流域产沙与输沙
水土保持术语 (超清)
一、综合术语水土流失：在水力、风力、重力及冻融等自然营力和人类活动作用下，水土资源和土地生产能力的破坏和损失，包括土地表层侵蚀及水的损失。
水的损失：大于土壤入渗强度的雨水或融雪水因重力作用而沿坡面流失的现象。
水土流失类型：根据引发水土流失的主要作用力的不同而划分的水土流失类别。
水土流失形式：在作用力相同的情况下，水土流失所表现出的不同方式。
水土流失区：水土流失比较集中，年土壤侵蚀量超过相应的容许土壤流失量的地域。
水土流失面积：土壤侵蚀强度为轻度和轻度以上的土地面积，亦称土壤侵蚀面积。
水土流失规律：水土流失的发生、发展与其各种影响因素之间的内在联系。
容许土壤流失量：根据保持土壤资源及其生产能力而确定的年土壤流失量上限，通常小于或等于成土速率。
对于坡耕地，是指维持土壤肥力，保持作物在生长时期内能经济、持续、稳定地获得高产所容许的年最大土壤流失量。
水土保持：防治水土流失，保护、改良与合理利用水土资源，维护和提高土地生产力，减轻洪水、干旱和风沙灾害，以利于充分发挥水、土资源的生态效益、经济效益和社会效益，建立良好生态环境，支撑可持续发展的生产活动和社会公益事业。
水土保持措施：为防治水土流失，保护、改良与合理利用水土资源，改善生态环境所采取的工程、植物和耕作等技术措施与管理措施的总称。
水土保持设施：具有防治水土流失功能的各类人工建筑物、自然和人工植被、以及自然地物的总称。
水土流失综合治理：按照水土流失规律、经济社会发展和生态安全的需要，在统一规划的基础上，调整土地利用结构，合理配置预防和控制水土流失的工程措施、植物措施和耕作措施，形成完整的水土流失防治体系，实现对流域(或区域)水土资源及其他自然资源的保护、改良与合理利用的活动。
水土保持生态环境建设：为保护与改善生态环境而进行的水土流失防治活动。
小流域：面积不超过50km2的集水单元。
小流域综合治理：以小流域为单元，在全面规划的基础上，预防、治理和开发相结合，合理安排农、林、牧等各业用地，因地制宜地布设水土保持措施，实施水土保持工程措施、植物措施和耕作措施的最佳配置，实现从坡面到沟道、从上游到下游的全面防治，在流域内形成完整、有效的水土流失综合防护体系，既在总体上，又在单项措施上能最大限度地控制水土流失，达到保护、改良和合理利用流域内水土资源和其它自然资源，充分发挥水土保持生态效益、经济效益和社会效益的水土流失防治活动。
长江上游近期水沙变化特点及其趋势分析
长江上游近期水沙变化特点及其趋势分析许全喜1,2,石国钰2,陈泽方2(11武汉大学水利水电学院水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉 430072;21长江水利委员会水文局,湖北武汉 430010)摘要:对长江上游主要控制站水沙量进行了统计分析。
近期长江上游水沙变化特点主要表现为:与1990年前相比,1991-2002年宜昌站年均减少沙量约113亿t ;金沙江屏山站年均增加沙量约0135亿t ,其占宜昌站的百分数由5118%增加到7119%;嘉陵江北碚站年均减少沙量约01985亿t ,占宜昌站的百分数由2517%减小至911%。
采用滑动平均法以及S pearman 秩次相关检验和线性回归检验等方法,对屏山、北碚和宜昌等3站水沙变化趋势进行了分析,分析结果表明:宜昌站径流量无趋势性变化,但输沙量有减小趋势;北碚站水沙减小趋势均较为明显;屏山站径流量无趋势变化,但输沙量有一定的增大趋势。
另外还对影响长江上游水沙变化的降水量、水土保持措施、水库拦沙以及人类活动增沙等主要因素进行了分析。
关 键 词:长江上游;水沙变化;趋势分析;相关检验中图分类号:T V14112 文献标识码:A 文章编号:100126791(2004)0420420207收稿日期:2003205215;修订日期:2003209220基金项目:国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2003C B415205);国家自然科学基金和长江水利委员会联合资助重大项目(50099620);三峡工程泥沙“十五”攻关项目作者简介:许全喜(1974-),男,湖北武汉人,长江水利委员会工程师,武汉大学博士研究生,主要从事水文泥沙、河道演变以及河流模拟等研究。
E 2mail :xuqx @cjh 1com 1cn长江上游水沙变化是流域多种自然因素和人为因素综合作用的结果,由于长江上游水沙变化受降水、人类活动等多种因素制约,一方面,流域降水的时空(包括时间、落点、强度、历时等)分布,受大气环流等影响,表现出较强的随机性;另一方面,流域的人为因素较为复杂,其不确定度也较大,且人类活动(人为因素)对流域的下垫面以及流域泥沙的输移条件等又可产生重要的影响。
头屯河流域泥沙成因分析
从 水 库进 库站 实 测悬 移质 输 沙 量看 头 屯河 的
年 内输 沙 量 变 化 较 大 如 表 ２ 。 从 表 ２可 以 看 出 头 屯 河 流 域 每 年 的 ５ ８月 河 —
流含 沙 量 最 高 （ １也 说 明 了类 似 情 况 ） 表 。头 屯 河 是一 条 雨 雪混 合 型补 给 的 河 流 ，雨水 和雪 水 对 径 流 补给 占头 屯河 径 流 组 成 的 ７ ％以上 。５ ８月 ０ — 是头 屯 河 流域 汛期 ，正 值 流域 内冰 雪融 化 ，降水 集 中的 时期 。由于头 屯 河径 流 的特点 和 流 域 内特 有 的地 质地 理 条件 。因 而这 期 间 是河 水 含 沙量 最 大 的时期 。从 表 ２中也 能看 出月平 均 含 沙 量最 大 的 ７月 份 是 最 小 的 １ １月 份 的 １ ８倍 。 而 ５ ８月 ０ —
，
们 是 山 区的 自然 环境 及 其 发 展 演 化 过 称 中所 具 有 的和 伴 生 的 ，对 人类 生 产 和 活 动 ，甚 至 对 人 类 自 身 的生存 环 境 具有 不 利 影 响 的各 种 自然 现 象 。 头 屯河 流域 的崩 塌 、 滑 坡 等 主 要 是 残 破 积 层 崩 塌 ， 多 发 育 在坡 降 较 大 、残 破 积 层 堆 积 较 厚 的 山坡 和
一
７ ％。 Ｏ
近年 来 ．随着 上 游 地质 条 件 的 进一 步 恶 化及 人 类 活 动 的 加 剧 ，产 沙 区水 土 流 失 现 象 日趋 严 重 。从水 库 进 库站 近 几 年 的实 测 资料 表 明 ，悬 移
质 平 均 入 库 总 量 为 １ ５万 ｔ ６ 。
３ ２ 河 流推 移质 输 沙量 ．
水文学原理-第11章 河流泥沙
随水流运动以及构成河床的固体颗粒称为河流泥沙，又称固 体径流，它不仅包括在水流中运动或相对静止的粗细泥沙， 还包括河道中的砾石与卵石。
泥沙运动和沉积是河流中重要的水文现象，对河流水文情势、 河流发育以及河床演变影响极大。鉴于我国大多数河流挟带 泥沙，兴修水利工程（防洪、航运、灌溉、发电、港口码头） 和进行流域治理时，不仅需要研究河流水文情势，也要考虑 与之相伴的泥沙运动状况。
2020年2月1日
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上述泥沙粒径频率分布曲线与泥沙粒径累积频率分布曲线统称为泥 沙粒径级配曲线。 天然河流河床的泥沙粒径级配曲线形态会因河流类型不同而不同。
许多山区河流河床泥沙粒径频率分布曲线存在明显的双峰，一个 峰对应粗卵石和细砾石，另一个峰对应粗砂，相应累积频率曲线 呈现为板凳状。这是因为除了较难冲动的粗大卵石以外，细小的 砂子可以填塞到粗大卵石组成的骨架空隙中，冲刷较少，因而含 量较高。当然也有的山区河流床的泥沙粒径频率分布曲线只有一 个单峰。
2020年2月1日
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比重——固体泥沙颗粒重量与同体积4℃水的重量之比。无量纲，
一般泥沙比重：=2.65
有效容重系数（有效密度系数）：泥沙在水中运动状态，既与泥沙
容重有关，又与水的容重有关，在分析计算时，常出现相对数值，为
简便起见，常取a=1.65.
