中国江河水沙变化趋势与主要影响因素

通过选定中国主要河流的代表水文站,分析了中国主要河流代表站总径流量和总输沙量的变化趋势。结果表明,全国主要河流代表站总径流量随时间没有明显的趋势性增加或减小,多年平均径流量为14090亿m3;年总输沙量在1960年前变化不大,1960年后逐渐减小,从20世纪50年代的26.43亿t减小至2001～2008年间的5.95亿t;平均含沙量则从50年代的1.74kg/m3减至2001～2008年间的0.46kg/m3。中国南方主要河流和主要内陆河流的代表站径流量没有明显的增加或减少趋势,北方河流代表站径流量除淮河、松花江外,具有明显的减少趋势;中国各主要河流代表站年输沙量除塔里木河外,都有不同程度的减少,其中北方河流的减小幅度较大。影响中国主要河流水沙变化的主要因素分为自然和人类活动因素,其中自然因素包括流域降雨量变化和流域下垫面条件;人类活动因素包括水土保持措施、水库工程、流域调水调沙及引水引沙、河道采砂等。     

黄河水沙调控多目标协同模型构建及应用

为促进黄河流域行洪输沙-生态环境-社会经济三大子系统多维功能协同发挥,提出黄河水沙调控多目标协同总体架构。基于系统整体耦合协调度构建黄河水沙调控多目标协同模型,实现了不同来水来沙与工程组合情景下黄河水沙调控目标函数与约束条件灵活选择及权重系数适应性调整。以黄河中游三门峡-小浪底水库群为例,开展丰平枯典型年水沙优化调控。结果表明：排沙与发电目标间存在强竞争关系,生态和发电目标间存在弱竞争关系;系统整体耦合协调度最高的方案均能达到各目标优质协调,并倾向于发挥更大发电效益。模型应用结果启发管理者在实际调度中适当提升发电量,并在枯水年注意增加生态供水。研究成果可为黄河水沙多目标优化调控实践提供科技支撑。     

洮河泥沙分布及变化分析

以洮河红旗站1956~2005年水文监测资料为依据,通过对泥沙分布特征、年内年际变化规律和水沙匹配情况进行分析,得出洮河泥沙具有含量高、输沙总量大、产沙的区域性、年际的波动性、年内的不均匀性和时间的集中性六大特点。     

新疆开都河地表水环境变化趋势及成因分析

基于巴音布鲁克、大山口、焉耆水文站水环境常规监测数据并结合数理统计方法对开都河水环境不同时间尺度变化趋势及成因进行分析。结果表明：开都河各站点pH值、总氮总体呈现递减变化,但趋势较为显著,总硬度、矿化度指标有所上升,上升趋势不显著。区域内农业活动是其水环境变化的主要成因。     

乌江干流年径流变化趋势及成因分析

以乌江流域3个水文站和80个雨量站实测数据为基础,采用Mann-Kendall法和Kendall-τ关联检验法,对乌江干流年径流的变化趋势进行了分析,并基于降水径流关系初步探讨了其变化的主要原因和贡献率。研究结果表明,20世纪中期至21世纪初乌江河川径流经历了多次丰枯交替的变化过程。通过对降水径流的关联检验得知,乌江径流变化与降水之间关系密切,同时下垫面和人类活动也对年径流量的变化产生了一定的影响。由于乌江流域兴建的水库多为日调节或不完全年调节水库,对径流量年际变化影响相对较小,主要改变的是径流的年内分配过程。     

大凌河流域上游水资源变化趋势及成因研究

R/S和Mann-Kendall都是用来研究径流和降雨变化的常用方法,R/S方法可以揭示序列的水文特征和变异点,但不能说明研究对象未来的变化趋势;Mann-Kendall可以检验水文序列趋势和变化的程度,但不能预测水文时间序列未来的趋势特征。针对R/S和Mann-Kendall法在水文变化趋势分析中的优点和不足,提出了二者相结合的水文变化趋势特征分析,并将其应用于大凌河流域上游的水资源变化趋势分析中。研究表明,R/S和Mann-Kendall综合分析法较好地揭示了降水和径流的变异点,也揭示出降水变化趋势不明显,径流呈现较为显著的下降趋势。本文对径流和降水不对称的相应关系及其成因进行了分析,得出流域内大量的水利工程截留和人类活动取用水成为径流显著下降的主要驱动因素。     

天水市区浅层地下水硫酸根离子含量时空变化趋势及超标成因分析

甘肃省天水市区的浅层地下中存在硫酸根离子含量超标的问题,但相关研究成果较为匮乏。本研究利用2019-2021年26个地下水采样井水质数据,对比分析了天水市区的秦州城区、麦积城区的浅层地下中硫酸根离子含量的时空变化趋势,并对超标原因进行了分析。结果表明：硫酸根离子含量年际变化趋势总体为稳定型。硫酸根离子含量高低具有明显的空间分布规律性,东部的麦积城区普遍高于西部的秦州城区,麦积城区的南北两岸黄土丘陵山前区普遍高于中部河谷区。造成硫酸根离子含量超标的主要原因为区域地层中富含硫酸盐类矿物的溶解,其次可能与零星点状的人类活动污染有关。研究成果可为当地地下水污染防治提供科学依据。     

