黄河流域水沙资源量变化及其对泥沙资源化的影响

在分析黄河流域水沙资源区域分布的基础上,本文采用Mann-Kendall秩次相关检验法和水文量累计曲线法分析黄河水沙资源量的变化特征,进而探讨了黄河泥沙的资源化及水沙资源量变化对泥沙资源化的影响.黄河龙羊峡水库以上河段年径流量和输沙量没有明显变化,其他干流河段和中游大部分典型支流的径流量和输沙量随时间具有明显的减少趋势.黄河水沙资源量大幅减少对泥沙资源化产生不同程度的影响,水沙资源量大幅减少会降低引洪淤滩、淤临和淤背的效率,限制灌区黄河泥沙烧制建筑材料、淤改与稻改等途径的实施,减小黄河口泥沙造陆的速率,影响黄河与河口湿地质量与数量的塑造;而对灌区浑水灌溉、清淤泥沙利用等没有明显的影响.     

黄河流域水沙资源量变化及其对泥沙资源化的影响

在分析黄河流域水沙资源区域分布的基础上,本文采用Mann-Kendall秩次相关检验法和水文量累计曲线法分析黄河水沙资源量的变化特征,进而探讨了黄河泥沙的资源化及水沙资源量变化对泥沙资源化的影响。黄河龙羊峡水库以上河段年径流量和输沙量没有明显变化,其他干流河段和中游大部分典型支流的径流量和输沙量随时间具有明显的减少趋势。黄河水沙资源量大幅减少对泥沙资源化产生不同程度的影响,水沙资源量大幅减少会降低引洪淤滩、淤临和淤背的效率,限制灌区黄河泥沙烧制建筑材料、淤改与稻改等途径的实施,减小黄河口泥沙造陆的速率,影响黄河与河口湿地质量与数量的塑造;而对灌区浑水灌溉、清淤泥沙利用等没有明显的影响。     

黄河中游水沙频率关系研究

扼要指出进行黄河中游水沙频率关系研究的必要性，并通过对黄河中游部分连续泥沙观测序列的独立同分布性的检验，验证了建立黄河中游泥沙频率曲线的可行性以及泥沙序列对P-Ⅲ型分布曲线的适应性。在此基础上建立了黄河中游水沙序列的理论频率曲线，分析了黄河中游的水沙频率之间的关系，给出了一定泥沙频率条件下所对应的洪水发生的频率范围，对年径流量和输沙量的频率组合进行了量化，对水沙丰枯组合进行了确定，最后提出了有待于进一步研究的问题。     

80年来青海境内黄河干流水沙量的变化

青海境内黄河干流唐乃亥站实测年径流量1.997×1010m3，占黄河流域年径流量5.80×1010m3的34.4%，占青海境内黄河干流年径流量的90.6%。唐乃亥以上是黄河流域水量的主要供给地和水源涵养区之一。自1919～1998年经统计分析唐乃亥站80年来径流量和输沙量的变化特征，结果表明年径流枯水年和偏枯水年出现最多的年份是20年代和90年代，丰水年和偏丰水年出现最多的年份是40年代、60年代和80年代。境内输沙量的变化主要取决于径流量的变化。90年代青海境内黄河干流水沙量减少主要是由于年径流丰、平、枯的周期性变化和降水量减少引起的，是以自然因素为主的结果。境内年径流量的变化没有向减少趋势发展，水沙量的变化是稳定的。     

基于经验模态分解方法和信息熵的水沙关系研究

为研究黄河中游水沙关系及其细部演化特征,利用黄河中游控制性水文站——潼关水文站1919—2015年实测径流量和输沙量资料作为研究数据,采用经验模态分解方法分析径流和泥沙随机变化的复杂性,并运用信息熵理论计算不同时间尺度上径流和泥沙分解序列及原始序列的熵值、径流与泥沙各分量与其原始序列之间的互信息、径流与泥沙之间的互信息。结果表明:潼关水文站径流量与输沙量变化具有显著下降的趋势;径流量和输沙量在一定程度上表现为某种同步变化关系;径流量与输沙量的长周期分量及趋势项互信息较大,因此水沙关系宜采用长周期研究,趋势项分量数据信息阐述原始序列数据信息比较可靠。     

黄河上中游水沙变化特点分析及未来趋势展望

本文对1950年以来黄河上中游水沙变化特点进行了分析，分析结果表明，自50年代以来黄河上游水沙总体上呈逐年代递减的趋势，其中尤以80年代和90年代减少量为显著。90年代是1950年以来黄河上中游径流总量最少的十年，而输沙量较80年代有所增加。本文还就气候因素、工业业用水以及水利水保工程对水沙变化的影响作了简要分析，在此基础上，对未来黄河三门峡以上区的水沙变化趋势进行了展望。     

