天山乌鲁木齐河上游径流极值变化分析研究

以天山乌鲁木齐河上游作为研究对象, 结合乌鲁木齐河上游近50 a的实测月均径流变化资料, 对未来的月均径流进行了预测. 基于对重现水平的95%置信区间进行估计的结果表明, 乌鲁木齐河上游重现期为10 a、25 a、50 a和100 a的月均径流量极大值分别约为35.4 m³·s^-1、39.9 m³·s^-1、43.2 m³·s^-1和46.3 m³·s^-1;重现期为10 a、25 a、50 a和100 a的月均径流量极小值分别约为0.60 m³·s^-1、0.43 m³·s^-1、0.30 m³·s^-1和0.18 m³·s^-1. 在当前气候变化背景下, 乌鲁木齐河上游在2058年前后枯水期时可能发生断流现象. 该研究对乌鲁木齐河径流变化预测具有重要意义.     

黄河下游河道改道问题探讨

本文从黄河下游华北沉降盆地的基底构造,河沙淤积、地貌形态特征诸方面论述了黄河下游河道改道的必然性,指出黄河下游决堤改道的危险河段在河南、重点花园口至高村河道段。为了防止黄河河道失控,避免决堤改道造成巨大经济损失,提出了黄河下游局部改道（花园口一张庄闸人工造黄河河道）的设想,对黄河下游防洪治河具有重要的实际意义。     

基于高分辨率格点数据的2008-2013年青藏高原面雨量特征

基于中国自动气象站与CMORPH降水产品融合的0.1°×0.1°高分辨率逐时降水量网格数据集以及气象站点日降水的实测资料,对青藏高原面雨量的空间分布做了研究,并运用线性分析法对青藏高原季节面雨量和逐时面雨量的年际变化做了分析。结果表明：（1）0.1°×0.1°高分辨率格点降水数据能够准确地反映青藏高原面雨量的空间分布特征,东南缘的降雨量远大于西北部。格点数据与站点数据之间偏差率小于20%的站点占到站点总数（84个）的65.48%,相关系数大于0.9的站点有48个。（2）2008-2013年青藏高原总面雨量的年均值为133.42×10¹⁰ m³,夏季面雨量最大,占到全年面雨量的51.48%。四季面雨量均呈增长趋势,春、夏、秋、冬的线性倾向率分别为0.40×10¹⁰ m³·a^-1、3.11×10¹⁰ m³·a^-1、1.30×10¹⁰ m³·a^-1和0.92×10¹⁰ m³·a^-1。（3）面雨量峰值出现在19：00-20：00（北京时间,下同）,面雨量增多的时间出现在17：00-02：00。     

希夏邦马峰东坡冰川与冰川湖泊变化遥感监测

1977-2003年的遥感影像显示,希夏邦马峰东坡的冰川在迅速退缩,而其相应的冰川湖泊在迅速增大.南部的吉葱普冰川每年的退缩速度57099 m²,冰舌退缩48 m·a^-1,相应的卢姆池米冰湖面积增加速度大约为79048 m²·a^-1;北面的热强冰川退缩速度在63224 m²·a^-1,冰舌退缩71 m·a^-1,相应的扛西错冰湖面积增加约73 425 m²·a^-1.从这两个冰湖的类型和变化分析,认为其具有发生冰川湖泊溃决洪水的潜在危险.     

黄河倒灌渭河的数值模拟

根据渭河下游河道水沙及河床演变特性,提出了黄河倒灌渭河的数学模型.该模型不仅适用于黄河倒灌渭河时渭河下游河道水位、流量、含沙量及河床淤积的数值模拟,也适用于其它双向水流及干支流交汇或分流河段的水沙计算.验证计算表明,该模型能较好地反映黄河倒灌渭河时渭河下游水文泥沙因素变化.     