a s
a s
4
1、坡面侵蚀 流域表层的土壤或岩石碎屑在风吹日晒、水冲以及地球重力的 作用下，从原来所处状态剥离、冲刷、搬运而随径流注入河道 的水土流失过程，称为坡面侵蚀。 坡面侵蚀从形态上又有层状、沟状、陷穴、滑坡、塌岸等侵蚀 类型。
2020年2月1日
当降水发生在较为平整、植被 较差的坡面上所形成的漫流会 将土壤或岩石碎屑成层剥蚀， 即层状侵蚀。
输沙量、 蚀量与泥沙输移比的流域尺度关系 侵
第29卷 第7期2010年7月地 理 研 究GEOGRAPH ICAL RESEARCHVol 129,No 17July,2010收稿日期:2009209210;修订日期:2009212212基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(2007CB 407203)作者简介:景可(19392),男,江苏省丹徒县人,研究员。
主要从事流域侵蚀产沙研究。
E 2mail:jingk @igsnrr 1ac 1cn*通讯作者:焦菊英(19652),女,博士,研究员,从事水土保持环境效应评价研究,E 2mail:jiaojuying @ya 2hoo 1com 1cn输沙量、侵蚀量与泥沙输移比的流域尺度关系)))以赣江流域为例景 可1,2,焦菊英1*,李林育1,张世杰1(11西北农林科技大学中国科学院水利部水土保持研究所,陕西杨凌712100;21中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101)摘要:输沙量、侵蚀量与泥沙输移比的流域尺度转换研究是当前流域侵蚀产沙研究领域的前沿课题,旨在通过尺度转换理论将坡面小区试验研究成果转换到流域的更大范围。
以赣江流域实测输沙量和计算侵蚀量与泥沙输移比数据为基础,探讨了该流域3个变量的流域尺度关系,进而研究分析了3个变量尺度转换的可能性。
3个变量与流域面积的关系散点图和相关方程都反映了这3者与流域面积不存在明显的相关关系,相悖于前人反比关系的结论。
文章还阐述了流域面积的内涵及输沙量、侵蚀量和输移比的影响因素与流域面积的关系,发现3个变量的影响因素与流域面积不存在尺度效应。
由此推断在赣江流域输沙量、侵蚀量和泥沙输移比实现尺度转换存在的可能性不大。
这一研究结论是否成立或是否具有普遍性意义还有待于更多流域的研究成果来进一步证实。
关键词:输沙量;侵蚀量;输移比;尺度转换;流域面积;赣江流域文章编号:100020585(2010)07211632081 问题的提出长时间以来,土壤侵蚀量的研究大都局限于坡面、小区和小流域的侵蚀试验研究,以此研究成果为基础建立的土壤侵蚀预报模型,其数量举不胜举。
新疆河流的泥沙特征
新疆河流的泥沙特征新疆河流的产沙输沙条件新疆由于四周高山环绕、气候干燥、风力强劲、气温日差较大，故风化作用强烈，山地积存有丰富的第四纪松散物质，尤其在缺少植被保护的浅山地带和高山冰川侵蚀的冰缘地带，在暴雨或冰雪融水作用下，易产生暴雨泥石流和冰川泥石流，将大量泥沙带入河流，成为河流泥沙的主要来源。
河流不同的补给来源，对于流域产沙有着不同的影响。
暴雨补给比重大的河流，洪水猛涨猛落、沙峰大、底沙运动强烈，甚至可以出现泥石流；一般融雪补给的河流，底沙形成过程缓慢，产沙量少，但有冰川融水洪水的河流，有时产生冰川泥石流，其含沙量也大；地下水补给的河流和经过沼泽、湖泊调节后的河流含沙量都较小。
由于新疆河流径流补给的多样性，因此，流域产沙也是多因素综合作用的结果新疆河流含沙量的分布，大体具有纬度地带性，全疆自北向南逐渐增大趋势。
这主要与环境干旱的程度、暴雨强度、植被、地质及河流补给来源等因素有关。
悬移质含沙量的时间变化新疆河流泥沙的季节变化很大，其变化过程与流量过程大体相应，尤其是塔里木盆地周边的河流和天山北坡部分河流，在汛期由于高山冰川融水强烈时，会产生冰川泥石流以及中、低山带的暴雨洪水泥石流，致使洪水期河流含沙量特别大。
由新疆主要河流年、月平均含沙量统计可以看出，秋、冬季含沙量较小，尤以冬季径流为地下水补给时则更小，甚至接近于零；春、夏季含沙量普遍较高，形成春、夏季两个高含沙过程，尤以夏季洪水时最高。
含沙量与流量的关系对一次洪水而言，一般随洪水流量增大，河水含沙量也增大。
这是因为流域汇流水量增大，坡面上泥沙物质随水入河并且水流挟沙能力随流速增大而迅速增大的缘故。
但流量与含沙量之间不一定成单值关系，二者之间常是呈有一定相关趋势的带状分布的点群关系。
同一流量相应含沙量变幅很大，甚至有流量小而含沙量反而大的现象，这是因为流域内产沙与输沙条件变化十分复杂之故。
如许多河流春季第一次洪水，流量虽不大而含沙量却很大，因为前期堆积在流域面上的泥沙物质，易随第一次洪水的汇流水量进入河中，从而出现较大的含沙量，此后流量虽有增加，而含沙量则有可能不增加反而减小。
水文与水资源学期末复习资料
12.设计xx：
13.设计xx包括的3个要素
14.推求设计xx的途径
第六章
1.河流泥沙的水力特征
（1）泥沙的沉降速度，指泥沙在静止清水中作等速沉降时的速度，它与泥沙的颗粒大小、形状、容重和水的黏滞性及泥沙沉降时的运动状态有关。
7.影响沟道侵蚀产沙与xx的因素
（1）降雨
（2）地质地貌Ａ岩性与构造，水分下渗所造成的水体体积膨胀、水分沿岩土体结构面运动是引起沟道边坡变形破坏、发生块体运动的主要原因Ｂ坡沟结构，坡沟结构特征对重力侵蚀的形成有较大的影响，各种块体运动的发生，往往与不同方位的结构面有关Ｃ地貌条件，主要是沟坡坡度、坡形及沟道下切特征Ｄ植被状况
（2）“门槛”作用：
降雨通过地面下渗到土壤中的那部分水量即下渗水量为I，首先在土壤吸力作用下被土壤颗粒吸附、保持、储存，成为土壤含水量的一部分，这其中的一些又要以蒸发散形式E逸出地面，返回到大气中去。
6.流域产流方式P114
（1）xx产流：
xx认为降雨径流的产生取决于两个条件：
A：降雨强度超过地面下渗能力B：
（3）平行水系：
支流与干流交汇时大体上程平行趋势，各支流汇集到流域出口的同时性较强，常产生较尖峭的洪水过程。
（4）混合状水系：
把两种以上的水系复合而成的水系称为混合状水系。
14.降水是一个地区最基本的水分来源，更是水量平衡方程的基本参数，它是一个地区河川径流的来源和地下水的主要补给来源，降水的空间分布与时间变化是形成水资源空间分布不均及年内分配不均的主要原因，也是引起洪涝灾害的直接原因。
（2）下垫面因素，主要是通过影响蒸发散和径流起作用的。
实施黄河泥沙处理与利用有机结合战略运行机制
实施黄河泥沙处理与利用有机结合战略运行机制江恩惠;曹永涛;郜国明;杨勇【摘要】研究表明,未来一个时期内黄河"水少、沙多,水沙关系不协调"的属性不可能发生根本改变,黄委在本次黄河流域综合规划中仍将"拦、排、调、放、挖"作为黄河综合治理的战略措施.随着治黄实践的逐步深入,除充分认识到调水调沙措施其中的分量之外,也更加意识到黄河水沙调控体系建设的紧迫性,意识到水库泥沙处理的重要性和艰巨性.实际上,20世纪80、90年代西北地区就做过中小型水库和拦泥库的泥沙处理现场试验,效果良好,但均因没有后续的资金作支撑而搁置.调研过程中我们还注意到,作为地方行为从库区抽出的泥沙直接排到其下游河道,没有考虑对黄河干流的影响和当初修建这些淤泥库的作用.故此,如何实现泥沙处理与利用的有机结合,形成连续的资金链条和良性循环的机制,以期黄河长治久安,是目前治黄工作必须直面的重大课题.【期刊名称】《中国水利》【年(卷),期】2011(000)014【总页数】5页(P16-19,21)【关键词】黄河泥沙;处理与利用;有机结合;运行机制【作者】江恩惠;曹永涛;郜国明;杨勇【作者单位】黄河水利委员会黄河水利科学研究院,水利部黄河泥沙重点实验室,450003,郑州;黄河水利委员会黄河水利科学研究院,水利部黄河泥沙重点实验室,450003,郑州;黄河水利委员会黄河水利科学研究院,水利部黄河泥沙重点实验室,450003,郑州;黄河水利委员会黄河水利科学研究院,水利部黄河泥沙重点实验室,450003,郑州【正文语种】中文【中图分类】TV152研究表明，在今后几十年内，黄河年均输沙量仍有8亿～10亿t，仍将是一条多泥沙河流，“水少、沙多，水沙关系不协调”的根本属性不可能短期内发生根本性改变。
已建水库（包括拦泥库、淤地坝）拦沙库容的逐步消失、待建水库面临的淤积、下游河道持续抬高造成防洪形势的严峻状况和国民经济持续发展带来防洪任务的不断加剧，海量泥沙的处理措施及利用等等，如何通过科学规划与治理，更加合理地处理好泥沙的空间分布，如何实现泥沙处理与利用的有机结合，如何利用好源源不断而来的泥沙资源，如何将黄河泥沙输送到堆放与利用的场所，改善所面临的严峻局面，实现黄河长治久安，是目前治黄工作必须直面的一个重大课题。
黄河河龙区间输沙变化特征及归因分析
第29卷第3期2022年6月水土保持研究R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .29,N o .3J u n .,2022收稿日期:2020-03-29 修回日期:2020-05-17资助项目:国家自然科学资助项目 黄土丘陵区典型流域水沙变化的时空尺度特征与驱动机制研究 (41471094);国家优秀青年科学资助项目 半干旱区土壤 水文 植被相互作用 (41822103) 第一作者:宁珍(1991 ),女,北京人,博士研究生,主要研究方向为土壤侵蚀㊂E -m a i l :n i n gz h e n 1991@f o x m a i l .c o m 通信作者:高光耀(1984 ),男,湖北仙桃人,研究员,博士,主要研究方向为生态水文㊂E -m a i l :g y ga o @r c e e s .a c .c n 黄河河龙区间输沙变化特征及归因分析宁珍1,2,高光耀1,2,傅伯杰1,2(1.中国科学院生态环境研究中心,城市与区域生态国家重点实验室,北京100085;2.