皇甫川流域含沙量-流量关系年内年际变化特性

研究不同时间尺度的水沙关系对认识流域土壤侵蚀和泥沙输移有重要意义.本文基于皇甫川流域1958～2015年的含沙量及流量数据,采用方差分析,分析了3时间尺度(次洪过程、日、月)不同流量级含沙量及含沙量-流量关系的年内年际变化特性.结果表明:次洪过程、日和月尺度含沙量与流量之间均显著符合幂函数关系(p 0. 05);年内发生多场洪水过后,由于泥沙补给限制,次洪过程含沙量-流量幂函数关系中的系数a显著降低,指数b增加;随水土流失治理及退耕还林(草)措施的开展,与1958～1984年对比,1999～2015年次洪过程各流量级对应的含沙量显著降低,3时间尺度含沙量-流量幂函数关系均发生显著变化,但各时间尺度系数a和指数b的变化模式存在差异,表明不同时间尺度下水沙关系对人类活动的响应模式不尽相同.     

面向逐日产沙模拟的SWAT模型封闭与检验

针对SWAT(soil and water assessment tool)模型逐日产沙模拟中含沙量-流速关系的尺度匹配问题,给出了日尺度产沙模拟的最大含沙量封闭关系。该文采用黄河中游砒砂岩区9个水文站长系列实测水沙资料,确定日输沙率-日流量的幂函数型关系曲线,提供了SWAT模型日尺度最大含沙量的封闭关系。并将封闭的SWAT模型用于皇甫川流域水沙产输过程模拟,采用空间嵌套的皇甫站和沙圪堵站实测资料进行模型验证。结果表明:皇甫站率定期和验证期日输沙过程的Nash-Sutcliffe效率系数(Nash–Sutcliffe efficiency coefficient, NSE)分别为0.70和0.66,决定系数R~2分别为0.74和0.68;沙圪堵站率定期和验证期NSE分别为0.78和0.72,R~2分别为0.78和0.74;未进行封闭模型的沙圪堵站率定期和验证期NSE分别为0.36和0.26,R~2分别为0.39和0.26。表明封闭后的SWAT模型显著提高了模拟效率,能够用于黄土高原砒砂岩地区泥沙逐日过程模拟。     

黄河北干流水沙时空变化特征及协调性分析

为了解黄河北干流河段径流和输沙的时空变化规律及趋势,基于2002—2021年黄河北干流水沙数据,采用Mann-Kendall检验、突变点检验、小波分析、水沙关系协调性分析等方法,对黄河北干流河段的头道拐、龙门、潼关3个水文站2002—2021年的水沙时空变化特征进行了分析。结果表明:黄河北干流河段的输沙年内不均匀程度和集中度均大于径流,并且年内特征变化更加显著;各站径流集中期主要出现在9月,而输沙集中期主要在8月和9月;流域内水沙变化的显著突变年份多发生在2005年和2017年,可能与近年大型水利工程的调控影响相关;3个水文站水沙序列主要时间尺度对应的周期分别为13、10、9 a;黄河北干流的水沙不协调性在2008年之前主要表现为水少沙多,而在2008年之后则表现为水多沙少,其中头道拐的来沙系数始终小于0.009,一直处于水多沙少的状态。总体上,研究期内黄河北干流河段径流量在不断上升,而输沙量明显减少,且随着时间的推移水多沙少的趋势愈发显著。     

近50年来黄河人海水沙通量变化的多尺度分析

基于利津站近50年来的水沙通量资料,利用功率谱、交叉谱和小波分析对黄河入海水沙通量的多尺度变化特征进行了研究．谱分析结果显示,黄河入海水沙通量呈现明显的年际和年代际变化特征,径流量和输沙量在2．11,2．53,4．75和12．67a的时间尺度上具有显著的相关关系,年代际变化尺度上输沙量滞后于径流量1．76a左右,通过小波分析发现：20世纪70年代之前黄河入海水沙通量强度大且年际与年代际变化特征明显,而其后各种时间尺度的变化呈减弱趋势；水沙通量多尺度振荡的直接原因是黄河上中游流域降水量的周期性变化,而根本原因是西太平洋副热带高压的年际(准两年)和年代际振荡,且流域降水量多尺度振荡的递减特征导致了黄河入海水沙通量多尺度变化幅度的减弱趋势,黄河入海泥沙通量多尺度变化的强弱与三角洲淤进速率的快慢基本吻合。     

