三峡大坝下游宜昌站pCO2变化研究
吴雪;黄海;关见朝;王乐;河流是联系陆海两大碳库的重要通道，在全球碳循环中发挥着关键作用。长江作为中国最大的河流，在我国河流碳循环中占据着重要地位。三峡大坝建设及运行以来，紧邻其下游的宜昌站水沙情势及环境特征均发生了明显的变化，然而，针对三峡大坝下游水体中二氧化碳分压pCO2的变化情况还缺少系统的研究。基于此，以宜昌站为例，运用三峡大坝建设前后(1958—2018年)的水化学数据，构建了基于断面流量与溶解无机碳的碱度计算公式，计算分析了建坝前后宜昌站pCO2的变化，探讨了引起pCO2变化的影响因子及其相对作用，研究结果为评估大坝建设等对局部河段碳循环及环境影响提供了依据。
三峡水库区间入库泥沙量估算
丁文峰;李建明;童晓霞;郑宇;任斐鹏;准确估算三峡水库入库泥沙量对明确库区泥沙淤积有重要意义，以往在统计入库泥沙量时，往往将库区上游来沙量作为入库沙量而不考虑三峡水库区间来沙，造成三峡水库实际入库泥沙量的低估。基于修正通用土壤流失方程(RUSLE)和泥沙输移比计算，研究三峡水库区间入库泥沙量。三峡水库区间2001—2012年土壤侵蚀模数1 844.24～2 474.26 t/(km2·a),区间年入库泥沙量1 070～2 454万t。与1963～1990年入库输沙量比较，主要支流龙河、香溪河、磨刀溪2001—2012年输沙量分别减小了77%、79%和88%,泥沙输移比为0.07～0.27,呈逐年波动性减少趋势。尽管三峡水库区间面积占长江上游面积的5.8%,但输沙量占上游总来沙量的15%以上，在库区上游来沙持续减少情况下，三峡水库区间入库沙量不容忽视，研究结果可为今后三峡水库泥沙问题研究提供科学依据。
三峡库尾典型航道的四大家鱼栖息地生境营造效应研究
苗智斌;肖毅;李文杰;杨胜发;“长江大保护”国家战略要求三峡变动回水区朝天门至涪陵段高等级航道建设需与生态保护协同。以三峡变动回水区洛碛河段为例，基于Delft3D构建了平面二维水沙数值模型，模拟并评估了生境营造方案前后该河段的水沙动力过程及四大家鱼栖息地生境适宜性影响。结果表明，清礁弃渣生境营造方案对河段泥沙冲淤影响集中于上下游约2 km,年内淤积增加0.04～0.52 m;四大家鱼产卵期生境适宜面积增加0.05%～1.37%,不适宜生境面积减少0.51%～1.26%。研究结果可为山区航道工程的清礁弃渣环保利用提供科学参考，亦可为航道等级提升与鱼类生态保护协同的航道建设提供技术支持。
基于分布式水文模型的阿伦河流域输沙模拟
黄金柏;王庆明;王斌;温佳伟;为揭示东北寒区中尺度流域输沙特性，选取阿伦河流域为研究区，基于自研发的物理性分布式水文模型，耦合悬移质和推移质计算模块，构建耦合输沙的降雨-径流过程分布式水文模型，通过对控制案例计算结果与含沙量采样粒径级配的比较，检验模型的实用性。研究区2016年输沙过程计算结果表明：模拟结果的均方根误差(RMSE)小于0.1,输沙过程受流量过程的支配；输沙主要为悬移质，最大洪峰期间，研究区出口断面悬移质占输沙量的90%以上，常流条件下，悬移质占输沙量的80%以上；冬季各月输沙量对年输沙的贡献率小于0.15%;6月、7月、9月和10月的月输沙量对年输沙的贡献率大于15%。研究结果为东北寒区水沙耦合运动过程研究提供基础数据。
