流域降水和人类活动对黄河入海泥沙通量的影响

自从20世纪70年代以来,黄河入海泥沙通量表现出明显减少的趋势.研究表明,入海泥沙通量对于上、中游不同的水沙来源区降水变化的响应方式是不同的.在假定其他因素相同的情况下,龙门至三门峡区间的年降水量每减少10mm,入海泥沙通量将减少0.275亿t;河口镇至龙门区间的年降水量每减少10mm,入海泥沙通量将减少0.143亿t;兰州以上年降水量每减少10mm,入海泥沙通量减小0.174亿t.多沙细砂区降水的减少对于黄河入海泥沙通量的影响最大.通过多元回归分析建立了入海泥沙通量与年降水、梯田林草面积、淤地坝造地面积之间的定量关系:在其他因素不变时,梯田林草面积每增加10⁴hm²,入海泥沙通量将减少0.0019亿t/a;年降水量每减少10mm,入海泥沙通量将减少0.543亿t,淤地坝造地每增加104hm²,入海泥沙通量将减少0.0205t/a.这些数据可为未来各影响因子进一步变化后入海泥沙通量变化的估算提供依据,为黄河流域和河口的环境规划服务.     

黄河三角洲造陆速率对夏季风强度变化和人类活动的响应

以夏季风强度指数和年均气温作为反映气候变化的指数,以人类净引水量和流域水土保持面积作为反映人类活动变化的指标,并以黄河流域为例,研究了三角洲造陆对气候变化和人类活动的响应.研究表明,夏季风强度指数的变化可分为三个阶段:(1)在1951~1963年夏季风强度指数呈持续增强的变化趋势;(2)在1963~1965年夏季风强度指数呈突变式减弱;(3)在1966~2000年夏季风强度指数保持在较低的水平上,且呈缓慢减弱的趋势.年降水量变化与夏季风强度指数有同步关系.从1950到1970年的年均温度在波动中略呈降低趋势,然而从1970年开始年均温度在波动中具有持续上升的趋势.气候变化会导致入海泥沙通量的变化,并可能进一步导致三角洲造陆速率的变化.黄河三角洲造陆速率、入海泥沙通量在1952~1964年均呈增大的趋势,1964年后则呈减小的趋势,在总体上与夏季风强度指数的变化趋势相同.除了气候变化以外,流域水土保持和引水对三角洲造陆也有影响.多元回归分析表明,三角洲造陆速率随夏季风强度指数的减弱而减小,随年气温的升高而减小,随梯田林草面积的增加而减小,随年净引水量的增加而减小,同时还表明,夏季风强度指数、年均气温、水土保持措施面积和人类净引水量对三角洲造陆速率变化的贡献率分别为34.94%,3.80%,53.82%和7.44%.表示气候变化的两个变量的贡献率之和为38.7%,说明气候变化对黄河三角洲造陆过程的影响是不容忽视的.     

黄河不同粒径组入海泥沙通量的变化及其对三角洲造陆的影响

以黄河流域1955~1990年的资料为基础,研究了不同粒径组入海泥沙的变化趋势及其成因以及各粒径组泥沙对三角洲造陆过程的相对贡献率.研究表明,四个粒径组入海泥沙通量都呈减少的趋势,各粒径组入海泥沙通量减少趋势的显著性按由细到粗的顺序递减,即细颗粒泥沙入海通量的减少趋势要比粗泥沙明显.20世纪70年代以来,水土保持面积增大、人类引水增大和年降水量减少是黄河各粒径组入海泥沙通量减小的原因.大规模的水土保持措施实施以后,细泥沙入海通量的减少幅度要大于粗泥沙.多元回归分析结果表明,年降水量变化对小于0.010,0.010~0.025,0.025~0.050及大于0.050 mm四个粒径组泥沙入海通量变化的贡献率分别为58.52%,62.05%,71.16%,83.37%,随粒径的变粗而增大;水土保持措施变化对小于0.010,0.010~0.025,0.025~0.050和大于0.050 mm四个粒径组泥沙入海通量变化的贡献率分别为41.48%,37.95%,28.89%,16.63%,随粒径的变粗而减小.四个粒径组泥沙入海通量与人类净引水量之间的相关系数也按泥沙粒径由细到粗的顺序减小,即人类引水的变化对细泥沙入海通量的影响较大,对粗泥沙入海通量的影响较小.四个粒径组泥沙入海通量与年降水量之间的相关系数按泥沙粒径由细到粗的顺序增大,即年降水的变化对细泥沙入海通量的影响较小,对粗泥沙入海通量的影响较大.建立了黄河三角洲造陆速率与利津站年径流量和小于0.010,0.010~0.025,0.025~0.050及大于0.050 mm四个粒径组的泥沙量之间的多元回归方程.计算结果表明,入海泥沙量和径流量对三角洲造陆速率变化的贡献率接近相等.在四个粒径组中0.010~0.025 mm的泥沙对三角洲造陆速率变化的贡献率最大,0.025~0.050 mm粒径组次之,大于0.050 mm的粒径组再次之,小于0.010 mm的粒径组最小.中等粗细的粒径组对三角洲造陆的贡献率最大.     

