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风水两相作用对黄河流域高含沙水流的影响 总被引：6，自引：0，他引：6
运用黄河中游40余条支流的资料, 研究了风水两相作用对高含沙水流的影响. 文中以一个简单的“运载工具”模式来描述高含沙水流的形成特性. 固液两相流的液相是一种“运载工具”, 固相则是由这一运载工具所运输的物质. 高含沙水流的形成与特性, 与液相和固相的形成和特性有密切的关系. 以风力为主的区域, 粗颗粒可以充分供应, 而细颗粒供应条件不足. 以水力为主的区域, 细颗粒可以充分供应, 而粗颗粒供应条件不足. 风水两相作用占优势的地区, 粗、细颗粒泥沙都有较充分的供应. 在风力作用为主的区域, 液相和固相都不能充分发育, 其浓度均较低. 在以水力作用为主的区域, 由于径流的稀释作用, 液相组分的浓度较低; 由于粗泥沙供应不充分, 固相组分的浓度也较低. 在风力-水力两相作用占优势的区域, 液相能达到较大的浓度, 粗泥沙的供应也较充分, 故出现了固相组分浓度的高值. 因此, 风水两相作用最有利于高含沙水流的发育, 导致了含沙量高值带的出现. 风水两相作用的引入, 为黄河中游高含沙水流的形成提供了新的解释. 相似文献
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黄土高原大理河流域水沙耦合模型应用研究 总被引：1，自引：1，他引：0
水沙模型是定量描述水沙关系及水沙规律的重要工具,现阶段国内外对于水沙模型的研究大都为基于某个典型流域的经验统计模型或基于流域大量基础资料的物理模型,极大限制了其使用范围及模拟精度.本文建立了结构与参数均具有物理意义的流域水沙耦合物理概念模型,其优点是物理概念清楚,模拟精度高,实用性强,易于深入研究泥沙基本规律.该模型将概念性水文模型和泥沙模型耦合,提出水流挟沙能力和土壤抗侵蚀能力概念,用对数曲线近似描述流域土壤抗侵蚀能力的空间变异性,在拜格诺河道水流悬移质泥沙公式基础上建立概念性沟蚀产沙公式,参照水流汇集相似性建立泥沙汇集演算公式.选取黄河中游大理河流域4个不同流域尺度的实际流域对模型进行应用检验,模拟结果表明,该模型的水流泥沙两部分均有很高的模拟精度,可以很好地模拟黄河中游地区不同流域尺度和年际尺度上的洪水过程和泥沙产生及输移过程,充分证明了该模型结构、参数和计算方法的合理性,可用于定量分析流域内各项水保措施的减水减沙效益及水沙关系变化趋势,对该模型的推广应用可做进一步分析研究. 相似文献
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坡面植被恢复对沟道侵蚀产沙的影响 总被引：5，自引：0，他引：5
根据黄土高原不同地理空间林、草分布的宏观格局, 从主要产沙区的环境背景分析了黄河中游宏观坡、沟治理关系, 及自然、人类活动因子在侵蚀产沙中的权重. 根据目前黄土高原小流域的综合治理现状和水土保持坡、沟措施配置方案, 探讨了植被恢复对沟道侵蚀产沙的影响及植被减沙的效益. 黄河中游多沙粗沙区产沙模数与自然和人类活动的侵蚀环境背景的综合影响密切相关, 暴雨、垦殖率、林木覆盖率是影响多沙粗沙区产沙模数的主要因子. 退耕还林、草, 减少垦殖率、增加林草植被是抑制多沙粗沙区侵蚀的关键. 小流域治理必须坚持坡、沟兼治、生物与工程措施相结合的治理方针. 工程措施在坡面植被恢复初期具有重要作用, 杨家沟的典型案例表明植被恢复可以使沟道侵蚀产沙减少75%以上. 相似文献