河床沙质含量对清水冲刷过程砾卵石输沙影响试验研究
袁强;尹梦吉;王成帝;罗永钦;为探究河床中小于2 mm沙含量不同对冲刷过程中砾石和卵石输沙影响，采用0.5 mm沙、5 mm砾石和20 mm卵石配比3种典型级配铺沙，进行4种阶梯流量清水冲刷试验。结果表明，一定水流强度下，初始流量对不同沙含沙的河床的冲刷影响不同，河床最大冲深与初始流量大小不同的流量过程存在两种截然不同的相关关系。一定沙质含量可以促进砾卵石冲刷输移，但过量含量可能通过不连续级配中粗细颗粒之间重力差异的影响，增大卵石的起动切应力来抑制其冲刷输移。揭示小于2 mm沙对砾卵石泥沙输移的影响，有助于推进非均匀沙起动理论的发展。
基于Sentinel-2 MSI数据的长江表层悬移质泥沙浓度估算
李雨晨;刘新波;金和平;罗惠恒;杨磊;张为;针对悬移质泥沙浓度传统现场测量方法存在的成本高、空间覆盖有限等问题，提出了一种基于Sentinel-2卫星数据的河流表层悬移质泥沙浓度反演方法。通过结合Forel-Ule指数水体分类体系和浑浊度自适应光谱建模，建立了适用于不同浑浊度条件的悬移质泥沙浓度反演模型。结果表明模型反演精度较高，其均方根误差为24.87 g/m3，平均相对误差为51.91%，且与水文站数据具有良好相关性。基于2017—2021年时序分析揭示了长江干流悬移质泥沙浓度的显著时空分布特征：时间上呈现汛期高值和非汛期低值的周期性变化；空间上表现为东高西低的梯度格局。
基于深度学习的细颗粒泥沙絮团测量及处理系统研究
叶宏辉;许春阳;陈永平;谢嘉钰;针对传统图像处理方法在细颗粒泥沙絮团测量中易受失焦颗粒干扰、效率低、处理参数有较大主观性的问题，基于YOLOv7模型框架，提出一种基于深度学习模型的自动化图像处理模型(YOLO-floc)。基于构建高分辨率CCD相机系统，结合YOLO-floc模型实现絮团边界的精准定位和失焦颗粒的有效剔除，最终得到絮团尺寸、分形维数等相关信息，并进行了两组验证实验。结果表明，模型在不同粒径玻璃珠及微塑料颗粒的尺寸测量中，与手动方法测量结果高度一致，且能定量分析蒙脱石微粒在絮凝过程中絮团粒径的演变规律。研究验证了该方法在实验室条件下的可靠性，将深度学习模型应用于泥沙絮团测量领域，为泥沙输移、污染物迁移等研究提供了高效、高精度的技术支持。
珠江口凫洲水道地貌演变的影响因素研究
苏敏;俞栋辉;姚鹏;马创业;任磊;珠江凫洲水道是连通虎门、蕉门与伶仃洋的重要航道，是珠江重要的泄洪河道之一，其地貌演变特征对珠江三角洲的泄洪及通航安全至关重要。通过对比凫洲水道1954年、1964年和1980年海图发现，前10年深泓线基本保持稳定，但在后16年出现明显摆动。通过动床物理模型试验，探究了凫洲水道深泓线摆动的动力地貌机制及其影响因素。结果表明：凫洲水道地貌对虎门与蕉门的水流条件较敏感，流速越大，凫洲水道深泓线摆动越明显；水深越大地貌调整的速度越快，水道暗矶也会通过对水流的束流作用，加快地貌演变速度。基于试验结果讨论了凫洲水道深泓线在1954年至1980年发生摆动的原因，主要是珠江上游联围筑闸引起蕉门附近水位下降，流速有所增大共同导致。
拉萨河下游典型辫状河道演变特征及趋势
