渭河流域水沙演变规律分析

近年来大规模的水利水保措施的实施使得渭河流域产流产沙条件发生了明显变化。因此,分析该区的水沙变化特性具有重要意义。根据渭河流域1960-2010年共51年的实测水沙资料,运用滑动平均法、Mann-Kendall法等分析了流域的水沙演变特征以及水沙关系。结果表明:渭河水沙年内分配不均匀,水沙系列均呈现显著的下降趋势。相关分析显示径流量的平均变化率是-1.2163亿m~3/年,输沙量的平均变化率是-0.0742亿t/年。径流量在1989年发生了突变,输沙量的突变点发生于2002年。流域径流量和输沙量呈现正相关关系,汛期水沙相关性高于非汛期,不同时间段的水沙相关关系具有明显差异。人类活动通过改变下垫面条件,作用于水沙关系,使得流域水沙双累积曲线在1984年和2002年发生了改变。     

三峡工程运行后洞庭湖松滋口建闸防洪影响分析

三峡工程运行后,长江荆江河段防洪标准达到100年一遇,为洞庭湖松滋口建闸提供了有利条件。本文通过运用长江和洞庭湖水沙数学模型,对再现1998、1935和1954年典型洪水时进行数值模拟计算,从建闸后长江中游防洪情势、与澧水错峰调度效果以及泥沙淤积趋势等方面分析了松滋口建闸防洪影响。结果表明,松滋口建闸对洞庭湖区防洪作用明显,对荆江河段防洪影响不大,对城汉河段防洪有积极作用,闸前河段泥沙淤积厚度略有增加,对其他河段冲淤变化影响不大。     

三峡水库蓄水运用前后坝下游水沙输移特性研究

根据三峡工程坝下游主要水文站的水沙实测资料,较系统地分析了包括三峡水库蓄水运用以来近50余年的坝下游干流与洞庭湖水系、鄱阳湖水系及支流汉江皇庄站的水沙输移特性.结果表明,三峡水库蓄水运用前,坝下游河湖水系总体表现为淤积,以洞庭湖淤积为最严重,洞庭湖四水及三口入湖沙量沿时间呈减小趋势,三口人湖沙量减小尤为明显,汉江因干支流水库、水土保持等工程的建设,输沙量减小超过1亿t,鄱阳湖出口湖口站径流量呈增加趋势,泥沙输移量则有所减少,五河年均来沙量大于湖口入江沙量;三峡水库蓄水运用以来,坝下游干流河道总体表现为沿程冲刷,洞庭湖区泥沙沉积量与沉积率均大幅度下降,汉江皇庄站自20世纪80年代以来年均输沙量变化不大,年均不到0.1亿t,湖口站年均输沙量大于五河来沙量.研究成果可供三峡工程坝下游河湖演变与治理研究等参考.     

基于时段控制因子的荆江三口分流变化趋势研究

本文通过系统分析近60年荆江三口分流的变化特征,认为三口分流变化存在明显时段性,每个时段均由趋势调整期和平衡调整期组成,特大洪水、下荆江裁弯工程、葛洲坝和三峡水库蓄水运用等是不同时期内荆江三口分流比变化的诱发因素。总结提炼出长江干流与三口洪道水位差减小、干流径流量减少分别是80年代中期前后荆江三口分流减少的直接作用因子,并基于时段控制因子预估了荆江三口分流比的变化趋势。     

黄河下游水沙突变特征分析

河流水文序列存在着时空变异性,变化趋势发生变化前后河流水文样本总体分布显著不同。掌握黄河下游来水来沙变化趋势及变异成因是黄河下游水资源合理开发利用及水沙调节关键。本文使用非参数统计方法 Mann-Kendall趋势检验方法和Pettitt变点检测方法对黄河下游5个水文站的年来水量和年来沙量系列分别进行了趋势检测和变异点检测。研究结果显示黄河下游年来水量和年输沙量一级变点均出现在1985年,变异成因主要为气候变化及龙羊峡等水利工程建设运行。年来水量和年输沙量二级变点出现的年份不完全一致,5个水文站年输沙量系列的二级突变点均在1996年,年输沙量系列突变时间晚于年来水量序列突变的时间,并且年输沙量系列的突变规律性较好,三门峡、刘家峡及小浪底水库的建设运行是二级变点出现的主要因素。     