中国科学院大学,北京100049)摘 要:黄河中游河口镇 龙门区间(河龙区间)是黄河泥沙的主要来源区㊂近年来黄河输沙量急剧变化,为了识别黄河输沙量变化的原因,基于河龙区间15个流域1961 2017年的输沙和降雨数据,分析了研究时段内输沙模数的变化趋势和突变时间,定量区分气候变化和人类活动对输沙减少的贡献率㊂结果表明:研究区内15个流域的输沙模数均呈现显著的下降趋势,突变时间集中在80,90年代㊂降雨减少和水土保持措施的增加共同导致了输沙模数的下降,在多数流域,人类活动是导致输沙模数减少的主要因素,80年代后急剧增加的水土保持措施有效减缓了流域产沙㊂研究成果可为黄河流域生态恢复及水沙调控提供决策支持㊂关键词:河龙区间;输沙模数;降水变化;归因分析中图分类号:S 157.1 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2022)03-0038-05C h a r a c t e r i s t i c s a n dA t t r i b u t i o nA n a l ys i s o f S e d i m e n tY i e l d C h a n g e s i nH e l o n g R e gi o no f t h eY e l l o wR i v e r N I N GZ h e n 1,2,G A O G u a n g y a o 1,2,F U B o ji e 1,2(1.S t a t eK e y L a b o r a t o r y o f U r b a na n dR e g i o n a lE c o l o g y ,R e s e a r c hC e n t e r fo rE c o -E n v i r o n m e n t a lS c i e n c e s ,C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s ,B e i j i n g 100085,C h i n a ;2.U n i v e r s i t y o f C h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s ,B e i j i n g 100049,C h i n a )A b s t r a c t :S e d i m e n t d i s c h a r g e o f t h eY e l l o w R i v e rh a sc h a n g e dr a p i d l y i nr e c e n t y e a r s .I t i so f g r e a t s i gn i f i -c a n c e t o i d e n t i f y t h e c a u s e s o f t h e v a r i a t i o no f s e d i m e n t d i s c h a r ge i n t h eY e l l o w R i v e rf o r t h e f o r m u l a t i o no f w a t e r s h e dm a n ag e m e n t s t r a t e g i e s .H e k o u zh e n -L o n g m e n r e gi o n (H e l o n g r e g i o n )i n t h em i d d l e r e a c h e s o f t h e Y e l l o w R i v e r i s t h em a i n s o u r c e a r e a o f s e d i m e n t y i e l d .B a s e do n t h e s e d i m e n t y i e l d a n d p r e c i pi t a t i o nd a t a o f 15b a s i n s i n t h eH e l o n g r e g i o n d u r i n g 1961 2017,w e a n a l y z e d t h e v a r i a t i o n t r e n d a n d a b r u p t c h a n ge t i m e of s p e c i f i c s e d i m e n t y i e l dd u r i ng th e s t u d yp e ri o d ,a n d q u a n t i t a t i v e l y i d e n t i f i e d t h e c o n t r i b u t i o n r a t e s o f c l i m a t e c h a n g e a n dh u m a na c t i v i t i e st os e d i m e n t t r a n s p o r tr e d u c t i o n .T h er e s u l t ss h o wt h a t t h es pe c if i cs e d i m e n t y i e l do f t h e 15b a s i n s i n t h e s t u d y a r e a p r e s e n t e da s ig n i f i c a n t d o w n w a r d t r e n d ,a n d th e a b r u p t c h a n g e ti m e c o n c e n t r a t e d i n t h e 1980s a n d 1990s .T h e d e c r e a s e o f p r e c i p i t a t i o n a n d t h e i n c r e a s e o f s o i l a n dw a t e r c o n s e r v a -t i o nm e a s u r e s l e dt ot h ed e c r e a s eo f s pe c if i cs e d i m e n t y i e l d .H u m a na c t i v i t i e s i n m o s tb a s i n sa r e t h e m a i n f a c t o r l e a d i ng t oth ed e c r e a s eo f s p e ci f i cs e d i m e n t y i e l d .T h es h a r p i n c r e a s eo f s o i l a n d w a t e rc o n s e r v a t i o n m e a s u r e s a f t e r t h e1980sh a de f f e c t i v e l y s l o w e dd o w nt h es e d i m e n t y i e l d .T h i ss t u d y a t t e m pt st o p r o v i d e d e c i s i o n -m a k i n g s u p p o r t f o r e c o l o g i c a l r e s t o r a t i o n a n dw a t e r a n d s e d i m e n t r e gu l a t i o n i n t h eY e l l o w R i v e r b a s i n .K e y w o r d s :H e l o n g r e g i o n ;s p e c i f i c s e d i m e n t y i e l d ;p r e c i p i t a t i o n c h a n g e ;a t t r i b u t i o na n a l y s i s 河口 龙门区间(简称河龙区间)位于黄河中游晋陕峡谷段,区间内植被稀疏㊁暴雨密集㊁土壤质地疏松,导致了严重的水土流失问题[1]㊂河龙区间面积占黄河流域总面积的15%,贡献了三门峡以上黄河泥沙量的90%[2]㊂流域产沙量主要取决于降雨和人类活动的影响[3]㊂自20世纪50年代以来,为了控制水土流失和土地退化,黄河中游实施了大规模的梯田㊁造林㊁坝地等水土保持措施,1999年更是启动了退耕还林还草大型生态修复工程[4]㊂此外,20世纪50年代以来,河龙地区气候呈现暖干化趋势(即潜在蒸散发增加,降水量减少)[5]㊂在降雨减少和人类活动的共同作用下,近60a来河龙区间产沙量发生了显著变化,平均每年减少3.3%[6]㊂Z h a n g等[7]指出,气候干旱㊁工程措施和植被增加共同作用导致了1950 2008年黄土高原的产沙量显著减少㊂高海东等[8]以河龙区间为研究对象,认为植被恢复是2000 2017年输沙量减少的主要原因㊂胡春宏等[9]以黄河中游为研究区域,发现在极端降雨事件中,实施水土保持措施的地区比未实施地区的输沙模数减少了75%㊂王飞等[10]发现在不同时期,人类活动对延河流域水沙变化的影响程度有一定差异㊂分析黄河中游河龙区间泥沙变化的特征和原因,不仅对黄河可持续管理至关重要,也可以为多沙粗沙区水土流失的治理提供参考[11]㊂目前的研究对黄河泥沙变化规律和影响因素等方面已有全面的阐述,但对各因素作用大小仍缺乏定量的研究[12]㊂另外,多数研究以河龙区间整体为研究对象,忽略了不同子流域间的对比分析㊂因此,本文选取河龙区间的15个流域,分析1961 2017年输沙模数的变化趋势和突变时间,定量区分气候变化和人类活动对输沙模数的影响,为黄河治理提供参考㊂1研究区概况河龙区间位于黄河中游上段(图1),地处北洛河以东,吕梁山以西,在东经108ʎ02' 112ʎ44',北纬35ʎ40' 40ʎ34'之间,集水面积约11.2万k m2㊂区域内地势北高南低,地貌类型以黄土丘陵沟壑区㊁风沙区和基岩出露区为主,其中黄土丘陵沟壑区占流域总面积的60%以上㊂河龙区间属于温带大陆性季风气候,年均气温2.2ʎ~15ħ,年均降水量310~610m m㊂区域内降雨时空分布极不均匀,空间上由东南向西北递减,东南部年平均降雨量达590m m,西北部年平均降雨量仅为300 m m[13],年内降雨集中在6 9月,占全年总降雨的60%以上㊂作为国家水土保持工作的重点地区,截至2006年底,河龙区间水保措施累计治理面积达418万h m2,为1959年的18倍[14]㊂2数据与方法2.1数据来源输沙量数据由水利部黄河水利委员会发布的黄河流域水文资料获得,输沙模数根据输沙量数据计算而得,数据时间为1961 2017年㊂降水数据由中国气象科技数据中心(h t t p:ʊd a-t a.c m a.c n/)获得,该数据基于国家级台站(基本㊁基准和一般站)的降水月值资料,由薄盘样条法进行空间插值生成,空间分辨率为0.5ʎˑ0.5ʎ㊂各流域的数据使用A r c G I S软件进行剪裁和计算㊂水土保持措施数据来自冉大川[15]和姚文艺等[16]文献㊂图1河龙区间流域、水文站及气象站点位置2.2方法2.2.1 M a n n-K e n d a l非参数趋势检验法M a n n-K e n d a l