黄土区典型流域土壤有机碳空间分布特征分析
韩晓;张永娥;张晓明;为揭示水土保持措施作用下土壤有机碳组分空间分布特征，基于山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站典型流域实测核素137Cs和有机碳组分数据，分析了侵蚀-沉积区有机碳组分空间分布规律及其与侵蚀模数的相关性。结果表明：侵蚀区土壤总有机碳含量均值较低(5.45 g/kg),坡向是有机碳组分占比的主要影响因子；侵蚀区20～30 cm土层有机碳组分含量与侵蚀模数相关性最好，粗细颗粒态有机碳含量与侵蚀模数相关性显著(p<0.05),各有机碳组分的优先冲刷顺序差异较小；相比于侵蚀区，沉积区有机碳组分含量降低，泥沙来源和有机碳矿化对其影响较大。研究成果对认识自然-人为双源驱动下的土壤有机碳变化具有重要意义，可为以固碳效益提升的区域水土保持生态治理提供依据。
接坝区退耕坡地风沙输沙率及粒径特征分析
许晶晶;杜鹏飞;陈吟;赵莹;陈康;为明晰接坝区退耕坡地土壤风蚀及输沙特征，选取小坝子流域的退耕坡地作为研究区，基于2018—2020年间集沙仪观测数据，分析了不同季节及下垫面类型的输沙率与粒径分布特征，并提出了针对性防治建议。在季节变化上，春季为风蚀最强时段，坡中沙地和坡下农地的平均输沙率分别达到2.68×10-2 kg/(m2·d)和5.43×10-2 kg/(m2·d),其次是冬季和夏秋季。从下垫面类型来看，坡顶裸岩沙地、坡中沙地、坡脚草地和坡下农地的场次大风输沙率依次为34.28×10-2 kg/(m2·h)、34.08×10-2 kg/(m2·h)、7.13×10-2 kg/(m2·h)和8.20×10-2 kg/(m2·h),差异显著。风蚀物粒径以粉粒为主，其次是极细沙和细沙。坡上退耕地和坡下翻耕后农地为防治重点区域，春季为重点防控时段。
有效悬浮功临界条件下异重流运动特征分析
李彬;高兴;鲁俊;白玉川;任晓光;水库异重流总是处于超饱和输沙状态，在有效悬浮功作用下异重流可实现长距离输移，但有效悬浮功临界条件下的异重流运动特性尚未揭示。以泥沙达到有效悬浮功临界条件下的异重流运动特性为研究对象，建立异重流积深方程，利用异重流自相似理论分析平衡状态下的异重流运动特征。研究结果表明：在临界自悬浮状态下，床沙挟带系数随着粒径增大、坡降减小及阻力增大而增大；平衡状态下Richardson数随着阻力增加、坡降减小而增加，清浑水掺混系数随着Richardson的增大而降低。利用有效悬浮功分析了小浪底水库异重流运动过程，即随着异重流向坝前运动，有效悬浮功逐渐减弱。多沙河流水库实现异重流高效排沙，应使有效悬浮功小于零，即构建适当的水库底坡并减小异重流粒径。研究成果可为多沙河流水库减淤与保持有效库容提供理论基础。
黄河内蒙古河段冲淤演变与水沙过程的响应关系
张海霞;刘孝盈;杨明;张治昊;采用实测资料分析的方法，研究了黄河内蒙古河段冲淤演变与水沙过程的响应关系。1968年刘家峡水库蓄水运用，1986年龙羊峡水库蓄水运用，都对进入内蒙古河段的水沙过程影响较大，主要表现为来水来沙减少，洪峰流量削减，洪水发生概率降低。与1968年以前相比，1968年以后，内蒙古河段淤积减轻，1986年以后，内蒙古河段淤积加重。内蒙古河段冲淤演变和水沙过程的响应关系表明，汛期来水量小，来沙系数大，流量过程参数小，水沙过程不利于输沙，河段汛期容易淤积；汛期来水量大，来沙系数小，流量过程参数大，水沙过程有利于输沙，河段汛期淤积减轻甚至转换为冲刷。
利津水位变化过程模拟及影响因素分析
