我国主要入海河流水沙变化分析

本文利用"中国河流泥沙公报"数据,结合各流域长系列年降水量资料,利用趋势分析和水沙双累计曲线方法相结合分析径流模数和输沙模数的变化,探讨我国主要入海河流水沙的历史变迁。数据系列至2006年,大多数数据长达50年。根据河流下游站历年水沙变化趋势,将我国主要河流大致分为3类:水量基本不变沙量降低、水量和沙量均降低、几近断流断沙。按地域看,我国淮河及其以南河流年水量无明显的改变趋势,而年沙量呈明显下降趋势;淮河以北地区河流水沙量均呈明显下降趋势,特别是黄河径流量的近10年平均值仅为多年平均值的1/3,输沙量从20世纪五、六十年代的约12亿t/a锐减至近10年的约1.6亿t/a,而海河水系的河流下游几乎是断流断沙。总体上,我国大多数河流的沙量明显下降,本文所列的10条河流下游站近10年的输沙量年平均值低于多年平均值的一半。流域降水量的变化不是河流入海水沙量的明显降低的主要原因,水沙量的降低主要是人类活动造成的。     

小浪底水库淤积形态优选与调控

围绕小浪底水库调度问题,从优化水沙组合、支流库容充分利用、减缓水库淤积等方面对水库淤积形态进行了优选,提出了可长期保持该优选形态的水库调控技术与方式,并科学地评价了水库调控优化方式对库区及下游河床冲淤的影响效果。20 a设计水沙系列数学模型计算与物理模型试验结果表明:与基础方案相比,优化方案可使小浪底水库减少淤积量10.2亿~12.7亿m3,入海沙量增加6.7亿t,在延长水库拦沙库容使用年限、增大入海沙量等方面效果较优。     

黄土高原现状产沙情势评价

在黄河来沙锐减背景下，厘清现状黄土高原在不同降雨情景的年均产沙量，对客观认识黄河未来水沙情势具有十分重要的意义。本文分析了过去60年黄土高原汛期径流及含沙量变化特点，认为该区2010年以来的下垫面可作为现状产沙情势评价的代表下垫面。采用理论推算和实际产沙能力分析等两种方法，计算了黄土高原现状下垫面在4种降雨情景下的年均产沙量。结果表明，如果汛期降雨较1956—2019年均值偏丰0～17.3%,2010—2019年下垫面的年均产沙量为3.9亿t/a～5亿t/a;若基于2018年以来的下垫面，其年均产沙量为3.6亿t/a～4.5亿t/a;受坝库工程拦截影响，可输送至潼关断面的沙量更少。分析了黄土高原植被和梯田的发展趋势，并考虑流域产沙指数与植被梯田覆盖状况的响应规律，认为该区产沙能力进一步降低的潜力很小。事实上，由于年降雨量450 mm以下地区的新生植被抵御恶劣气候和人类干扰的能力较低，黄土高原产沙量存在反弹至5亿t/a～8亿t/a的风险。     

河流输沙量变化的主要驱动因素

鉴于河流输沙量的大小和变化对河流系统的功能发挥具有重要意义,且河流输沙量的变化受多种因素驱动,在总结近些年我国河流输沙量变化研究的基础上,分析河流输沙量变化的主要驱动因素。认为我国主要河流除松花江多年水沙量无明显趋势性变化外,其他河流的年输沙量均呈明显下降趋势,主要河流总入海输沙量从1955—1968年的20.3亿t/a降至1997—2010年的5.0亿t/a。研究表明:大坝建设、水土保持措施、流域扰动、河道采砂和气候变化等是输沙量变化的主要驱动因素;长江流域修建大量水库是长江入海沙量降低的主要驱动因素;水土保持措施是黄河入海沙量大幅降低的主要驱动因素之一;流域扰动为澜沧江清盛站输沙量的降低幅度远低于嘎旧站的原因;农业增产减沙可能是淮河入海沙量降低的主要驱动因素;珠江输沙量的降低受到河道采砂的影响;海河流域气候变化是海河诸河输沙量大幅降低的主要驱动因素之一。     

