长江上游地面侵蚀与河流泥沙问题的探讨

长江泥沙从地面侵蚀开始至控制站泥沙输出是一个复杂的泥沙运动系统。根据长江上游不同产沙区的分布特点;地面侵蚀物质颗粒较粗,归槽率较低,藕节状河谷地貌所造成的河流淤积,使输移比远小于1;加上工程栏蓄的影响;从而阐明五十年代至今长江上游地面侵蚀增量没有在干流测站的泥沙资料中引起系统偏离。     

应用分形原理建立小流域泥沙输移比模型

长江上游川中紫色土丘陵区是三峡库区的主要产沙源之一.在以小流域为单元的水土保持治理工作中,小流域治理的规划、设计及治理后减沙效益的评价均需要对小流域的地面侵蚀量、泥沙输移量进行定量评价和预报.通常小流域的输沙量通过水文泥沙测站监测资料获得,但由于种种原因,在许多地区没有水文泥沙测站,利用长江流域的地形资料,应用分形理论的自相似原理,探讨泥沙输移比与小流域集雨面积的关系,并得出泥沙输移比(SDR)的统计模型.该模型可用于估算紫色土丘陵区资料短缺小流域的输移比和产沙量.     

泥沙输移比尺度依存及分形特征

泥沙输移比是连接流域地面侵蚀与河道输沙的纽带,是反映流域侵蚀产沙及输移能力的指标,对正确评价水土保持减沙效益与生态建设宏观决策有重要意义。本文基于对国内外泥沙输移比研究的系统梳理,探讨了流域泥沙输移比的尺度依存及分形特征。分析认为：泥沙输移比在其内涵中深刻体现了对尺度的标定;国内外不同区域内流域泥沙输移比具有尺度依存性,并有严格的尺度域;泥沙输移比可以由分形维数来定量描述,即由1km2左右的典型流域单元的泥沙输移比值和流域的分形维数来建立尺度上推或下推的测算模型。本研究结果明确了泥沙输移比研究不能割裂“尺度性”这一学术认知,并为泥沙输移比尺度效应及转换研究提供了新的思路。     

应用输沙量推演流域侵蚀量的方法探讨

鉴于至今还没有一个有效获取流域侵蚀产沙量的方法,在分析悬移质泥沙与侵蚀泥沙之间的数量与粒配关系的基础上,阐述了应用输沙量推演流域侵蚀量在理论上的可能性,但却存在着难点,且主要表现在水文站数量不足与区域分布不均、流域内的生态环境复杂与区域差异大、水文站输沙量观测记录起始时间不同步、及新技术应用存在时空条件的局限性。结合与侵蚀产沙和泥沙输移比相关的定性与定量指标,提出了应用输沙量推演流域侵蚀量的方法,即"层次类剔法",来计算与评估流域侵蚀量和泥沙输移比,具体的操作过程是首先制作一幅流域地貌类型地块图,然后是逐类型、逐类型地块的侵蚀量计算和沟道流域泥沙输移比的判断,最终获取流域不同地块的侵蚀强度和流域泥沙输移比。本研究结果可为水土流失监测点的选择提供科学依据,同时对解决流域的泥沙问题也有重要的启迪作用。     

黄河流域泥沙输移比与流域尺度的关系研究

泥沙输移比是研究流域泥沙侵蚀与泥沙入河量关系的指标。通过对黄河、延河、杏子河、纸坊沟四级流域尺度上泥沙输移比的研究,分析了黄河流域泥沙输移比与流域尺度的关系。结果表明,杏子河流域泥沙输移比大于1,而黄河、延河、纸坊沟流域的泥沙输移比均小于1。在黄河、延河、杏子河三级流域中,流域泥沙输移比随流域尺度增大呈明显减小趋势,而杏子河与纸坊沟流域的泥沙输移比随流域尺度增大而增大。随着流域尺度增大,被侵蚀的泥沙在输移过程中沉积下来的概率增大,就可能出现泥沙输移比随流域尺度增大而减小的现象,但这种可能性能否转化成现实,还受制于流域其他因素的影响。     

长江上游地区的输沙量及其时空分布的统计分析

在长江宜昌以上地区干支流各站径流和泥沙统计资料的基础上,作了三个方面的分析研究:输沙量的地区分布;输沙量年内分配和年际变化;输沙量的成因及变化趋势分析。输沙量的多寡取决于泥沙的产沙因子和输移泥沙的动力因子。我们依据这一基本概念,分析了我国重点产沙输沙和次严重产沙输沙地区的必然性。于是从实测资料的统计和泥沙输移量的成因两方面论证了金沙江和嘉陵江流域是长江上游两个重点输沙区域,而且又是我国次严重的水力侵蚀区。在我国无论是严重的和次严重的水力侵蚀区都是分布在全国400mm等雨量线两侧。因为这些地区既具备充分的沙源,又有足够的输移能力,这是最基本的原因。同样,泥沙的年内分配和年际变化也可从中得到清晰的认识。文中同时指出人类活动特别是现代化的人类活动,它一方面具有加速产沙、输沙能力,另一方面也可起到抑制产输沙的双重性作用,应予以十分重视。     