长江向洞庭湖分水演变规律研究

长江自松滋口、太平口、藕池口、调弦口四口向洞庭湖分水,对洞庭湖防洪、水资源与生态环境有重要意义。本文利用三口五站的水文资料分析了包括分流比、断流天数、年内过程的变化趋势,利用水沙模型模拟结果分析了规划水平年分水量的变化趋势,并分析了三峡工程对分流比的影响。结果表明,受下游裁弯、干流水库的影响,长江向洞庭湖分水比例由50年代的30%下降到2000年以后的不足12%,断流天数不断增加,秋冬季节水量不断减少。未来水平年分水比例将进一步减少,三峡工程使这一趋势更为显著,枯水季节的水资源短缺将更为严峻。     

三峡工程运行前后城陵矶水位变化及其原因分析

三峡工程运行后江湖关系的演变将对洞庭湖地区及长江中游的防洪、水资源、水环境产生重要影响,城陵矶水位变化是江湖关系演变的重要标志。本文根据1993年至2010年实测水文资料,分析了三峡工程运行前后城陵矶水位变化规律及形成原因。相比于三峡运行前(1993-2002),三峡运行后(2003-2010)城陵矶水位显著下降,年平均水位下降0.54m,其中10月份平均水位下降达1.74m。城陵矶水位下降主要是由城陵矶径流量和长江干流水位的变化引起,而城陵矶径流量又由长江三口、湘资沅澧四水和区间产流组成。三峡运行后,城陵矶年径流量减少了599.0亿m3,减少量约为运行前的20%,其中,长江三口径流量减少的贡献占23%,湘资沅澧四水径流量减少的贡献占59%,区间产流减少的贡献占18%;长江干流监利年平均水位下降了0.37m。构建城陵矶水位与城陵矶径流量、监利水位的经验关系,并据此分析两者对城陵矶水位下降的贡献。结果表明城陵矶径流量的贡献占45%,长江干流水位下降的贡献占55%。综合长江干流水位变化与三口径流量的影响,三峡运行后长江干流水文特征变化对城陵矶水位的贡献占65%,是城陵矶水位下降的主导因素。三峡工程的长期运行将引起城陵矶水位的进一步下降,给洞庭湖地区水资源利用与生态环境带来挑战。     

荆南河网衰退机理研究

本文分析了近50年来荆江三口分流分沙的变化规律;从荆江与洞庭湖的演变、下荆江裁弯、葛洲坝和三峡水库的蓄水运用以及城陵矶站水位抬高等方面分析荆南河网衰退的原因.研究结果表明,江湖关系变化调整与三口分流道泥沙淤积是荆南河网衰退的根本原因;下荆江裁弯、洞庭湖面积与容积的减小、葛洲坝和三峡水库的蓄水运用以及下荆江河势控制工程等加速了荆南河网衰退的进程.     

灞河流域气候变化及其对径流的影响研究

根据1961—2010年的灞河流域内的逐月水文气象数据,采用Mann-Kendall法对水文气象要素进行变化趋势分析,采用双累积曲线和复回归模型进行径流量的气候变化响应研究。结果表明:流域内年径流量显著减少,年平均气温和年降水量均无显著的变化趋势,仅仅表现为气温略升高、降水稍减少;气温变化和降水变化对径流量的影响各自存在3个突变点,突变点前后径流量增加或减少的变化明显,由回归分析可知,气温升高、降水减少是径流量减少的主要原因。     

三峡工程运用后荆江与洞庭湖关系变化分析

本文利用三峡工程蓄水以来的实测资料,从荆江河段水位、荆江三口分流分沙比以及城陵矶水位变化等三方面阐述了荆江与洞庭湖关系的变化,得到以下认识：三峡工程蓄水以来上荆江河段中、低流量下水位有一定程度下降,大流量下水位基本变化不大,而下荆江河段同流量下水位略有下降;荆江三口分流分沙比无明显变化趋势;城陵矶在干流同流量下水位下降幅度较小;但三峡水库的调蓄作用将会导致荆江河段水位、荆江三口分流以及城陵矶水位在中枯水期发生一定的调整,并在此基本上预测三峡工程蓄水后荆江与洞庭湖关系将基本维持现有的格局。     