黄河口海洋动力输沙能力分析

采用数学模型和资料分析的方法对清水沟时期黄河入海泥沙的输移扩散规律进行了分析研究。通过数模计算得出：随着河口三角洲的演变，河口海洋动力输沙能力也相应变化，河口沙嘴突出岸线的程度越大，海洋输沙能力越大，输入外海的泥沙越多；对于特定的岸边界，海洋输沙能力的变化取决于入海水沙搭配关系，在入海沙量相同条件下，来沙系数越小，输送至外海沙量越多，反之亦然。通过实测资料分析指出：黄河口海洋输沙十分复杂，涉及岸边界、各种持续和偶发的动力等诸多因素。实测的冲淤分布往往是诸多因素综合作用的结果，很难分离出某种因素单独所起的作用。实测数据显示，河口泥沙冲淤分布与来水来沙条件相关性不强。但总的看来，黄河改道清水沟以来，1977-2000年间，来沙量偏少，输入外海泥沙的比例比其它流路时期偏大，排沙比达54％，平均每年输入外海泥沙的绝对量为2．83亿t。但具体到各个年份，不论是排沙比还是绝对量，年际间差异都很大，每年输入外海的沙量并不局限在2.3亿t。     

西江输沙量特性变化及趋势分析

在分析西江近60年输沙量特性变化的基础上,根据库区泥沙淤积及控制站水沙实测资料,运用Brune拦沙率方法,估算干支流梯级水库拦沙量,提出西江水库群拦沙率修正式,并预测在建和拟建水库运行后西江输沙量变化趋势。西江干流梧州站泥沙组成发生显著变化,红水河迁江站来沙所占比例由1990年以前的71. 37%,减小为2003-2016年的12. 57%。1992-2002年干支流水库群年平均拦沙量约为5 979. 3万t/a,拦沙率约为69. 58%; 2003-2016年水库群年平均拦沙约为4 577. 2万t/a,拦沙率为77. 11%。大藤峡及柳江拟建大型水库运行后,梧州站沙量将降至约907万t/a,仅为1956-1991年沙量的12. 4%。     

黄河水沙变化及设计水沙条件

利用黄河干支流主要控制站实测水沙资料,分析了黄河水沙的基本特性和近期黄河水沙变化的主要表现,结合已有规划研究成果,预估了不同水平年黄河的来水来沙量,提出了应用于流域综合规划和专项研究的设计水沙条件和水沙代表系列。结果表明:水少、沙多、水沙关系不协调是黄河水沙的基本特征;1986年以来,黄河中下游水沙量大幅减小,汛期径流比重减少,有利于输沙的大流量历时和水量大幅减少;预计到2020年、2030年,黄河多年平均天然径流量分别为519.8亿、514.8亿m3,年均沙量分别为10.5亿¹1.0亿t、9.5亿11.0亿t、9.5亿¹0.0亿t;根据2020水平年1956—2000年系列水沙条件,选取1968—1979年+1987—1996年作为水沙代表系列,该系列龙门、华县、河津、氵状头4站年均水量为278.03亿m3、沙量为10.77亿t,其中前12 a年均水量为290.17亿m3、沙量为11.48亿t,后10 a年均水量为263.47亿m3、沙量为9.93亿t。     

黄河潼关以上坝库拦沙作用及流域百年产沙情势反演

水库和淤地坝的拦沙作用是黄河泥沙减少的重要影响因素。通过连续10 a的调查和研究,基本摸清了潼关以上黄河流域淤地坝和水库的数量及其时空分布,进而计算了水库和淤地坝在不同时期的拦(引)沙量、反演了黄河流域过去100 a的产沙情势变化过程。结果表明:20世纪70年代是水库、淤地坝和灌溉工程拦(引)沙最多的时期,合计达5亿t/a,之后逐步降低,2010—2019年为2.73亿t/a。还原水库和淤地坝拦沙量后可见,70年代是过去100 a中流域产沙最剧烈的时期;1980—1999年、2000—2009年和2010—2019年与1930—1969年相比,黄河流域的单位有效降雨产沙量分别降低13%、54%、79%。若按2010年以来的淤积速率测算,至2070年前后,现有水库和淤地坝拦沙量约4 000万t/a。该研究不仅可在相当程度上回答过去几十年黄河输沙量减少的原因,而且可为黄河重大工程的拦沙量设计提供参考。     

