百年尺度黄河上中游水沙变化趋势分析

根据黄河有实测资料以来的水文泥沙定位观测数据,利用非线性统计方法分析了1919—2012年黄河潼关以上河段水沙系列变化趋势。20世纪80年代中期以来水沙变化特点表明,黄河年径流量、年输沙量自20世纪80年代中期以来总体呈不断减少之趋势,而上中游水沙关系则早于20世纪60年代末已发生突变,1986年发生的突变属上中游同时发生的第2次突变。从百年尺度看,黄河水沙变化在1960年以前主要受到气候等自然因素影响,径流泥沙系列随降雨丰歉而出现相应的丰枯变化,之后黄河水沙变化受气候等自然因素和人类活动因素的双重影响,尽管不同时段降雨有丰歉变化,但径流量、输沙量都持续减少;近百年内年输沙量趋势度的绝对值明显大于年径流量趋势度的绝对值,中游的年径流量、年输沙量的趋势度的绝对值明显大于上游的;近30年是黄河水沙百年尺度中最枯的时段,其变化的突出特点表现在来水来沙量不断显著减少,水沙变化程度在空间上分布不均,泥沙主要减于中游而径流主要减于上游,水沙年内分配趋于均匀,来沙系数趋于降低,水沙搭配关系趋好。     

黄河水沙空间分布及其变化过程研究

本文对不同时期黄河水沙的空间分布及其变化过程进行了系统分析,研究结果表明,1950～2005年黄河年平均总水量约为593.5亿m3(其中包括水土保持减水量、干支流引水耗水量及河口入海水量),年平均总沙量约为17.9亿t(其中包括水土保持减沙量、水库拦沙量、引水引沙量、放淤固堤沙量、河道冲淤量及河口人海沙量),不同时期黄河水沙总量变化很大,但黄河总水沙量比基本稳定为0.03t/m3.1986年以来黄河下游来水来沙量减少的主要原因,一是上中游耗水减沙量增多,1986～1998年平均上中游水土保持减水和工农业引水等耗水量达213亿m3,水土保持减沙、水库拦沙、引水引沙和河道冲淤等沙量合计达8.57亿t,已分别占上中游总水沙量的45%和53%,二是自然气候条件改变,引起上中游1986～1998年平均总水量比1973～1985年减少约136亿m3,而上中游年平均总沙量只减少约0.7亿t,导致水少沙多的局面加重.由于自然条件的变化和人类活动的影响,黄河水沙空间分布更趋不合理,表现为主河槽萎缩、"二级悬河"加剧、河口退蚀等,引起小水大灾和生态恶化,防洪形势更为严峻,应通过水沙联合优化配置和泥沙资源化利用治理黄河的水沙灾害.     

黄河水沙变化与下游河道改造

20世纪80年代中期以来,进入黄河的水沙量及其过程发生了重大变化,潼关水文站水量和输沙量大幅下降,已由1919~1959年期间的平均水量426亿m3/年、输沙量16亿t/年下降到2000~2012年的231亿m3/年和2.76亿t/年,随着黄河上中游水土保持和生态建设的持续开展,预计未来50~100年潼关站年平均水量和输沙量将逐步稳定在210亿m3/年左右和3亿t/年左右。水沙变化关系到治黄方略的制定,关系到黄河的长治久安。为了顺应黄河水沙的变化,确保黄河防洪安全,实现下游河道不改道、河床不抬高的治理目标,本文提出了新的水沙条件下黄河下游河道治理的总体思路是:改造河道、解放滩区。具体措施包括:稳定主槽、缩窄河道、完建堤防、治理悬河、滩区分类。建议深入研究下游河道改造的方案与河道缩窄的可行性及其影响,为黄河下游河道改造提供科技支撑。     

三川河流域近30年水土保持蓄水拦沙效益分析

根据黄河中游三川河流域至2000年的水文气象和水土保持措施量资料，分析了流域近30年降水、水沙变化特点和治理进展情况；通过水沙量还原计算，并在地表径流量推求和降水指标计算优选的基础上，建立汛期天然水沙量计算公式，进而计算分析出70年代以来各年代的蓄水拦沙效益。结果表明，该流域水土保持措施的蓄水拦沙效益十分显著，尤其是80年代蓄水、拦沙效益和90年代的拦沙效益分别较70年代提高了22．7％、18．4％和23．5％。     

黑龙江卡伦山以上河段水沙特性及造床流量研究

根据黑龙江上中游洛古河、上马厂和卡伦山三个主要水文站多年实测水沙资料,分析了黑龙江上游及中游上段河道的水流输沙特性,并采用有效输沙流量法和马卡维耶夫法计算了该河段的造床流量.结果表明,黑龙江上中游水沙变化基本同步,统计时段年际变化呈减少趋势,年内水沙分布集中在汛期,输沙量占全年的90％以上;黑龙江上中游三个主要水文站的...     