泥沙灾害类型及成因机制分析

由水力或重力侵蚀形成的泥沙有二重性作用，即泥沙既能致灾，又能成为宝贵资源，根据泥沙致灾过程和特性，泥沙灾害可以分为直接灾害和间接灾害；滑坡和泥石流为前者，由泥沙引发的洪水灾害为后者。以黄河下游为例，论述了间接泥沙灾害形成的必备条件是：中上游的强烈侵蚀产沙，强烈的沟道与河道泥沙输移，河道泥沙堆积空间制约，水沙关系不协调。     

长江上游成为第二条黄河的可能性及其防治对策

从气象因素和下垫面因素出发，重点针对长汀上游地区的金沙江和嘉陵江流域两个主要产沙区地表侵蚀和河流泥沙输移特征、来水来沙条件，以及人类活动对水土流失的影响程度，分析了长江上游成为第二条黄河的可能性。认为气象因素是影响重点产沙区沙量变化的关键因素，而长江上游地面物质侵蚀最和河流泥沙的发展主要受人类不合理的社会经济活动影响。由于长江上游地区水热条件和地貌凋整具有相对的稳定性，并考虑“长治”工程积极开展水土保持的综合治理工作，长江上游的河流泥沙在相当长的一段时期内不会发生显著变化。最后还根据该地区的现实情况，提出了进一步防治水土流失的对策与建议。     

黄河泥沙与环境

该书是依据流域系统原理,宏观地论述黄河泥沙侵蚀、输移、堆积过程的专著。全书共分十章:第一至五章以翔实资料论述了黄河中游的侵蚀产沙环境、侵蚀产沙地层、侵蚀产沙类型和方式、侵蚀产沙的时空分布及趋势、粗泥沙的来源及其对下游河道淤积的影响。第六章论述了流域沟道与河道泥沙输移特征;第七至九章论述了黄河泥沙堆积环境、泥沙堆积的时空特点、现行河道的泥沙淤积形式与前景;第十章论述了控制下游泥沙灾害的对策与措施。     

中国－德国关于不稳定泥沙输移双边学术讨论会论文目录

中国－德国关于不稳定泥沙输移双边学术讨论会论文目录ＥｒｉｃｈＰｌａｔｅ：引论－泥沙输移和侵蚀问题要考虑不稳定性王兆印：不稳定和非均匀流中泥沙输移的研究ＳｉｌｋｅＷｉｅｐｒｅｃｈｔ建筑物对泥沙输移的影响王廷贵：分流对黄河下游的影响ＷａｌｆｇａｎｇＫｒｏ...     

流域输沙模数与流域面积关系研究

提出至今所有流域泥沙输移比与流域面积关系其实质都是流域输沙模数与流域面积的关系。前人的流域输沙模数与流域面积关系的研究结论认为一般都是呈现反比关系,黄河中游流域输沙模数与流域面积不是这样的关系,这是一个特例。本文通过三个不同层面,即长江干流、黄河干流,长江上游、黄河中游主要支流及任意流域的流域输沙模数与流域面积关系的分析研究,认为黄河中游流域输沙模数与流域面积不是反比关系,这不是特例。因为,长江上游无论是干流还是支流或任意流域的流域输沙模数与流域面积同样不存在一个规律的反比关系。流域输沙模数与流域面积的真正关系不是受控于流域面积的大小,而是取决于流域所在区域的地质构造单元的性质、地貌类型及土地利用的合理性等多个因素,其中最本质的是地貌类型、地质构造单元的活动性质及控制面积。本研究可以推进河流泥沙学科的发展、开拓环境学科的研究思路和有助于流域大型水库的泥沙淤积前景的科学预测;同时对流域尺度转换理论在地学中的正确应用的可能性也是有重要的启迪作用。     

宽级配卵石推移质输移随机过程的分维研究

深入探讨、分析长江三峡工程上游河道宽级配卵石推移质输移特点及其随机过程，更清楚地认识三峡工程回水变动区河道泥沙运动规律是一个很重要的研究课题。本文应用70年代发展起来的现代数学手段分形（分维）几何学，R／S分析，对长江上游年来沙量过程进行分形特性分析，用R／S分析计算其分形维数，表明长江上游悬沙和推移质年沙量的分形维DH分别为1．321和1．378；赫斯特数H分别为0．679和0．622，均大于0．5，根据分形几何学，R／S分析原理，说明三峡工程上游来沙量发展过程发现为正相关，是具有持久记忆性，周期性的随机过程－分式布朗运动过程，长江上游沙量发展趋势有可能表现为：良性循环或恶性循环”两种，长江上游来沙量必须依靠持久的水土保持治理和水库群拦截，否则会出现恶性循环的可能，文中用分形几何学，R／S分析方法对宽级配卵石推移质输移实测随机过程进行计算，结果表明对测量时间间隔8－9分钟的采样，所获得的输沙率随机过程的分组数DH＝1．47（H＝0．53），接近马氏过程（DH＝1．5），测量时间间隔3分钟的采样，所获得的输沙率随机过程的分维数DH＝1．33（H＝0．67），为非马氏过程，表明过程具有持久记忆性和周期性。     