北江干流中下游水沙特性变化及建库影响

定量研究水库的拦沙效应是揭示水库对河道泥沙输移影响的关键之一。在对北江干流中下游近60年水沙特性变化分析的基础上，运用干、支流主要控制水文站实测资料，估算梯级水库拦沙量；基于Brune拦沙率方法，提出北江干流梯级水库综合拦沙率修正式，研究水库拦沙对下游河道输沙量减少的影响。结果表明：（1）与1956—1999年相比，2000—2005年石角站年径流量仅减少6.16%，年输沙量则减少39.17%。其中，干支流水库拦沙合计约142.59万t/a，约占石角站减沙量的52.34%；水土流失工程措施减沙量约占18.83%；径流量减少引起的减沙量约占5.07%。（2）采用修正式计算，现状条件下（2012—2016年），干流梯级水库综合拦沙率约为12.81%，与实测值较为吻合。（3）2006年以来，库区泥沙淤积量与采砂量基本平衡，北江干流梯级枢纽水库拦沙率将在较长时间内维持现状水平。     

基于相关系数的水文序列分段趋势识别方法

分段趋势变异是非一致性水文序列的一种重要变异形式。本文提出一种基于相关系数的水文序列分段趋势变异识别方法（简称“R识别法”）,并对分段趋势变异的显著性进行评价。统计实验结果表明：R识别法对不含有分段趋势序列的误检率非常低,对含有不同类型分段趋势序列及折点前后子序列趋势变异程度不同的序列,正检率较高,说明R识别法对分段趋势折点具有针对性且识别精度高。运用R识别法对洞庭湖三口五站年最大洪峰流量序列进行分段趋势识别与检验,结果表明沙道观站、管家铺站和康家岗站序列均存在不同时间点不同形式的分段趋势变异,总体表现为洪峰流量减少,其主要与三峡水库的径流调节和下荆江裁弯有关。     

长江上游水流挟沙力与含沙量比值的变化规律北大核心CSCD

水流挟沙能力与含沙量的相对大小是判断河床冲淤的主要指标。本文基于长江上游主要干支流控制性水文站2010—2020年实测水沙资料,采用张瑞瑾水流挟沙力公式,分别计算了各站的水流挟沙力,在此基础上分析了水流挟沙力与含沙量比值(S^(*)/S)的变化规律。结果表明:除部分位于库区水文站小流量时S*/S小于1外,其余S^(*)/S均大于1,表明长江上游河道总体呈不饱和输沙状态;除金沙江向家坝站外,其余各站S^(*)/S随流量均呈先增加后减少的趋势,存在一个极大值点;2013年以后长江干流朱沱站和寸滩站同一流量条件下S^(*)/S较2013年前偏大,而沱江富顺站和涪江小河坝站2013年以后同一流量条件下S^(*)/S较2013年前偏小。研究成果对认识山区河流输沙特性、提升河道冲淤演变的预测能力等具有一定的参考价值。     

基于分位数回归的滦河流域降水及径流变化特性

目前对降水、径流变化特性的研究多集中于序列均值特征上,从分析结果无法了解降水、径流序列在分布尾端的变化情况,且易受异常值干扰。为解决上述问题,本文采用分位数回归方法分析了滦河流域降水、径流的变化特性。首先采用Pettitt变异点检测和Mann-Kendall趋势分析法对序列在均值特征下进行分析,结果表明各子流域年降水序列基本满足一致性,而年径流序列具有非一致性,呈现出突变变异;年降水、径流序列响应关系不明显。然后利用分位数回归方法对年降水、径流序列在高、低分位数水平下的变化特性进行分析,得出大部分子流域年降水序列在不同分位数水平下基本保持一致性,而年径流序列在高、低分位数水平下均表现出减小趋势,且高分位数水平下的减小速率较低分位数大;在高或低分位数水平下,部分子流域年降水、径流序列之间具有一定的响应关系;但对整个流域而言,径流序列主要受人类活动影响,年降水、径流之间的响应关系不明显。该结论可为降水、径流之间变化特性的研究提供新参考。     