北洛河源头区水沙特性变化分析

20世纪70、80年代北洛河流域年径流量和年输沙量开始衰减,90年代水沙减少较大.本文以分析水沙变化事实规律为主线,重点分析了吴旗、志丹水文站以上源头区水、沙长系列演变趋势及年内分配(汛期、非汛期)的变化事实,剖析并提出了不同下垫面、不同降水条件下水沙变化,以及人类活动影响前后,典型场次(同量级面降水量水沙过程)雨洪、水沙变化对比分析,泥沙中值粒径、平均粒径及粗沙、细沙组成结构的变化分析成果.探讨并定量估算了降水量变化和各项人类活动对径流和输沙量的影响.     

长江源区降水特征及变化趋势分析

利用长江源区6个代表站1956—2000年的降水量资料，分析了长江源区降水量的变化特征、空间分布及在近45年中的变化趋势。     

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。     

人类活动对黄河河川径流的影响

人类引水、耗水构成了流域水循环系统中的一个子系统,即侧支循环系统。与此对应,主干循环则是大气降水形成径流、通过各级沟道和河道汇入干流、最后流入海洋的循环过程。以黄河流域实测资料为基础,对侧支循环与主干循环进行了研究。研究表明,从20世纪60年代末、70年代初以来,侧支循环相对强度指标和侧支循环绝对强度与主干循环绝对强度之比呈明显的增大趋势,而主干循环相对强度指标则表现出减小的趋势。以年系列资料为基础,建立了一系列多元回归方程,以表达侧支循环强度指标、主干循环强度指标和侧支循环绝对强度与主干循环绝对强度之比与影响因子之间的多元回归方程。结果表明,灌溉面积、年降水量、年均气温变化对黄河侧支循环相对强度指标变化的贡献率分别为86.55%,2.18%,11.25%;灌溉面积、年降水量、年均气温变化和水土保持面积变化对黄河主干循环相对强度指标变化的贡献率分别为57.61%,20.78%,11.03%,10.57%。     

黄河流域水循环演变若干问题的研究

从若干方面的研究结果揭示了黄河流域水循环发生的巨大变化.水循环是水资源科学评价与合理开发利用的基本依据.水循环主要要素的变化取决于气候条件的变化与人类活动的影响.对前者宜采用适应性对策,在研究气候变化的基础上,分析水循环变动的规律并预测其趋势,制定相应的适应性措施;对于后者则应加强水资源开发利用的科学管理,以维持流域天然水资源的可更新(可再生)性.     

黄河源区水环境变化及黄河出现冬季断流的原因

自1954年有水文观测资料以来,黄河曾在青海省玛多县黄河沿水文站发生过3次断流。本文在分析黄河源区水环境特征及其影响因素的基础上指出,鄂陵湖、扎陵湖的环湖融区调节能力低,当遇到连续干旱、冬季其调节水量不足以维系黄河径流时便会发生断流,这是断流的主因。湖水位降低、开采沙金、过度放牧等自然和人为因素也会对黄河发生断流产生影响。鄂陵湖口附近黄河上修建的水电站开始蓄水,提高了两湖及环湖融区的调节能力,今后黄河冬季出现断流的可能性将大为降低。     

基于生态需水的黄河中游水平衡分析

为推动黄河流域生态保护及高质量发展,解决地表水资源供需矛盾,亟需开展水平衡分析,建立水平衡模型,为水资源合理分配提供参考依据。作为黄河的重要支流,沁河流域位于黄河中游末端,由于近年来上游调水政策的施行以及流域内生活、生产用水的增加,用水矛盾突出,出现了河道断流、入黄水量偏枯等问题。为保障河流生态环境健康,优化引沁入汾跨流域提水工程实施后的流域水资源供需平衡,以2021年为现状年,在“自然-人工”二元水循环研究理论的指导下,运用水平衡分析理论与方法,以河道内生态需水为保障基础,对沁河流域水资源需求、供水能力与供需平衡进行了分析与讨论。结果表明：（1）沁河流域水资源供给和需求在空间分布上具有分异性,上游山西省境内各河段河道内均能够保障适宜的生态需水量,下游河南省境内,仅可满足最小生态需水量;（2）沁河流域可供给水资源总量为10.04×108 m3,河道外生产、生活及生态用水总量为8.89×108 m3,剩余河道内水量仅为1.15×108 m3,仅可满足河流最小生态需水;（3）推算至2030年,流域内工业生产及生活取用地表水量将达到6.98×108 m3,河道外用水总量将达到9.81×108 m3,剩余水量无法满足最小生态需水。建议采用降低工业用水量、提高农田灌溉用水利用率、推广使用高效节水技术,进一步增强水资源的有效利用,改善流域生态环境。研究结果可为合理规划沁河流域水资源调度提供参考,也可为黄河中游水平衡分析提供范例。     