近40年来长江上游干支流悬移质泥沙粒度的变化及其与人类活动的关系

以实测资料为基础,研究了长江上游干支流5个代表站即金沙江屏山站、岷江高场站、乌江武隆站、嘉陵江武胜站和长江宜昌站的悬移质泥沙粒度随时间的变化。研究发现,近40年来长江上游不同的水沙来源区和干流控制站的悬沙粒径均呈现出明显的减小趋势。长江上游干支流悬沙粒径的细化趋势,与水库的修建有密切的关系。长江上游的水库均以蓄水发电和灌溉为目标,水库拦截了来自库上游流域的泥沙,其中粗颗粒部分淤积在库内,使得经水库下泄的泥沙显著变细。长江上游干支流绝大多数河流为沙卵石河床或基岩河床,已建水库下游河道均为沙卵石河床,通过水库下游的冲刷得到的细泥沙补给是很有限的。由于床沙中含细颗粒泥沙少,水库下泄的清水无法通过冲刷河床来得到大量泥沙的补给,故经过长距离的水流-河床相互作用后,因水库拦沙而显著变细的悬沙粒径不会因河床冲刷而明显增大。长江上游流域内大规模的水土流失治理收到了明显成效,使重点产沙区的产沙量减小。各种水土保持措施的实施,拦截了较粗的泥沙,也会使进入河道的泥沙粒度变细。运用多元回归分析方法,研究了不同水沙来源区悬沙粒度的变化和两个重点产沙区产沙量的变化,对宜昌站悬沙粒度变化的影响。运用所建立的多元回归方程式,可以根据上游各站悬沙粒径特征和两个重     

黄河下游窄河段挖河固堤启动工程减淤效果模型试验研究

通过河工模型试验，研究了黄河下游朱家屋子－西河口河段挖河固堤启动工程的减淤效果。分析表明，挖河后在一定时段内和试验水沙条件下，有一定的减淤效果，挖沙减淤比为0．76左右；开挖段的回淤量对挖河减淤效果影响很大。由于黄河水沙特性和河床演变的复杂性，还有不少关键技术问题需要进一步研究。     

长江上游推移质泥沙输移研究

 针对目前长江上游精度较高的推移质输沙率公式还未公认接受的现状,利用长江上游8个测站（点）共计1 290组推移质运动实测资料,点汇无因次水流强度指标和泥沙输移强度相关关系,发现无因次W*Φ的关系较好。然后根据输沙率公式的标准化对其关系式进行回归分析,并利用实测资料对回归公式进行了验证。结果表明,该公式较适用于长江上游河流的推移质输沙率公式,推荐在长江上游河流使用本文回归公式。     

长江流域泥沙资源供需矛盾及对策

针对长江含沙率较小但输沙量较大的特点,需要采取一定的措施,在减小或避免其泥沙致灾的同时,将其加以合理利用,实现减灾兴利。根据长江流域干支流主要控制站的水沙实测资料,统计分析了包括三峡水库蓄水运用以来近50余年的长江上游、三峡工程坝下游干流河道与洞庭湖水系、鄱阳湖水系及支流汉江的泥沙输移变化,阐述了长江流域泥沙资源化的主要表现,揭示了长江流域泥沙资源的供需矛盾,并提出了相应的缓解对策。     

长江三峡工程库区丰都复建港区港址选择研究

通过拟复建港区河段的二充场计算，分析了名山镇港区，新城乡港区及丁庄溪港区前沿的水域条件，说明拟建的港址和结构型式可行，本文还通过二维水流泥沙数学模型计算了三峡水库成库后50年长江丰都河段泥沙淤积情况，分析了三个港区的淤积对港区的影响，本项研究为长江丰都县港区建设的可行性提供了科学依据。     

长江上游推移质泥沙输沙率公式检验

适用于长江上游的推移质输沙率计算公式还未得到普遍接受。选取八个代表性公式，采取分散度比较法，利用长江上游8个测站（点）共计1290组实测资料对其进行检验。分析发现：（1）Engelund-Hansen公式精度相对最高，Yalin公式次之；若计算水流强度和输沙强度大的河流（如乌江、虎跳峡上峡口）时，Park公式计算精度较高。（2）各家公式并不适用于受下游峡谷洪水期雍水影响的河段（如奉节河段）。     

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。     

河口高浑浊带航道回淤影响因子分析方法研究

针对河口高浑浊带区域的航道回淤影响因子分析问题,研究提出了一套合理的分析方法。采用了理论模型计算、实测资料分析和相关性分析等技术手段,以长江口深水航道为例,计算比较了冲刷动力、淤积动力以及满足淤积条件的近底层含沙量等因子对航道回淤量的影响,并提出了满足淤积条件的小流速时近底层高含沙量是直接影响长江口高浑浊带区域航道回淤量的主要因子。这一结论通过洪枯季对应数据的差异比较得到了验证,也表明了所提分析方法的合理性。