黄河源区弯曲河流滨河植被与河湾迁移的关系

为了解滨河植被对河湾横向迁移的作用,以及河湾迁移对滨河植被群落分布的影响,对黄河源区兰木错曲弯曲河段崩塌块、凹岸植被生物量和凸岸植被多样性进行现场调查统计,给出了河湾迁移速率的估算方法。结果表明:其迁移速率与凹岸植被生物量呈指数关系;河湾凸岸边滩的泥沙沉积在不同重现期洪水作用下,形成不同的植被条带,对应于5种典型的植被群落;河湾的横向迁移对滨河植被生态系统具有调节作用,形成一种牧草先增多后减少再增多的草场更新机制,原生演替不断循环进行,以维持草场的长期可持续放牧功能。     

白河河湾迁移速率及影响因素分析

白河为黄河源区典型弯曲河流,2016年和2017年对白河9处典型河湾进行了考察采样。分析表明,白河河湾凸岸植被呈环形条带状分布,一般有2~3个植被群落;湾顶从前至后的树木尺寸显示出明显的由低矮到高大的梯度变化。对凸岸树芯和圆盘样本进行年轮分析,获取了树木的分布和树龄数据,提出了通过树木年轮和距离计算河湾迁移速率的方法。通过绘制树龄分布云图找出关键样本,测算白河河湾迁移速率为0.38~6.1 m/a,与遥感影像估算得出的迁移速率基本一致。对白河河湾迁移速率与水流流速、河宽、滩高等数据进行回归分析,建立多元线性回归模型,结果表明水流流速和比降是白河河湾迁移速率的主要影响因素,迁移速率与流速和比降均成正比。     

不同入射角对河流弯曲演变的影响

水流经一定的入射角进入河道后,引起横、纵向的泥沙运动,导致床面形态发生剧烈变化,这对河道初始阶段的弯曲演变具有显著影响。通过自然模型实验的方法,借助模型小河来探讨这一过程。实验表明,入射角对河道初始阶段的弯曲演变具有显著作用,入射角改变了起始阶段的弯曲度和输沙规律,加速了河弯的出现,且随着入射角的增大,河道的弯曲度呈增...     

黄河源区滨河草甸对弯曲河流河道演变的影响

通过对黄河源区弯曲河流的6个河段进行水流特征和边岸植被特征等方面的野外调查研究,分析了河岸植被对弯曲河流河床演变的影响。结果表明:①黄河源区弯曲河流普遍发育于山地草甸和高寒草甸分布区,河岸植被发育良好,河流形态发育良好;②研究区6个试验点的植物种类繁多,以中生、湿中生植物为建群种或优势种,凹岸和凸岸的植被覆盖情况差异明显,凹岸植被生长时间长、植被群落相对稳定、物种多样性指数高、植株平均高度较高,平均覆盖度是凸岸的1.5～2.0倍;③凹岸草甸植被的淘刷主要发生在每年7—8月的洪水期,植被根系层下部因淘刷临空而坍塌形成护岸,从而减小了凹岸河湾演变速度;④发育良好的河岸植被不仅减轻了河岸侵蚀程度,而且提高了河岸土体的机械强度,有利于保持河湾形态的相对稳定性。     

黄河源区典型弯曲河流的几何形态特征

黄河源区支流白河和黑河位于青藏高原东北部若尔盖盆地的东部,河道蜿蜒曲折,是典型弯曲型河流,研究其弯曲河道的一般形态规律,有利于认识青藏高原弯曲河流的发育条件和形态特征。基于遥感图像、DEM和野外调查,利用ArcGIS提取了白河和黑河的河网,计算了沿程的纵比降,并测算了河道宽度、弯曲度、河谷宽度和牛轭湖数量。白河和黑河的统计河段平均弯曲度分别为1.68和2.46,黑河平均弯曲度大于白河的主要原因是黑河的多年平均流量和河道纵比降均小于白河。白河单位河长的牛轭湖数量沿程由多变少,黑河单位河长的牛轭湖数量沿程趋于均匀,且牛轭湖数量多于白河,说明黑河沿程保持更高的自然裁弯频率。     

河流泥沙磷迁移过程的数学模型研究

水体中磷的迁移转化过程,对于河流生态环境有着至关重要的影响。传统的水质模型缺乏对磷迁移转化过程机理和规律的深入探讨与分析。本文建立河流中水动力-泥沙-磷迁移过程的分相模型,在水流运动与泥沙输移模拟的基础上,从基本的化学反应出发,研究磷在河流中的迁移过程。首先,考虑天然河流中磷的来源及其不同形态,基于泥沙颗粒表面电荷非均匀分布的认识,利用修正后的表面络合模型研究悬移质泥沙对磷的吸附;其次,分析有氧与无氧条件下泥沙颗粒中铁/铝(氢)氧化物的不同形态,以描述磷在活性底泥层中的赋存形式;然后,重点关注河床冲淤变形,分析磷在河床表面的沉积与再释放。最后,本文设计磷水槽试验,分析泥沙颗粒运动对磷迁移的影响,并对模型进行验证。结果表明,泥沙运动对磷迁移有显著影响,磷浓度沿程分布与含沙量间存在较好的线性关系,尤其是溶解相磷;本文建立的模型可以合理地反映磷随着泥沙颗粒的迁移过程。     