近50年来黄河入海水沙通量变化的多尺度分析

基于利津站近50年来的水沙通量资料，利用功率谱、交叉谱和小波分析对黄河入海水沙通量的多尺度变化特征进行了研究. 谱分析结果显示，黄河入海水沙通量呈现明显的年际和年代际变化特征. 径流量和输沙量在2.11， 2.53， 4.75和12.67a的时间尺度上具有显著的相关关系，年代际变化尺度上输沙量滞后于径流量1.76a左右. 通过小波分析发现：20世纪70年代之前黄河入海水沙通量强度大且年际与年代际变化特征明显，而其后各种时间尺度的变化呈减弱趋势；水沙通量多尺度振荡的直接原因是黄河上中游流域降水量的周期性变化，而根本原因是西太平洋副热带高压的年际（准两年）和年代际振荡，且流域降水量多尺度振荡的递减特征导致了黄河入海水沙通量多尺度变化幅度的减弱趋势. 黄河入海泥沙通量多尺度变化的强弱与三角洲淤进速率的快慢基本吻合.     

张家界地区溇水流域洪水特征分析

以张家界地区主要水系溇水流域为研究对象,利用长潭河站1966年以来有记录的水文泥沙资料(25a),分析溇水流域不同阶段洪水发生频率、洪峰规模、洪水输沙能力及水沙关系特征的变化规律.通过有序聚类方法将溇水流域洪水变化过程划分为1966—1969年、1970—1985年和2007—2011年3个阶段.研究结果表明:溇水流域以夏季洪水为主,发生频率约占56%.25a间,洪峰流量主要集中在500~1 000m3/s,大于1 000m3/s的洪水发生频率在不同时段分布规律不尽相同,最高洪峰流量可达到7 000m3/s.洪水对溇水流域输沙量的贡献远大于水量的贡献,最大洪水事件对溇水流域输沙过程起主导作用,其最大贡献率可达73%(1966年).3个阶段"流量-含沙量"呈幂函数关系,其系数变化特征表明溇水流域洪水输沙来源相对不充足.1970—1985年间洪水输沙能量有所增加,而2007年后输沙能量有所降低.不同阶段"流量-含沙量"滞后环特征变化在一定程度上表明溇水流域悬移质输沙来源从河道向坡面或上游较远的地方转移.     

黄河下游平滩流量驱动与响应模型

为研究冲积河流平滩流量的变化规律,以黄河下游1950—2007年实测水沙及平滩流量数据为基础,根据量纲和谐原理,建立了反映冲积性河流河床演变规律的驱动与响应模型。对驱动与响应模型中水沙驱动力进行了小波分解;通过小波方差求极值的方法,确定了水沙驱动力的主要时间尺度;并利用主要时间尺度下对应的周期函数代替了驱动与响应模型中的水沙驱动力。进而通过积分运算得出平滩流量驱动与响应模型的解析解。结果表明:黄河下游水沙驱动力具有4—5a和19—20a主要时间尺度;应用到黄河下游5个主要测站具有较好的计算结果。     

黄河中游龙潼区间水沙变化特征及其对降水和人类活动的响应

为实现黄河中游水土保持效益评价和生态环境政策调整，以1957～2019年龙潼区间降水、径流、输沙和遥感数据为基础，运用累积距平法和双累积曲线等方法，分析了降水和植被指数变化与水沙之间的关系.结果表明：龙潼区间降水量随时间变化呈不明显减小趋势，而径流量和输沙量随时间变化却呈显著减小趋势.径流在1985年发生了由丰到枯的突变，输沙在1985年和2002年发生了由丰到枯的突变.归一化植被指数(NDVI)呈现恢复态势，年均NDVI指数上升1.7%,空间上NDVI指数呈波动增加趋势，区间流域的南部地区植被覆盖度最佳.与基准期A(1957～1985年)相比，B时期(1986～2019年)降水对径流的贡献率为26.21%,而人类活动对径流的贡献率为73.79%.与基准期A(1957～1985年)相比，B时期(1986～2019年)和C时期(2003～2019年)降水对输沙的贡献分别为22.80%和11.73%,而人类活动对输沙的贡献率为分别为77.20%和88.27%.     