淤地坝和植被变化对渭河流域水沙情势的影响

以渭河咸阳站以上区域为研究区,利用1965年～2016年的水沙长序列实测资料,分析了不同时间尺度上水沙的变化趋势、突变点、周期特征和空间分布,探讨了覆被变化和淤地坝对流域水沙变化的影响。结果表明,径流量和输沙量下降趋势极显著,减水减沙趋势有很强的持续性;20世纪90年代是水沙突变和剧变的时期;在年内分配上输沙量比径流量更集中,沙峰较洪峰提前;水沙主要来自武山和秦安站以上流域;不同年代的降水径流关系和水沙关系发生了很大变化,径流对降水的响应逐渐减弱,输沙量递减;植被覆盖度显著增加,总体与水沙变化呈负相关,2000年后植被覆盖度与径流变化呈正相关。     

黄河潼关站水沙关系频率及协调度分析研究

为了掌握黄河下游水沙关系变化趋势,基于黄河中游潼关站58 a的入库水沙量资料,采用P-Ⅲ型曲线建立径流量与输沙量的频率曲线,通过保证率对黄河下游的水量和沙量进行丰平枯划分,进一步提出了潼关站水沙协调度的定义和判别方法。结果表明:进入黄河下游水量和沙量丰平枯变化趋势基本一致,整体呈现出下降趋势,近10 a来水量在个别年份有向偏丰发展的趋势,而沙量有进入特枯的趋势;在58 a的水沙过程中,水沙协调度由水少沙多的搭配关系向水多沙少的搭配关系转变,特别是1997年以后,这一趋势更加明显。     

三峡水库入库水沙变化规律及驱动因素分析

基于流域内1956-2018年长序列实测径流泥沙资料,利用M-K突变检验、双累积曲线等方法分析了三峡水库入库水沙不同时段变化规律,确定了减沙的主要因素,进而采用产沙函数模型结合灰色关联分析量化计算各因素对减沙的贡献比并对比例变化进行了简单预测.研究结果表明:径流量无明显的趋势性变化,年际间输沙量呈减小的趋势,年内泥沙输...     

湫水河流域水沙变化现状及成因分析

根据湫水河流域林家坪水文站47年降水、径流、泥沙资料,利用水文法建立降雨径流模型和降雨产沙模型,在此基础上根据降雨资料建立模拟天然径流量和模拟天然输沙量序列,对因降水变化和人类活动对河川径流及输沙量的影响进行了定量分析,并根据流域内主要的人类活动类型分析了水沙变化的原因。     

黄河干流沿程水沙变化及其影响因素分析

采用"中国河流泥沙公报"数据,结合流域内长系列年降水量资料,探讨黄河干流沿程水沙的历史变化情况。通过对17个雨量站长系列降水量资料的分析,认为气候不是黄河径流量变化的主要影响因素;黄河年径流量沿程降低,而且愈往下游降低的幅度愈大,这主要是引水量增加和水土保持措施引起的;中下游沙量明显降低,降低的幅度沿程增加,这主要是水土保持、水利枢纽建设及其对水沙量的调节、上游引水和气候变化等因素综合作用的结果,其中水利枢纽工程的兴建和水库运行方式的改变引起了沙量的突变。分析还表明,黄河利津站年水沙量自20世纪50年代的474亿m3和14亿t大幅度减少至2000年以来6年的平均值132亿m3和1.5亿t,给黄河口的演变带来很大的影响,值得深入研究。     

近50年来黄河输沙量变化特征及原因分析

收集了黄河重要干流水文站和一些主要支流近50年的输沙量及径流量数据,应用数理统计方法研究了输沙量绝对值和相对径流量的多年变化情况。结果表明:黄河干流除上游唐乃亥站输沙量相对径流量有升高趋势外,其他各站输沙量的绝对值和相对径流量的变化趋势为减少或基本保持不变,这主要是大量水库的拦沙作用和水土保持措施的实施造成的;各支流输沙量的绝对值和相对径流量变化也以减少或不变为主,但黄河中游产沙区的几条主要支流在径流量下降的情况下输沙量相对径流量却没有显著变化,这主要是由该地区的自然地理特征决定的。     

黄河水沙变化与下游河道改造

20世纪80年代中期以来,进入黄河的水沙量及其过程发生了重大变化,潼关水文站水量和输沙量大幅下降,已由1919~1959年期间的平均水量426亿m3/年、输沙量16亿t/年下降到2000~2012年的231亿m3/年和2.76亿t/年,随着黄河上中游水土保持和生态建设的持续开展,预计未来50~100年潼关站年平均水量和输沙量将逐步稳定在210亿m3/年左右和3亿t/年左右。水沙变化关系到治黄方略的制定,关系到黄河的长治久安。为了顺应黄河水沙的变化,确保黄河防洪安全,实现下游河道不改道、河床不抬高的治理目标,本文提出了新的水沙条件下黄河下游河道治理的总体思路是:改造河道、解放滩区。具体措施包括:稳定主槽、缩窄河道、完建堤防、治理悬河、滩区分类。建议深入研究下游河道改造的方案与河道缩窄的可行性及其影响,为黄河下游河道改造提供科技支撑。     