气候变化和人类活动对灞河流域径流情势的影响分析

灞河径流决定其下游浐灞生态区的用水安全,开展其变化情势研究对有效管理区域水资源具有重要意义。基于灞河上游罗李村和中游马渡王水文站1959—2010年实测径流及流域降水、蒸发资料,采用肯德尔秩次相关法检验径流序列变化趋势、Mann-Kendall非参数检验法和累积距平法辨识各水文气象要素的突变点,并将累积量斜率变化率比较法用于定量计算气候变化和人类活动对灞河径流的影响程度。结果表明:11959—2010年间上游径流量相对稳定,但中游径流量有减少趋势,且在1988年发生突变后呈现出显著的减小趋势。2气候变化和人类活动对灞河上游径流变化的贡献率分别约为97%和3%,对中游径流变化的贡献率分别约为37%和63%。未来只有合理开发、开源节流并举,才能保障区域可持续发展。     

长江上游与洞庭湖洪水遭遇风险分析

为进一步揭示长江上游与洞庭湖洪水遭遇规律,本文以宜昌站和城陵矶站1951—2016年实测日均流量资料为基础,建立了两站年最大洪水洪峰、15日洪量、洪水发生时间及间隔时间的边缘分布函数,进而构建了基于Archimedean Copula函数的洪水发生时间和量级（包括洪峰和过程）的联合分布函数,解析了长江上游与洞庭湖洪水的遭遇风险。其中针对长江上游与洞庭湖洪水洪峰之间,以及它们的洪峰及其发生时间之间均存在相关性的特点,提出了一种通过建立两站洪峰及其间隔时间的联合分布来研究洪峰遭遇风险的方法。最后分析了三峡水利枢纽的运用对长江上游与洞庭湖洪水遭遇风险产生的影响。研究成果可为三峡水库优化调度和长江中下游的防洪减灾提供理论依据。     

应用极点对称模态分解分析径流时空演化规律

研究径流演化规律对水文预报和水资源合理配置具有重要意义。鉴于径流序列具有多时间尺度与非线性趋势混叠的特征,利用自适应、无基的极点对称模态分解（ESMD）将长江上游干支流8站的年、月、日径流序列分解为各模态分量和趋势余项,甄别大尺度循环和非线性趋势;利用周期图、趋势余项、时频分析,同时掌握径流周期、趋势、突变规律,并与现有方法对比分析。结果表明：时间上,主要存在2年、6年、10 ~ 11年的年际与6个月、1年、2年、4年、22 ~ 23年的年内周期规律。空间上,除朱沱站年内、年际径流呈增加趋势,其余站径流均呈减少趋势;8站的突变规律也不完全相同。ESMD能同时从周期、趋势、突变来挖掘径流水文特性,为径流时空演化规律分析开辟新思路。     

东江流域枯水径流变异根本原因分析

随着社会经济的发展,人口的增加,水资源的供求矛盾日益突出,枯水问题越来越受到广泛的关注。本文以东江流域为例,采用根本原因分析法(RCA法)归纳和探究了枯水径流变异的原因,并以因果树的方式直观地展现了其因果关系。首先对东江流域干流站点和支流站点枯水期径流序列变异分析后,发现干流4个站点径流发生了变异,且有明显联系;其次结合流域枯水期径流、降雨、蒸发、水库蓄水量数据分析,构建出东江流域枯水期径流变异因果树;最后综合分析得出结论:气候对东江流域枯水径流序列变异影响不大;影响主要来自于人类活动,导致序列变异的主要原因是新丰江水库和枫树坝水库的径流调节。     

特约文章：三峡水库下游河床冲刷与水位变化

为探析三峡水库下游河床冲淤与水沙输移之间的关系以及河床冲淤对洪枯水位的影响,采用三峡水库运用前后长江中下游水文泥沙和河道地形资料,分析归纳了主要水文站水沙变化、沿程河道冲淤分布和洪枯水位变化特征。研究表明：冲刷集中于枯水河槽既与洪水频次减少、中等流量持续时间加长有关,也与中等流量下河道冲刷率大、洪水流量下河道冲刷率小的特点有关;主冲刷带自上而下推移,目前仍位于荆江河段;粗沙（d > 0.125 mm）的年均输移量至监利基本可恢复至蓄水前的多年均值,城陵矶以下长河段冲刷主要是细颗粒冲刷导致;河道冲刷导致中枯水位明显下降,并在城陵矶以上沙质河段呈现加速下降趋势,但当流量大于平滩流量附近的临界值时,高水位变化不大,初步预估这种变化特点将在较长时期内保持。