长江大通站水沙过程的基本特征Ⅰ.径流过程分析

长江河口是河海相互作用中河流因子占主导地位的典型河口之一,流域水沙过程及其变化对河口环境演变有重要控制作用.运用时间序列分析方法研究大通站的径流过程基本特征,分析表明,1923年以来大通站的径流序列无明显的趋势变化,但在1955年、1988年前后分别呈现较明显的径流减少和增加的跳跃变化,并具有16年、7年的周期变化特征.该文同时对月均流量的分配型态和洪枯季水情丰枯的匹配状况及其原因作了初步探讨.     

三峡工程蓄水前后城陵矶至武汉河段水沙输移特性分析

根据三峡工程蓄水前后水沙资料，对洞庭湖出流至长江干流武汉河段水沙输移特性进行了分析．结果表明，洞庭湖出流城陵矶站含沙量和输沙量自建站以来呈单向减小趋势，螺山站含沙量和输沙量在荆江裁弯至葛洲坝工程蓄水以前加大，葛洲坝工程蓄水后螺山、汉口两站输沙量减小22％左右．三峡工程蓄水后2003年6月至2005年12月期间，本河段螺山、汉口站流量小于25000m^3／s时，同流量下含沙量略有减小，流量较大时变化不大；悬移质泥沙颗粒变粗，输出比加大，且粗颗粒泥沙输出比增加相对明显．     

长江流域水沙输移特性

该文通过对长江上、中、下游（以宜昌站、汉口站、大通站为代表）径流量和输沙量自1865～1985在记录的统计以及两者的相关分析,阐明了长江水沙输移的时空分布特征;径流量从上游向下游明显增加;输沙量洪季自上游向中游递减,下游较中游稍有增加但仍低于上游,枯季从上游向下游增加。这种分布特征受河道比降、河流类型、水流流速、沉积物粒径范围、降水的季节变化以及人类活动等因素控制。     

近50年黄河中游水量变化的初步分析——以花园口为例

以黄河中游花园口站1951～2000年的实测水文资料为依据，采用频率分析、相关分析、回归分析和趋势分析等数理统计方法，研究了近50年来黄河中游水量的变化特征和变化规律，包括月流量变化、径流量变化、年径流量丰枯等级、水量的季节分配以及汛期和非汛期的类型等.另外还探讨了黄河中游水量变化情况的趋势，即这50年来黄河中游的年径流量总体是呈“低—高—低”型变化，而汛期的径流量占年径流量的比例却有下降的趋势.     

中国东部四季降水量变化空间结构的研究

利用观测资料和史料所重建的中国东部（110°E以东）71站1880?2004年的四季降水量序列,通过EOF分析得到了各个季节降水量空间分布的主要形态,并且按其特点分为两类,冬春秋季为一类,夏季为一类。利用重建的1880?1950年和观测的1951?2004年的500 hPa高度场资料,分析了大气环流对各季降水异常的影响。结果表明,各季的降水异常分布形态与高空环流形势有很好的对应关系,并且近百年来这种对应关系比较稳定。最后研究了各季降水量空间结构的周期变化特征,结果显示各个季节降水量空间分布形态都存在高频的年际变化和低频的年代际变化。功率谱和子波分析表明,高频集中于2～4年、5～8年,而低频则集中在15年、20～25年、60年,共同代表了中国季节降水异常变化的主要周期。     

长江城螺河段水沙变化趋势研究

根据1954-2004年城陵矾（七里山）站（以下简称城陵矶站）和螺山两站51年的水沙资料，分析研究三峡水库蓄水运行前后，长江城螺河段的水沙变化趋势；结果发现从荆江以及洞庭湖汇入该河段的水量无明显变化，但输沙率和含沙量呈逐年减小的趋势，尤其是2003年三峡水库蓄水运行后，这种变化更为显著．三峡水库蓄水运行以前，该河段年径流量没有明显的变化，但年输沙量呈逐年减小的趋势；三峡水库蓄水运行后，该河段年输沙量减小的幅度明显增大．     

三峡建坝后长江宜昌—汉口河段水沙与河床的应变

通过三峡建坝前后1950—2013年的水文、泥沙与2003年和2011年的实测河床底形资料对比,试图讨论长江中游宜昌—汉口河段水沙及河床地形等应变量对三峡建坝的响应,为人们理解河流水沙及河床冲淤对超大型水库应变的幅度提供具体案例.三峡建坝后,宜昌站和汉口站年均流量由建坝前的13 850 m3/s和22 650 m3/s(1950—2002)减少到建坝后的12 450m3/s和21 000 m3/s(2003—2013),分别减少10.1%和7.2%;年均输沙量由5.56亿t和4.02亿t(1950—2002)锐减至0.6亿t和1.5亿t(2003—2013),分别减少89.5%和62.2%;年均悬沙中值粒径则由35μm(1950—2002)和25μm(1955—1975)减少至4μm和15μm(2003—2010).同时,水流挟沙不饱和能力的增加,引起了河床的沿程冲刷及泥沙粗化,宜枝河段、荆江河段和城汉河段深泓处分别平均冲刷了3.7 m、1.5 m和0.4 m,在主槽刷深的同时,河道浅滩有不同程度的萎缩.三峡建坝已导致中游水沙及冲淤条件发生了巨大改变.     