黄河山东段1986～1996年水沙变化特点

通过对近期黄河下游山东河段来水来沙特点的分析,指出了自１９８６～１９９６年以来的枯水少沙系列,使下游河道的水沙条件发生了根本变化,年水量大幅度减少,年径流量减少了一半,水量年内分配发生变化,河道淤积持续发展,对下游的防洪保安构成了新的威胁。     

格尔木河222Rn同位素变化及其对地表水-地下水交互关系的指示意义

我国西北内陆干旱区水资源匮乏,生态环境脆弱,在全球气候变化和人类活动干扰背景下,采用同位素方法进行精细尺度地表水-地下水交互作用研究是探求当地水循环变化和水资源管理的基本要求。通过测量格尔木河流域河水、地下水样品2019年5月和8月的²²²Rn浓度和典型断面流量,结果发现：山区河段河水²²²Rn浓度最高,平均值为948.72 Bq·m^-3,指示基岩裂隙水是山区河段重要补给来源;山前冲洪积扇河水²²²Rn浓度最低,平均值为76.71 Bq·m^-3,地下水补给较少;溢出带地区河水²²²Rn浓度上升至平均676 Bq·m^-3,地下水溢出补给河水,向下至细土平原,河水²²²Rn浓度呈下降趋势。时间变化上,8月与5月相比,河水²²²Rn浓度下降,表明地下水补给减少。溢出带S1~S2河段河水与地下水交互关系以双向转化为主,基于质量守恒原理计算河水与地下水交互通量,5月和8月累积河水渗漏通量分别为3.87 m³?s^-1和0.9 m³?s^-1,地下水补给通量分别为0.51 m³?s^-1和0.47 m³?s^-1,河水渗漏强度大于地下水补给,二者交互通量存在时空差异。     

维持黄河流域水沙平衡的调控指标阈值体系研究

推进黄河流域系统治理与黄河水沙协同调控是确保黄河长久安澜的关键。因受气候、生态、地形地貌和强人类活动等多系统耦合影响，约束黄河水沙整体行为的分系统协调以及各单系统水沙关系协调的表征指标筛选及其阈值确定，一直是治黄实践的难题。基于维持黄河全流域水沙平衡，构建了黄土高原-干流河道-河口水沙协同调控三级指标阈值体系，包括1个一级指标、8个二级指标和20个三级指标。结果表明：(1)流域侵蚀防控指标阈值体系中，60%的林草梯田覆盖率下可致产沙的次降水量阈值为57 mm;可基本遏制流域产沙的林草有效覆盖率和梯田比阈值分别为60%和40%;淤地坝拦沙减蚀阈值为三级沟道控制率40%～50%。(2)河道水沙调控指标阈值体系中，近期宁蒙河段平滩流量阈值约为2 000 m³/s,远期黑山峡水库建成后宁蒙河段平滩流量阈值约为2 500 m³/s;近期潼关高程调控阈值约为328 m,远期古贤水库建成后潼关高程可冲刷下降至326 m左右；下游河道平滩流量阈值约为4 000 m³/s。(3)考虑黄河三角洲淤蚀动态平衡，河口稳定沙量阈值约为2.6亿t/...     

黄河下游河道输沙水量及计算方法研究

根据黄河下游1950年以来的水沙、河道冲淤及洪水观测资料,系统分析了黄河下游主要控制站输沙水量与来沙量、洪水量级、水沙搭配、区间引水引沙及河道允许淤积度等因子间的相互关系。在探讨泥沙输移规律和机理的基础上,引入水沙搭配参数,建立了适用于黄河下游主要控制站汛期及洪水期计算输沙水量的数学表达式,量化了水沙条件及河道允许淤积度变化对河道输沙水量的影响程度。该研究对维持黄河健康生命及黄河水资源的规划利用具有重要的理论和实际意义。     

黄河下游不同河型河道的水沙效应及演变趋势分析

黄河下游沿程出现的辫状河流（游荡型河流）、弯曲河流（弯曲型河流）、顺直河流（顺直微弯型河流）的转化现象引人关注,并有不同方面的专门研究。本研究针对以往研究的不足,通过对不同河型段的水沙演变、断面形态对流量的响应、河道断面演变、河床沉积速率及能耗率特征等方面,系统分析了不同河型段河道的水沙效应。认为黄河下游沿程出现的三类河型是由河道比降小、河床质细、洪枯水交替、粗泥沙输入少及大堤限制等因素起主导作用。其中顺直河流的出现是人工大堤的胁迫性产物。随着近年来水沙的阶段性减小,顺直河流在大堤的挟持下得以维持;弯曲河段河道的侧向摆动依然、宽度略微变窄,河床加积速率最大,但不会导致整个下游河道比降发生明显变化;辫状河段能耗率相对较大,冲淤强烈,滩槽更替频繁,但随着流量的减小,其能耗率明显减小,其比邻弯曲河流段的河道会逐渐曲流化,表现为弯曲河段的适度上延,但延伸有限。各类治理措施中,以中上游修建水库和淤地坝是最有效的,可拦截大量粗泥沙,从而降低下游河床的加积速率,以延缓悬河的发展。当然,针对决口险情的大堤建设是必要的,但要与不同河型段的河道稳定性相适应。     