流域人类活动对三角洲演变影响研究进展

三角洲的形成系陆、河、海共同作用的产物,三角洲的演变对于陆海相互作用(Land-Ocean Interac-tions in the Coastal Zone,LOICZ)具有敏感的和重要的指示意义,对三角洲演变的研究已经成为全球变化研究的一个重要方面。例如,IGBP-LOICZ第一期工作是以海岸带物质通量和循环特征为     

现代黄河三角洲海岸的冲淤及造陆速率

研究了现代黄河三角洲海岸带不同时期(1855—1934、1934—1976、1976—2001年)及现今的冲淤速率。探讨了黄河三角洲海岸带不同时期的造陆速率。1976年以前的造陆速率，主要由于黄河的输沙造成，1976年以后的造陆速率，除黄河的输沙因素外，海岸带的人类活动也起了重要作用。     

椒江流域水沙变化特征及人类活动影响

在人类活动的影响下,径流和泥沙过程的变化受到越来越多人的关注。研究椒江流域水沙变化特征及人类活动影响因素,对椒江流域生态保护和高质量发展具有重要意义。利用椒江流域降水、径流、输沙和遥感影像等长期监测数据,采用多种方法综合分析椒江流域降水、径流和输沙演变特征,包括对椒江流域水文观测资料进行线性回归趋势分析,使用Mann-Kendall突变检验法、滑动t检验法、距平累积曲线法和双累积曲线法进行水文序列的突变检验,使用小波和功率谱进行水文序列的周期分析。在此基础上,采用线性回归方法估算人类活动和气候变化对椒江流域输沙变化的贡献率,最后讨论了人类活动对椒江流域水沙变化的影响。结果表明：椒江降水量存在2～3、4～5、8～9和15～18 a周期;径流量存在2～3、8～9、14～15和18 a周期;输沙量存在2～3、8、12～15和19 a周期。永安溪、始丰溪年降水量、年径流量和始丰溪年输沙量没有显著变化,永安溪输沙量显著减少,63 a间下降了28%。人类活动对永安溪输沙减少的贡献率为86.5%～98.7%,对始丰溪输沙变化的贡献率为50.3%～83.2%。椒江流域水库建设使得年内流量高峰期由6月份向8、9月份发生转移,起到了很好的“蓄峰”作用。流域内土地利用/覆被发生的显著变化以及植被覆盖度的上升降低了流域产沙能力、减少了河流输沙量。     

气候变化和人类活动对黄河中游输沙量影响的甄别

根据黄河流域1951-2011年间的主要水文站实测降雨量、径流量和输沙量的月际和年际序列资料,采用水文法和对比分析法,发现在4个阶段(1951-1968、1969-1986、1987-1999、2000-2011年)内汛期5-9月份的产沙率变化为80.97%、78.04%、89.31%、97.42%。建立了基准期的汛期"降雨量-输沙量"关系统计模型,据此估算人类活动对其输沙量的减少贡献快速上升,2000-2011年期间基本上完全受人类活动(小浪底水库调蓄)控制,气候变化(主要为降雨)的影响已不足3%。研究结果表明,过去的61年来黄河河流系统发生重大调整,河流输沙量的变化由过去的气候因素控制快速转变为人类活动控制,导致黄河入海泥沙通量在快速减少,对黄河三角洲的冲淤演变产生了根本性的影响。     

黄河三角洲流路演变及对黄河下游的影响

１８５５年黄河自徐淮故道在铜瓦厢决口改行清济泛道以来，在近代三角洲上历经１０次较大流路变迁。各次流路在其演变过程中均有诸多共性。文中分析了流路演变中交替产生的溯源堆积及溯源冲刷对黄河下游影响的范围，幅度和作用历时，溯源堆积与沿程堆积叠加起来对山东黄河下段的水位产生稳定性抬高。     