喀斯特流域尺度与枯水流量初步研究——以贵州为例

本文根据贵州省境内近７０个水文站多年观测资料，研究对比了喀斯特流域和非喀斯特流域因流域尺度差异引起的枯水流量特征的变化，并指出喀斯特流域的盈、亏水类型不仅与流域面积大小有关，且与统计的时间尺度有关。     

泾河流域淤地坝拦沙对降雨的响应分析

采用回归统计方法对泾河流域淤地坝拦沙对降雨的响应关系进行了分析。通过降雨—产洪产沙—淤地坝拦沙关系的定量研究,提出了不同年代淤地坝拦沙量与降雨因子的响应关系式及其阈值;从实用角度给出了淤地坝年拦沙量的预估公式;简析了淤地坝拦沙量与减蚀量的尺度关系。结果表明:泾河流域淤地坝年拦沙量大于阈值1000万t/a对应的降雨阈值分别为最大1日降雨量大于40 mm、汛期降雨量大于350 mm和年降雨量大于450 mm;黄河中游地区不同空间尺度流域的淤地坝拦沙量与减蚀量均呈正比关系。随着流域空间尺度(面积)的减小,淤地坝减蚀量占拦沙量的比重呈增大趋势。     

东江干流的来水、来沙变化趋势及其非线性分形特征

通过对东江干流博罗站的1954年至2002年的流量、含沙量和输沙率月序列的变化趋势及其非线性分形特征的分析,发现东江干流的流量长期变化趋势是逐渐递增的,而含沙量与输沙率是逐渐递减的;流量的分维数大于含沙量的分维数,表明东江干流的水沙同源性较差,异源差异性较大,这与东江流域水利工程对河道水、沙再分配的调节强度很大有关,这种高强度、大范围的水沙调节,不仅影响这东江干流及其下游三角洲的河床演变,而且对整个流域的航道整治也将产生一定的影响。     

海流兔河流域植被生长季的覆盖度与气候因子关系研究

利用两种时间尺度对流域内的NDVI与降水量、相对湿度和平均温度进行相关性分析,对可能影响海流兔河流域植被覆盖度的气候因子与流域内的多年NDVI进行对比分析,确定主要影响因子和次要影响因子与影响机制。研究结果直观地反映出海流兔河流域的植被覆盖分布状况,从年际变化和年内变化两个尺度分析了2004—2013这10年间的NDVI与降水、湿度、温度3个气候因子之间的响应机制。结论认为降水量在两种时间尺度下都对NDVI的变化影响显著,是植被覆盖度最为重要的影响因子;其次是相对湿度;平均温度对年际NDVI的变化几乎没有影响,对年内NDVI的变化有一定的影响,但对年内NDVI的变化响应有近一个月的滞后性。     

黄河下游防洪减淤对洪水水沙搭配的要求

本文总结了以往对黄河下游河道冲淤临界条件的研究情况，分析了下游河道淤积严重的水沙搭配情况；利用1960～1999年422场洪水资料建立了黄河下游4个河段洪水排沙比综合水沙与边界系数的关系，该系数包括流量、含沙量、洪峰流量变幅、洪水沿程衰减系数、洪水历时、早滩流量、前期累积淤特别是等因素；利用4个河段的冲淤临界条件勾画出了4个河段洪水冲淤调整与来水来沙搭配之间的关系；被关系可为小浪底水库调度决策以及黄河下游治理提供参考。     

基于Z指数的雅鲁藏布江流域径流丰枯变化及其特征分析

雅鲁藏布江流域地处青藏高原,近年来受极端天气影响,该流域的径流演变过程以及水文循环过程各要素之间的响应关系已成为目前研究的热点问题。本文利用雅鲁藏布江流域5个水文站60a(1956—2015年)年、月流量资料,对各站流量进行趋势分析及突变检验,并对径流演变的主要驱动因子进行相关性分析;正态化处理各站实测流量计算出流量的丰枯指数Z,将丰枯指数Z划分为7个等级,并对Z指数进行突变检验。结果显示,年平均流量除奴各沙和唐加站为减少趋势,其他3站为增加趋势,且近十几年来雅江流域水枯现象有缓解或有向平水或丰水方向发展的微弱趋势;通过分析月尺度径流丰枯等级发现,多数站点冬、春季水量偏丰,且各站Z指数在7月份有增加趋势,而8月份却为减少的趋势。本文对于认识雅鲁藏布江流域气候与水文特征以及雅鲁藏布江流域防洪抗旱的预警预报具有重要的指导作用。     

浅谈黄河调水调沙

黄河下游河槽淤积的主要原因在于“水少沙多,水沙不平衡”。利用调水调沙,将不协调的水沙关系调节为相协调的水沙关系,是有利于输沙入海、减轻下游河道淤积甚至冲刷的有效途径。本文概述了黄河下游河道淤积情况与黄河水沙不平衡现状,分析了控制下游河道冲刷的控制因素与下游淤积规律,并介绍了前三次调水调沙主要运作方式。     

