三峡水库典型暴雨过程径流泥沙来源组成变化分析北大核心CSCD

近年来,受上游干支流水库拦沙、降雨变化和水土保持等因素的影响,三峡入库泥沙锐减,支流来沙占比增大且局地暴雨集中输沙等新现象逐步显现。基于长时间序列资料,分析了近40年来10场典型暴雨过程中径流和泥沙的来源,分析结果表明,长江上游主降雨带常位于嘉陵江、岷江和沱江流域,暴雨洪水的主要产流产沙区与主要降雨区基本一致。典型暴雨期间三峡入库径流地区组成变化不大,主要来自于金沙江、岷江和嘉陵江。在溪洛渡和向家坝水库建成前,三峡入库泥沙以金沙江流域占比最大,在溪洛渡和向家坝水库蓄水运用后,在场次暴雨中金沙江向家坝站输沙总量的占比不足1%,岷江、沱江和嘉陵江的占比显著增大。     

长江上游干支流的水沙变化及其与森林破坏的关系

本文以长江上游支流岷江、嘉陵江和长江上游干流控制站宜昌站的长系列水文资料对长江上游森林生态系统的环境功能、水文效应和森林破坏后的影响进行了分析。表明，森林可以显著增大枯水流量，可以显著削减中小洪水的洪峰流量，但对全流域性长历时暴雨所造成的特大洪水的削减作用是有限的。长江上游支流岷江和嘉陵江的输沙变化表现出一定的趋势，森林破坏和坡地开垦使河流泥沙增多；水库修建后，因水库的拦沙作用而使河流输沙量减少。但干流宜昌站则看不出明显的趋势性变化。解决洪水泥沙问题，单靠森林生态系统恢复是不够的，应该生物措施与工程措施(重点为修建水库)并重。     

长江上游径流变化趋势分析

研究长江上游的水资源问题,对于长江流域上游的水资源开发极为重要。利用Mann-Kenda11统计检验法,分析了长江流域上游5个主要控制站的径流变化。结果表明：岷江高场、嘉陵江北碚站的径流显著减少,长江上游干流控制站寸滩的径流仅微弱减少。通过径流累积距平分析,发现高场、北碚、寸滩站年径流量在1968年前呈增加趋势,而于1993年开始显著减少。长江上游流域径流变化可以1968年和1993年为界划分为3个阶段。     

怒江干流水沙年内分配特征及其变化趋势

怒江研究基础严重滞后于流域资源保护与开发利用的需求。利用怒江干流贡山、道街坝和木城3个水文站历年月径流和悬移质输沙观测数据,运用集中度与集中期、Mann-Kendall检验和R/S分析等方法,研究怒江干流1964-2011年水沙年内分配时空特征及其变化趋势。结果表明:怒江干流径流呈缓慢上升趋势,但输沙上升趋势明显;怒江干流悬移质输沙年内分配集中度明显高于径流,径流和悬移质输沙年内分配集中度时间上呈波动下降趋势,空间上呈从上游到下游递减的趋势;径流和悬移质输沙年内分配多年平均集中期均在7月中旬,较降水集中期稍有提前;怒江干流径流年内分配集中度未发生突变,悬移质输沙年内分配集中度在1977年开始发生突变,在1995年后下降趋势明显;怒江干流径流和悬移质输沙年内分配集中度未来仍将延续波动下降的趋势,且悬移质输沙年内分配集中度的下降趋势比径流更强。     

长江上游高洪水期泥沙输移特性

长江上游高洪水期(汛期)泥沙输移特性是决定三峡库区泥沙淤积的关键因素,直接关乎三峡水库使用寿命及综合效益的发挥。借助干、支流长系列水沙资料,分析了长江三峡水库入库寸滩站高洪水期泥沙输移特性,结果表明:近40 a来,寸滩站场次洪水中7 d洪量未出现趋势性变化,而7 d沙量显著减少,高洪水期输沙经历了“涨水输沙占优—涨、落水基本持平—落水输沙占优”的变化过程。2013年以前,寸滩站高洪水期径流及泥沙均主要来自于金沙江,而向家坝、溪洛渡水电站陆续投运后,2013—2019年寸滩站洪水场次(洪峰流量30 000 m³/s以上)共计14场。从径流来源来看,仅4场主要来自于金沙江,其余9场主要来自于嘉陵江,1场来自岷江;从泥沙来源来看,9场主要来自于嘉陵江,其余5场分别来自于沱江、岷江、横江,金沙江已不是寸滩站高洪水期过程中泥沙的主要来源区。研究成果可为三峡水库沙峰排沙调度、库尾减淤调度提供理论支撑,为长江泥沙治理提供保障。     

气候变化及人类活动对三峡水库入库径流特性影响分析

近年来,受气候变化、人类在长江上游兴建大量大型水库等活动的影响,三峡水库入库径流特性已较天然情况发生了较大的变化。为了掌握新环境下三峡水库入库径流的特性以及未来的变化趋势,收集分析了长江上游历年降雨情况和近20年兴建的大型调节性水库资料,并结合近年来三峡水库入库径流资料,对径流年内变化规律和年际变化规律进行对比分析,结果表明三峡水库入库径流具有以9年为周期的年际变化特性,年内分配更加平稳。考虑未来10年上游大型水库的兴建和投产情况,对未来三峡入库径流的变化趋势进行的定性分析结果表明,未来三峡入库流量年内分配过程将更加均匀。     