MIS 3晚期以来江苏中部海岸的层序地层

通过对苏北岸外西洋潮流通道内钻孔和地震剖面的地层沉积学、年代地层学、地震地层学和层序地层学等多学科再研究,以及区域钻孔再对比,本文确定该海域约从35kaBP(14C惯用年龄)开始经历了滨岸砂坝、淡水湖沼、河流泛滥平原、滨岸沼泽、潮流沙脊和潮流通道一系列的环境演变,主要受控于MIS3晚期以来的海平面旋回以及古河流入海沉积物供给,而构造沉降是相对次要的,由此形成了五级层序地层中的末次冰期晚间冰阶准层序和冰后期准层序,以及前者的高水位体系域和强制海退楔体系域、后者的海侵体系域和高水位体系域。海域中潮流沙脊可能开始发育于冰后期海侵淹没本区(约9calkaBP)之后,但一直只是水下暗沙且处在不断调整之中,直到1128～1855AD间黄河夺淮从苏北入黄海,大量泥沙充填潮道,部分水下暗沙出露海面成为明沙。西洋潮流通道并非是晚全新世期间通过沙脊的蚀低而形成,而在全新世高海面前后就已具雏形并持续至1128AD,1128～1855AD和1855AD至今分别经历了充填淤浅与冲刷成型的过程,且今后具有进一步展宽刷深的趋势。     

近2600年来黄河下游沉积量和上中游产沙量变化过程

主要基于华北平原上93个钻孔中沉积物详细观测和分析数据,结合182组¹⁴C测年和埋深数据、参考前人黄河下游河道历史变迁及其他相关研究成果,估算出2600年以来黄河下游在602BC～11A.D.,11～1034A.D.,1034～1128A.D.,1128～1855A.D.和1855～1997A.D.等5个历史时期的年平均沉积量分别是3.89×10^8t/a,2.24×10^8t/a,6.63×10^8t/a,6.78×10^8t/a和8.47×10^8t/a。通过建立黄河下游有无堤防和决溢频率与泥沙输移比的关系,计算出5个时期黄河上中游的平均年输沙量分别是6.2×10^8t/a,6.8×10^8t/a,8.3×10^8t/a,11.5×10^8t/a和15.3×10^8t/a。进而探讨了黄河输沙量变化的主要原因,以及历史上王景治河后出现的600年安流时期的原因。     

Delta progradation and chenier formation in the Huanghe (Yellow River) delta,China

To clarify Holocene development of the Huanghe (Yellow River) delta and the relationship between delta progradation and chenier formation, detailed sediment analyses and high-resolution radiocarbon dating were done on borehole samples taken from two sites on the present Huanghe; H9601 (Latitude 37°40.5′N and Longitude 118°28.7′E with an altitude of +5.5 m) and H9602 (Lat. 37°47.8′N and Long. 118°54.3′E, +4.8 m). Downcore changes of sediment facies and accumulation rate show that delta progradation occurred at least twice during ca 2.6–1.2 C-14 yrBP and 1855–present at the two borehole sites. These phases of progradation correlate with Superlobes 6 and 7 and Superlobe 10 respectively, of ten superlobes composing the Holocene Huanghe Delta shown by C. Xue (Historical changes in the Yellow River delta, China, Marine Geology 113, 321–329, 1993). The boundary of these sediments at H9602 is sharp and erosional, and correlates with cheniers located between borehole sites on the delta plain. The diastem period between these phases of progradation almost coincides with the periods when the river mouth of the Huanghe was located in the northwestern part of the Bohai Sea during 1048–1128 AD (Superlobe 8), and the Jiangsu region facing the Yellow Sea during 1128–1855 (Superlobe 9). This suggests that chenier formation and delta progradation are linked, and controlled by sediment supply and river course shifts of the lower reaches of the Huanghe.     