黄河头道拐水沙变化多元驱动因子贡献率分析

根据1950—2010年水沙实测资料,采用统计分析方法,通过构建非线性响应模型,辨识了水沙变化主导驱动因子,定量评估了多因子对黄河上游头道拐水沙变化的贡献率.结果表明:头道拐1950—2010年多年平均径流量减少速率为2.23亿m3/a,多年平均输沙量减少速率为0.027亿t/a,1987—2010年径流泥沙减少趋势更为明显,同期输沙量减幅明显大于径流量减幅;1969—2010年气候因子和下垫面因子对头道拐站年径流模数和年输沙模数变化的贡献率均约为2:8,下垫面因子明显占主导地位,其中宁蒙灌区年引水量对年径流模数变化的贡献率最大,达到42%,龙羊峡和刘家峡等水库运用对年输沙模数变化的贡献率最大,达到34%.预计今后兰州以上径流变化和兰州至头道拐区间主要支流来沙变化两大自然因素将是头道拐水沙变化的主导因子;灌区引水和支流水土保持综合治理减沙对头道拐水沙变化的贡献率将居主导地位.     

黄河泥沙百年演变特征与近期波动变化成因解析

黄河泥沙未来变化趋势关系到新时期治黄策略制定，科学认知入黄沙量变化特征，特别是一些典型或极端情况下的沙量变化原因，对于科学研判黄河泥沙未来情势具有重要指导意义。本文在分析百年黄河沙量演变特征基础上，重点解析了2013年和2018年典型"大沙"年份以及2017年典型"极端降雨"年份潼关沙量波动变化原因。结果表明：1919—2018年百年尺度上黄河潼关站输沙量呈"台阶式"减少特征且减少趋势极显著（P<0.001），尤其2000年以后年均输沙量降至2.44亿t左右；随着黄土高原下垫面土壤侵蚀环境大幅改善，黄河上游相似来水年头道拐—潼关区间流域输沙量减少82%，相似极端降雨情景下流域次洪输沙量平均减少50%~85%，2017极端降雨年并未导致大沙年出现，水土保持生态建设成果在减少入黄泥沙方面发挥了关键作用；2013年和2018年典型"大沙"年潼关站泥沙来源解析表明，河道淤积泥沙冲刷和水库排沙成为新时期黄河潼关站沙量波动变化的主要影响因素。     

黄河流域水资源调控方案评价与优选模型

在明确黄河流域水资源调控目标的基础上,结合黄河流域的水资源利用特点,从水资源利用效果和可持续发展两个方面,提出了体现水资源调控目标的指标体系;将效用理论、人工神经网络理论和理想点技术结合,建立了调控方案水资源利用效果评价模型;从可持续发展的内涵和流域水资源利用的角度,提出了流域水资源调控方案可持续发展评价的准则和量化评价方法。用黄河流域水资源调控方案验证了模型和方法是合理可行的。     

黄河下游输沙水量研究综述

对输沙水量的计算方法,黄河下游汛期、非汛期输沙水量的研究现状,水库对输沙水量的影响,输沙用水总量的研究现状等方面分别作了回顾。分析指出,输沙水量与来水含沙量、来水流量、河道冲淤、河床前期条件等有关。黄河下游各时期输沙水量不同,汛期最小,其余依次为非汛期、冬三月、凌汛期。水库调水调沙的同时也改变着黄河下游的输沙水量。利用水库群调水调沙,使小浪底水库以造床流量、高含沙水流输沙,是目前推荐的黄河下游节水减淤高效输沙入海的主要方式。提出了一些有待进一步研究的问题。     

黄河流域近期水沙变化及其趋势预测

针对黄河水沙近期发生显著变化的现象,利用黄河上中游干支流水文泥沙定位观测资料,综合"水文法"、"水保法"和数学模拟等多种方法,对黄河流域1997-2006年水沙变化情势进行了评估,分析了水沙变化机制,并预测了未来的变化趋势。分析表明,与多年平均相比,黄河河源区径流量年均减少43.90亿m3,其中降雨等自然因素的影响量占92.26%,人类活动影响量占7.74%;与1970年前相比,黄河实测径流量年均减少112.1亿m3,其中水利水土保持综合治理等人类活动作用占76.50%,因降雨影响占23.50%;实测输沙量较1970年以前年均减少11.80亿t,其中水利水土保持综合治理等人类活动的作用为49.75%,降雨的影响为50.25%;人类活动与降雨变化对水沙变化的影响差异较大,就黄河中游地区总体而言,人类活动的减水作用远大于降雨的影响,人类活动的减沙作用与降雨影响基本相当,不宜笼统说黄河中游水沙变化主要是人类活动所致或主要是降雨变化所致; 2050年以前黄河来水来沙量总体呈平偏枯趋势,但不排除个别年份或短时段仍会发生丰水丰沙的可能性。