近50年来中国主要河流入海泥沙变化

对中国9条主要河流(松花江、辽河、海河、黄河、淮河、长江、钱塘江、闽江、珠江)入海泥沙的研究发现,近50年来其输沙率均值为13×108t/yr左右,并从1960年代开始呈显著的下降趋势,1994-2003年的年均入海泥沙(6.6×108t/yr)仅为1964-1973年的37%,北方河流较南方河流入海泥沙的下降幅度更大。过去50年来,总降水量呈略微下降趋势,降水量的减少是导致北方河流输沙减少的原因之一。入海泥沙总量还具有明显的三个阶段变化特征,即在1968年和1984年前后发生了突变;此外还存在着3年和10年的周期性波动。入海泥沙的突变与人类活动密切相关。水库建设是造成这些河流入海泥沙急剧减少的最主要因素。人类活动已对中国主要河流的入海泥沙产生了决定性影响。河流入海泥沙的减少已对中国海岸带环境产生了严重的影响,加强这方面的研究十分紧要。     

天然高含沙水流流变与流态的观测分析

我国一些北方河流,由于流经水土流失严重地区,河流含沙量很高。如黄河支流泾河,多年平均水量20亿立米,沙量3亿吨,汛期洪水含沙量几乎均大于300公斤/米~3。在这样的河流上修建工程,泥沙对各项兴利指标起重要的控制作用。为预测泥沙的作用和影响,也就有必要考虑高含沙水流特性。高含沙水流随着颗粒粗细不同,在含沙量超过一定值时,便存     

黄河宁蒙河段冲淤演变特点及趋势分析

通过分析黄河宁蒙河段冲淤演变及河槽过洪能力变化,进一步认识宁蒙河段冲淤演变规律,并根据下河沿水文站设计水沙条件,估算宁蒙河段2020年、2030年的冲淤变化趋势。分析表明:近期宁蒙河段输沙能力降低,巴彦高勒、三湖河口、昭君坟断面平滩流量呈减小趋势,河道淤积加重,支流淤堵干流情况加重。根据下河沿设计水沙条件推算头道拐水沙量以及区间引沙量,采用沙量平衡法,考虑区间支流来沙、区间风沙入黄情况,预估下河沿～头道拐冲淤量,2020年水平,宁蒙河段年均淤积0.78亿t;2030年水平,宁蒙河段年均淤积0.80亿t。     

A Hydrologist's Plan to Combat the Greenhouse Effect

ABSTRACT

Some of the gases that industrial society routinely spews into the air by burning fossil fuel sami cooling our buildings are trapping heat in the earth's atmosphere and warming the planet. This is called the greenhouse effect. This decade has seen the four hottest years of the last century and the first five months of 1988 were the warmest on record. Since 1880, mean global temperatures have increased more than 0.78 Celsius degrees. James Hansen of NASA'S Goddard Institute for space studies declared that he is certain that the greenhouse effect is here and will continue to increase: however, this view is not shared by many atmospheric scientists who have not detected the greenhouse ‘signal’ in the global temperature data. Since 1958 concentrations of carbon dioxide in the atmosphere have increased 25 percent, mostly the result of burning oil and coal. North America. Western Europe, the U.S.S.R and Soviet-block countries are responrible for about 67 percent of the emissions. The level of carbon dioxide is increasing at the rate of about 29 billion tons per year.

After examining the concentration of carbon dioxide since 3.5 billion years ago and the global climatic changes of the past 18,000 years as compiled by COHMAP. it appears that carbon dioxide has always played a dominant role in controlling the climate of the globe. About 10,000 years B.P., the global climate was moist and cooler and the carbon dioxide level was between 260 and 290 ppm.