全新世中国大河三角洲沉积演化模式转化及其对人类活动的响应

中国三大河口三角洲包括黄河三角洲、长江三角洲和珠江三角洲,在国民经济发展和全球海陆相互作用研究中均扮演着非常重要的角色。因此,全面揭示河口三角洲演化进程,总结河口三角洲演化模式,对指导河口三角洲可持续开发利用具有重要意义。本文结合前人研究进展及近年来海洋区域地质调查资料,系统总结了全新世以来我国三大河口三角洲"三个阶段,三个尺度,各具特色"的演化模式,揭示了全新世初期、两千年前和工业革命后三个阶段千年-百年-年代际时间尺度下河口三角洲演变模式转化的主控因素,认为河口三角洲的演化模式正在由自然演变向人为控制转型,人类活动正剧烈地影响着河口三角洲的自然演化进程。三大河口三角洲沉积演化模式各具特色,黄河三角洲具有超级叶瓣与叶瓣发育演替特色,长江三角洲具有北岸沙岛并岸、南岸不断推展特色,珠江三角洲则表现为河网发育充填、逐级分汊延伸特色。随着河口三角洲演化受人类活动影响的加剧,正确认识河口三角洲演化规律及其主控因素,不仅有助于提升三角洲地区陆海相互作用研究水平,而且将为三角洲可持续开发利用提供科学依据。     

黄河三角洲人工放淤对环境演化的影响

在洪水季节，为使黄河更好地排洪输沙，在黄河三角洲实行人工放淤，通过放淤，使河水分流，减少河水冲垮河堤的危险性，也减少了泥沙淤积量，放淤区新沉淀的泥沙压制了盐碱，并可把盐碱地改造成为良田。     

现代长江、黄河河口水下三角洲 不稳定性的对比研究

现代长江口、黄河口水下三角洲地区的海底上发育有大量规模形态各异的不稳定性现象。其中沙波和浅埋的生物气体是长江口水下三角洲发育的主要形态，而滑坡和一些冲蚀结构则是黄河口水下三角洲的主要类型；它们在分布上也有较大的差异，长江水下三角洲主要呈垂直岸线分布，而在黄河水下三角洲则表现为平行岸线分布；分析认为这些现象与其河口的沉积环境和动力机制密切相关。     

Deposits and depositional sequence nearby Iluanghe Harbour in the Huanghe River Delta

The sedimentary sequence of the upper 4 m deposits in the Huanghe Harbour Pit is as follows, 1, Distributary mouth bar deposits formed before 1964; 2. lower delta plain (tidal flat) and subaqueous delta lateral deposits formed in the period of 1964-1972; 3. deposits of crevasse splay and distributary channel near mouth, formed in the period of 1972-1974; 4. tidal flat deposits formed in the period of 1975-1984. The sequence shows superimposition of sedimentary environments parallel to coastline.     

Evolution history and trend of the modern Huanghe River Delta

The evolvement history of modern Huanghe River Delta tidal flat, coastline and underwater terrain were studied based on the analysis of remote sensing images and water depth data. Based on the analysis of seafloor terrain evolution on different historical stages, a formula simulating the erosion and deposition evolvement model of subaqueous Huanghe River Delta slope was proposed, and the evolvement trend of the subaqueous delta terrain was predicted. The result shows that the equilibrium transition zone is near the water depth of 12 m with seabed erosion in shallower water and accumulation in deeper water during the first 150 a after the river channel was deserted. In the meantime, the underwater slope became gentler and the coastal erosion rate became slow gradually. Then, the subaqueous delta slope changed to up concave from upper convex, and the shape of subaqueous delta disappeared. The coast type changed to silt-mud coast about 100-150 a after the river course was deserted. The erosion depth in the foot of the seawall is calculated based on the formula.     

Modeling of suspended sediment transport with waveinduced longshore current in Huanghe (Yellow) River Delta

A three-dimensional suspended sediment model(SED)developed by the present authors is coupled with the combinatorial model of COHERENS(Luyten et al.,1999) (the three-dimensional coupled hydrodynamical-ecological model for Regional and Shelf Seas) and SWAN(Holthuijsen et al.,2004) (the third generation wave model).SWAN is regarded as a subroutine of COHERENS and gets time-and space-varying current velocity and surface elevation from COHERENS.COHERENS gets time-and space-varying wave relevant parameters provided by SWAN.Effects of wave on current are applied in bottom shear stress,wave-induced depth-dependent radiation stress and surface drag coefficient calculation.At the same time,the damping function of suspended sediment on turbulence is introduced into COHERENS.So the sediment model SED has feed back on circulation model COHERENS.The SED obtains current as sociated parameters from COHERENS.Then a couple dhydrodynamic-sediment model COHERENS-SED being able to account for interaction between wave and current is obtained.COHERENS-SED is adopted to simulate three-dimensional suspended sediment transport in the Huanghe River delta.In terms of simulation results,there is obvious diffierence between top and bottom layer of wave-induced longshore current.The values of time series of sediment concentration gotten by COHERENS-SED have,generally,an accepted agreement extent with measurement.Significant wave heights and wave periods obtained by COHERENS-SED show that wave simulation case with current’s effect can give better agreement extent with measurement than case without current’s effect.In the meantime,suspended sediment concentration distributing rule obtained by COHERENS-SED is similar to former researches and measurement.     

