大理河流域水沙变化重要问题分析

采用基于水文统计的冥函数型经验模型或线性模型等,对大理河流域水沙关系、减沙效益与林草措施占比和坝地配置比的关系进行了分析。结果表明:20世纪60—80年代流域暴雨洪水关系散乱,90年代以来暴雨洪水关系密切,近期暴雨产洪水平明显降低;流域洪水泥沙关系非常密切,不同年代没有发生趋势性的改变;80年代以来,流域年平均来沙系数呈明显的增大趋势,近期有所减小;现状治理条件下水土保持措施减沙效益与林草措施占比呈明显的正比关系;减沙效益的大小不仅与林草措施占比有关,更与林草措施质量及配置部位密切相关;现状治理条件下取得最大减沙效益的坝地最优配置比约为4.2%。     

泾河流域水沙变化水文分析

1990 1996年泾河流域水沙变化特点为 :①年输沙量及洪水输沙量比 80年代明显增大 ,增幅分别达 47%和 49% ;②“96·7”洪水干流泾川和杨家坪水文站实测最大洪峰流量分别达 3 3 2 0和 5 0 60m3 /s ,均为建站以来的最大值 ;③单位毫米汛期降水产洪产沙量为 5 0年代以来最大。“水文法”计算结果表明 :1970～ 1996年 ,泾河流域年均总减水量 7.85 1亿m3 、总减沙量 0 .70 9亿t ,其中人类活动减水减沙居主导地位 ,年均减水 5 .487亿m3 、减沙 0 .5 5 9亿t ,分别占总减水、减沙量的 70 %和 79% ;降水影响年均减水 2 .3 64亿m3 、减沙 0 .15 0亿t。     

五华河流域水土保持与河流泥沙变化分析

土壤被侵蚀后，经暴雨径流的搬运进入河流，导致水土流失并形成河流泥沙；河流泥沙的变化，与流域内的水土保持状况有着密切的联系。通过分析五华河流域的降雨、径流、泥沙等水沙对应关系，重点分析该流域内水土流失治理工作前后的水沙变化情况及变化规律，建立流域年径流产沙关系，分析流域的水土保持减沙效益。     

大暴雨作用下黄土高原典型流域水土保持措施减沙效益研究

正确评估大暴雨条件下流域水土保持措施的减沙作用,可为科学揭示流域侵蚀产沙变化的驱动机理提供理论支撑。综合采用改进的水土保持成因分析法、林草植被减沙模型和分布式土壤侵蚀模型,对近10年大暴雨作用下4个典型流域的水土保持措施减沙作用进行了系统分析和研究。结果表明:佳芦河流域水土保持措施在"2012.7.27"大暴雨中减沙效益为65.4%;杏子河流域在"2013.7.12""2013.7.25"和"2013.7.27"三场连续降雨中,水土保持措施减沙效益分别为56.5%、40.7%和36.5%;西柳沟流域上游在"2016.8.17"大暴雨中,林草植被措施减沙效益达84.2%;岔巴沟流域在"2017.7.26"大暴雨中,水土保持措施减沙效益为79%。大暴雨作用下水土保持措施减沙效益明显,但遭遇连续极端降雨情况,水土保持减沙效益会降低。     

大理河流域水利水保措施减沙能力及规律研究

利用大理河流域主要水文站1959～1999年间实测的水文泥沙资料,分析了该流域的降雨径流泥沙特性及其年际变化过程。应用水文法分析了大理河流域水利水保措施减沙效益及流域水沙变化原因。结果表明：大理河流域1970～1999年累计减洪量89.08亿m3、减洪效益35.6%,减沙量35.39亿t、减沙效益36.7%。     