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采用天然河道实测资料分析和实验室试验分析方法对伊拉克底格里斯河摩苏尔55km河段的河道床沙组成进行研究,目的是分析河床表层及底层泥沙组成,以及该河段的床沙粗化条件.通过收集天然河道的床沙资料,对沙样进行实验室分析,结果表明:底格里斯河摩苏尔河段床沙已形成粗化:一般河床表层泥沙颗粒大小分布随着河段距离的增加而减小,床沙接近于均勻分布,表层床沙沙样颗粒中圆盘形、 球形、柱形和片状分别为48.34%、25.2%、15.34%和11.08%.在床沙的表层和底层泥沙以粗沙砾石为主,分别为74%和36%. 相似文献
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流域因素与人类活动对黄河下游河道输沙功能的影响 总被引：6，自引：0，他引：6
从泥沙收支平衡的概念出发定义了河道的输沙功能, 提出了河道输沙功能的定量指标, 研究了流域自然因子和人类活动对黄河下游河道输沙功能的影响. 这种影响可以用不同水沙来源区的降水量、进入黄河下游的大于0.05 mm粗泥沙占来沙量百分比、黄河上游水库对汛期清水基流的调节程度(以兰州站汛期径流量占全年百分比表示)、高含沙水流频率、流域内水土保持措施实施面积等来定量表达. 运用多元回归分析方法, 建立了黄河下游河道输沙功能指标与上述7个因子之间的多元回归方程. 表明不同水沙来源区降水量的减少对下游河道输沙功能的影响是不同的. 河口镇以上清水区和龙门至三门峡之间年降水量减少, 将导致下游河道输沙功能指标降低; 河口镇至龙门间降水减少, 将导致下游河道输沙功能指标增高. 来沙的组成强烈地影响下游河道输沙功能指标, 进入黄河下游的大于0.05 mm粗泥沙占来沙量百分比越大, 则河道输沙功能指标越低. 因此, 小浪底水库拦截粗泥沙、排出细泥沙, 将有利于提高下游河道输沙功能指标. 兰州站汛期径流量占全年百分比越低, 下游河道输沙功能指标越低, 说明黄河上游水库大量拦截汛期清水基流, 是下游河道输沙功能降低的原因之一. 相似文献
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湖泊是风成沉积的理想载体,利用扫描电镜分析石英砂的表面微结构特征,可以用于判断石英颗粒被风或水流搬运的相对距离和湖泊的水动力条件,从而判断其沉积环境与演化历史.库赛湖位于青藏高原北部可可西里地区,是青海省沙尘天气频发的地区之一,为进一步证实库赛湖年纹层粗颗粒层的风成成因,以库赛湖沉积年纹层为研究对象,结合青藏高原北部典型沙丘沉积、库赛湖冰面风成沉积、典型河流沉积和库赛湖湖滨相水成粗颗粒沉积样品,利用扫描电镜对上述沉积物石英颗粒表面特征进行观察研究,并统计35种特征的出现频率.结果表明:库赛湖地区典型风成物石英颗粒表面具有圆形轮廓、中低浮雕、翻板、新月型撞击坑、球根状边缘、直形阶梯、弓形阶梯、碟形坑等微形貌特征;典型水成物石英颗粒表面具有V型撞击坑、小型和中型贝壳状断口、少量溶蚀坑等微形貌特征;库赛湖年纹层粗颗粒层石英颗粒表面具有圆形轮廓、低浮雕、翻板、新月形撞击坑、球根状边缘、碟形坑等明显风成特征,与研究区风成物的石英颗粒表面特征相似,而与研究区典型水成物的石英颗粒表面特征差别很大.因此,库赛湖年纹层中的粗颗粒层是由风成作用形成的. 相似文献