黄河干、支流径流量与输沙量年际变化特征

收集黄河流域干、支流21个主要水文控制站1950-2007年间年径流量与年输沙量时序数据,采用TFPW(Trend-free pre-whitening)-MK法检验年径流与年输沙长期变化趋势,并利用贝叶斯变点分析方法诊断时序数据突变点.结果表明,黄河干(除唐乃亥外)、支(除头站年径流外)流年径流量与年输沙量均呈现显著下降;干、支流年径流与年输沙序列下降变化中均存在显著突变点,除干流年径流序列在1968年前后和1985年前后有共同突变点外,其它序列突变点出现时间极少一致;干、支流年径流量与年输沙量的突变式下降是对流域降水变化与人为干扰复合响应的结果.     

昆明松华坝水源地水沙特征及变化趋势分析

径流与输沙变化是水源地健康的重要表征。利用昆明松华坝水源地中和水文站1961-2011年径流和1966-2011年输沙数据,运用集中度与集中期、R/S分析等方法,对松华坝水源地径流和输沙变化、年内分配及未来趋势变化进行了定量分析。结果表明:径流和输沙均呈下降趋势,2009-2011年连续干旱导致径流和输沙骤减;输沙年内分配集中度高于径流,径流和输沙年内分配集中度分别呈下降和上升趋势;径流和输沙分别出现26和24年的长周期,径流和输沙多年平均集中期分别出现在8月中旬和上旬,且均呈提前趋势;径流未来仍将延续下降趋势,但趋势性不强,输沙未来变化趋势具有不确定性;径流和输沙年内分配集中度仍将分别延续下降和上升的趋势,且输沙年内分配未来变化的趋势性更强。     

长江三峡入库径流泥沙特性变化研究

阐述了三峡水库以上流域的水土流失状况和影响入库沙量的主要因素。以长江干流及支流主要控制站的径流泥沙资料为基础,分析了自1989年实施“长治”工程以来入库水沙特性的变化,并对“长治”工程的效益进行了初步评价,得到寸滩、宜昌站径流泥沙来量减少、主要测站来沙量分配发生变化,主要是嘉陵江来水及来沙量减少的基本认识。同时探讨了减少三峡水库入库沙量的对策措施。     

"长治"工程对三峡入库泥沙特性变化影响研究

阐述了三峡水库以上流域的水土流失状况和影响入库沙量的主要因素。以长江干流及支流主要控制站的径流泥沙资料为基础，分析了自1989年实施“长治”工程以来入库水沙特性的变化，并对“长治”工程的效益进行了初步评价，得到寸滩、宜昌站径流泥沙来量减少、主要测站来沙量分配发生变化，主要是嘉陵江来水及来沙量减少的基本认识。同时探讨了减少三峡水库入库沙量的对策措施。     

长江上游干支流洪水组成与遭遇研究

通过对长江上游洪水组成及遭遇规律的研究,可为长江中游干流控制性枢纽制定调度方案提供理论基础。根据各代表站实测资料(包括年最大洪水及发生时间),考虑洪水传播时间,逐年分析金沙江与岷江、长江与嘉陵江、长江与乌江的洪水遭遇可能性,然后分析遭遇概率的高低和遭遇洪水量级。研究成果表明,长江与岷江、嘉陵江洪水遭遇概率较高,除个别年份外,一般遭遇洪水量级较小;长江与乌江洪水遭遇概率较低,且遭遇洪水一般为中小洪水;长江上游干支流同时发生较大洪水遭遇的机率很小。     

长江上游输沙量阶段性变化和原因分析

通过对长江上游干流和主要支流年输沙量变化特征、降雨条件、20世纪90年代土地利用和水库拦沙变化过程的对比分析研究,揭示出三峡水库蓄水运用前长江上游年输沙量存在1~2个突变点,具有显著的阶段性变化现象。其中嘉陵江流域年输沙量在1985年以后和1994年以后显著减少,水库拦沙是主要原因;岷江流域年输沙量在1967年以后和1994年以后显著减少,降雨变化比水库拦沙的贡献大;乌江和整个上游年输沙量在1985年以后和1992年以后显著减少,也主要与水库拦沙有关。20世纪最后十年间的土地利用变化对上游侵蚀输沙影响不显著。     

基于DFA的长江上游径流演化标度特性研究

针对河川径流时序所具有的非线性与非平稳性特征,运用消除趋势波动分析法（Detrended Fluctuation Analysis,DFA）对长江上游控制性水文站-宜昌站1878～2001年的月均流量时序的演化特征进行了研究,以揭示该流域河川径流的长程相关性及其内在规律性。结果表明：长江上游河川径流时序波动具有长程相关性,且其标度指数具有显著的区域性,即在短时间尺度上具有强烈的正持续性,在长时间尺度上具有强烈的负持续性,且其正持续性至多可持续19个月,显示了长江上游流域产汇流系统演化具有复杂的物理机制     