陕北地区坝库参数与年均减沙效益关系研究

根据最新资料,对黄河中游陕北地区8条支流坝库控制面积占比、坝库单位面积库容等坝库参数与水利水土保持措施年均减沙效益的关系进行了研究,同时研究了陕北地区各支流水土流失治理度与水利水土保持措施年均减沙效益的关系.研究结果表明：①陕北地区年均减沙效益主要由坝库工程产生.年均减沙效益提高10%,坝库单位面积库容需要提高5万m3/km^2.要使流域水土保持综合治理年均减沙效益达到20%以上,坝库单位面积库容应在6万m^3/km^2以上.②在黄河中游多沙粗沙区,要实现40%左右的年均减沙效益,坝库单位面积库容应达到16万m3/km2以上.③陕北地区水土流失治理度与年均减沙效益呈正相关关系.二者关系可以明显分为两个区,其单位治理度的年均减沙效益基本相等.当第二区的治理度小于16%时,基本没有年均减沙效益.“川两河”要想取得10%以上的年均减沙效益,治理度至少应在30%以上.     

长江上游岷江流域水沙变化特征分析

岷江流域来水来沙过程对三峡水利枢纽工程的正常运行具有较大的影响.通过资料分析,初步认为该流域水沙年际变化主要为:岷江干流段水量变幅不大,沙量在彭山以上地区、彭山-五通桥及以下区域呈减少趋势;而其支流青衣江上游、大渡河上游水量有所减少,但沙量有所增加,来沙量占流域沙量的65%左右,但随着青衣江和大渡河的逐步开发,水利水电工程拦沙作用将逐渐增大,以致岷江彭山-五通桥区间段来沙量将来会有所减少.根据岷江流域主要测站资料分析,并结合流域内水库(水电站)建设情况,除降雨变化可能引起个别年份输沙量有所增加外,岷江高场站水沙关系1991年前无明显变化,但近期水沙关系发生明显变化,较其它年代同水量下沙量相对减小,其减沙原因主要是流域降雨条件变化及水库拦沙作用.     

黄河水沙调控体系建设初步研究

解决黄河水少沙多、水沙关系不协调的有效途径是增水(节水和外流域调水)、减沙(水土保持措施减沙,干支流水库拦沙,小北干流放淤)、调水调沙.完善的黄河水沙调控工程体系应包括黄河干流龙羊峡、刘家峡、黑山峡、碛口、古贤、三门峡、小浪底七大骨干水库和支流泾河东庄水库、沁河河口村水库、伊洛河陆浑与故县水库等,非工程体系主要包括水沙预报系统、不同空间尺度和不同时间尺度的水沙调控调度模型等.黄河水沙调控工程体系必须保证黄河水沙的多年调节、满足调水调沙对水流动力的要求、能够调节水库泥沙、满足小北干流放淤对水沙条件的要求、确保黄河不断流以及支持流域经济社会发展等.     

黄河头道拐站水沙来源空间分布及其影响因素

根据1950-2010年实测资料,采用不同时间序列对比和回归分析方法,对黄河上游沙漠宽谷河段干流6大水文站水沙关系变化、出口控制站头道拐水文站水沙来源的空间分布及其影响因素进行了分析,结果表明:1头道拐水文站径流主要来自兰州以上地区,泥沙主要来自兰州-头道拐区间支流。与基准期的1950-1968年相比,头道拐站1969-1986年和1987-2010年平均径流量分别减少10.1%和40.6%,年平均输沙量分别减少37.2%和75.4%。2宁蒙河段径流量减少主要发生在石嘴山-巴彦高勒河段,多年平均径流量减少52.2亿m3;输沙量减少主要发生在青铜峡-巴彦高勒河段,多年平均输沙量减少0.244亿t。宁蒙河段单位水量冲淤量随着头道拐水文站年平均来沙系数的增大有增大趋势,河道冲淤基本平衡的来沙系数约为0.0023kg·s/m6。影响头道拐水文站水沙来源空间分布的主要因素有气候波动、龙羊峡和刘家峡水库调节、工农业用水、水土保持综合治理等。     