沈逸;马子普;张原锋;李洁;通常以利津站3 000 m3/s水位作为黄河下游的相对侵蚀基准面，利津水位的升降影响黄河下游的河道冲淤。利津水位的升降不仅受到来水来沙的影响，还与尾闾河长有关。从水流功率角度出发，提出了利津3 000 m3/s流量水位的滞后响应计算方法，较好地模拟了1955—2019年利津水位的历时变化过程，揭示了不同因素对利津水位升降的影响机制。研究还显示，2000年后，利津水位与前期5年滑动平均来沙系数呈显著正相关线性关系，决定系数在0.88以上。小浪底水库运用后，虽然黄河口行河流路尾闾河长持续延伸，但是由于来水量增加，同时来沙量显著减少并保持低值，导致利津断面持续冲刷，利津水位下降。
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。
基于分形理论的冰下非黏性泥沙起动流速研究
陈子健;罗红春;冀鸿兰;李志军;冰盖的存在显著改变了河道水力条件，研究冰下泥沙起动流速对于理解冰期河流的河床冲淤机制至关重要。基于Einstein阻力划分原则和分形理论，建立了明渠与冰盖条件下泥沙起动流速的相互关系，并采用双幂律函数推导了冰下非黏性泥沙起动流速公式，通过野外原型试验，进一步探究了泥沙起动对河床冲淤变化的影响。研究结果表明，冰下河床区流速垂线分布具有分形特性，所得公式与试验数据拟合度高，平均相对误差为6.67%，对较粗颗粒的泥沙起动流速预测效果更佳，精度较马子普公式提高8%。此外，结合野外原型试验发现冰塞河段的泥沙更易起动，河床断面表现出“冰塞减小，河床淤积”的特点。
黄河下游游荡段冲刷再平衡调整过程模拟与分析
张萍;申红彬;王海周;曹兵;黄河下游在小浪底水库投入运用并开展调水调沙后，河道持续冲刷，进而引发床沙粒径粗化与冲刷效率降低，实质为河流在新的水沙条件下自动调整趋于再平衡的过程。基于河床演变滞后响应模型，结合河床冲淤过程中输沙率调整的滞后响应模型，改进河床淤积体体积平衡值的计算方法，并推导建立了河床再平衡调整的时间方程。以黄河下游游荡河段的花园口—高村段为例，对其河床持续冲刷再平衡调整时间过程进行模拟与分析。结果表明，河床淤积体体积计算值与实测值的时间变化过程吻合良好。经多方案比较计算认为，后期调水调沙可以考虑在控制来沙量的条件下适当增加平均流量。
长江中游沙卵石河段枯水位降幅的溯源传递机理研究
李明;周成成;袁晶;余文钧;夏楷;长江中游沙卵石河段的枯水位下降问题既直接影响航道条件，也关系到葛洲坝船闸的正常运行，历来颇受关注。2014年以来，枝城以上枯水同流量的水位基本保持稳定，枝城以下水面比降持续增加，枝城至大埠街河段流量7 000 m3/s的水位落差增加约2.5 m，比降达到了1.4?。在水位下降过程中，时段起始的能量损失比降是河道枯水位控制作用的表现，能量损失比降越大，水位下降向上游传递过程中的同等衰减幅度所需要的河段长度就越短。目前枝城至大埠街河段的沿程能量损失比降水平匹配该河段的长度，可以有效限制出口水位下降对枝城以上河段的影响，未来随着枯水位进一步下降，枯水位下降将逐渐向下段乃至末端集中，出口水位下降的向上影响范围还将进一步缩短至枝江以下。
锦屏一级库区淤积现状分析
曹萌;吴金涛;徐航宇;蔡吉伟;陈曦;何刚;借助三维多波束测深技术对锦屏一级水电站库区进行水下检查。首次查明了该库区全范围水下三维地形地貌现状的特征，基于三维多波束点云数据实现了库区库容的精准计算。通过周期性检查成果数据的对比对库岸现阶段的变化情况进行有效评估，分析库岸边坡及河道冲淤态势，揭示了库区演化规律。通过多年期多波束水下地形数据的对比，分析河道冲淤和库容参数指标，可以为电厂的运行安全评估提供重要支撑。
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。