构建黄河源区基于水循环的水文水资源测报体系

以水文水资源情势为核心的黄河源区环境生态系统近年发生了显著变化。文中对这种变化进行了分析,指出由于监测体系的不完备和不完善,黄河源区环境生态系统主要因素之间相互作用的物理机制无法弄清,对许多现象的解释仍处于“推测”层面,难以找到解决问题的有效途径。其后对构建基于水循环的黄河源区水文水资源测报体系的必要性及其基本思想和实践进行了介绍。     

基于数据同化校正参数的河流磷迁移估计研究

通过磷迁移数学模型合理估计磷在河流中的时空分布,对防治水体富营养化,抑制水华暴发具有重要的科学和工程意义。数据同化方法可以将模型和观测两种研究手段有机地结合起来,将观测数据融入模型,优化模型状态变量,校正模型参数,进而提高数学模型的模拟预报精度,并依托物联网技术将传统数学模型发展为实时数学模型。本文将粒子滤波数据同化算法引入到水动力-泥沙-磷迁移模型中,以实测的断面磷含量作为观测数据,在观测时刻优化磷含量估计结果,同时校正模型参数磷相平衡分配系数Kd,构建了水动力-泥沙-磷迁移模型同化系统。将其应用于长江上游寸滩至坝前河段的计算结果表明,所构建的同化系统在真实的河流中计算效果良好,可以有效地优化更新状态变量各相磷含量浓度,并反演出模型参数Kd随水沙水环境条件变化的动态变化过程,同化之后模型模拟预报磷输移过程的精度显著提升,为水质实时模型打下基础。     

基于油松年轮的白龙江上游降水重建及其水文意义

树木年轮因样本易获取、时间序列长、定年精确、容易保存等优点成为气候水文变化重建研究中最为重要的代用资料之一,受到国内外学者广泛关注。根据甘肃省南部白龙江上游流域油松(Pinus tabulaeformis)树轮样芯,建立区域树轮宽度差值年表,重建了白龙江上游区域近239 a来上年7月至当年6月的降水量序列,分析了1775～2013年该地区的降水变化特征,并进一步揭示了树轮序列所包含的水文信号。空间相关分析表明:差值年表重建的降水量变化能较好地代表白龙江上游流域降水变化;降水重建序列存在7.6,3.4～3.6,2.4～2.5 a和2.2～2.3 a的准周期变化,这可能与ENSO活动有关。相关分析结果表明:降水量对树木径向生长和径流量变化(r=0.699,p0.01)均具有显著影响,树木径向生长对降水量响应要早于径流量变化响应。上述研究不仅揭示了降水影响白龙江上游油松径向生长变化,还在一定程度上影响区域径流量变化,这为研究区水资源合理利用提供了参考依据。     

基于稳定同位素的策勒河流域山区河流蒸发损失估算

为探究昆仑山北坡山区流域水体蒸发损失垂直变化情况,基于2016年5-12月昆仑山北坡中段策勒河流域不同水体同位素数据,运用蒸发富集模型和稳定同位素（¹⁸O和²H）方法,研究了流域内不同水体的同位素时空变化特征,分析了策勒河流域的补给来源,并根据蒸发富集模型估算了流域内不同海拔地区同位素的蒸发损失。结果表明：流域内不同水体同位素的特征呈高山区贫化、荒漠区富集的趋势;策勒河河水与地下水存在密切的水力联系;策勒河流域在不同海拔的平均蒸发损失：高山区为24.99%、中山区为29.04%、荒漠区为35.00%。研究结果对理解区域水平衡及其对山区生态系统气候变化的响应具有重要意义。     

黄河源区弯曲河群分布与形态及边界条件

黄河源区发育众多的弯曲河流,从上游至下游依次形成4个弯曲河群:玛多-达日草原、若尔盖盆地、甘南草原和黄南草原弯曲河群。结合遥感影像与野外调查,研究黄河源弯曲河群的空间分布、形态特征及边界条件,结果表明:黄河源弯曲河群的河曲带宽度大于1 000 m的支流都属于若尔盖盆地弯曲河群,最宽为黑河(3 300 m),其次是白河(2 500 m),且牛轭湖分布最广泛的地区也在若尔盖盆地;平均坡降最大的是玛多-达日弯曲河群(0. 022),最小的是若尔盖盆地弯曲河群(0. 009);平均弯曲度最大的是若尔盖盆地弯曲河群(1.67),最小的是玛多-达日弯曲河群(1.19);弯曲河群的平均坡降与弯曲度大致呈负相关关系;弯曲河群的边界条件是滨河植被作用下的二元河岸物质,其上层为根土复合体,下层为非黏性砂层或卵石夹砂层。     