l非参数检验法是判断时间序列数据趋势的重要方法[17],现已广泛应用于水文㊁气象等时间序列的趋势性分析[18]㊂与参数法相比,该方法不考虑样本序列的分布特征,且检验结果不受序列中少数异常值和中断点的干扰,因而得到了广泛的应用[19]㊂对于给定的时间序列X(x1,x2, ,x n),统计量S定义如下:S=ðn-1i=1ðnj=i+1sg n(x j-x i)(1)式中:x j和x i表示第j和i年的样本值,且j>i:s g n(x j-x i)=1x j>x i0x j=x i-1x j<x iìîíïïïï(2)统计量S近似正态分布,方差为:v a r(S)=n(n-1)(2n+5)18(3)标准化统计量为:Z=s-1/v a r(S)S>00S=0s+1/v a r(S)S<0ìîíïïïï(4)若|Z|>1.96,则在0.05显著性水平下拒绝无趋势的原假设㊂当Z为正值时,表示上升趋势,当Z 为负值时,表示下降趋势㊂趋势度β的公式为:β=m e d i a n(x j-x ij-i),∀j>i(5)β大于0时表示序列呈上升趋势,β小于0时表示序列呈下降趋势㊂93第3期宁珍等:黄河河龙区间输沙变化特征及归因分析2.2.2 P e t t i t t突变点检验法 P e t t i t t检验是目前广泛用于检测水文序列突变点的非参数方法[20]㊂对于给定的时间序列X(x1,x2, ,x n),划分为x1,x2, ,x t和x t+1,x t+2, ,x n两部分,统计量U t,n计算如下:U t,n=U t-1,n+V t,n(6)V t,n=ðn j=1s g n(x t-x j)(7)式中:t=2, ,n;s g n()函数与M a n n-K e n d a l l检验中相同㊂突变点为|U t,n|最大处:K n=m a x U t,n(8)判断显著性水平的统计量p定义为:P=e x p(-6(K n)2n3+n2)(9) 2.2.3输沙变化归因分析使用 水文法 定量区分降雨减少和人类活动对输沙变化的贡献㊂该方法可以用于确定不同时期水文时间序列的差异㊂根据各个流域的突变时间,将突变时间以前的输沙模数序列划分为基准期,突变时间后的时段为受到人类活动影响较多的措施期㊂首先建立基准期内降雨与输沙之间的回归方程,然后用此方程估计措施期的产沙量,实测值与拟合值之间的差值代表人类活动造成的影响,其余的部分由降雨变化造成㊂公式如下:S S Y1=f(P1)(10) S S Y'2=f(P2)(11)ΔS S Y L U C C=S S Y2-S S Y'2(12)ΔS S Y P r e=(S S Y2-S S Y1)-ΔS S Y L U C C(13)式中:S S Y为实测输沙模数(t/k m2);P为降雨量(mm);S S Y'为拟合输沙模数,下标1,2分别表示基准期和措施期;S S Y1和S S Y2分别代表基准期和措施期的平均实测输沙模数;S S Y'2代表措施期的平均拟合输沙模数;ΔS S Y L U C C和ΔS S Y P r e分别是措施期内土地利用/土地覆盖变化和降水变化导致的输沙模数变化量㊂R u s t o m j i等发现黄土高原流域年输沙模数的平方根与年降水量呈线性相关[21]㊂本研究中用此来描述降雨 输沙的关系:S S Y=a P+b(14) 3结果与分析3.1输沙序列趋势分析对1961 2017年15个流域的数据进行分析,研究区内各流域的年平均输沙模数差异较大(表1),范围在730.84~11132.60t/k m2之间,相差15倍以上,15个流域的平均值为6064.66t/k m2㊂MK分析结果显示15个流域的年平均输沙模数都存在显著的下降趋势,下降幅度在-20.74~347.26t/(k m2㊃a)之间㊂表11961-2017年各流域输沙模数的年平均值及M K趋势分析流域观测站年平均输沙模数/(t㊃k m-2)统计量Z趋势度β/(t㊃k m-2㊃a-1)皇甫川皇甫10788.43-5.22*-286.89孤山川高石崖11132.60-6.01*-347.26窟野河温家川8202.03-6.19*-255.18秃尾河高家川4134.06-6.51*-114.26佳芦河申家湾9594.87-5.47*-212.29无定河白家川3350.67-4.61*-66.56清涧河延川7923.09-4.00*-147.90延河甘谷驿6122.40-4.07*-111.16云岩河新市河1257.09-5.80*-30.41仕望川大村730.84-6.56*-20.74湫水河林家坪9196.48-5.11*-222.44三川河后大成3440.22-5.78*-88.79屈产河裴沟6877.29-4.51*-132.14昕水河大宁2760.88-5.93*-89.11州川河吉县4441.47-7.70*-146.55平均值-6064.66-5.93*-179.78注:*表示通过99%显著性检验㊂3.2输沙序列突变点检验使用P e t t i t t检验法对15个流域年输沙模数突变时间和显著性水平进行检验,结果见表2,研究区各流域突变时间主要集中在80,90年代㊂表2输沙模数序列P e t t i t t突变点检验结果流域突变年份统计量p流域突变年份统计量p 皇甫川19960.000云岩河19960.002孤山川19970.000仕望川19830.000窟野河19960.000湫水河19810.000秃尾河19980.000三川河19960.000佳芦河19780.001屈产河19980.004无定河19980.004昕水河19960.000清涧河20020.001州川河19820.000延河19960.0003.3气候变化和人类活动对输沙变化的贡献率定量区分降雨变化和人类活动对输沙减少的贡献,基准期各流域输沙模数的平方根和降雨量之间的线性回归方程见表3,回归方程的决定系数在0.53~ 0.72之间㊂降水变化和人类活动对输沙模数减少的贡献率见图2㊂平均来看,降水和人类活动对输沙模数减少的贡献率分别为37.92%和62.08%㊂在云岩河流域和湫水河流域,降水对输沙模数减少的贡献率大于50%,在其余流域,人类活动是导致输沙模数减少的主要因素㊂位于研究区中部的部分流域中,人类活动对输沙04水土保持研究第29卷模数减少的贡献率较高,如清涧河流域和三川河流域,人类活动的贡献率均大于80%㊂表3输沙模数的平方根与降雨量之间的线性回归方程流域时段回归方程R2p 皇甫川1961 1996年S S Y=0.58P-4.140.690.000孤山川1961 1997年S S Y=0.6P-5.650.710.000窟野河1961 1996年S S Y=0.53P-2.380.720.000秃尾河1961 1998年S S Y=0.31P+2.260.620.000佳芦河1961 1978年S S Y=0.64P-4.830.720.000无定河1961 1998年S S Y=0.28P+1.140.670.000清涧河1961 2002年S S Y=0.38P-3.410.560.000延河1961 1996年S S Y=0.37P-3.260.610.000云岩河1961 1996年S S Y=0.16P-2.520.600.000仕望川1961 1983年S S Y=0.13P-1.890.530.000湫水河1961 1981年S S Y=0.50P-5.520.650.000三川河1961 1996年S S Y=0.28P-4.350.680.000屈产河1961 1998年S S Y=0.41P-5.040.600.000昕水河1961 1996年S S Y=0.25P-3.720.650.000州川河1961 1982年S S Y=0.37P-5.340.570.000图2降水和人类活动对输沙减少的贡献率3.4水土保持措施对输沙的影响自20世纪50年代以来,黄土高原采取了一系列水土保持措施,包括梯田㊁坝地等工程措施和造林种草等生物措施[22]㊂淤地坝是黄土高原地区防治水土流失的主要工程措施,在蓄水拦沙方面发挥了显著作用,河龙区间部分流域淤地坝的多年平均减沙效益可达40%以上[23]㊂退耕还林还草工程实施后,黄土高原植被覆盖度从1999年的31.6%迅速增加到2013年的59.6%[24],植被覆盖能削弱降水对地表的溅蚀和冲刷,被认为是减少侵蚀最有效的措施之一[25]㊂图3为研究区60年代以来水土保持措施统计㊂20世纪80年代之前各项措施的实施速度较慢,但在80年代之后显著加快,水土保持措施的急剧增加可能是流域输沙减少的主要原因㊂1959 2006年,水土保持措施总面积占比由1.28%增加到42.4%,其中造林的增幅最高,由1959年的0.75%增至2006年的29.99%,尤其在90年代后,随着国家水土保持生态建设和退耕还林还草等政策的实施,区间内造林和种草的面积大幅提升㊂至2006年,研究区总水土保持治理度达39.75%,研究区内面积最大的水土保持措施为造林,面积为2.01万k m2,占所有措施总面积的70.92%,种草㊁梯田和坝地依次占16.14%,11.48%和1.82%㊂图3水土保持措施面积比例变化使用15个流域的年代际产沙系数与水土保持措施面积占流域总面积的百分比做线性回归分析,来分析土保持措施对流域产沙的影响,公式如下:S C=-mA C+n(15)式中:S C为产沙系数(S C=S S Y P)的平均值;A C为水土保持措施面积占流域总面积的百分比㊂各流域的回归分析结果见表4㊂表4年代际产沙系数与水保措施总面积占流域总面积比值的回归分析流域回归方程R2p皇甫川S C=-0.64A c+48.810.920.010**孤山川S C=-1.04A c+54.240.860.024*窟野河S C=-0.86A c+40.420.930.008**秃尾河S C=-0.50A c+21.100.990.000***佳芦河S C=-1.19A c+54.340.970.002**无定河S C=-0.37A c+17.190.980.001***清涧河S C=-0.20A c+23.880.280.361延河S C=-0.23A c+18.330.710.073云岩河S C=-0.03A c+2.890.230.417仕望川S C=-0.16A c+3.140.870.021*湫水河S C=-1.27A c+46.900.860.024*三川河S C=-0.28A c+13.500.780.048*屈产河S C=-0.21A c+18.770.430.228昕水河S C=-0.20A c+8.930.690.083州川河S C=-2.69A c+79.920.600.126注:***,**和*分别代表显著性水平0.001,0.01,0.05㊂各流域年代际产沙系数随水土保持措施占比面积增大而下降,共有9个流域通过显著性检验(p< 0.05),决定系数R2范围在0.78~0.99之间㊂共有5个流域(皇甫川㊁窟野河㊁秃尾河㊁佳芦河和无定河)的14第3期宁珍等:黄河河龙区间输沙变化特征及归因分析决定系数大于0.9,这些流域集中在研究区西北侧㊂与东南侧流域相比,研究区西北侧流域的产沙系数与水土保持措施面积占比的相关性更强,水土保持措施在减缓流域产沙方面发挥了更大的作用㊂4结论(1)研究区不同流域间年平均输沙模数差异较大,相差15倍以上㊂在1961 2017年,所有流域的输沙模数都呈现显著的下降趋势,下降幅度最高可达-347.26t/(k m2㊃a)㊂(2)研究区各流域突变时间主要集中在80,90年代,以突变年份划分基准期和措施期,降水变化和人类活动对输沙模数减少的平均贡献率分别为37.92%和62.08%,多数流域中人类活动起到主要作用㊂(3)1959 2006年,水土保持措施面积占比由1.28%增加到42.4%㊂迅速增加的水土保持措施有效减缓了流域产沙,尤其在研究区西北侧,流域年代际产沙系数与水土保持措施面积占比相关性较强,流域的产沙系数随水土保持措施占比的增加而下降㊂参考文献:[1]王飞,穆兴民,李锐,等.河口镇到龙门区间水土保持措施减沙水代价分析[J].水土保持通报,2005,25(6):28-32. 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微专题——输沙量与含沙量
