2000年以来黄河流域干支流水沙变化趋势及其成因分析

鉴于2000年以来黄河流域的水沙特征发生了较大变化，采用M-K检验法对黄河干支流主要水文站2000~2014年的水沙资料进行分析，探究了干支流水沙的变化趋势及成因，并结合Yamamoto突变检验法进一步判断出更可靠的突变点。结果表明，与1950~2000年相比，干流各水文站径流量的减小比例沿程增大，支流水沙的减幅均大于干流；头道拐至潼关间的支流是影响该河段输沙量变化的主要因素，而龙门至潼关站间，渭河对该段干流的径流量影响较大；经Yamamoto突变检验法诊断后，排除20个虚假点，发现黄河干流径流量和输沙量在2000~2014年间分别出现5、6次强突变，而支流突变点分布散乱，与干流间无明显关系；干流径流量自2004年后为增加趋势，其M-K值于2010年后突破临界值上限1.96；中游年输沙量在2003年前均为增加趋势，2005年后呈减小趋势且在2008年后均突破临界值下限。     

不同因素对城陵矶水位变化贡献率的分析

为分析不同因素对城陵矶水位变化的贡献率,基于1955~2014年实测水文资料,利用Mann-kendall检验法、回归分析等方法分析城陵矶水位变化特征及其成因。结果表明,下荆江裁弯和葛洲坝的运行对城陵矶水位流量关系造成较大影响,同流量下城陵矶水位增幅明显,而三峡水库对城陵矶水位流量关系影响不大;1972~2002年水位流量出现"此消彼长"的现象,主要是因为干流顶托作用加强和断面逐年淤高对水位的抬高值大于因流量减小对水位的减小值所致;城陵矶水位于1967年发生突变,这与1967年中州子裁弯有一定联系,而四水入湖流量的减少是1977年流量发生突变的主要原因;通过构建模型,计算得出下荆江裁弯、葛洲坝和三峡水库的运行在各自所在时期对城陵矶水位变化的贡献率分别为50.3%、50.5%、56.8%。     

荆江门弯道近期滩槽演变特点及影响因素分析

三峡水库运用改变了下泄水沙条件,坝下游弯曲河型均呈现“凸冲凹淤”演变规律,以致碍航问题日益突出。为研究弯曲河型滩槽演变特点及其成因,以下荆江河段荆江门弯道为例,利用三峡蓄水后近15 a实测地形资料,采用逻辑推理及统计分析方法分析其影响因素并预测了航道变化趋势。结果表明:三峡工程运用后,凸岸边滩年际间呈持续冲刷趋势,冲刷位置不断下移导致河段展宽引起航道条件恶化;在平滩流量(20 000~25 000 m³/s)持续时间＞15 d的年份,凸岸边滩冲刷后退,反之淤长;冲淤幅度与年均来沙量,尤其细沙(d≤0.125 mm)含量密切相关,基本呈同步变化趋势;荆江一期工程实施后,在当前水沙条件下凸岸边滩会继续受冲,形成枯水双槽,航道条件将恶化。水沙过程的改变是弯曲河型滩槽演变的主要原因,遇大水且来沙量较少的年份,荆江门河段很可能出浅碍航,这可为下荆江弯曲河段航道治理提供一定的参考价值。     

各时段城陵矶水位变化特征及其成因分析

为进一步了解城陵矶水位的变化规律,采用线性回归法和原始资料观测法分析了城陵矶1955~2014年的水位流量变化规律及其成因。结果表明,年际间,城陵矶流量逐时段呈减小趋势,水位呈增加趋势,且流量变幅大于水位;年内,城陵矶水位逐时段出现了汛期5~10月流量大幅减小、水位小幅升高及枯季1~3月流量变幅小、水位显著升高的现象,前者主要是因为顶托作用加强和河床淤积共同造成,后者主要因河床淤积抬高水位所致;城陵矶极干旱年份(2006年)的水位较正常年份(2007年)出现了水位枯季不落、汛期不汛的现象,四水及区间汇流的增加是造成枯季不落的主要原因,而松滋、太平和藕池分流比的减小是引起8~9月城陵矶水位降低的主导因素。     

螺山站水位变化特征及其影响因素贡献率分析

为分析螺山站水位变化特征及其影响因素贡献率,采用回归分析、Mann-kendall检验等方法分析螺山站1954~2013年的水位、流量变化规律。结果表明,螺山站水位于1954~1964、2003~2013年呈减小趋势,1965~2002年呈增加趋势,且分别于1977~1979、2004年发生突变。1981~2002年较1967~1980年,1~3月份流量的改变对螺山站水位变化的贡献率分别为38.7%、33.5%、55.2%,河床冲淤及顶托作用的贡献率分别为61.3%、66.5%、44.8%。下荆江裁弯使得螺山站的水位抬升了1.98m,葛洲坝和三峡水库的运行使其水位分别下降了0.92、0.26m。下荆江裁弯、葛洲坝和三峡水库的运行对螺山站水位变化的贡献率分别为63.6%、28.1%、55.4%。研究成果可为长江中下游河道的防洪预报与调度提供参考。     

涉河工程影响下长江中游河道演变及水力特性变化研究

三峡工程运行后，长江中下游河道发生了长距离、长历时的冲刷，河道水位及形态出现显著调整，对长江中游河床的影响最为明显。以三峡大坝下游宜昌至螺山站河段为研究区域，探究了长江中游河床冲淤、深泓变化、横向调整、床面糙率变化以及岸滩植被生长等在三峡水库运行前后的变化规律，并分析其与同流量下洪、中、枯水位变化之间的联系。结果表明：三峡水库蓄水后，河床横向形态变化有助于岸线的展宽；2001～2009年间河床糙率显著增加，并自2009年以来河段粗化作用基本完成；而河段沿程深泓变化则与相应的中、枯水位的变化规律一致。该研究成果可为长江中游河道治理、防洪规划及蓄滞洪区的利用等提供理论参考。