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采用水沙模型对流域水沙过程进行计算是目前分析和研究黄土地区水土流失、水沙锐减等问题的有效途径由于降雨的时段均化和缺测、漏测、误测等问题,导致水沙模型的重要输入项和动力因子——降雨资料存在误差,进而影响水流和泥沙过程模拟精度因此,本研究将降雨动态系统响应曲线的误差修正方法与概念性水沙模拟模型相结合以提高水沙过程模拟精度此方法将水沙模型的水流模拟部分看作响应系统,通过修正水沙模型的重要输入项——面平均雨量,利用修正之后的面平均雨量系列,通过模型重新计算以提高模型对产汇流和产汇沙过程的模拟精度通过理想案例验证该方法可行性后,选择黄土地区曹坪流域进行检验,结果表明修正后的水流和泥沙过程模拟精度均有显著提高,平均提高幅度分别为17.56%和15.86%. 相似文献
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三峡工程运用后,坝下游荆江段来沙量大幅度减小,处于严重的不平衡输沙状态,次饱和水流冲刷河床使悬沙量沿程恢复.基于实测水沙资料,分析了三峡工程运用后荆江段非均匀悬沙恢复特点.提出了恢复效率的概念用以表征悬移质沿程恢复的程度,并根据实测水沙资料计算了荆江段1994-2017年非均匀悬沙的恢复效率.结果表明：三峡工程运用前,荆江段各粒径组悬沙恢复效率绝对值均接近0,故该时期内各粒径组泥沙冲淤幅度不大;三峡工程运用后,各粒径组悬沙恢复效率绝对值均明显增大,且粗沙（d>0.125 mm）恢复效率绝对值远大于细沙（d<0.125 mm）,故粗沙恢复程度更高.这主要是由于荆江段床沙组成中粗沙部分含量大,而细沙含量小.最后建立了三峡水库蓄水后非均匀悬沙恢复效率与来水来沙条件（来沙系数）的关系,结果表明：各粒径组悬移质恢复效率均与来沙系数呈正相关关系,全沙、细沙和中沙的决定系数（R2）分别为0.89、0.67和0.69,相关性较高,故荆江段各粒径组悬移质泥沙恢复效率较大程度上受到来水来沙条件的影响. 相似文献
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三峡大坝下游粗细颗粒泥沙输移规律及成因 总被引：3，自引：3，他引：0
以三峡下游河段为研究对象,利用1987-2014年原型观测数据,分析粗细颗粒在时间和空间的输移过程,并以水文站作为划分单元探讨其成因.三峡水库蓄水后坝下游d≤0.125 mm(细颗粒)各粒径组沙量沿程递增,并小于蓄水前均值;d0.125 mm(粗颗粒)沙量在宜昌—监利河段得到补给,其下游为淤积趋势,其中2003-2007年至监利站恢复程度最大.在成因上:(1)宜昌—沙市河段,河床粗化限制了粗细颗粒泥沙补给,其中细颗粒补给受制于总水量,粗颗粒受制于大流量持续天数和量值;(2)沙市—监利河段,粗细颗粒补给均受制于总水量;(3)监利—螺山河段,洞庭湖入汇对细颗粒补给起决定作用,河床补给量中洪水年大于中枯水年,粗颗粒为淤积趋势,且中洪水年淤积量小于中枯水年;(4)螺山—汉口河段,细颗粒增加受河床补给决定,2008-2014年补给强度弱于2003-2007年,2010年前后粗颗粒泥沙由淤转冲,与大流量持续天数和量值增加有关;(5)汉口—九江河段,细颗粒泥沙淤积,粗颗粒因河床冲刷得到补给,大水年补给量高于枯水;(6)九江—大通河段,鄱阳湖入汇和河床补给对细颗粒增加的贡献比例为1∶2.82,河床冲刷对粗颗粒泥沙起补给作用,受大流量持续天数和量值影响. 相似文献
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三峡工程运用后,长江中游荆江河段持续冲刷,床沙与推移质、悬移质泥沙不断交换,从而造成该河段床沙发生不同程度的调整,对长江中下游河床演变及非平衡输沙机理的研究具有重要影响.在新水沙条件下,总结分析了沙波运动特性及床沙交换方式,引入Markov三态转移概率及非均匀沙隐暴系数,得到基于状态转移概率的沙质河段床沙级配调整的计算模型.