杨绪海;李志晶;金中武;周银军;吴华莉;刘亚;采用一维水动力模型并结合卫星遥感影像，分析了拉萨河下游聂当河段的河床演变特征及发展趋势。结果表明：河道断面形态较为宽浅，中洪水期断面宽深比范围为663.2～5 729.4，具有典型辫状河道的特性，束窄单一段的过水面积和水面宽较小，辫状分汊段的过水面积和水面宽较大。受人为干预和自然演变双重影响，聂当生态岛段和工业园区段的河道从活跃状态趋于相对稳定，聂当乡段的沙洲群经历频繁冲刷切割与分合，滩槽格局调整剧烈。上游梯级水库和拦河水闸调蓄虽利于河势稳定，但在流量大于1 200 m3/s的洪水条件下，未防护沙洲的不稳定风险增加，辫状河道预计将发生剧烈滩槽调整，尤其是聂当乡段。研究成果可为拉萨河下游辫状河道演变与治理提供科学依据。
向家坝水电站下游河道冲淤变化及其影响研究
潘增;陈忠贤;朱俊;周凌;郑川东;封保根;针对向家坝水电站清水下泄问题，采用2012—2023年长序列水文泥沙和断面地形资料，分析了向家坝水电站蓄水以来下游河床演变特征，通过水动力数学模型计算，分析了河道冲刷对枯水期河床糙率和河道水位变化，以及对电站发电和升船机通航的影响。结果表明，河道冲刷集中于2012—2017年，2018—2023年冲刷明显减缓。2012—2017年河床糙率由0.042增长至0.051，河道水位下降明显，其中向家坝水文站、大雪滩站水位最大分别下降约0.27 m和0.47 m。2018—2023年河床糙率维持在0.049附近，河道水位下降趋势减缓。初步分析河道冲刷对向家坝升船机通航影响不明显，对电站发电总体有利。
中国坡面水蚀预报模型研究
江忠善 ,郑粉莉 ,武敏基于我国坡面水蚀预报模型研究成果,考虑浅沟侵蚀对坡面侵蚀产沙的重要影响,建立了我国坡面水蚀预报模型,给出了模型参数降雨侵蚀力、坡度与坡长、浅沟侵蚀影响因子的算法和采用数值。指出今后应加强土壤可蚀性因子、覆盖—管理因子和水土保持措施因子的研究与集成。利用自然坡面径流小区实测资料对模型进行验证,表明模型具有较高的预报精度,在有浅沟和无浅沟的坡面上,预报精度达88%以上。
坡面流阻力规律试验研究
姚文艺通过实验室人工降雨水槽试验，初步研究了坡面浅层均匀流及由降雨形成的浅层沿程变量流的流动阻力规律．根据试验中观察到的物理现象及对实测资料的分析，进一步明确了坡面浅层水流与一般明渠流水力特性的差别，揭示了降雨、坡度和表面粗糙度对浅层流流动特性的影响，提出了＂伪层流＂的概念，根据实测资料建立了不同流区的Ｄａｒｃｙ－Ｗｅｉｓｂａｃｈ阻力参数ｆ的定量关系式．研究成果可用于坡面流汇流计算及土壤侵蚀、产沙模拟等生产实践．
水库淤积与河床演变的(一维)数学模型
韩其为,何明民目前对泥沙运动与河床演变研究还很不够,因此泥沙输移数学模型的关键,就在于泥沙运动的方程及一些关系式是否符合实际.按照这一考虑,作者及有关合作同志多年来进行了一系列泥沙运动与河床演变的专题研究.在此基础上,从1972年起直接研究水库淤积与河床演变的数学模型,到目前为止已发展成为经过大量实际资料检验适用范围较广的一维模型. 本文阐述了水库淤积与河床演变(一维)数学模型的最基本的内容:包括水库淤积与河床变形的方程组、重要的补充计算及其公式、方程组的解法、需要的原始数据和可以输出的结果以及模型验证和投入生产的情况.