I suggest planting trees to remove excess carbon dioxide from the atmosphere. In order to do this we must capture 2.9 billion tons per year of carbon dioxide. A minimum area of 465 million hectares would be needed. We should grow trees in the desert areas of Western USA., where there is a huge quantity of water being discharged by evapotranspiration. Many large sedimentary basins have huge freshwater resources (i.e., Australia, India, Bangladesh, Nepal, China, Saudi Arabia, U.S.S.R. and North Africa), but little vegetation. It is proposed that we develop the water resources of these basins for agroforestry as has already been accomplished on a smaller scale for basins in Libya, Egypt, Saudi Arabia and North Kazakhstan, U.S.S.R. A number of fast growing trees are suggested for forestation that may be suitable for saline, and waterlogged areas stretching from Senegal to Bangladesh. These forests may reduce the global temperature, increase food production, and reclaim saline and waterlogged lands. It may eventually be possible to sequester the requisite 2.9 billion tons of carbon dioxide yearly as well as induce more rainfall and recharge the aquifers. According to Martin a further reduction of 1.8 billion tons of carbon dioxide may be possible by enhancing the growth of phytoplankton in southern oceans.     

黄河下游河道巨大的输沙能力与平衡的趋向性——“黄河调水调沙的根据、效益和巨大潜力”之二

尽管黄河下游河道以堆积性著称,河底、水面不断抬高,但在长期水沙作用下,特别是河流的自动调整和反馈迅速,其平衡的趋向性也很明显。从上、下河段挟沙能力及典型资料看,当流量为1000~4000 m3/s时,上段(河南河段)挟沙能力与下段(山东河段)之比为1.049~0.915,即流量小于2000 m3/s时,上段挟沙能力大于下段;而当流量大于2500 m3/s时,下段挟沙能力则大于上段;流量为2300 m3/s时,上、下河段基本平衡。从多年平均过程看,如果不考虑高含沙洪水,不漫滩,流量沿程不变,下段输沙量为上段输沙量的1.01倍,也说明多年输沙量是平衡的。特别是从1960年9月至1996年10月的资料看,三门峡至利津河段淤积36.32亿t,其中20次高含沙量洪水淤积37.22亿t,若不计高含沙洪水,则全河冲刷0.90亿t,占来沙348亿t的0.26%。     

维持黄河下游主槽平滩流量4000m3／s所需水量

基于黄河下游历史实测资料,分析了流量、水量、含沙量和来沙量等主要因素与主槽形态的响应关系,通过对未来入黄泥沙形势、黄河下游洪水形势、黄河下游不同量级洪水的挟沙能力、不同量级及历时的洪水塑槽机理分析,阐述了小浪底水库运用后进入黄河下游的泥沙将主要在洪水期下泄的特点,以及未来下游来沙量8亿~9亿t情况下,黄河下游主槽不萎缩所需洪水条件,即维持下游主槽过流能力4000m3/s左右,对应的塑槽水量应维持在60亿~70亿m3。     

长江流域泥沙输移与概算

泥沙概算是一种通过研究泥沙在流域不同位置和一定时期内的时空分布，从而揭示河流水沙平衡状态的方法。本文通过分析提出了长江泥沙概算方法，探讨长江流域产沙、输沙和泥沙沉积三者的关系。在此基础上，通过流域侵蚀、沉积物和悬移质泥沙粒径级配的对比分析，计算得出每年从长江上游侵蚀下来的泥沙中，粒径大于0．5mm的近12亿t泥沙几乎都沉积在长江流域上游的沟谷和支流中，粒径在0．05-0．5mm范围内的4．92亿t泥沙有3．13亿t沉积在上游沟谷和支流中，而粒径小于0．05mm的5．36亿t泥沙也有2．02亿t沉积在这些区域。当长江上游（宜昌站）和汉江总输沙量超过2．86亿t时，长江中下游将发生淤积，总输沙量超过5亿t时的淤积量超过1亿t；当宜昌输沙量超过1亿t时，洞庭湖区将发生淤积。文章还根据长江干流、部分支流和通江湖泊的水沙关系，建立水沙动态图，研究分析了长江水沙在时空上的分布特点。     