长江上游水沙特性变化与人类活动的影响

长江上游人类活动频繁,水沙特性发生变化。为了探讨长江上游水沙特性变化与人类活动的关系,采用累积曲线法、M-K次序分析法和聚类分析法对长江上游干支流1950-2014年的水沙特性变化进行研究,分析了人类活动的影响。研究结果表明长江上游干支流年径流量没有明显的变化趋势,除金沙江年输沙量2013年前变化不大外,其他主要干支流水文站年输沙量显著减少,水沙搭配关系发生一定变化,来沙系数减小,河道输沙潜力提高,有利于河道冲刷。结合长江上游水沙变化的特征,分析了流域水土保持、水库拦沙、河道采砂、过度开发等人类活动对河道水沙变化的影响,不同的人类活动对河道水沙量变化的作用存在差异,其中水库拦沙作用明显。     

黄河水沙关系协调度与骨干水库的调节作用

提出了水沙关系协调度的概念,认为黄河协调的水沙关系是指长时段内维持下游河道(主槽)不淤或微淤的水沙搭配过程。黄河下游冲淤平衡临界来沙系数是0.01 kg·s/m6,采用来沙系数和冲淤平衡临界来沙系数相对关系建立了黄河水沙关系协调度表达式。当水沙关系协调度大于1,说明某断面来沙系数大于河道冲淤平衡临界来沙系数,河道呈现淤积状态,水沙关系不协调;反之,当水沙关系协调度小于1,说明水沙关系协调,且数值越小说明协调程度越高。小浪底水库拦沙和调水调沙提高了水沙关系协调程度,减轻了下游河道淤积,但是小浪底水库拦沙库容淤满后,黄河下游的水沙关系会变为不协调,河道仍将处于淤积状态。     

水沙变异条件下黄河下游河道横断面形态特征研究

通过对黄河下游各水文站1950～2003年实测资料的分析，探讨了过去50多年间黄河下游河道横断面形态变化过程及其与来水量的响应关系。分析得出，过去50多年间，黄河下游河道主河槽发生了明显的淤积萎缩，游荡性河段的萎缩程度大于弯曲性河段，平滩面积呈明显减小的趋势，宽深比有增大的趋势，但各河段河型没有发生转化；平滩面积随年来水量和当年最大洪峰流量的增加而增大，宽深比随来沙系数的增加而增大。由黄河下游排沙比与来水来沙的关系分析表明，黄河下游花园口～利津河段不淤积的花园口临界年均来沙系数约为0.012，临界年平均流量约为1850m3/s。综合分析认为，在目前下游河道来水偏枯的条件下，下游河道的平滩流量不宜也不可能太大，从维持中水河槽和满足流域经济社会发展需要考虑，在花园口年来水量为200～250亿m3时，花园口控制洪峰流量在4000m3/s左右、年均来沙系数不大于0.012的来水来沙过程比较合适。     

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。     

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。     

黄河口海洋动力输沙能力分析

采用数学模型和资料分析的方法对清水沟时期黄河入海泥沙的输移扩散规律进行了分析研究。通过数模计算得出：随着河口三角洲的演变，河口海洋动力输沙能力也相应变化，河口沙嘴突出岸线的程度越大，海洋输沙能力越大，输入外海的泥沙越多；对于特定的岸边界，海洋输沙能力的变化取决于入海水沙搭配关系，在入海沙量相同条件下，来沙系数越小，输送至外海沙量越多，反之亦然。通过实测资料分析指出：黄河口海洋输沙十分复杂，涉及岸边界、各种持续和偶发的动力等诸多因素。实测的冲淤分布往往是诸多因素综合作用的结果，很难分离出某种因素单独所起的作用。实测数据显示，河口泥沙冲淤分布与来水来沙条件相关性不强。但总的看来，黄河改道清水沟以来，1977-2000年间，来沙量偏少，输入外海泥沙的比例比其它流路时期偏大，排沙比达54％，平均每年输入外海泥沙的绝对量为2．83亿t。但具体到各个年份，不论是排沙比还是绝对量，年际间差异都很大，每年输入外海的沙量并不局限在2.3亿t。     