微专题——输沙量与含沙量输沙量与含沙量⼀、输沙量河流输沙量是指⼀定时段内通过河流某⼀断⾯的泥沙的重量，单位为t或万t。
简⾔之，输沙量就是输送沙⼦的量。
河流输沙量的⼤⼩，与含沙量⼤⼩有关，还与河流⽔量的丰枯有关。
⼀年中最⼤输沙量在汛期，最⼩输沙量在枯⽔期，年际输沙量也不⼀样，变化较年径流更为剧烈。
在⼀次洪⽔过程中，最⼤输沙量与最⼤洪⽔量出现时间⼤体⼀致。
就⼀条河流⽽⾔，⼭区河段输沙能⼒强，河道以冲刷为主，输沙量沿程增加；平原河段河道以淤积为主，输沙量沿程减少。
⼆、含沙量⽽含沙量则指单位体积浑⽔中所含泥沙的数量，计量单位为千克/⽴⽅⽶。
河流含沙量也随时间变化⽽不同：⼀年中最⼤含沙量在汛期，最⼩含沙量在枯⽔期。
含沙量⼤的河流输沙量不⼀定⼤，含沙量⼩的河流输沙量不⼀定⼩，因为这还要考虑到其⽔量多少的问题。
中国长江年平均含沙量仅0.54千克/⽴⽅⽶，⽽年输沙量⾼达4.78亿吨；辽河年平均含沙量为6.86千克/⽴⽅⽶，⽽年输沙量仅0.41亿吨。
同⼀条河中含沙量分布也不同：含沙量沿⽔深分布，⼀般在⽔⾯最⼩，河床底最⼤。
含沙量在河流断⾯上的分布随断⾯⽔流情况不同⽽异。
含沙量沿流程⽽变化，通常在⼭区河段含量⼤，平原河段含量⼩。
影响河流含沙量的因素：植被覆盖差，⼟质疏松，河流含沙量就⼤；反之，含沙量就⼩。
⽽内流河含沙量与植被覆盖率关系不⼤。
除了植被情况外，地质构造，地层构成以及⼤型湖泊、沼泽的分布也都会影响河流的含沙量。
（1）植被覆盖率：森林覆盖率差则含沙量⾼，反之则低。
（2）⼟质：⼟质疏松则含沙量⾼，反正则低。
（3）降⾬强度：降⾬强度⼤则含沙量⾼，反之则低。
（4）地势：地势落差⼤则含沙量⾼，地势平缓则含沙量低。
（5）地形：平原地区⼀般含沙量低，⼭地，丘陵区则相对⾼。
（6）河流含沙量⾼低的具体影响因素要结合河流的具体情况进⾏具体分析：地质构造（地质活动强列、岩⽯破碎等）、地层构成（黄⼟⾼原黄⼟易受侵蚀）、湖泊沼泽（河流流经这些地⽅泥沙易沉积，下游含沙量⼩）等。
邢台县西部山区水流沙关系分析
邢台县西部山区水流沙关系分析邢台县西部山区流域内降水过程在时间和空间上的分布不均，是造成水沙关系变化幅度大的主要原因。
通过对典型小流域水沙变化特性分析，进一步揭示水沙关系不确定性的因素，为水土保持治理提供参考依据。
标签：产输沙时空分布特征；水沙关系不确定性；降水时空分布；坡底小流域1、研究区基本概况1.1 研究区地理位置与基本概况。
坡底小流域实验站位于邢台县西部山区城计头乡，东经114°02′，北纬37°05′。
流域面积283km2，河长30.2km，河道直线长度24.4km，河道弯度1.24，流域平均宽度9.37km，河源至河口高程落差900m，河道比降29.8‰。
流域内设有11个雨量观测站，雨量站网密度为25.7km2/站。
该流域农垦面积较小，农田面积占总面积的7.67%。
山林面积大，连年绿化封山造林，基本上消灭了荒山，植被覆盖率为86.3%。
土壤主要以黄土黑土为主。
流域内无大型水利工程，只有几处塘坝等小型水土保持工程。
1.2 流域降水特性分析。
该区降水量年际变化很大，且常有连续几年降水量偏多或连续几年降水量偏少的现象。
以历年年降水量最大值与最小值之间的比值K来表示年际变化，该区各雨量站监测的年降雨量资料分析，各站极值比大都在4.0～6.5之间。
如路罗雨量站1963年年降水量为1753.1mm，1986年年降水量为281.8mm，相差6.22倍。
2、流域产沙量时空分布特征分析对于一个特定的流域来讲，气候是输沙量变化的主要因素。
在不同的丰枯年份，年输沙量显著不同。
由于季节的变化，在一年之内输沙量的分配也极不均匀。
在北方地区，受降水影响，有时一次暴雨的输沙量即为全年的输沙量。
悬移质输沙量的年际变化表现在各年输沙总量的差异，一般采用频率计算方法来确定其年际变化特征值。
受气象因素、地形因素和地貌因素的综合影响，输沙量年际变化比较大。
年际变化大小可以用变差系数或极值比（最大值与最小值之比）加以衡量。
新高中地理高考高考地理五年真题分类汇编(2017-2021) 第30讲 流域的综合开发(教师版)
高考地理五年真题分类汇编（2017-2021）第30讲流域的综合开发一、单选题1.（2021·浙江）我国东南沿海地区独流入海河流径流量较大，流程较短。
此类河流所在小流域的生态、农业、城镇等要素多形成上游－中游－下游－滨海的四段式空间分布序列。
下图为独流入海河流小流域生态、农业景观示意图。
完成下列小题。
（1）该类型小流域内()A.上游人口密集﹐小城镇广布B.中游城镇均为河运集散地C.下游易形成小流域中心城镇D.滨海城镇职能以商业为主（2）该类型小流域在国土开发建设中存在的主要问题是()A.上游洪水威胁严重B.中游地质灾害频发C.下游水体污染加剧D.滨海滩涂湿地锐减【答案】（1）C（2）D【考点】流域开发的地理条件、内容、综合治理措施，国土整治和区域开发【解析】【点评】（1）流域综合开发是针对流域内的优势要素，使效益最大化，但流域问题往往直接影响流域开发的实施，因此流域综合开发应以问题治理为中心，以优势要素开发为重点，两者兼顾，实现全流域生态、经济、社会的全面协调和发展。
（2）流域的开发方向：基本原则—因地制宜、发挥优势、注重环保。
不同河段开发重点不同：上游河段注意水土流失情况，植树造林，涵养水源，保持水土，可发展旅游业；中上游地势起伏大、流量大的河段，侧重水力资源的开发，可布局高耗能产业；中游河段同样保持水土，兴建水库，防洪；河流中下游地势平坦，水流平缓，河面宽阔，流量稳定，侧重发展航运，灌溉农业、养殖业的开发，注意水污染问题。
(1)A.上游以生态景观和农业景观为主，主要是丘陵山区，人口稀疏，小城镇分布数量较少。
A选项错误；B.中游城镇部分是河运集散地，并不是全部，B选项错误；C.读图分析，下游地势平坦，水运交通便利，易形成小流域中心城镇，C选项正确；D.滨海城镇多沙地，商业并不发达，D错误。
故答案为：C。
(2)A.上游地区地势落差较大，河流流速快，洪水威胁并不严重，A选项错误；B.中游地区多为河运集散地，地质灾害发生频率较小，B选项错误；C.河流下游地区城市化水平较高，水体污染有所缓解，C选项错误；D.随着生态环境恶化，滨海滩涂湿地面积锐减，D选项正确。
黄河流域矿区充填复垦泥沙供需状况及输沙路径分析
第35卷第5期农业工程学报V ol.35 No.5 268 2019年3月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Mar. 2019黄河流域矿区充填复垦泥沙供需状况及输沙路径分析李晶1，殷守强1，于加春1，胡振琪2，杨震1，杨超元1（1. 中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院，北京100083；2. 中国矿业大学环境与测绘学院，徐州221116）摘要：引黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地是减轻黄河淤积和提升矿区复垦率的有效途径，有助于改善区域生态环境。
该文以黄河主要淤积河段及沿岸150 km范围内的23个国家规划矿区为研究区，分别采用沙量平衡法和开采沉陷预计法估算了黄河流域矿区充填复垦泥沙的供给量和需求量，初步分析了适宜引黄充填复垦矿区并设计了概略输沙路径。
研究结果表明：1950—2013年，黄河主要淤积河段的总泥沙淤积量约为144.31亿t；截至2013年，各规划矿区充填复垦总需沙量约为225.12亿t；综合考虑泥沙供需状况和输沙距离2个因素，包头、义马、焦作、郑州、肥城、黄河北、淄博7个近距离矿区和乌海、平顶山、晋城、鹤壁、新汶5个中距离矿区适宜黄河泥沙充填复垦，需沙量和需调用水量分别为90.19和148.81亿t；各适宜充填复垦矿区的概略输沙路径长度处于21.98～109.02 km，总长度约为643 km。
研究成果可为黄河泥沙充填复垦技术推广提供前期专题性基础数据，为后续可行性研究、规划设计及充填复垦等相关政策制定提供参考。
关键词：土地复垦；排水；煤矿；黄河流域；国家规划矿区；泥沙充填复垦；供需状况doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.05.033中图分类号：TD88 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2019)-05-0268-10李 晶，殷守强，于加春，胡振琪，杨 震，杨超元. 黄河流域矿区充填复垦泥沙供需状况及输沙路径分析[J]. 农业工程学报，2019，35(5)：268－277. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.05.033 Li Jing, Yin Shouqiang, Yu Jiachun, Hu Zhenqi, Yang Zhen, Yang Chaoyuan. Analysis of supply-demand and transportation path of sediments for filling reclamation of mining areas in Yellow River basin[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(5): 268－277. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.05.033 0 引 言黄河流域分布有全国9大煤炭基地，涉及58个国家规划矿区，为国家经济发展提供了大量煤炭资源，但同时也产生了大面积的采煤沉陷地甚至积水区[1]，严重影响了矿区生产生活和生态环境状况。