近50年钦江水沙变化研究

【目的】分析钦江近50年来河流水沙变化特征,以及河床演变对水沙变化的响应。【方法】以钦江为研究对象,收集长时间序列的水沙和河床断面资料,基于小波分析、"3S"和Mann-Kendall非参数秩次相关检验等方法,分析水沙变化及其影响因素。【结果】20世纪60年代以来钦江水沙均呈现下降趋势,其中含沙量下降趋势尤为明显,水沙变化突变年份是1979年和1995年;夏半年的平均流量与平均输沙量分别占全年的58.62%和61.77%,年平均流量和年平均含沙量存在4~6年和15年的周期振荡特征;中游河床枯季先冲刷后淤积,下游则以冲刷为主;流量主要受降雨控制,而含沙量则主要受控于水土流失、森林保育和人口增长等多种因素。【结论】钦江水沙总体呈下降趋势,水土流失、水利工程和耗水量等人类活动是泥沙减少的重要影响因素。     

长江大通水文站径流量的时间系列分析

为了研究长江入海径流量的变化规律,用小波分析方法和Hilbert-Huang变换分别对长江大通水文站1950-2004年的逐月平均径流量时间序列进行了分析,得到了长江入海径流量的长时间的演变特征和突变特征.结果显示,其月径流量具有10年以上、8年、4年、1~2年左右以及1年以下的周期性变化.这些周期震荡主导着长江入海径流量的变化,对长江入海径流量的变化规律的分析及短时预测具有十分重要的实际意义.     

采砂深度对分汊河道影响分析

以长江天兴洲河段为例,应用一般曲线坐标系下的平面二维水沙数学模型进行研究,并采用实测水沙数据进行率定与验证,模拟了不同流量级下采砂深度不同分流比、水位和流速变化规律,并进一步选取2004年作为典型水沙年,对采砂后河段冲淤变化及采砂区内泥沙回淤率进行预测.模型成果可为本河段采砂的可行性和采砂规模控制提供科学依据.     

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.     

长江大通站水沙过程的基本特征Ⅱ.输沙过程分析

长江入海泥沙丰富,对长江三角洲的发育、河口滩槽冲淤演变及开发治理有重要影响.大通站1953~2000年输沙序列的趋势分析和周期分析表明,虽然宜昌站输沙量和大通站径流序列无显著趋势变化,但是大通站的年输沙序列(尤其是汛期各月输沙序列)却呈现较显著的下降趋势,这主要与洞庭湖、鄱阳湖及江汉湖群淤积等因素有关.由于流域产沙区主要集中于上游地区,上、中、下游的产沙效应有很大差异,因此,水沙情势相吻合的年份仅有三成.月输沙更加集中于汛期,5~10月的输沙量占全年的87.7%.关于洪枯季的输沙匹配状况也作了初步分析.     

近30年黄河下游游荡段平滩面积及流量变化特点

上游水库蓄水拦沙运用会引起坝下游河流水沙条件的改变,导致坝下游平滩河槽形态与过流能力发生调整,给防洪规划、滩岸土地利用等带来了一系列影响.利用黄河下游游荡段1986～2016年水沙及断面地形等实测资料,分析了小浪底水库运用前后断面及河段尺度平滩面积及流量的变化特点,建立了河段平滩面积及流量与水沙条件的经验关系.计算结果表明:1986～2016年,游荡段平滩面积及流量总体均呈现出先逐渐减小再增加的趋势;综合考虑汛期及非汛期水沙条件对河床形态及过流能力调整的重要影响,游荡段平滩面积及流量:(1)与前期4年等权重平均的汛期及非汛期水流冲刷强度之间拟合关系较好,决定系数R~2分别为0. 926和0. 901;(2)与汛期及非汛期的水沙条件均呈正相关关系,其中平滩面积对汛期平均水流冲刷强度的变化更为显著,而平滩流量对汛期与非汛期平均水流冲刷强度变化都较为明显;(3)与前期4年非等权重的汛期及非汛期水流冲刷强度之间拟合关系也较好,R~2分别为0. 929和0. 906;(4)与非等权重计算相比,等权重计算的经验关系式已经达到一个较高的精度,且计算过程简便,因此便于实际应用.     