渤海湾晚更新世晚期以来古河道分布和三角洲发育及其古环境的演变

渤海湾及其沿岸是中国海洋地质与第四纪地质研究程度最高的地区之一。虽然研究成果众多,但仍有一些基础的地质问题亟待解决。比如,晚更新世晚期黄河是否流经渤海湾?全新世黄河在渤海湾及其沿岸形成的多期次三角洲叶瓣在海域如何展布?以上问题一直是中国海洋地质研究中备受关注的热点话题。借助2016-2017年在渤海湾获取的约2000 km的浅地层剖面数据、2个30 m左右的取芯钻孔（BXZK2017-1和BXZK2017-2孔）及相应的AMS ¹⁴C和OSL测年数据,同时结合前人的一些浅剖数据和钻孔的研究成果,将渤海湾中部晚更新世以来的地层自上而下划分出4个地震单元（SU1~SU4）和6个沉积单元（DU1-DU6）,分别对应前三角洲相、潮坪与浅海、泛滥平原、河道相、海陆交互相、湖沼相。在此基础上综合探讨渤海湾晚更新世晚期以来总体的地层框架和沉积演化特征。研究表明：黄河可能在21.8~9 cal ka BP,由近东西向流经渤海湾北部进入渤海中部盆地;全新世以来,渤海湾从西北侧至南侧,依次分布4期次的三角洲叶瓣,对应的发育时间可能分别是1400 AD~现在、11~1128 AD、700 BC~11 AD和1855~现在;渤海湾西侧最北两期次的水下三角洲可能主要与海河有关,而南侧其余2期次三角洲叶瓣则可能分别对应岐口超级叶瓣以及现代黄河三角洲超级叶瓣。加深了解渤海湾晚更新世晚期以来的地层序列演化、古河道发育以及全新世三角洲在渤海湾的展布情况,将有助于渤海湾海岸带开发、海底工程建设以及地质灾害防范等。     

黄河的输沙量：过去、现在和将来——距今15万年以来的黄河泥沙收支表

黄河于150 ka BP切穿三门峡，东流入海。黄河泥沙90%来自黄土高原。黄土高原土地利用和植被的变化对黄河输沙有决定性的影响。15万年以来，黄河进入华北平原的泥沙约70 000×108 t，其中10 ka BP以前占80%。10 ka BP以后的输沙量中，最后1040年黄土高原滥垦时期占60%。黄河泥沙的归宿，建造华北大平原占73%，流入海洋占26%。现在，黄河每年流入北黄海的泥沙不足0.2×108  t，其输运主要受海洋环流系统的影响。现在黄海每年向东海输运悬浮沉积物0.2×108~0.3×108 t，主要为废黄河三角洲及水下三角洲受侵蚀再悬浮的黄河泥沙。1996—2000年黄河下游连年断流，利津站的年径流量和输沙量只有1950—1979年30年平均的19%左右。今后20~30年内，由于气候变暖、工业、城市等引黄水量增加，黄河的入海泥沙量仍将偏少。     

1855年黄河大改道与百年灾害链

1855年黄河铜瓦厢决口北流,改道从山东入海,是一次百年灾害链形成的巨变,黄淮海平原成为中国水灾的中心。经研究发现:1740—1818年为中国地震宁静期,黄河流域正处于干旱枯水期;1819年印度卡其发生8.3级大地震,黄河出现多泥沙特大洪水,河南兰阳以下近30 km河道严重淤塞;1819—1879年大地震密集出现,并有9级以上特大地震4次,其中1833—1870年大地震主要分布在东亚;黄河因而于1841—1843年连续出现特大洪水,造成下游多次决溢、以致改道。文中第一次以科学和历史结合给出解释,其结论可供当前地球科学灾害链研究及治黄参考。     

全新世渤海泥质沉积物地球化学特征

对渤海泥质区柱状沉积物的粒度与化学成分的分析及AMS 14C测年数据表明,全新世以来本区泥质沉积物的物质来源与沉积环境较为稳定.R型因子分析得出三种主要组合类型,以Ca、Ti和Mn为代表,分别对应黄河物质影响、陆源细粒物质输入和海洋自生作用.其中西南部与中部泥形成于约6000 a B.P.以来,黄河物质影响较强,主要在潮余流的作用下搬运后沉积下来.北部泥自早全新世之前便已开始形成,且主要沉积于高海面之前,受滦河物质作用相对较强.南部和北部泥质沉积年代存在明显差异,受水深、离岸距离、海平面高度等多种因素影响.尽管距黄河口较近,但区内沉积速率远低于中国近海其他泥质体,这与渤海环流状况及泥沙运移方向关系密切.     