河流泥沙研究进展
王光谦;泥沙研究主要是认识水流中的泥沙运动规律、河床演变规律,进而解决水利工程中的泥沙问题。泥沙学科体系始建于20世纪,侧重河流泥沙研究。河流泥沙运动力学基本理论包括:泥沙的沉降特性、泥沙的起动特性、悬移质运动规律、推移质运动规律、水流挟沙力、非平衡输沙、泥沙运动统计理论、异重流运动理论、波流作用下的泥沙运动理论等。在长期的治河实践中,我国的泥沙科学发展迅速,主要进展包括:泥沙运动力学基本理论,高含沙水流的运动机理与理论,河流模拟的理论与技术,水库泥沙的对策与管理,河道演变规律的认识及治河工程技术等。本文对河流泥沙研究的主要进展进行简要综述。
河流泥沙研究进展
王光谦;泥沙研究主要是认识水流中的泥沙运动规律、河床演变规律,进而解决水利工程中的泥沙问题。泥沙学科体系始建于20世纪,侧重河流泥沙研究。河流泥沙运动力学基本理论包括:泥沙的沉降特性、泥沙的起动特性、悬移质运动规律、推移质运动规律、水流挟沙力、非平衡输沙、泥沙运动统计理论、异重流运动理论、波流作用下的泥沙运动理论等。在长期的治河实践中,我国的泥沙科学发展迅速,主要进展包括:泥沙运动力学基本理论,高含沙水流的运动机理与理论,河流模拟的理论与技术,水库泥沙的对策与管理,河道演变规律的认识及治河工程技术等。本文对河流泥沙研究的主要进展进行简要综述。
黄河口泥沙输运三维数值模拟Ⅰ——黄河口切变锋
王厚杰;杨作升;毕乃双;采用三维数学模型研究黄河口泥沙输运过程,并利用实测资料对模型进行了检验。数值模拟结果揭示了黄河口切变锋的时空运动过程及其对河口泥沙传输的作用。黄河口切变锋在涨、落潮时段存在两种不同的形态,分别历时2小时左右。切变锋在浅水区域产生,向深水区移动,经历2小时左右消失,它的产生是由于近岸区域与10 m深线以外区域的潮汐相位差所导致。切变锋对河口泥沙的向海传输有重要的阻隔作用,导致河口泥沙集中在切变锋的向岸一侧随落潮流向北侧传输,在涨潮时河口向海排沙量降低,少量泥沙随涨潮流沿岸向南传输。长期的地貌演化表明切变锋对河口的淤积和侵蚀分区有重要的控制作用,导致河口泥沙在其向岸一侧沉积,是长时间尺度的河口地貌演化对短时间尺度河口沉积动力过程的重要响应。
近30年土壤侵蚀模型研究进展
郭兴月;王添;程圣东;李占斌;土壤侵蚀模型是定量预测土壤侵蚀程度的一种重要方法，对“山水林田湖草沙冰”系统治理具有重要意义。为进一步认识国内外土壤侵蚀模型研究进展，了解前沿方向，运用CiteSpace与VOSviewer软件，分析1991-2020年国内外土壤侵蚀模型的研究进展。以中国知网核心期刊和WoS数据库核心馆藏为数据源。分析结果显示，目前国内该领域的研究前沿方向是：优化不同土壤种类条件下的土壤侵蚀模型；将遥感技术与模型改进相结合，提高预测精度；以解决实际应用问题。国际的研究前沿方向是通过指纹识别技术示踪河道泥沙来源，逆推不同地区的侵蚀泥沙产出占比；解决黄土高原易侵蚀引起的高产沙问题。
基于Flow-3D的圆柱形桥墩局部冲刷大涡模拟
张曙光;尹进步;张根广;为预测圆柱形桥墩周围的局部冲刷坑形态和最大冲坑深度,基于Flow-3D软件的水动力学模块和泥沙输运模块对桥墩附近局部冲刷进行了三维数值模拟。以Melville冲刷试验为原型,采用LES大涡模拟方法,模拟了桥墩附近湍流流场。以床面瞬时切应力作为泥沙起动、输移条件,采用Van Rijn输沙率公式计算床面冲淤。采用FAVOR技术追踪河床形态变化,得到了桥墩附近局部冲刷形态。经实测资料验证,计算结果与模型实测的冲坑形态及最大冲坑深度基本吻合。