基于水沙组合分类的黄河中下游水沙变化特点研究

为进一步揭示黄河中下游水沙关系及变化规律,本文通过自组织映射(Self-Organizing Map)-K均值聚类(K-means clustering)耦合方法,利用黄河中游潼关水文站1919—2018年的年径流量及年输沙量数据,对该站的水沙组合进行分类。结果表明:潼关站水沙类型有沙多水多、沙多水中、沙中水中及沙少水中4种。结合新中国成立后黄河流域水土保持事业的发展情况,以1960年及2000年为时间节点将研究时段分为3个阶段,分析了上述4种类型在3个阶段的出现频率及变化特点。考虑到黄河水沙条件的变化,又对1986年以来潼关站的水沙组合进行分类。结果表明:该站在1986年后的水沙类型有沙中水中及沙少水中2种。两种时间序列下的分类结果略有差异,体现出黄河水沙变化的复杂性。     

东江上游河流水沙分析

分析了东江上游地区河流水沙特性,并阐述了水库的修建和运用对该地区水沙输移的影响。东江上游地区是整个流域泥沙的重要来源区,该地区地表径流主要来自于降水,河流泥沙也主要来自于降水和径流所造成的土壤侵蚀。从长系列看,东江上游地区径流量虽然在不同时期波动较大,但相对稳定,而河流输沙量呈下降趋势。东江上游来水来沙主要集中在每年的汛期,其汛期来水来沙量分别占全年的70%和88%。枫树坝水库和枕头寨水库建成运用,减小了径流量的季节差异,降低了河流流量脉动特性。同时其河流输沙率在枫树坝水库和枕头寨水库建成以及枕头寨水库调整后分别下降了30%和50%。近年来,东江下游进行的大规模无序采沙,其采砂量已经远大于上游来沙量。在东江流域进行水沙管理时,不仅要采取措施遏制这种无序采沙行动,同时也要进一步研究流域水沙输移问题,以达到维持整个河流系统的水沙平衡。     

北洛河上游生态建设的水沙调控效应研究

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2 432.5万m3/a和2 009.1万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13 808.0万m3、减少流域输沙14 250.8万t，实现减水、减沙效应31.11%和65.14%。单位面积生态建设的年均减水、减沙能力分别达4.7万m3/(km2•a)和4.8万t/(km2•a)。     

祖厉河河源区径流、泥沙对气候的响应研究

针对黄河上游一级支流祖厉河的河源区河川径流及泥沙变化对气候的响应过程进行分析研究,运用水文统计学方法对30多年实际观测资料进行分析,结果表明:祖厉河上游源区的径流、泥沙对研究区的气候变化敏感。自20世纪80年代以来气温显著升高,蒸发量呈显著增加趋势,且两者变化速率高于黄河上游及全球变化速率,分别为0.75℃/10a和34.8 mm/10a。同时降水呈现减少趋势,河道径流和泥沙受气候变化影响显著减少,自2000年以来,祖厉河上游基本断流,1997年发生径流突变以及降水-径流、径流-泥沙关系的变化。而人类保护生态环境所采取的工程措施有效减少了土壤侵蚀,泥沙的突变时间有所延迟。     

近年来青海省黄河流域泥沙变化趋势及成因分析

依据青海省黄河流域1956-2012年57年实测泥沙资料,采用Kendall秩次检验法、Spearman秩次检验法、线性趋势回归检验法进行泥沙变化趋势检验分析。结果表明:除黄河上游玛曲、唐乃亥站泥沙没有明显增减趋势外,其他各站含沙量、输沙量均呈明显减小趋势,总体上河流泥沙从20世纪80年代至2012年呈明显减小趋势。其泥沙变化的突变年份黄河干流主要出现在1987年、2000年、2005年,湟水出现在1980年、2002年,突变年份河流含沙量、输沙量呈跳跃式减小,近期2000-2012年含沙量、输沙量最小。分析其泥沙减小的原因,水库拦沙对黄河干流来沙量减小起主导作用。水土保持、退耕还林还草等工程实施,以及流域天然来水量增加,使流域生态植被覆盖条件好转,对流域来沙量减小起了重要作用。     

乌江流域水沙变化特性及其原因分析

乌江流域是三峡入库水沙来源之一,近年来水沙特性发生了明显变化。1980-2004年与1979年前相比,武隆站年均径流量变化不大,但悬移质输沙量减少了1 140万t,减幅35%。乌江渡电站建成后,乌江干流各站水沙关系均发生显著变化,同径流量下输沙量大幅度减小。水利工程拦沙是武隆站输沙量减少的主要因素,乌江上游东风、普定和乌江渡等电站年均拦沙量为1 500万t左右,导致武隆站输沙量减小约1 030万t。随着乌江干流大型水电站的陆续兴建,流域输沙量在未来一段时期将进一步减小。     

三川河流域近30年水土保持蓄水拦沙效益分析

根据黄河中游三川河流域至2000年的水文气象和水土保持措施量资料，分析了流域近30年降水、水沙变化特点和治理进展情况；通过水沙量还原计算，并在地表径流量推求和降水指标计算优选的基础上，建立汛期天然水沙量计算公式，进而计算分析出70年代以来各年代的蓄水拦沙效益。结果表明，该流域水土保持措施的蓄水拦沙效益十分显著，尤其是80年代蓄水、拦沙效益和90年代的拦沙效益分别较70年代提高了22．7％、18．4％和23．5％。