春季黄、渤海沉积物中CH4和N2O的垂向分布特征研究

本研究分别利用顶空平衡法与qPCR技术测定了2018年春季黄、渤海5个典型站位柱状沉积物中甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)浓度及产甲烷菌与硫酸盐还原菌功能基因拷贝数,并分析了其与间隙水中相关环境因子的关系。沉积物上方水文条件的差异以及其中复杂的碳氮生物地球化学过程使得CH₄和N₂O浓度呈现出明显的空间和垂直变化。结果显示,沉积物中CH₄浓度为0.23~0.92 μmol·kg^-1,N₂O浓度为18.90~104.96 nmol·kg^-1。总体来说,渤海沉积物中CH₄和N₂O平均浓度高于黄海。垂向分布上,CH₄浓度均随深度增加逐渐升高, $\text{SO}_{4}^{2-}$浓度随深度增加逐渐降低,并与CH₄浓度呈镜像关系,产甲烷菌与硫酸盐还原菌的丰度也遵循着同样规律,这表明沉积物中产甲烷作用受$\text{SO}_{4}^{2-}$浓度的抑制。 mcrA基因拷贝数平均值为渤海低于黄海。除3500-7站外,沉积物中mcrA基因拷贝数随深度增加而升高。各站位mcrA 基因丰度与CH₄浓度均无显著相关性,且mcrA丰度与$\text{SO}_{4}^{2-}$浓度之间也未检测到显著相关性。dsrB基因拷贝数远高于mcrA基因拷贝数,且两者相差至少两个数量级。 dsrB基因拷贝数随深度逐渐增加,直至10 cm左右,随后至沉积物底部逐渐减少。各站位dsrB基因拷贝数与CH₄浓度剖面略有镜像关系,但均未检测到显著负相关性。以上结果均表明沉积物中存在着同时消耗沉积物中$\text{SO}_{4}^{2-}$与CH₄的其他作用。N₂O浓度随深度增加先降低,在深度30 cm以下逐渐升高。间隙水中$\text{NO}_{3}^{-}$和$\text{NO}_{2}^{-}$浓度均随深度减小,同时$\text{NH}_{4}^{+}$浓度与其呈相反趋势。沉积物中N₂O与$\text{NO}_{2}^{-}$及$\text{NO}_{3}^{-}$浓度均呈正相关,且前者相关性较高,说明反硝化作用是沉积物中N₂O产生的主要过程。这些结果为进一步了解近岸陆架海域沉积物中CH₄和N₂O的来源、分布及碳氮生物地球化学循环提供了参考资料。     

渤海中部表层沉积物分布特征与粒度分区

为了解渤海中部海区表层沉积物分布特征与物质来源和水动力环境的关系,高密度采集了海区1448个表层沉积物样品,并进行粒度参数的相关分析。结果表明,研究区表层沉积物类型主要有砾石、砂质砾、砾质砂、砂、粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂、黏土质粉砂、砂-粉砂-黏土和粉砂质黏土10种类型。海区中分布范围最广泛的是粉砂质砂和黏土质粉砂,而砾石和粉砂的分布范围相对较小。海区主要由老铁山水道、冲刷槽砂砾区、渤中砂质浅滩和辽东砂质浅滩、渤中粉砂质平原、渤海湾黏土层粉砂三角洲平原和渤西滨岸倾斜砂质平原五个沉积物粒度分区。主导海区沉积物分布模式的动力机制是进入渤海的黄海暖流余脉形成的渤海环流,另外,渤海海峡强潮流、辽东湾环流和莱州湾环流也是控制区域表层沉积物的重要动力因素。这些动力驱动因素促成了渤海物质与黄海物质之间“北进南出”的交换模式。     

黄河下游花园口河段洪水涨落过程中河床横断面形态的调整

利用黄河下游1950-1985年间218场洪水资料,讨论了黄河下游花园口河段洪水起涨和回落过程中河床形态调整的不同过程.在洪水起涨阶段,花园口河段河床宽深比以增大为主,且洪水最大含沙量越大,宽深比增大的幅度越大,洪峰增幅比在3以下时,宽深比随最大含沙量的增大而增大,洪峰增幅比在3以上时,呈随含沙量的增大而减小的趋势.在洪水回落阶段,宽深比的变化方向则相反.在含沙量较小时,河床宽深比的减小主要发生在洪水起涨阶段,在含沙量很大时,河床宽深比的减小主要发生在洪水回落阶段.