研究结果表明:(1)20092014年,沙市站年内床沙中值粒径有先增大后减小的趋势,而监利站年内床沙中值粒径则先减小后增大,且荆江河段年际床沙中值粒径总体呈上升趋势,粗化程度约为6.9%~9.3%;(2)20092014年,沙市站床沙组成中粒径d<0.062 mm的泥沙所占比重不变,0.062 mm≤d<0.25 mm的泥沙所占比重逐年减少(累计减少11.4%),d≥0.25 mm的泥沙所占比重逐年增加(累计增加11.4%),而监利站床沙组成均存在波动性变化;(3)荆江河段床沙转换为推移质的概率随着泥沙粒径的增大而增大,床沙转换为悬移质的概率随着泥沙粒径的增大而减小,而推移质和悬移质转换为床沙的概率均随着泥沙粒径的增大而增大,河床发生冲刷粗化时泥沙输移的主要形式为悬移质(概率为81%~87%),而淤积细化时床沙补给主要来源于推移质(概率为8%~12%).通过验证,本文概率模型的计算结果与实测资料符合较好,能够应用于长江中游沙质河段年际床沙粗化及年内床沙级配调整过程预报,为进一步开展三峡工程下游非均匀悬移质泥沙沿程恢复机理的研究提供理论基础. 相似文献
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黄河中游植被恢复对流域侵蚀产沙的影响与治理前景 总被引：6，自引：0，他引：6
根据黄土高原不同自然带水环境和侵蚀环境的特点, 研究了黄河中游不同自然带植被类型的变化、林、草的分布界线及植被的恢复能力. 年降雨量530mm是黄河中游林、草分布的临界年降雨量. 在影响流域产沙的地带性、非地带性环境要素中, 悬移质泥沙中径(D50,mm)、林木覆盖率(V,%)起主要作用, 其中, 林木覆盖率(V,%)对流域产沙的影响权重仅小于泥沙中径(D50,mm)作用的3.4%, 近乎相等. 要有效的控制半干旱区、尤其是丘陵沟壑区的土壤侵蚀, 使输沙模数降到6000 t/km2以下, 仅靠林木自然恢复困难较大. 在退耕还林草建设中, 在坡面生物措施和沟壑工程措施治理基础上, 因地制宜的选好树种与人工造林(草), 重点县的流域林木覆盖率至少要达到30%以上. 与60年代以前降雨标准期相比随各期年降雨量的减少, 自然条件下的植物生产力都有不同程度的下降. 降雨量的减少是多年来造林草成活率低的重要原因. 根据年降雨量与自然植被生产力的回归模型, 可以分别得到目前或70年代以来任意时段, 恢复到标准期时所需的流域自然植被生产力和生态用水量的估测值. 从而为黄河中游林草恢复及治理前景提供了科学依据. 相似文献
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黄土高原地区侵蚀产沙的尺度效应研究初探 总被引：7，自引：0，他引：7
以黄河流域水文站的观测数据为基础, 对黄土高原地区产沙模数的尺度效应进行了分区研究. 研究表明, 不同分区的黄土、风沙、基岩的空间分布与组合关系不同、地形(坡度)不同, 其产沙模数随流域面积变化的趋势也不相同, 可以分为单调减小、单调增大、先增大而后减小、先减小而后增大等类型. 在对数据进行双对数转换后, 对上述尺度效应关系进行了线性和二次函数的拟合, 并分别针对这两种函数形式给出了校正方程. 依据所建立的校正方程, 将所有分区内各站点的产沙模数进行了1000 km2标准面积的校正以消除尺度的影响. 在此基础上使用Kriging插值法制作了消除尺度影响后的产沙模数图, 并将其与未进行尺度校正的产沙模数图进行了分析比较. 结果表明, 经尺度校正后, 重点侵蚀区域的位置大致相同, 但面积显著增大. 这主要是因为, 位于重点侵蚀区河流下游的站点经校正后, 其产沙模数有所增大. 相似文献