黄河下游水沙复杂变化与河床调整的关系

冲积河流具有自动调整的功能，针对不同的来水来沙和边界条件，河流会作出相应的调整。1986年以来黄河下游水沙呈现有效造床洪水峰值减小且出现频率下降，枯水历时大幅度增加和小流量对河道的造床作用加强等特点。本文通过分析黄河水沙变化特性，探讨了河床沉积与形态调整的变化。研究表明，黄河下游河道的冲淤特性与不同时期年均来沙系数具有较好的相关关系，当年均来沙系数小于0.015时，下游河道处于不淤的临界状态。通过小浪底水库调控水沙过程，保证一定规模的造床流量，对于塑造黄河下游合理的滩槽结构是非常重要的。     

黄河下游游荡性河段河弯发育与来水来沙的关系

黄河下游游荡性河道中河弯的运动与变形反映了河道的平面河势演变。研究表明,河弯的运动和变形与上游来水来沙之间存在密切的关系。本文采用相关分析方法讨论了黄河下游铁谢至高村河段中受工程控制较小、运动较为自由的河弯随水沙变化而演变的趋势以及与河弯演变相关性最好的累积水沙作用时间;分析了各年年径流量的权重变化对多年径流量与河弯特征的相关性的影响和河弯跨度与水沙之间的函数关系。研究成果对预测黄河下游河势演变趋势、科学调度小浪底水库以满足下游河势的要求具有一定的参考意义。     

黄土丘陵区产流输沙量对地貌因子的响应

地貌因素与径流泥沙关系分析是建立流域生态水文模型的一项基础工作。本文选取受人类活动影响相对较小的1959～1969年间的黄土丘陵区水文泥沙资料，分析了黄河中游黄土丘陵区的20余条支流的年均径流量、流域年均输沙量及年均径流系数与集水区面积、河道平均坡降、流域高差和流域干流长等地貌参数的关系。结果表明，在研究区内，地貌参数与流域径流量和输沙量之间表现出类似的变化趋势，即年均输沙量和径流量与集水区面积或河道干流长呈较显著的正相关关系，与河道平均坡降呈幂函数减少关系，而与流域高差未表现出某种趋势性变化特征。年均径流系数与地貌参数之间亦没有表现出明显的趋势性变化关系。     

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。     

近66 a来淮河干流水沙变化特征分析

为了分析淮河干流水沙变化特征,选定吴家渡水文站为代表性水文站,采用累积距平、M-K分析法、R/S分析法和Morlet小波分析法等方法,对吴家渡站1950—2015年水沙实测资料进行分析,研究淮河干流近66 a来水沙序列变化趋势、突变点及周期特征,并深入分析水沙条件突变及变化趋势的真实原因。结果显示:整体上淮河干流年径流量未呈现明显的增加或减小的趋势,但淮河干流来沙量则表现出明显的减少趋势,2000年后来沙量趋于稳定;淮河干流来沙变化具有较明显的阶段性特征,整体上呈现出多、少2个阶段的变化过程,发生突变的年份在1980—1984年之间,未来一段时间来沙量整体呈现减小的趋势;水库拦沙、农业种植改变下垫面、人工采砂及航道整治与河道疏浚的作用是导致淮河干流含沙量持续减小的原因;径流量第1—第3主周期分别为18,8,2 a,并且在未来短时间内将继续保持枯水期;输沙量整体上保持减少的趋势,第1—第4主周期分别为7,17,25,2 a,含沙量的第1和第2主周期分别为23,6 a,并且在未来短时间内将继续保持少沙期。研究成果可为淮河流域水资源管理与河道治理开发利用提供理论依据。