基于DFA的长江上游径流演化 标度特性研究

针对河川径流时序所具有的非线性与非平稳性特征,运用消除趋势波动分析法（Detrended Fluctuation Analysis,DFA）对长江上游控制性水文站—宜昌站1878～2001年的月均流量时序的演化特征进行了研究,以揭示该流域河川径流的长程相关性及其内在规律性。结果表明：长江上游河川径流时序波动具有长程相关性,且其标度指数具有显著的区域性,即在短时间尺度上具有强烈的正持续性,在长时间尺度上具有强烈的负持续性,且其正持续性至多可持续19个月,显示了长江上游流域产汇流系统演化具有复杂的物理机制。     

紫坪铺水库入库径流年际变化特征分析

研究紫坪铺水库入库径流特征,对于充分发挥水库综合效益、保障都江堰灌区和成都市用水安全具有重要意义。基于岷江上游紫坪铺水文站1937~2016年的年径流资料,尝试采用Mann-Kendall法、Pettitt法、Morlet小波分析法检验径流量时间序列,并据此综合分析了紫坪铺水库入库径流年际变化特征。结果表明:1937~2016年紫坪铺径流量总体上呈下降趋势,并且存在5 a、13 a、24 a左右变化的显著周期性。建议在进行中长期年径流预报时采用13 a做建模数据依据;同时,由于年径流量在1949年发生了突变,因此应尽量避开1949年,以免影响预报精度。     

漳泽水库入库径流变化趋势及影响因素分析

采用M-K(mann-kendall)统计检验方法对漳泽水库的入库径流变化趋势进行了分析,采用BG(bernaola-galvan)分割算法对其突变点进行了分析,并在此基础上对漳泽水库入库径流变化的影响因素进行了分析。分析结果表明,漳泽水库年入库径流以及汛期和非汛期入库径流均呈现出显著的衰减趋势;并且入库径流1977~1980年间发生了衰减突变,突变幅度大,1980年以后未发生显著变化,维持在较低水平;而且人类活动是漳泽水库入库径流减少的主要因素。漳泽水库入库径流的衰减加剧了当地的水资源供需矛盾,因此,应进一步对漳泽水库的调度方式进行研究以实现流域水资源的可持续利用。     

丹江口水库入库径流变化特征分析

为了揭示丹江口水库入库径流的变化特征及其对南水北调中线工程供水的可能影响,采用Mann–Kendall趋势检验方法、Markov过程和游程理论对丹江口水库实际入库径流序列的趋势性和丰枯变化特征进行了分析。结果表明:①丹江口水库入库径流呈下降趋势,1999～2017年年均径流量较1956～1998年减少了50.5亿m~3,主要是由于汛期径流减少导致的;②年入库径流出现丰水转丰水、丰水转枯水、平水转枯水、枯水转平水的状态居多,状态转移概率均大于40%;③入库径流发生连续4 a及以上丰、平、枯水年的概率较小,但仍需考虑水库遭遇连续枯水年的调度问题。     

黄河花园口断面水沙变化特征及趋势分析

花园口站是黄河中下游重要的控制性水文监测断面,对于黄河流域上游下垫面的变化响应非常灵敏,因此,通过分析花园口断面水沙变化特征可以在一定程度上揭示长期以来在自然及人类活动影响下黄河流域所发生的深刻变化.利用花园口水文站1952 -2008年径流和输沙数据,采用定量分析方法,分析了近60年以来花园口断面黄河水沙的变化特征、趋势以及在不同时期水沙关系的演变.结果表明:花园口断面径流和输沙均呈显著的下降趋势,且在可预报的未来几年内径流量和输沙量将进一步持续下降;径流量和输沙量均具有4个明显的阶段性变化特征,且具有大致相似的丰枯变化规律;径流—输沙关系的演变表现为4个阶段,转折年份分别为1960年、1980年和1999年,输沙对径流的响应程度在减弱,而人类活动引起的下垫面变化的影响日益增强.     

松花江流域径流变化特征及趋势分析

利用松花江流域主要代表水文站江桥、扶余、哈尔滨和佳木斯站1955—2006年径流资料。采用距平累积法和Mann-Kendall法等分析了松花江近50多年来径流变化特征和趋势,结果表明：松花江各流域站点径流年际变化按照时间序列可以划分为若干个枯水段和丰水段,嫩江、第二松花江和松花江干流的径流量均有下降的趋势,其中松花江干流的下降趋势较为明显,而嫩江和第二松花江径流量的减少相对不显著。     

四川省三十年水电开发项目对三峡工程的效益

根据《四川水电三十年战略发展意见》安排,三十年内,四川省将在长江上游主要干支流金沙江、雅砻江、大渡河、岷江、嘉陵江以及鸟江等河流上,开发建设一批大中型水电站。虽然这个规划安排,只是从四川省用电要求及适当对外送电考虑,并未考虑与三峡工程相配合的需要,但却可以为三峡工程和长江干流带来显著的综合效益。