《水文与水资源学》课程教学大纲
《水文与水资源学》课程教学大纲Hydrology and Water Resource一、课程基本信息（一）知识目标一是对基本概念理解、掌握；二是对自然界不同运动特征的水与不同分布形式的水之间建立起内在的必然联系；三是能从水资源的特征、属性出发，分析、论证水资源保护与生态环境保护、水资源保护与人类社会可持续发展的关系。
（二）能力目标具备水土资源平衡分析能力。
— 1 —（三）素质目标能从水的物理属性、化学属性和资源属性等方面认识水在自然环境和社会环境中的重要作用，为后续专业课的学习奠定基础。
三、基本要求（一）了解自然界水的形成、分布、运动及变化方面的知识。
（二）理解地球上水的性质、分布、循环、运动变化规律，及其与地理环境、人类社会之间的相互关系。
（三）掌握水循环、水文统计、水资源平衡计算及水资源开发利用的基本理论和知识。
四、教学内容与学时分配第一章绪论2学时知识点：水文与水资源学研究的对象和任务、水文与水资源的基本特征及研究方法、世界和中国水资源概况、水文与水资源学的任务与内容。
本章小结重点：水文与水资源学的含义、研究对象及内容。
难点：水文与水资源学的含义。
思考题：1.什么是水文与水资源学？2.水文与水资源学的研究对象及内容是什么？作业：水文水资源的基本特征建议教学方法：理论与实际结合，以实际应用为主第2章水循环及其要素6学时第一节水循环及水量平衡2学时知识点：自然界的水循环、水量平衡第二节河流和流域知识点：河流特征、流域特征第三节降水及其特征2学时— 2 —知识点：降水类型、降水的基本要素、降水特征指标、影响降水的因素、我国降水的特征、降水的观测、平均降水量的计算第四节蒸发散与散发知识点：水面蒸发散、土壤蒸发散、植物蒸发散第五节下渗2学时知识点：基本概念、下渗的物理过程、土壤水分再分配、影响下渗的因素、下渗公式、下渗的测定第六节径流知识点：径流的含义及组成、径流的表示方法、径流的形成过程、影响径流的因素、坡面径流的测定、小流域径流的测定本章小结重点：地球水循环模式与类型，各种水循环的特征及地理、生态环境意义以及各种水量平衡方程；大气降水的数量分布特征，大气降水的成分组成特征，大气降水的分配，包括降水分配方程式，蒸发、入渗、径流等过程的作用机理及表示方法，大气降水量的计算方法，降水转化的区域结构规律。
水文学原理-11-13章
所以在了解洪水的同时，必须了解泥沙。
鉴于我国大多数河流挟带泥沙，兴建水利工程和进行流域治理 时，不仅需要研究河流水文情势，也要考虑与之相伴的泥沙运动情
况。
本章简要介绍与水文情势有关的产沙输沙问题。
（1）泥沙来源（2）特征量及运动（3）产沙计算（4）输沙计算
第一节
河流泥沙的来源
流域内的土壤、岩石在热力、风力、水力的长期作用下，不断 被风化剥蚀、侵蚀而形成了河流中的泥沙。河流泥沙主要来源于四 种途径： 一、坡面侵蚀 流域表层的土壤或岩石碎屑在风吹日晒、水冲以及地球重力作 用下，从原来所处状态剥离、冲刷、搬运而随径流注入河道的水土 流失过程，称为坡面侵蚀。 坡面侵蚀从形态可划分为层状侵蚀、浅沟侵蚀、沟壑侵蚀、陷 穴侵蚀、滑坡或崩塌。
式中：
e 为孔隙比，即沉积泥沙中孔隙体积与沙粒体积的比值。
0与 s之间存在下述关系： 0 s /( 1 e )
3、河流泥沙的粒径 D ——由于中等以上泥沙颗粒近似于球体， 所以采用容积与泥沙颗粒容积相等的球体直径来表征泥沙粒径。如 1 3 果沙粒容积为V，其等容粒径D为： D 6V 实际分析中常用泥沙颗粒的长轴a，中轴b和短轴c的均值计算 D，即： D a b c 一般而言，河流上游因比降大、水流湍急而挟带的泥沙颗粒较 大，下游比降小、水流较缓而挟带的泥沙颗粒较小。 4、河流泥沙的颗粒级配——常用泥沙颗粒级配曲线来表征河流 泥沙颗粒组成特征。它以泥沙颗粒的直径为横坐标，以小于这一直 径的泥沙在全部沙样中所占的重量百分比为纵坐标。 5、河流泥沙的水力粗度——是用泥沙的沉降速度来表示泥沙粒 径的大小，又称为泥沙的水力粗度。以cm/s计。
（一） 沼泽的形成
沼泽的形成和发展，一般是在温湿和冷湿气候、平坦和低 洼的地形条件下，有利于它的形成和发展。沼泽地段的自然条
高考地理二轮复习-专题三 地球上的水—主题5 含沙量与输沙量
C.气候变化 气候相对稳定，不会直接导致悬沙明显的年际波动
D.植被破坏 植被破坏会加剧水土流失，导致河流含沙量增加，而不是年
际波动，且长江流域加强了生态环境建设
123456
2.与沙市相比，汉口的悬沙粒度较小，主要原
因是 沙市和汉口均在三峡大坝下游
①三峡水库拦蓄上游粗悬沙 ②汉江汇入的悬
沙较细 ③洞庭湖输出悬沙较细 ④所挟的悬
123456
此后流域内始终坚持植树造林，且环境政策 渐趋严格。右图示意南河流域水系及水坝分布。 (1)推测18～19世纪南河流域众多磨坊坝的用 途。(6分)
答案 利用水力碾磨谷物；调节径流，削峰补枯，保障耕作；保护河岸， 减轻流水对土壤的侵蚀。
123456
(2)20世纪20年代初期，流域内退耕还林，但 南河流域输沙总量仍然上升，请分析其原因。 (8分)
1.由图1可知，当流量从14 278m3/s降至6888m3/s时，该河段
√A.侵蚀主要发生在深槽区，边滩体扩大
B.侵蚀主要发生在边滩体，深槽区缩小
大于起动速度， 侵蚀强
C.侵蚀主要发生在边滩体，深槽区扩大
D.侵蚀主要发生在深槽区，边滩体缩小
12345
低于起动速度， 侵蚀弱，多沉积
34水电水利工程泥沙设计规范【DL T5089-1999】条文说明
,2目次范围总则基本资料的收集及评价基本资料的收集基本资料的评价入库输沙量计算流域产沙分析悬移质推移质水库泥沙设计水库泥沙设计要求水库泥沙调度方式水库泥沙冲淤计算泥沙观测规划范围我国水电水利工程在泥沙设计方面已取得不少成功的经验能够通过改变入库泥沙在库内的淤积部位和高程而达到排沙减淤的目的并积极开展利用泥沙资源的为了总结经统一水电水利工程泥沙设计的技术结合泥沙学科发展水特制定指有拦河挡水建筑物的工程泥沙研究的范围包括库坝区和下游影响河本规定未涉及灌溉渠河床演海涂围垦等泥沙总则在水电水利工程设计中泥沙设计的主要内容是分析工程泥沙研究采取必要的工程制定解决泥沙问题的方达到工程长期兴利的目鉴于泥沙设计涉及的范围经验性较强规范强调在泥沙设计过重视基本资料和对已建工程的调根据泥沙对工程和环境的影响水电水利工程的泥沙问题分为严不严重并在设计中区别对这样既可满足工程需要又可提高泥沙设计的质量和泥沙问题严重或不严可以参照下列九种情况进行若符合下列情况之为泥沙问题严重否则为不严库容沙量比小于壅水建筑物结构的设计基准淤积造成的库容损失是水电水利工程普遍存在的泥沙根据我国个水库实测资料分析统采用正常蓄水位以下的库容和入库年输沙量之比值库沙比符合作为当水库分汊时应以泥沙淤积主库的库沙壅水建筑物结构的设计基准期应符合结构可靠度设计统一标的有关规一般为水库回水末端淤积上延将涉及重要工矿农业基交通干线等的安全或影响已建或在建中型水电水利工程的正常运分汊泥沙淤积将出现门沙坎并影响水库调节在壅水建筑物结构的设计基准期内坝前泥沙淤积可能影响取水口或泄流建筑物的安全和正常运可能影响已建重要的防取排水等或重要的交通航道等的安全和正常运低闸引推移质和悬移质泥沙将进入取水口和隧洞造成机组磨影响机组正常运对已通航水库的变动回水区或船下游引航道淤积对航运有明显抽水蓄能电站过机含颗粒级配大于机组所能承受的限河口建闸上河道淤闸下回淤将影响行洪和闸的输水能工程泥沙问题严重设计可能遇到一些复杂的泥沙需要开展专专深度由设计人员根据具体情况确重要的泥沙问题除通过泥沙分析计算提出设计成尚需进行泥沙模型试以相互验使设计成果更为合理坝前泥沙淤积形枢纽引水防沙设施的布置和排沙效果局部库区的淤积形态和高程确定推移质输沙量基本资料的收集及评价基本资料的收集本条规定需要了解的流域基本主要用作产沙分析旁证执行时需要注意以下地形图比例尺不小于横断面图要包括水下天然水面主要用于推求天然河道综合糙率不少于丰枯水三条库周主要城交通规划的要设立水尺观测水床沙河床是确定推移质输沙量和预测工程下游河道变形的重由专业人员现场查勘选择有代表性的河确定取样位并注意避开冲泥石人类活动等对床沙组成的确定推移质输沙量的床沙颗粒级配其取样位还须注意河床冲淤变化不易于获得相应的水位与水位与面积关系等水力要素当水库分支流要分别进行取预测工程下游河床变形的床沙其取样可根据计算范围确点位以反映河床组成的纵向变化为原卵石河床水下取样难度大一般在边滩用坑测法取试坑要接近洪水期主流并考虑在滩滩尾分别取样进行对比试坑面积一般在坑深约倍最大粒沙质河床一般用采样在河床横断面的右取库区和下游影响河段内泥石流沟等资料主要用于分析库区泥沙淤对坝引水线水电站厂房及尾水出口等可能产生的不利工程所在流域水文站的水泥沙资料主要用于对比产沙地区分布分析条文中关主要指已在建梯级对已审批待建的涉及到上游拦排使河流输沙特性发生显著变化或涉及到梯级衔接要求的也基本资料的评价对基本资料进行可靠合理性检查和评价一般通过对比如对比本站含沙量过程下游水文站含输沙率过程线对发现有重大问题的资料要进行修无法修正的可以当径流资料通过复核有修改相应的输沙率资料也要进行修河道横断面图要求同期施测水面线同时观测并有确切的观测时间和对应的流量若施测年代河床变形较需要重新施入库输沙量计算流域产沙分析工程以上流域内支流水文站有泥沙测验资料根据支流水文站的泥沙测验分析计算流域产沙地区分特性和成若流域内开展泥沙测验的水文站较可以通过调查进行定性重点产沙区的调着重了解水土流以及人类活动对水土流失程度的库区内若有则是潜在的泥沙来需对其可能滑入库内的数量及危害性作出估设计工程上游已在建水电水利工程的拦沙或引水分流分沙对下游河道输沙特性产生直接影响泥沙设计需根据本工程投产时考虑上游拦沙或引水分流分沙后的发展分析其影响悬移质年试行的文规定为年连续系列考虑现在又增加年以上因此本规范规定泥沙资料年限以年连续系列作为最低若资料虽有年但系列不且缺测年份中含有较大的丰丰沙年时也要进行插补延实测泥沙资料系列较短一般通过相关延长系列条件是有较好的相关关系及具有较长的插补通常使用设计依据水文站流量与输沙量或