黄河下游洪水调控指标研究

依据200余场次洪水观测资料,应用统计分析、实体模型试验和数学模型计算等方法,对洪水按漫滩程度、水流含沙量高低、流量过程线形态特征和洪峰与沙峰相位差进行了分类;分析了塑造主槽的洪水关键因子;研究了黄河下游洪水过程调控关键技术指标。研究表明,黄河下游河槽高效输沙和塑造主槽作用较大的平滩流量约为4000m3/s,流量为4000m3/s条件下的洪水输送的临界含沙量为50kg/m3;对于不漫滩洪水,首选方案应按当时主槽的平滩流量控制,且平滩流量下的洪水流量过程以接近矩形波过程较好,峰前水量占洪水总水量的25%以上,洪水历时不小于7d;对于漫滩洪水,应控制洪峰流量大于平滩流量的1.5倍且大于洪水平均流量的1.2倍,同时应尽量控制洪水涨水期水量与洪水总水量之比不小于0.5,并保持洪峰与沙峰同步运行,洪水历时不小于7d;洪水调控分组含沙量大小主要取决于悬沙及床沙的级配;洪水来沙系数的调控指标视洪水类型而异,不漫滩洪水为0.012kg·s/m6,漫滩洪水为0.015kg·s/m6,同时还应控制分组泥沙的来沙系数。     

内蒙古洮儿河流域河流流量预测方法

以内蒙古洮儿河流域为研究对象，选取阿尔山气象站、索伦气象站和索伦水文站数据，分析了洮儿河流域累日降水量与索伦水文站流量相关关系，并以累日降水量为主要指标，利用神经网络模型，对流域内重点断面流量进行预测，以期为洮儿河水文站流量预测提供依据。     

源自青藏高原的大河流域近期入海物质通量变化及其影响分析

亚洲多条大河源自青藏高原地区,各流域水资源的变化一方面反映了青藏高原的变化,另一方面与流域国家间的水资源利用关系密切.基于1995年和2015年两期土地利用现状遥感监测数据和源自青藏高原的6条主要河流水沙及氮、磷、硅等营养盐通量数据,尝试分析不同流域河流入海物质通量变化及影响因素.结果表明:1995—2015年,印度河和布拉马普特拉河径流显著减少,长江入海径流阶段性下降,恒河增加而黄河和湄公河径流总体变化不大.长江、黄河和印度河输沙量显著减少(p 0.05).营养盐通量方面,黄河、湄公河溶解无机氮呈上升趋势而长江略有下降.氮磷通量主要受径流量的影响,硅酸盐通量主要受输沙影响,与输沙变化一致.坝库兴建、土地利用类型变化和农药化肥使用减少了泥沙输送且改变了营养盐输送.社会经济发展阶段更高的流域,氮磷总量增加,输沙减少.研究河流入海物质通量,掌握各流域本底数据,为实现流域水资源调控及建设流域命运共同体提供基础.     

雅江流域多源遥感驱动的SRM模型精度影响因子研究

利用多源遥感数据驱动SRM模型模拟雅鲁藏布江4个不同水文站控制流域的融雪过程,分析流域特征(面积、地形地貌因子、植被类型)、模型输入变量(气温、降水、积雪覆盖率)对遥感驱动SRM模型模拟精度的影响.研究表明:遥感驱动的SRM模型在雅鲁藏布江研究区域模拟精度较高,NSE系数达到0.83以上;但其精度受流域面积大小的影响,具有尺度阈,在一定面积尺度上模拟精度最大,流域地形越复杂,其模拟效果越差;植被覆盖类型影响融雪径流过程的模拟,进而影响模拟结果;模型3个主要输入变量气温、降水、积雪覆盖率对遥感驱动的SRM模型的模拟精度同样有很大程度的影响.研究结果对资料匮乏的高海拔地区水资源利用具有重要意义,同时可为遥感驱动的SRM模型的推广应用提供有效支撑.     

文安驿流域植被覆盖度时空分异及其与地貌因子关系研究

从流域尺度对黄土高原地区植被覆盖度状况进行动态监测,定量分析其与地貌间因子的关系。以文安驿流域为研究区,利用多时相遥感数据测算植被覆盖度,综合运用GIS空间分析和数字地形分析方法,对研究区植被覆盖度时空分异规律及其与地貌因子的关系进行分析。结果表明:近十年来文安驿流域植被覆盖度总体呈上升趋势,2007年比2002年恢复的幅度更大;流域植被覆盖度随海拔高度的增加均呈下降趋势;植被覆盖度随着坡度的增大而减少,相对1999年,2007年在大于25°坡度范围的植被覆盖度比2002年的增幅大;流域植被覆盖度北坡相对较高,南坡相对较低,各个坡向的植被覆盖度大小呈现一致性规律。