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河型对含沙量空间变异的响应及其临界现象 总被引：9，自引：0，他引：9
揭示了冲积河流河型对含沙量变化的复杂响应规律.我国近百条冲积河流的悬移质输沙率与平均流量在双对数座标中的相关图表明,代表不同河型的点据可以被3条直线分为4个条带,从下而上分别为江心洲河型、弯曲河型、游荡河型和高含沙曲流.代表上述3条直线的方程可以视为河型在空间中随水沙搭配关系而变化的临界条件.理论分析、实验资料和天然河流的资料都表明,随着悬移质含沙量的增大,挟沙水流的能耗率也增大,但当含沙量超过某一限度之后,随着含沙量的进一步增大,水流能耗反而减少.各区中的河流根据其特定的含沙量范围,按不同的方式对其能耗率进行调整,因而出现不同的平面形态,即形成不同的河型. 相似文献
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起沙机制是沙尘暴天气研究中一个重要问题.本文基于中蒙中区一次沙尘暴天气过程,通过提取沙尘源地涡动相关数据中的湍流相干结构（Coherent structure,简称为CS）,研究了CS在起沙中的作用.结果发现：（1）起沙期间存在CS,其典型特征表现为上扬—下扫循环,即暖空气的辐合上升与冷空气的辐散下沉相伴;（2）起沙期间,CS具有频次高、持续时间短、间歇性适中、连发频繁、速度切变大、水平尺度远大于垂直尺度和尺度变化比较大的特点;（3）CS是重要的起沙机制,它可起动粒径在0.1~156 μm之间的各种沙粒,起动最多的是粒径低于8 μm的粉粒与粘粒,但CS不是唯一的起沙机制;（4）CS的上扬与下扫两过程均可引起起沙,区别在于前者通过暖空气的上升将沙粒向上空输送,后者则是将上空高速冷空气拖带下来引起地表沙粒的起动;（5）CS起沙分为单起式和连发配合式两种形式.单起式是单发CS产生的起沙形式,连发配合式是连发的CS产生的跃移—上扬的配合起沙形式.其中,连发配合式为主要形式;（6）下扫过程对起沙的贡献是上扬过程的1.8~15倍,上扬过程可将下扫过程中起动沙粒的1/3左右向上输送到空中;（7）一般情况下,CS对起沙具有稳定的贡献,其贡献率为51%,当临界起沙风速大于13 m·s-1时,其贡献急剧降低. 相似文献
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苏北陆上潮成砂体的特征和古环境演化 总被引：3，自引：0，他引：3
苏北陆上以东台为顶点呈扇形向东展开的潮成砂区 ,是南黄海辐射沙洲的早期发育阶段 .冰后期最大海侵之后 ,距今约 5 0 0 0～ 6 0 0 0a前开始产生 ,水下潮成砂体不断出露 ,成陆 .环境磁学法证明陆上潮成砂层形成于辐聚辐散的古潮流场 .潮成砂层的物源早期为长江泥沙 ,晚期为黄河泥沙 ,潮流侵蚀海底也提供重要物源 .钻探和地质雷达探测表明 ,不存在大河由陆上或海域潮成砂区顶部直接供沙的可能性 ,河流的沉积物须通过沿岸运移参与潮成砂体的塑造 .这与物源和古潮流场所得的结论是一致的 相似文献
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我国库姆塔格沙漠东北部羽毛状沙垄的分布面积为4016km2,由新月形沙垄和垄间舌状沙丘构成.新月形沙垄与舌状沙丘、舌状沙丘迎风坡与背风坡在粒度、矿物组成以及光照反射率的差异致成航空照片和卫星照片上的羽毛状景色.对该区输沙势的测量结果表明,羽毛状沙垄的起沙风可分为北北东、东和东北东三组,与新月形沙垄的东南、西北和西南落沙坡大致对应.研究认为,由新月形沙丘顺主风向连接而成的新月形沙垄不是横向沙垄而是纵向沙垄;舌状沙丘与近似沙丘形态明显有别,是一种新的横向沙丘类型.羽毛状沙垄,按McKee的沙丘形态分类,不属沙丘变型类型,而是综合型或复杂型沙丘类型;按吴正的沙丘形态与成因分类,不属单向风或两个锐角相交风形成的沙垄或复合型沙垄,而是三个锐角相交风形成的综合型沙垄. 相似文献