流量与含沙量相关延输沙量含沙量可以为日平均山区卵石河河道冲淤变化若上游水文站泥沙测验系列且资料可可以通过上游站相关延长设计依据水文站的泥沙我国山区易发生大型堵江后随之溃决发生特大洪沙峰并沿程下游一定范围内的河流水沙过程改变较受影响的水文站实测最大含沙量和含沙量过属非正常输沙若不能修正可以考虑上游已在建水电水利工程拦沙作或引水分流分沙目的在于确定设计工程的入库输沙量及相应其影响主要是输沙过程和颗粒级配的改上游工程系低坝或闸泥沙淤积年限或引水分流分沙回归入设计工程的库内主要影响是输沙过程和若设计工程同属低坝或闸研究水库泥沙调度方式需考虑其若设计工程水库淤积年限长可以不考虑其上游水库泥沙淤积年限或引水分流分沙不回归设计工程库内时设计工程需考虑其上游工程若有泥沙观测资料据以预测拦沙率的发展变化对设计工程的若无泥沙观测资料需对原泥沙淤积预测成果进或补充确定其拦沙本条与文致的规沙量计算成果表参见表表输沙量特征值表表万表当坝址与设计依据水文站的集水面积相差大于于含沙量需考虑坝址与设计依据站的区间来沙影响可以按下述情况处若区间不是主要产沙且无大支流汇入库含沙量采用设计依据水文站含由入库流量与入库含沙量的乘求得入库输沙若入库流量由面积比推算则输沙量亦由面积比若区间有大支流汇入入库含沙量可以按式入库输沙量由入库流量和入库含式中入含沙量支流设计依据水文站的输沙支流设计依据水文站号视设计依据水文站与坝址相对位置确区间是主要产沙区可以按式依据水文站的输沙量与设计依据水文站的区间面积间输沙模库区支流设计依据水文站实测最大含可以分别统计亦可以采用同时实测含沙量按流量加权若支流年径流量和输沙量小于入库年径流和输沙量的且支流汇入口远离坝区可以采用干流设计依据水文站成悬移质含沙量历时曲流量与累积输沙量曲线的统计系可以采用长系代表系代表若入库支流设计依据水文站在个或采用支流相同时段加权合成后的计算成含沙量历时曲流量与累积输沙量曲线成果表参考表分析悬移质矿物成份的沙可以利用设计依据水文站已有的洪水期沙亦可以采集坝址洪水期水矿物成份一般计算各粒径组中摩氏硬度大于的硬矿物成份含量成果表参考表若有特殊要求可统计粒径组中的各类矿物成份含河流输沙主要指输沙量的时程分配特性和水沙对应关年际变化主要统计多年平均含沙量最最小年含沙量之间及其与多年平均值的关系以及连续丰沙年与连续中沙少沙年在系列中的分布情况和所占比输沙量年内分配主要统计分析多年平均汛非汛逐月输沙量占多年平均年输沙量的百分数长系代表系列的年最大一日三七输沙量占该年输沙量百分也可以统计分析代表年洪峰过程输沙量占该年输沙量百分或用流量与累积输沙量曲线含沙量年内变主要统计分析多年平均汛非汛逐月含实测最大含含沙量历时曲线颗粒级配主要统计分析丰枯沙多年平均汛非汛期的特征粒径变水沙关系主要分析流量与含沙量过程的对应关洪峰表表表表与沙峰对应关系以及流量与含沙量相关关系和含沙量历时曲线执行本条时要注意对流域水文产沙等相似性进了解制作输沙模数图或建立经验公式采用分析输沙模数图或经验公式在本工程所在河流的代表性和可靠推移质采样器效率系数需要通过率定试验确推移质输沙试验有模拟代表河段的天然床水力因进行动床模型试根据模型比尺建立全断面流量与输沙率的关模拟天然代表河段床单宽水力因素在水槽内进行正态推移质输沙试验根据模型比尺建立单宽流量与单宽输沙率的关系据此计算全断面的流量与输沙率的关采用推移质输沙率公式计算推移质输沙量是使用较多的方但由于公式建立的条件不导致同样水力条件下采用不同推移质输沙量往往相差较因此使用这类公式特别要注意公式的适用条结合本地区推移质输移特性选用公代表系是包括丰平枯水年份有代表性的连续系代表年是丰平枯水等个代表年特殊情况可以采用具有代表性的个平水年水库泥沙设计水库泥沙设计要求计算成果一般以表表冲淤计算主要成果参考表和表容积演变曲线一般会有初始库容曲线和工程运行年年的库容曲有些尚有年的库容曲过程纵断面纵坐标为深泓点高程高程横坐标应该包括距坝长断面编号和主要地重要断面还需要绘制过程横断面是根据河流水文泥沙特性和工程需要通过调度水库运行水位的方式控制泥沙在水库的淤积部位和高程达到保持调节库容和有利于引水防沙等目泥沙问题严重的水库泥沙调度需考虑在维持水库综合利用要求的条件尽量减少调节库容淤积保持水库长期使在设计基准使水库经济效益最例如水电站为保持日调节库采用在夜间负荷低谷时期进行敞泄排获得的长期效益是可观的灌溉水库采用蓄汛期敞泄的定期排既能满足灌溉用水又能长期保持库也是行之有效和经济合理进行泥沙调度之后虽然减少了库区泥沙淤但泥沙将提前到达坝在引水防沙和排沙设施设计中要予以足够重视作出合理安泥沙问题不严重在工程设计基准泥沙淤积对工程效益和环境影响不大可以根据综合利用要求提出的水库运行方式和特征水位预测水库泥沙淤并论证其可行施工期及初期低水位运行期长达年甚至更长时泥沙在坝前壅水区将形成淤积对围堰和导流建筑物产生影水库淤积计算若不考虑该时期的淤预测的坝前淤积高程可表表能与实际差别较若运行水位等资料条件较可以进行该时期的淤积若计算所需的资料条件较差可以进行算梯级水库泥沙主要表现为下游水库拦排沙的相互和对衔接水位的设计工程及其上游梯级泥沙调度方式往往对原天然河道输沙过程改变较且相互设计时应统筹安排拦排沙进行梯级水库泥沙联合调度的专抽水蓄能电站上库与下库的组合形式较多出现的泥沙问题也不尽相条文规定了一般情况下泥沙设计应进行的工对某些特殊情况设计时要根据实际情况分析确定工作抽水蓄能电站的研究重点是减少过机含沙量和粗颗粒以及防止调节库容淤已建的河道水库都按原水库综合利防沙要求等确定了水库运特征水排沙设增加抽水蓄能功能原设计的运调节库特征水不能满足抽水蓄能电站和原有水库的综合利用要求也需根据新的情况研究提出相应的泥沙修建在岩溶地区的水库泥沙淤堵暗可能出现两种情一种情况是减少了水库有利于径流的利另一种情况是流入水库的暗河被堵造成浸没损失对后一设计时需要水库泥沙调度方式按排沙时间分不定期两类按运行水位分为控控制体方式详见表汛期控制库水位在整个汛期除汛末数旬蓄水外的大部分时水库水位控制在排沙水位运非汛期蓄水拦沙运行这是国内外较多采用的泥沙调度表水库泥沙调度方式水库泥沙调度方式全称汛期控制库水位调度泥沙部分汛期控制库水位调度泥沙按分级流量控制库水位调度泥沙异重流排沙不定期敞泄排沙定期敞泄排沙简称汛期调沙分期调沙分级流量调沙异重流排沙敞泄排沙敞泄排沙排沙时间定期不定期定期运行水位控制不控制排沙水位设置不设置调沙库容可不设置设置不设置设置部分汛期控制库水位调度泥沙是汛期中某一段时间如汛汛汛水库水位控制在排沙水位运其余时间蓄水拦沙运并让泥沙在水库的调沙库容内淤与汛期控制库水位调沙相控制库水位排沙时有利于发挥工程效按分级流量控制库水位是按入库流量大小分级调度库水入库流量小于分级流量水库水位抬高到排沙水位以上直至正常蓄水位运行让泥沙在水库的调沙库容内淤当入库流量大于分级流量水库水位控制在排沙水位运行将本时段入库泥沙和前期淤积在调沙库容内的淤积物冲入死库容或排出库根据河流来水来沙特性和水库担负的任务以及库地形等条分级流量及相应库水位可设若太多则水库运行管理不敞泄排又称泄空其特点是非排沙期水库蓄水拦沙运让泥沙在库内淤排沙期水库暂时停止发挥效闸孔全部敞开泄水库放空将前期淤积物排出库敞泄排沙的时机和排沙量需要研究确异重流排主要适用于悬移质颗粒较细和入库洪峰含沙量尤其能产生高含沙水流水库纵坡降较陡地形平顺无急剧变化能形成异重设计中主要根据异重流形成条件和持续时研究异重流排沙的可行上述的泥沙调度方式均系单一在水库不同运行阶段可以采用不同同一运行阶段亦可采用两种或几种排沙水位是水库在排沙期间允许的上限水排沙水位低于正常蓄水位可以等于或低于死水采用汛期控制库水位调沙的水库且有防洪需要设置洪限制水根据防洪要求分别拟定排沙水位与防洪限制水一般取两者的低值并统称作期限制水若无防洪其排沙水位亦称期限制水对部分汛期或按分级流量控制库水位调沙的水库排沙水位低于防洪限制水若排沙水位等于死水通常使用水位名低于死水位时仍称排沙水国内工程大量实测资料排沙水位的泄洪能力是控制水库滩面淤积高程的重要因素之应不小于二年一遇洪峰调沙库容是水库库容的一部分即水库某时段高水位运行让泥沙暂时在预留的库容内淤下一时段在排沙水位运行敞将前时段淤积的泥沙排如此淤交替可供长期使用的库调沙库容可以占调节库容一也可以设在死库或两者皆调沙库容的在纵断面图上是水库持续淤积时段内最高的淤积高与发生最大冲刷后的淤积高程之间体一般情况淤都在两高程之间进行即设置的调沙库容能够满足淤交替使确定其容积大小除考虑滩槽变还应考虑来水来沙的不利情况调节库容尚能满足水库调节采用异重流排沙枢纽要设置排沙孔等设孔口高程需低于取水口高采用异重流排当水库出现异重流时需及时打开排沙孔梯级水库泥沙联合调度一般根据水沙特性和工程特点拟定梯级运行组合方案用同步水文泥沙系列分别预测泥沙冲淤过通过方案比采用梯级防沙总体效果最优的方水库泥沙冲淤计算水库泥沙冲淤计算方法有多种各有其适用条件需要根据本条规定选用与本工程泥沙设计基本条件相适应的方进行水泥沙调度方式和资料条件是水库泥沙冲淤计算的重要依也是选择计算方法需要考虑的主要因采用按分级流量控制库水位一般采用按时段划分的冲淤计算方法仅以保持调节库容为目的的水库淤积一般采用平衡比降等经验入库水沙基本资料不足或可靠性较则不宜选择复杂的泥沙数学模我国年代以前的已建大多数采用淤积形态经验法经实践证明计算成果在宏观上较符合事年代以后随着电子计算机的广泛应用采用非饱和输沙的计算方法日益增目前国内外水库冲淤计算数学模型很现仅列出我国应用较多有代表性的泥沙数学模型表供选用参表泥沙数学模型表表由于挟沙水流运动的复杂目前应用的泥沙数学模型以一维为且尚待进一泥沙数学模型都含有经验或半经验公式和待定参存在地区的适因此要求对采用的数学模型及参数进行验泥沙冲淤计算成果的合理性检是运用泥沙运河床变形基本理工程泥沙原型观测资料研究成果和经对预测结果的变化趋势和规律进行对比作出判检查内容主要有平衡比淤积部淤积高淤积淤积物粒出库出库含出库颗粒级配和水库容积等变化过程或不同计算方法的对比代表系列是包括多少沙年份有代表性的连续系代表年是多少沙等个代表年特殊情况可以采用具有代表性的一个中沙年结构可靠度设计统一规水利水电工程主要挡水建筑物设计基准期为重力拱坝等设计规范规计算坝体荷载坝前泥沙淤积高程计算年限为淹没处理规在确定水库淹没范围按年淤积情况根据上述本规范规定水库泥沙冲淤计算年限与壅水建筑物结构的设计基准期一能满足各方面对设计年限分析三门映秀湾等水库实测泥沙资料水库冲淤平衡年限与排沙水位关系密当年平均悬移质出库率排沙达到河槽的横断面形淤积高淤积物干密库容变化等都已趋于稳即可视为水库冲淤相对平推移质根据冲淤量纵横断面基本稳定等条件确枢纽防沙设计在天然河道上修建泄排沙建筑物要尽量保持天然河泄排沙建筑物尽可能布置在原天然河道主可以保持下泄水