弯曲河道横向摆动过程数值模拟研究进展

对弯曲河道横向摆动的模拟方法,包括经验解析模型、二维数值模拟以及三维数值模拟的最新研究进展进行了综述,并分析了其各自的优缺点及局限性,提出了一些尚待进一步研究的问题。     

黄河下游游荡型河道整治效果评估

从河势流路稳定性和河床稳定性等方面分析了黄河下游游荡型河道整治对河势的控制效果。结果表明:经采用微弯型整治方案后,游荡型河段的主溜平均摆动范围逐渐减小,河流稳定性明显提高;每处工程稳定靠溜长度不小于2300 m、工程长4 500 m左右,可以基本稳定游荡型河道的河势,但主流仍会在一定范围内变化。     

黄河下游游荡性河道水位涨率偏大的主要影响因素分析

认为影响黄河下游游荡性河道水位涨率的因素是多方面的 ,河宽只是其中的原因之一。利用黄河下游花园口、夹河滩等水文站历次实测大洪水测流断面资料 ,计算了各水文断面不同槽宽的水位流量关系。在洪水涨水阶段 ,同样的流量涨幅 ,等河宽的平均河底高程变化 ,河南河道和山东河道没有明显差别 ,但河南河道的比降是山东河道的 2倍 ,同河宽的水位涨率必然小于山东河道。对游荡性河道已发生的几场水位涨率偏大的原因作了分析 ,认为游荡性河道十分宽浅 ,河势摆动频繁 ,大洪水时形成顶冲、局部壅水 ,它对水位涨率的影响远大于河宽缩窄的影响 ;复式河槽在洪水漫滩后 ,由于滩槽水流的动量交换 ,引起主槽的阻力增大 ,也是导致水位涨率增大的重要原因。     

长江源区和黄河源区降水量变化分析

利用长江源区和黄河源区22个气象站1961—2010年的逐日降水量资料,基于正态分布和Gamma分布,从概率角度讨论了两个源区的年、季节和日降水量的变化特征。结果表明：黄河源区年平均降水量和标准差均大于长江源区,近年来长江源区降水量明显增多,两者之间差异减小。两个源区年内降水量分布很不均匀,长江源区降水量大多集中于夏季,年际间丰枯差异显著;黄河源区降水量集中于夏季,年际变率随时间变化减小,降水稳定性增加;两个源区的日降水量以小雨为主,极端日降水量可达暴雨程度,近年来,随着形状参数和尺度参数的增大,日降水量概率分布有偏度和陡峭度减小的趋势,导致日降水量有所增大,进而影响到极端日降水量,使其有增大趋势。     

水库及河道整治对黄河下游游荡性河道河势演变的影响

研究了修建水库及河道整治对黄河下游白鹤镇至高村游荡性河道河势演变的影响,探讨了游荡性河道向弯曲性河道转化的可能性。认为经过水库调节后,进入下游的来沙量减少,洪峰削平及中水持续时间加长,有利于游荡性河道游荡程度的降低及向弯曲方向的发展;河道整治工程对于减小河道的摆动强度,稳定流路,促使河道由游荡向弯曲方向发展的作用是显著的。在小浪底水库下泄有利水沙条件下,若能利用现有的河道整治工程,并补充必要的河道整治措施,黄河下游游荡性河道有可能逐步转化为象高村至陶城铺河段那样的限制性弯曲河道。     

气候变化对长江、黄河源区水资源的影响

利用1961—2010年长江、黄河源区22个气象站的月降水量和月平均气温资料,分析长江、黄河源区的气候特征,用降水与蒸发的差值作为水资源量的代表,分析了气候变化对水资源的影响。结果表明,长江源区和黄河源区降水、气温和蒸发都有明显变化,尤其是近20年有明显增加趋势,但是两个源区的变化并不一致,黄河源区水资源量一直呈波动变化,而长江源区在最近10多年水资源量有明显增多现象。降水增多可直接增加水资源量,但是气温升高会促进蒸发,导致更多的水资源消耗,因此降水和气温的变化可相互抵消对水资源的影响,这是黄河源区水资源量变化不大的原因。但是近10多年长江源区气温显著增加,导致更多冰川融化,这可能是近年来长江源水资源量增多的原因。