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塔克拉玛干沙漠和戈壁沙尘起沙、传输和沉降的对比研究 总被引：2，自引：0，他引：2
《中国科学:地球科学》2017,(8)
塔克拉玛干沙漠(Taklimakan Desert,TD)和戈壁沙漠(Gobi Desert,GD)是东亚两个最主要的沙尘源区,对区域甚至全球的能量收支、生态系统及水循环过程都有非常重要的影响.本文利用WRF-Chem模式(The Weather Research and Forecasting model with Chemistry)对比研究了2007~2011年不同季节TD和GD地区的起沙、传输以及沉降情况,探讨了TD和GD地区对整个东亚地区沙尘的贡献.研究结果表明,地形、海拔高度、热力条件以及环流条件的差异导致了两大沙源区在沙尘释放、抬升能力以及远距离输送等方面均有很大不同.GD地区地形平坦,海拔高度相对较高,上空位于南北两支急流汇合处,高空风速大,深厚的对流混合促使高空急流下沉支将更多的高空动量不断下传到对流层中层,导致GD地区中低层风力增大,有利于GD沙尘的垂直抬升.因此,在强西风急流的作用下,GD沙尘容易进行远距离输送,是东亚地区最主要的沙尘贡献区域.春、夏季节GD沙尘传输量分别约占起沙量的35%和31%.TD在东亚地区的起沙能力最强,春季起沙通量为70.54Tg a~(-1),占东亚地区起沙的42%.然而,TD地区身处盆地、三面环山,且近地面多以东风为主,沙漠上空风速较小,因此TD地区不利于沙尘传输,大量沙尘在扬起后又重新沉降到地表(总沉降量约为40gm~(-2)).只有当TD沙尘抬升到4km以上才能进入西风带开始远距离输送,对整个东亚地区沙尘的贡献相对较小,春、夏季节TD沙尘传输量分别约占起沙量的25%和23%. 相似文献
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鄂尔多斯高原演化及环境效应 总被引：5，自引：0，他引：5
通过鄂尔多斯盆地8.00Ma以来红粘土时空分布特征分析,红粘土沉积的地貌位置、与下覆地层接触关系、粒度特征分析,研究红粘土形成过程及环境背景:中新世晚期—上新世,鄂尔多斯地块已完成由盆地向高原转型,其明显的环境效应在地貌上表现为差异隆升造成的起伏地表,形成遭受风蚀的高地与接收红色粘土沉积的洼地.红粘土序列物质主要来源是风力携带的粉尘,以"覆盖式"披盖在原始地貌上.但是,降落在高地的粉尘在风力与水流作用下被搬运至洼地,不能象第四纪黄土粉尘那样沉降后基本覆盖在整个黄土高原,因此鄂尔多斯地区没有形成连续的红土高原,仅在当时的洼地保留有红粘土沉积.虽然在隆起高地没能保存红粘土,但由于红粘土断续分布在现今黄土高原地区,仍可认为在中新世晚期—上新世,有不连续的"红土高原"存在,红粘土在一定程度上修饰和改造了原始地貌.高原内部出现差异抬升,表现在北部白于山、中部子午岭以及南部渭北北山隆升.渭北北山北缘凹陷形成更早,成为红粘土沉积中心,朝那、灵台、旬邑地区都沉积了相对较厚的红粘土.第四纪以来高原北部干旱化加剧,黄土堆积加速形成黄土高原,晚更新世以来高原加速隆升侵蚀加剧,特别是造成了三门湖被切穿,侵蚀基准面降低,导致地下潜水面降低、河网密度加大、蒸发量增加,从而加剧了黄土高原地区干旱化的发展.因此鄂尔多斯高原隆升对区域环境产生巨大影响. 相似文献