中国东部四季降水量变化空间结构的研究

利用观测资料和史料所重建的中国东部(110°E以东)71站1880—2004年的四季降水量序列,通过EOF分析得到了各个季节降水量空间分布的主要形态,并且按其特点分为两类,冬春秋季为一类,夏季为一类。利用重建的1880—1950年和观测的1951—2004年的500hPa高度场资料,分析了大气环流对各季降水异常的影响。结果表明,各季的降水异常分布形态与高空环流形势有很好的对应关系,并且近百年来这种对应关系比较稳定。最后研究了各季降水量空间结构的周期变化特征,结果显示各个季节降水量空间分布形态都存在高频的年际变化和低频的年代际变化。功率谱和子波分析表明,高频集中于2~4年、5~8年,而低频则集中在15年、20~25年、60年,共同代表了中国季节降水异常变化的主要周期。     

金沙江流域尼沙演变过程及趋势分析

金沙江集水面积48．51万Km^2，多年平均流量1429亿m^3，输沙量2．47亿t/a，与长江上游的其它支流相比，是流域面积最大，产水，产沙最多的河流，是三峡水库和长江上游最大沙源。研究金沙江泥沙演变过程和趋势，不仅关系到金沙江水资源开发战略，而且对控制三峡水库泥沙淤积及开发长江水资源亦具有重要意义。对金沙江流域主要水文控制站－屏山站的流量，输沙量进行了统计分析，运用非参数统计的Spearman秩次相关检验，Kendell秩次相关控制站－屏山站的流量，输沙量进行了统计分析，运用参数统计的Spearman秩次相关检验，Kendell秩序相关检验，线性回归检验等方法，对屏山站的水沙演变趋势进行了分析检验，得出了水沙演变无明显趋势的结论。     

淮河流域洪水的分形特征及可预报时间研究

用淮河流域代表性测站蚌埠站的多年逐日流量资料建立了洪水时间序列，在计算洪水序列的分维，定量证明洪水系统分形性和混沌性的基础上，对该序列作R／S分析，计算了序列的Hurst指数及其随时间的变化。分析表明：淮河流域洪水序列是分式布朗运动，具有明显的Hurst效应，H值的时间变化反映了洪水系统的演化特征。通过计算反映洪水相空间特征的参数Lyapunov指数和Kolmogorov熵。分析了洪水变化的可预报时间。淮河流域洪水具有短期可预报性，其可预报时间尺度为4～7年，平均可预报时间为5年。     

三峡水库重庆河段平面二维水沙数值模拟

针对长江重庆河段复杂的水沙运动特点和地形条件,考虑悬移质和推移质运动,采用有限体积方法建立了平面二维非恒定水沙数学模型,对重庆河段的水流运动和泥沙冲淤进行了模拟.模型中针对长江河道的实际情况,采用李义天提出的分组挟沙力级配计算方法以及床沙质范围界定方法,对现有三峡库区数学模型进行了改进,并利用重庆河段原型观测资料对模型进行了验证.结果表明,模型计算的沿程水位、断面流速分布和河床冲淤变化与资料符合较好,此模型可以用于重庆河道的水沙变化问题研究.     

淮河流域典型洪水年流量空间分布的季节特征

为了分析淮河流域洪水过程空间分布的季节变化特征,提高对典型洪水过程的认识,以TRMM 3B42卫星降水数据为驱动资料,利用分布式陆面-水文模型(LSX-HMS)模拟淮河流域典型洪水年(以2003年为例)的流量过程.结果表明:TRMM 3B42卫星数据能够较好地反映淮河流域降水的时空分布;LSX-HMS模型对流量时间变化过程的模拟精度较高;逐月流量空间分布给出了流域洪水过程的季节变化特征,准确反映了流量从南向北推进进而消退的空间演变过程.分布式水文模型对流量空间分布的模拟预测有助于流域洪水事件的预警与管理.     

采砂深度对分汉河道影响分析

以长江天兴洲河段为例,应用一般曲线坐标系下的平面二维水沙数学模型进行研究,并采用实测水沙数据进行率定与验证,模拟了不同流量级下采砂深度不同分流比、水位和流速变化规律,并进一步选取2004年作为典型水沙年,对采砂后河段冲淤变化及采砂区内泥沙回淤率进行预测。模型成果可为本河段采砂的可行性和采砂规模控制提供科学依据。     

多因子逐步回归周期分析在中长期水文预报中的应用

利用多因子逐步回归周期分析法建立长江宜昌站年平均流量的中长期水文预报模型.结果表明:所选优势因子主要是一组反映冷暖空气活动的指数,冷暖空气的活动和强度对宜昌的年平均流量影响很大;各优势因子的优势隐含周期4～9个不等,且普遍都具有25a和22a的变化周期;多因子逐步回归周期分析法对长江宜昌站年平均流量的拟合和试预报合格率都达到了100%,具有较高的可信度.