小浪底水库对下游河道的冲刷效果及趋势预测

对小浪底水库对黄河下游河道的冲刷效果及趋势进行了分析和预测,结果表明:①小浪底水库投入运用以来,通过水库拦沙和调水调沙,黄河下游冲刷效果明显,至2010年10月,黄河下游河道累计冲刷泥沙19.4亿t,2 000 m3/s同流量水位下降1.6 m左右,下游河道主槽最小过流能力由2002年汛初的不足1 800 m3/s提高至4 000 m3/s;②在小浪底水库主要拦沙期的2008—2020年,下游河道基本不淤积,2020年以后下游河道快速回淤,在2028年左右回淤量达到建库前水平,届时小浪底水库拦沙期恢复的4 000 m3/s左右的中水河槽将难以维持。建议尽早开工建设古贤水利枢纽,争取在2025年前后建成生效。     

2018长江2号洪水期间三峡水库沙峰排沙调度

2018年长江第2号洪水期间,寸滩站洪峰流量59 300 m~3/s,报汛最大含沙量达到4.47 kg/m~3,三峡入库沙量达到了7 440万t,均大于2014~2017年各年的全年入库输沙量,且入库沙峰大、持续时间长。根据泥沙实时监测与预报成果,7月11～20日三峡水库入库和坝前含沙量较大,三峡水库在进行防洪、航运调度的基础上,实施了沙峰排沙调度,将下泄流量42 000 m~3/s一直维持至沙峰通过大坝后。实测资料表明:7月18～20日三峡水库排沙效果明显增强,出库含沙量在0.50～1.20 kg/m~3之间,最大出库输沙率达到48.5t/s,日均出库沙量在370万t左右,按沙峰输移过程统计,沙峰过程排沙比达29%,7月份排沙比达到了31%,取得了较好的排沙效果,有效减轻了库区泥沙淤积。研究成果为进一步完善三峡水库"蓄清排浑"新模式积累了宝贵的经验。     

黄河皇甫川流域水沙关系特性及关键驱动因素

以黄河中游皇甫川流域为研究区,基于1960—2015年的实测日径流和日悬移质输沙量数据,采用双累积曲线法和水沙关系曲线法两种方法,对研究区洪水悬移质泥沙的环路特性进行探究。结果表明:皇甫川流域多年平均径流量为1.11亿m~3,平均输沙量为0.31亿t,均呈显著下降趋势,减少速率分别为0.033 1亿m~3/a和0.0101亿t/a;1979、2003年为水沙系列转折年,表现出明显的阶段特性;多年水沙关系曲线可用幂指数拟合,水沙关系未出现明显偏离;植被恢复和水保工程对流域泥沙减少起到重要作用;典型洪水场次条件下水沙C-Q(Concentration-Discharge)环路表现为顺时针、逆时针、逆"8"字形、正"8"字形和线形5种类型,分别描述了次洪水泥沙输移的不同特征。     

长江泥沙的来源,输移和沉积特性分析

本文依据大量原型观测资料和分析研究成果,论述了长江泥沙的来源、输移及沉积特性。文中对影响流域产沙的气候条件、下垫面条件及人类活动等项主要因素进行了分析,并根据近期资料统计,长江流域的土壤侵蚀总量为22.39亿t。流域产沙具有泥沙输移比小和产沙地区集中两个基本特征。河流泥沙的沉积主要为水库淤积、湖泊沉积和河床的冲淤。     

河北省水功能区纳污能力及限制排污总量研究

依据<河北省水功能区划>,以COD和NH3-N为控制指标,根据入河排污口分析评价结果,合理确定水质模型和水质目标、设计流量等相关参数,应用水质模型计算了水功能区水域纳污能力和应削减量.结果表明,河北省水功能区水域纳污能力COD和NH3-N分别为7.76万t/a和0.34万t/a,仅为现状入河量的21.7%和8.1%;C...