及人类活动的影响,三口河道不断衰退。三峡水库运用后,拦截了大部分上游来沙,改变了长江中下游水文泥沙情势,三口河道进入新的调整周期。本文基于水文泥沙实测资料,分析三峡水库运用后荆江和三口河道冲淤及分流变化规律。研究结果表明,三峡水库蓄水以来,由于三口河道与荆江河道均发生冲刷,三口分流能力尚未发生明显改变,近年长江径流量减小及流量过程的改变是三口分流分沙量减少的主要原因。     

三峡水库蓄水以来水库淤积和坝下冲刷研究

为了分析三峡工程对库区及坝下长江中游河势的影响,基于实测资料,较为系统地研究了三峡水库蓄水运用以来水库泥沙淤积和坝下游河床冲刷特性。研究表明,1991年以来长江干流各站径流量变化不大,输沙量明显减小;三峡水库蓄水运用后的2003～2011年入库沙量继续大幅减少,仅为原设计值的40%,水库年均淤积泥沙1.40亿t,也仅为论证阶段的40%左右,且绝大部分淤积在常年回水区和死库容内;受上游来沙减小和三峡水库蓄水拦沙影响,坝下游输沙量大幅减小,悬移质泥沙颗粒也明显变粗,长江中游原有的冲淤相对平衡状态被打破,河床发生沿程冲刷,2002年10月至2010年10月,宜昌至湖口河段总冲刷量为9.79亿m3,河床冲淤形态转变为“滩、槽均冲”,主要冲刷发生在宜昌至城陵矶河段。     

牛栏江上游水沙变异点分析及影响因素探讨

牛栏江上的德泽水库是引水改善滇池水环境的水源工程,因此,分析牛栏江的径流和泥沙含量变化对滇池水环境改善效果的影响,具有重要现实意义。以牛栏江上游的四营和七星桥水文站作为代表站,依据1956～2009年实测水文资料,分析了河流水沙的变化特性。分析结果表明：从1982年开始,牛栏江上游的径流量变化趋势与降雨量变化相反,即降雨增大,径流反而减小;1992年以来,流域产沙量明显减少。对引起水沙变异的主要因素进行了分析,发现人类的活动是牛栏江上游水沙变化的主要原因。     

田纳西流域水利水保工程减沙及对我国长江流域水保的启示

根据田纳西干流四个主要测站有1935～1942年的水沙资料分析得出泥沙呈减少趋势，其原因为气候、水利和水保工程影响。根据支流典型测站有1935～1938和1963～1965年水沙资料情况对9条支流进行了平均对比分析，得出泥沙减少是流域内水保工程所致；对有1935～1938，1939～1942和1963～1965年三个时段的支流测站VALLEY河进行了深入的分析，得出在排除降雨条件影响下水土保持措施的减沙效果。另外结合田纳西流域的治理，对我国长江流域的水保提出了商榷性意见。     

长江上游岷江流域水沙变化特征分析

岷江流域来水来沙过程对三峡水利枢纽工程的正常运行具有较大的影响.通过资料分析,初步认为该流域水沙年际变化主要为:岷江干流段水量变幅不大,沙量在彭山以上地区、彭山-五通桥及以下区域呈减少趋势;而其支流青衣江上游、大渡河上游水量有所减少,但沙量有所增加,来沙量占流域沙量的65%左右,但随着青衣江和大渡河的逐步开发,水利水电工程拦沙作用将逐渐增大,以致岷江彭山-五通桥区间段来沙量将来会有所减少.根据岷江流域主要测站资料分析,并结合流域内水库(水电站)建设情况,除降雨变化可能引起个别年份输沙量有所增加外,岷江高场站水沙关系1991年前无明显变化,但近期水沙关系发生明显变化,较其它年代同水量下沙量相对减小,其减沙原因主要是流域降雨条件变化及水库拦沙作用.     

Changes in river connectivity indexes in the lower Yellow River between 1960 and 2015

Channel connectivity in the lower Yellow River has changed in recent decades as a result of climate change and human activities. Developing indexes that can be used to assess channel connectivity is a key issue in the lower Yellow River and beyond. We propose a suite of connectivity indexes based on several components of a river channel, including boundary, flow, and sediment indicators. Through an analysis of river connectivity over time in the lower Yellow River, we found that a decrease in precipitation was the main cause of poor river connectivity conditions in the 1990s. Since 1999, the year of impoundment of the Xiaolangdi Reservoir, river connectivity has improved, as shown by boundary, sediment, and ecology indexes, as a result of reservoir operation and regulation. However, water diversion may increase channel sedimentation, leading to a decline in sediment connectivity. The suite of river connectivity indexes developed in this paper and applied to the Yellow River can be used in similar sediment‐laden streams in other semiarid regions worldwide.