80年来青海境内黄河干流水沙量的变化

青海境内黄河干流唐乃亥站实测年径流量1.997×1010m3，占黄河流域年径流量5.80×1010m3的34.4%，占青海境内黄河干流年径流量的90.6%。唐乃亥以上是黄河流域水量的主要供给地和水源涵养区之一。自1919～1998年经统计分析唐乃亥站80年来径流量和输沙量的变化特征，结果表明年径流枯水年和偏枯水年出现最多的年份是20年代和90年代，丰水年和偏丰水年出现最多的年份是40年代、60年代和80年代。境内输沙量的变化主要取决于径流量的变化。90年代青海境内黄河干流水沙量减少主要是由于年径流丰、平、枯的周期性变化和降水量减少引起的，是以自然因素为主的结果。境内年径流量的变化没有向减少趋势发展，水沙量的变化是稳定的。     

80年代黄河水沙基本情况及特点

本文对80年代黄河上、中、下游各河段的水沙基本情况及变化特性进行了全面介绍,阐述了气候变化与人类活动各种因素对黄河水沙变化的影响。80年代黄河的天然径流量超过600亿m~3,实测径流量只有400多亿m~3,人类活动是径流量变化的主要原因;80年代平均进入黄河中下游的泥沙量减少到8亿多t,是降雨与流域综合治理共同作用的结果。     

黄河下游河道萎缩的特点及其水文学背景

通过分析黄河下游1986年以来实测资料，探讨了黄河下游1986—1999年水文系列的特点和河道萎缩的特点，指出了上世纪80年代后期以来河道萎缩使河道泄流排沙能力降低，洪水位抬高，威胁堤防安全，河道萎缩还关系到流域的开发和水资源的利用。本文还分析了河道萎缩与水沙特征的关系及河道萎缩的形成条件，并提出了判别形成河道萎缩的水沙关系。     

黄河下游水沙变化特点

本文以黄河下游河段小浪底、花园口、高村、艾山、利津水文站1950—2016年水沙资料为研究对象,通过实测资料分析与理论分析对黄河下游水沙特点进行研究。结果表明:近70年来黄河下游沿程各水文站年水沙量整体上呈现减小的趋势;水沙年际间、年内分配不均匀;1986年后下游水沙关系明显恶化,2003年后水沙关系又得到明显改善;近年来黄河下游大流量减少,小流量增多,输水输沙主要集中在1000~4000m~3/s洪水中;确定保证下游微淤甚至冲刷的来沙系数应不超过0.01kg·s/m~6。分析黄河水沙变化特点,掌握其变化规律可为缓减黄河下游水沙关系,完善治黄方略提供条件。     

黄河上游泥沙级配变化规律分析

由于受地形、环流的影响以及下垫面的不同,黄河上游流域水沙异源,进入20世纪90年代以来,黄河上游水沙发生了较大变化,水沙量不断减少,进而造成各粒径组沙量的减少,本项目依据长期实测水文资料,对黄河上游流域水资源特性、河流泥沙分布状况、泥沙颗粒组成及规律、水利工程对河流泥沙的影响进行客观分析,论述黄河上游水资源特性及河流泥沙组成,找出黄河流域悬移质泥沙颗粒变化规律。揭示了黄河上游的泥沙组成及变化规律,对黄河上游可持续开发及生态环境保护具有重要意义,为进一步研究治黄对策及黄河上游治理开发提供科学依据。     

黄河口水沙变异特征研究

根据利津水文站的实测水沙资料,分析了1950年以来黄河口水沙的变化特征。结果表明,1986年以来进入河口的水沙量、水沙年内分配和年际变化、水沙搭配、洪水特性等均发生了特征性变异,即枯水枯沙年连续出现时间长,年际变幅减小;10月份水沙特征已接近非汛期,洪峰流量逐年减小;汛期约50％的时间、全年有72．8％的时间流量小于500m^3／s;小流量级径流量和挟带泥沙量比例增大,大流量级径流量和挟带泥沙量比例减小;输水流量级已由2000m^3／s以上降到了1000m^3／s以下,3000m^3／s以上流量级输沙比例减幅达43．35％。     

长江上游水沙变化分析

初步分析了长江上游屏山站、北碚站以及宜昌站近5 0年来的水沙变化趋势。分析结果表明：长江上游年均径流量变化比较平缓,总体上波动不 大,近几年有增加的趋势;输沙量总体逐渐减少。屏山站1980-2000年输沙量偏高,2001-20 05年输沙量则有减少的趋势;北碚站水沙变化趋势完全一致,但输沙量减幅更甚;宜昌站80 年代以来输沙量一直呈下降趋势,尤其是90年代以来输沙量急剧减少。     