黄河水下三角洲高浓度黏性泥沙流变特性及其影响因素

黏性泥沙在黄河水下三角洲广泛分布,其在外部载荷作用下易引发泥沙淤积、冲刷、海床流化等问题,对港口、航道、海底管线等工程设施构成巨大威胁。利用黄河水下三角洲埕岛海域所取海底表层沉积物,制备不同固结时间和不同含水率的高浓度黏性泥沙样品。采用R/S流变仪,对所制备高浓度黏性泥沙样品进行全剪切速率下的流变试验,分析黄河水下三角洲高浓度黏性泥沙流变特性及含水率和固结时间对流变特性的影响。结果表明,高浓度黏性泥沙在剪切荷载作用下流化失稳,发生相态转化;屈服应力在固结120 min后增加了35%;含水率50%以上高浓度黏性泥沙在高剪切速率下表现出剪切增稠行为,且随含水率增加剪切增稠行为越明显;Power模型适用于含水率大于50%的高浓度黏性泥沙在高剪切速率下的流变行为。本研究可为海底黏性泥沙运动过程数值模拟与海底重力流等灾害预测提供参考。     

现代黄河三角洲沉积层压实下沉的计算分析

1855年以来形成的厚度为15 m的现代黄河三角洲分流叶瓣在遭废弃后的最近30 a内的沉积压实幅度为2.28~3.87 m,年平均压实量达0.1 m,其中黏土质粉砂被压实了25.8%,粉砂沉积地层被压实了15.2%,黏土质粉砂的沉积压实量是粉砂沉积压实量的1.7倍,在此期间基本上完成了三角洲压实下沉过程。下伏沉积地层的压缩量有限,不同沉积年代的沉积压实下沉量相差小,如厚度为20~30 m的沉积压实量仅有0.2~0.28 m,其中黏土质粉砂被压实了0.91%,粉砂被压实了1.19%,沉积地层平均被压实了1%。无论是黏土质粉砂还是粉砂,孔隙度与沉积地层深度呈负指数函数关系,黏粒含量愈高,孔隙水则愈难以排出,覆盖在下伏沉积地层上面的表层沉积物对压实下沉贡献愈大。     

现代黄河三角洲沉积层压实下沉的计算分析

1855年以来形成的厚度为15 m的现代黄河三角洲分流叶瓣在遭废弃后的最近30 a内的沉积压实幅度为2.28～3.87 m,年平均压实量达0.1 m,其中黏土质粉砂被压实了25.8%,粉砂沉积地层被压实了15.2%,黏土质粉砂的沉积压实量是粉砂沉积压实量的1.7倍,在此期间基本上完成了三角洲压实下沉过程。下伏沉积地层的压缩量有限,不同沉积年代的沉积压实下沉量相差小,如厚度为20～30 m的沉积压实量仅有0.2～0.28 m,其中黏土质粉砂被压实了0.91%,粉砂被压实了1.19%,沉积地层平均被压实了1%。无论是黏土质粉砂还是粉砂,孔隙度与沉积地层深度呈负指数函数关系,黏粒含量愈高,孔隙水则愈难以排出,覆盖在下伏沉积地层上面的表层沉积物对压实下沉贡献愈大。     

黄河清水沟流路水沙组合和河口三角洲发育的宏观特性

黄河清水沟流路1976～1995年期间入海水沙偏少,年际和年内变化丰枯交替,河口三角洲的冲淤变化与入海水沙大小密切相关;分析其剖面淤积形态、洲面淤积造陆情况和泥沙淤积的空间分布,表明河口三角洲发育存在着初期迅速增长、中期快速增长、后期平缓增长的宏观特性和规律,根据水沙变化与河口三角洲增长面积的定量关系以及对未来入海水沙的预估,认为清水沟流路河口三角洲的发育将继续维持平缓增长的态势.