流有利于泥沙向当保持下游河道天然河势的困难较需有相应的控制排沙设施的型式可以根据工程水沙防沙要求主要有排沙排沙排沙束水排沙廊挡沙导沙截沙沉沙池排防沙设施要结合制定相应的运用规则以发挥其功能并保证其正常运枢纽总体布置表中孔等泄流其泄流能力一般都较不能经常开启排因而需要设置专用排沙设引水防沙在平面布置上要尽量利用天然弯排沙排沙排沙洞布置要靠近引水建筑物的取水排沙排沙洞进口高程的确要能有效地降低取水口前缘泥沙淤积高程使取水口位于冲刷漏斗之泥沙问题严重时设计的排防沙设施的布置形规模和效果需要通过泥沙物理模型试验确挡沙导沙坎能有效的阻止推移质进入取水口其高度一般为已建工程的运行实践挡沙导沙坎和排沙排推移质的作用显著但仍有少部分推移质进入取水在取水口内仍需设置截沙排沙廊道或沉砾池等排沙设施以提高推移质防沙效引水工程取水口的引用流量与枢纽排防沙关系密原型观测和模型试验表明引用流量和入库流量之比分流小于引水防沙设施的效果显泥沙调度一般采用按分级流量控制库水位敞泄排要在来水来沙不利条件保持枢纽正常运泄洪排沙闸底板高程改变了天然河道的侵蚀是闸式枢纽设计的一个重要课底板高程的选择将影响泄洪排沙闸功能的发挥及枢纽安全正常运泄洪排沙闸底板高程考虑下列因拟定比较方综合分析拟考虑引水分流后下游河道输沙能力改变及其变形有利于减少推移质过闸对泄洪排沙建筑物的磨有利于消能和推移质严重的闸式引引水分流后下游河道容易产生淤闸底板应略高于原天然河槽的平均河底高某电站河段的平均比降为引水率为泄洪排沙闸底板约较汛期平均流量时的原平均河底高程低工程投入运用闸下游普遍偏高由于泄洪排沙时下游水位抬影响了泄洪排沙效年代新疆地区修建的一些引曾因闸底板过低发生下游淤目前新建和改建的引水工程都根据实际情况不同程度地将闸底板高程抬运行效果良对于输沙能力较强的山区卵石河为减少磨闸底板高程可以按枯水河槽平均河底高南桠河渔子溪一级枢纽河段比降达闸底板高程均按枯水河槽平均高实际运行泄洪排沙闸的运用效果良河道比降平缓的沙质河若闸底板较高建闸后下游冲刷严重库区淤积造成的水位抬高使上游淹没损失增应兼顾下游河床变形采用闸低坎的原上游施工围堰是否保或保留的高度顶高需考虑枢纽引水防沙需若利用施工围堰作为挡沙导沙坎使用根据需要提出顶部高程即有些施工围堰将影响排沙设施的排沙效果使原设计的排沙设施不能发挥应有的作则要拆除围。
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二、河床冲刷
❖ （一）河底冲刷 在河道中，水流下切，使底床加深，这就是
河底冲刷。主要发生在河流的上游和中游。 ❖ （二）河岸冲刷
在河道中，水流左右摆动，冲蚀侧岸，其中 以冲蚀岸滩最为显著，这就是河岸冲刷。多发生 在河流的中下游，使河道的横断面变化。
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❖ 从河槽冲刷而来的这部分泥沙，随同流域地表侵 蚀而来的泥沙一道，构成河流输移泥沙的总体， 除部分可能沉积到水库、湖泊或下游河道之外， 大部分将远泻千里而入海。
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❖ （一）层状侵蚀（片蚀） ❖ （二）沟状侵蚀（沟蚀） ❖ （三）陷穴侵蚀 ❖ （四）滑坡
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层状侵蚀（片蚀）
❖ 雨滴将坡地上的土壤或其他地表物质的颗粒溅起， 落下的颗粒相对疏松且在坡地的下部相对较多。层 状的漫流出现后，可将这些松散的颗粒移动，坡地 表面均匀地遭受剥蚀，这就是层状侵蚀，又称片蚀 。
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6.1 河流的泥沙的来源
❖ 河流泥沙主要来源于两个方面： ❖ 一、流域地表侵蚀 ❖ 二、河床冲刷
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一、流域地表侵蚀
❖ 降水形成的地面径流，侵蚀流域地表，造成水土 流失，携带大量泥沙直下江河。
❖ 流域地表的侵蚀程度，与气候、土壤、植被、地 形地貌及人类活动等因素有关。如若流域气候多 雨、土壤疏松、植物覆被差、地形坡陡以及人为 影响如毁林垦地现象严重等，则流域地表的侵蚀 就较严重，进入江河的泥沙量就多。
陷穴侵蚀
❖ 土层因内部出现空洞失去支撑而下塌称为陷穴侵 蚀。
❖ 在中国的黄土高原，此种侵蚀非常普遍。黄土非 常疏松且含有大量的可溶性碳酸盐，土体的垂直 节理极为发育。雨水渗入土体中，碳酸盐即被溶 解，久而久之，内部形成空洞，上部土层失去支 撑，下垮形成陷穴。
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滑坡
❖ 斜坡上的土体或岩体因种种原因在重力的作用下 ，沿一定的软弱结构面发生整体下滑称为滑坡。
不混杂的流动。
层流示意图
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(2)紊流 紊流——在岩石空隙中渗流时，水的质点作无秩序、互相混
杂、互相碰撞的流动。
水作紊流运动时，水流所受到的阻力比层流状态大，消耗的 能量较多。
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❖ 若水流处于层流状态，泥沙的水力粗度公式变为：
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✓泥沙颗粒级配曲线 中，横坐标为泥沙颗 粒直径，纵坐标为小 于此种粒径的泥沙在 全部泥沙中所占的百 分数。
✓右图中，有Ⅰ、Ⅱ 两组沙样，试比较一 下两种沙样的区别。
沙样Ⅰ的组成要粗些、均匀些；沙 样Ⅱ的组成要细些、不均匀些。
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6.2.2 泥沙的比重和容重
❖ 1.泥沙的比重（γs）
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❖ 2.泥沙的容重（干容重）
✓ 单位体积（包括孔隙）烘干泥沙的重量称为干容重或容重
（ γ0 ）。
✓ 比重和容重有一定的关系。其关系为：
0
s
1 e
✓ e为孔隙比，沙样中孔隙的体积与沙样颗粒体积之比。 e=V孔隙/(V总- V孔隙)
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6.2.3 泥沙沉降速度
❖ 泥沙在静水中均匀沉降的速度称为泥沙的沉降速度，又称 为水力粗度，以cm/h计。
D (abc)1/3
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xe
❖河流上游一般比降大 ，因此挟运的泥沙粒径较大 ；而下游一般比降小，挟运的泥沙粒径较小。
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2. 泥沙颗粒级配
❖ 天然的泥沙是由大小不一、形状各异的许多颗粒 组成的群体，很少是均匀的。
❖ 泥沙粒配曲线反映沙样粒径的粗细及其组成的均 匀性。
引言
什么是泥沙？ 随河水运动和组成河床的松散固体颗粒，叫做泥
沙。随水流运动的泥沙，又称固体径流。 河流泥沙是重要的水文现象之一。河流泥沙对于
河流水情及河流的变迁有着重要的影响，防洪、 航运、灌溉、发电、港口码头等水利工程的建设 都必须考虑河流泥沙问题。
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黄河泥沙
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✓ 泥沙样品中各个颗粒的实有重量之和（Ws）与所有沙粒的 实际体积（无孔隙的体积，V）之比，也就是无孔隙的单位 体积的泥沙样品的重量，称为泥沙的比重（g/cm3）。
s Ws V
✓ 泥沙的比重随沙粒的成分而变，变化范围不大，大致在 2.60-2.70g/cm3之间。实际应用上，取其平均值2.65g/cm3。
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❖ 泥沙的沉降速度的计算公式为：
4gd ( s 1) 3Cd
❖ CD为阻力系数，其值与泥沙所在的水流状态有关。
❖ 沉降速度的大小在一定的程度上可反映出泥沙的粒 径，因此又称为泥沙的水力粗度。
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❖ 水流有层流和紊流两种状态。
(1)层流 层流——在岩石空隙中渗流时，水的质点作有秩序、平行而互
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1. 单个泥沙的粒径
※泥沙颗粒的大小通常采样粒径D来表示。
㈠球体等容粒径
➢定义：体积与泥沙颗粒容积相等的球体直径。
➢公式：
D
6V
1/ 3
➢常用单位：mm。而公式中V是指泥沙的体积（mm3）。
㈡椭圆体的等容粒径
➢定义：长、中、短轴的算术平均值或几何平均值。
➢公式： D a b c 3
❖ 一般来说，流域地表侵蚀是泥沙的最主要的来源 ，而河床冲刷则相对次要。
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6.2 泥沙的特性
❖6.2.1 泥沙的粒径和颗粒级配 泥沙的形状棱角峥嵘、极不规则。中等和较
粗的泥沙颗粒，经常沿着河底运动，相互碰撞和 摩擦的机会较多，故多呈球形或椭圆形。因此在 计算粒径时，常可近似地视为球体或椭球体。
❖ 泥沙的比重大于水的比重，泥沙在静水中沉降时，除了受 到重力的作用之外，还受到水流的阻力作用。当泥沙开始 沉降时，所受到的重力大于所受的阻力。随着沉降的进行 ，泥沙的沉降速度不断增大，但其所受的阻力的大小也不 断增大。至某一时刻，泥沙所受的阻力与其所受的重力大 小相等，泥沙以均匀速度沉降，这一速度就是所谓的泥沙 的沉降速度。
❖ 层状侵蚀不易测出，但其在整个流域坡地的表面均 值发生，故为流域泥沙重要来源之一。
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第8页在坡地上，漫流经汇聚成为束状的细沟水流，若 水流紊动力足够大，便可冲刷沟底或沟岸，这就 是沟状侵蚀，又称沟蚀。
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