小理河流域产汇流特性变化

通过对小理河流域1959年以来的降水、径流、泥沙、蒸发等水文要素的分析，揭示了该区水文要素的变化趋势：降雨量呈逐年代减少的趋势，而径流量在20世纪60～80年代逐渐减少，90年代有所增大，但还未达到60年代水平；年降雨量减少的幅度并不大，但径流量减少的幅度较大，而输沙量的减少则非常显著。     

论黄河水沙变化趋势预测研究的若干问题

1980年代中期以来黄河水沙情势发生了巨大变化,明晰其过程、特征及水沙变化研究的关键所在,有助于聚焦核心科学问题,重点攻关,为黄河流域生态文明建设提供科技支撑。本文系统分析了黄河流域1950—2016年水沙变化过程,梳理了不同阶段各家水沙变化趋势预测成果,辨析了趋势预测结果差异显著的原因。研究表明:黄河水沙锐减,时空减幅不同步,年内利于输沙的流量持续时间和水量、沙量都在减少,含沙量则与水利水保工程建设呈现协同的阶段变化,黄河水沙异源的空间分布格局仍然持续;黄河水沙变化趋势多借助于"水保法"、"水文法"和"物理过程模型法"等开展预测,不同时期的预测成果差异显著,其中机理和机制等的认识不足、评价技术等的缺失及预测条件变化的不确定性等是导致差异显著的主要原因。今后需加强黄河水沙变化机理、措施的群体效应、预测结果可信度评估和治黄策略等关键科学问题研究,为准确预测新情势下黄河水沙变化趋势提供理论基础。     

黄河流域多沙粗沙区植被覆盖变化与减水减沙效益分析

通过遥感手段和数字流域模型,研究了黄河流域多沙粗沙区近10来年的植被覆盖变化及其减水减沙效益。研究表明,多沙粗沙区90年代末期与80年代末期相比,植被覆盖度增加区域大约占50%,植被覆盖度没变化区域约占48%。植被覆盖度的变化导致了流域水沙条件的变化,90年代末期植被覆盖条件下,植被措施的减水减沙百分比不高;不同的降雨过程,植被措施的减水减沙效益有一定的差别;从不同降雨过程多年平均看,近10来年植被措施年均减水2.63亿m3,减沙1.13亿t,减水减沙比为2.75,即减1亿t沙的同时减水2.75亿m3,减水百分比为7.61,减沙百分比为10.56,减沙效益大于减水效益。     

黄河流域近百年产沙情势变化

基于实测降雨、水文、坝库拦沙、灌溉引沙和河道冲淤等数据,分析了1919-2016年黄河潼关以上流域实际产沙量、产沙强度和不同时期下垫面在多年平均降雨情况下的产沙能力变化。结果表明,20世纪30年代以后,流域产沙能力逐渐增大,至50~70年代达到顶峰;80~90年代以后,流域产沙逐渐减少,其中2010-2016年流域产沙强度只有1919-1939年的23%。1919-2016年流域年均产沙量为13.7亿t。在多年平均降雨和1919-1953年下垫面情况下,潼关年均来沙量应约为14.6亿t;至1956-1975年,该值达到16.6亿t。     

黄河下游淤积物中粗泥沙含量的分析

通过实测输沙资料和淤积物取样分析发现．黄河下游的河道淤积物中粒径≥0．05mm的泥沙含量多年平均值(1950-1995年)大约为40％，粒径≥0．025ram的混沙含量多年平均值(1950——1995年)约为70％。从各年代不同粒径泥沙的百分含量来看．粒径≥O.05mm的混沙百分含量有逐渐减小的趋势，50年代为42．1％．到80年代减少为37．2％．1990-1995年也只有35，4％．而粒径≥O．025mm的泥沙百分含量变化不大．基车维持在67％左右。同时．分析结果还表明淤积物中粒径≥0．025mm的泥沙占多数。     

长江下游天星洲的形成演变与主因分析

长江下游泰兴水道的天星洲形成发育于20世纪50年代初期,经历了50年代至70年代末的快速发育阶段,80年代初至90年代末的冲淤调整阶段,及90年代末以来的相对稳定阶段。研究表明:泰兴水道顺直放宽的河段特性以及江岸节点的挑流作用,形成大片缓流区,导致泥沙容易落淤形成水下浅滩,给天星洲的形成发育奠定了重要基础;而上游嘶马弯道20世纪50年代至70年代末的大规模江岸崩退,则给天星洲的快速形成发育提供了充足的泥沙来源。通过深入探讨天星洲的形成主因,分析其历史变迁过程,掌握其演变规律,为本河段的航道整治与岸线开发提供科学依据。