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细沟形态演变对坡面水沙过程的影响_张攀

第27卷第4期

2016年7月

水科学进展ADVANCES IN WATEＲSCIENCE Vol．27，No．4Jul．，2016

DOI ：10.14042/https://www.wendangku.net/doc/7f2840568.html,ki.32.1309.2016.04.007细沟形态演变对坡面水沙过程的影响

张攀1，2，唐洪武2，姚文艺1，孙维营

1（1．黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室，河南郑州450003；

2．河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210098）

摘要：为探明细沟形态演变对坡面产流产沙的互反馈作用，采用室内模拟降雨和三维地形扫描等手段对细沟形态

演变中的水沙变化过程进行了研究。试验分析了黄土在不同雨强（66mm /h 、94mm /h 和127mm /h ）条件下，不同细

沟发育阶段的水沙过程变化规律。结果表明，黄土细沟形态演变过程对产沙的影响较大，而对产流的影响较弱。

径流量的变化过程主要取决于土体透水性、土壤的结皮作用以及产流方式，坡面产流量有先增大后减小最后趋于

平稳的趋势；产沙量的变化过程与细沟发育进程有明显的对应关系，尤其是坡面地貌信息熵与产沙量和侵蚀速率

的相关系数分别达到0.954和0.916，细沟的出现会加剧侵蚀，使含沙量明显增加；不同雨强下坡面产沙的变化规

律基本相同，细沟沟网稳定后的产沙量与降雨强度呈正相关关系。

关键词：土壤侵蚀；模拟降雨；细沟形态；水沙变化特性

中图分类号：S157．1文献标志码：A 文章编号：1001-

6791（2016）04-0535-07收稿日期：2015-

05-27；网络出版时间：2016-06-22网络出版地址：http ：//https://www.wendangku.net/doc/7f2840568.html, /kcms /detail /32.1309.P.20160622.2215.012.html

基金项目：国家自然科学基金资助项目（51409110）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目（HKY-

JBYW-2014-2）

作者简介：张攀（1982—），女，河南洛阳人，高级工程师，博士研究生，主要从事土壤侵蚀研究。

E-mail ：zpyrcc@https://www.wendangku.net/doc/7f2840568.html,

通信作者：姚文艺，E-

mail ：wyyao@https://www.wendangku.net/doc/7f2840568.html, 坡面是流域地貌的基本组成单元，也是土壤侵蚀的主要策源地，尤其在中国北方黄土高原地区，细沟侵

蚀是黄土坡面的主要侵蚀方式之一［1］，对流域地貌的发育和演化过程具有重要的潜在影响。降雨径流的产

生会使坡面发生水沙运移和能量消耗，引起坡面细沟的产生和发展，导致土壤侵蚀量的迅速增加，从而引起

细沟中水流水力学特性的改变，因此，细沟形态的演变过程是一个降雨、侵蚀、水流水力学特性、沟床形态

变化间相互影响的动态耦合系统。在国内外土壤侵蚀研究中，将水文学和地貌学相结合研究坡面流形成和水

沙运移过程已成为研究的热点，从坡面微地貌演变的角度来分析坡面水沙运移过程，是坡地侵蚀研究的新趋

势之一。

在细沟的形成和发展过程中，坡面产流产沙过程也随之发生改变。一方面，细沟形成后，为径流和侵蚀

产物提供了输送通道，坡面水流由面流转变为沟内股流，水流性质的转变引起侵蚀量的急剧增加，必将使坡

面水沙关系发生变化

［2-3］

；另一方面，细沟形态在演变过程中，通过分叉、分级、密度、频度、数目以及长度等因素，影响着沟内水流结构，从而影响坡面侵蚀过程中的径流、入渗、泥沙输移和汇流等，尤其对于黏

粒含量低的土壤，侵蚀过程中易发生细沟边壁坍塌，引起水沙过程发生显著变化。因此，坡面细沟形态是一

个能够综合反映坡面侵蚀动力学各要素及其相互作用的地貌因素，它的形成与发展也将对坡面产流产沙过程

产生深刻影响。目前国内外关于侵蚀动力过程对细沟发育过程的影响关注较多，尤其是关于降雨、坡度和土

壤对细沟发育过程的影响取得了丰富的研究成果

［4-6］，而对于细沟形态演变对坡面产流产沙过程的影响关注较少。雷廷武和Nearing ［7］、和继军等［8］、Shen 等［9］对细沟形态和侵蚀水沙关系做过相关试验研究，但由于

试验条件、土壤性质不同，研究结果存在较大差异。基于此，本研究采用室内人工降雨模拟试验，通过3种雨强（66mm /h 、94mm /h 和127mm /h ）的对比研究，分析细沟形成和演变过程中坡面产流产沙过程的变化规

536水科学进展第27卷

律，探讨细沟形态演变对坡面产流产沙的互反馈作用，明确降雨强度对细沟侵蚀产沙过程的影响，从侵蚀形

态入手将降雨和产沙联系起来阐明坡面降雨侵蚀产沙机制，以期为土壤侵蚀数学模型提供坡面地形的发育演

化信息，为治理坡面水土流失提供理论依据。

材料与方法1.1试验材料

试验在黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室人工降雨大厅内进行，

试验

图1试验装置示意Fig.1Experimental apparatus

装置如图1所示。采用规格为5m ?1m ?0.6m 的可调坡

试验土槽，土槽底部钢板钻有直径5mm 的透水孔，以保

证土壤水自由入渗。试验土槽的坡度可以在0 30?之间

调节，可模拟从缓坡到陡坡等不同角度坡面，本次试验

模拟将坡面设定为20?陡坡坡面。降雨模拟采用下喷式人

工模拟降雨装置，每组降雨器配备有5个大小不同的喷

头，通过选择不同的喷头尺寸和调节管道压力，可以模

拟30 180mm /h 的降雨强度。喷头距地面22m ，可以使

95%以上的雨滴终速达到天然降雨终速。试验用土取自

黄土高原地貌类型区第Ⅴ副区的河南省巩义市邙山表层

黄土，粒径在0.005 0.01mm 的颗粒占43.4%，粒径在

0.01 0.05mm 的颗粒占35.45%，其他粒径的颗粒

占21.15%。

1.2试验设计

填土之前，首先在土槽底部铺一层10cm 厚的粗沙，以保证土壤的透水性。为保证下垫面条件的一致

性，试验用土先过10mm 的筛，以保证供试土壤的均一性。填土过程中采取分层填土，分层压实和随机测容

重的方法将土壤容重控制在1.25g /cm 3，每层填土不超过10cm ，每填一层用环刀法随机测量5个不同部位

的土壤容重，并用分齿耙将每层填土表面耙松，以加强层与层之间的结合。试验前一天，用30mm /h 的雨

强对土槽进行前期降雨，直至坡面开始产流为止，以保证土壤前期含水量的一致，湿润巩固松散的土粒，并

减少土壤的空间变异性。前期降雨完成后在土槽表面覆盖塑料布以防止土壤水分蒸发，静置24h 以备试验。

试验开始之前，为保证降雨强度达到方案设定值，先进行雨强率定。试验中设定的3个雨强分别为

60mm /h 、90mm /h 和120mm /h ，分别用于模拟黄土高原地区侵蚀性降雨中的中雨、大雨和暴雨。在试验土

槽周围均匀放置4个雨量筒测定雨强，经测定，实际降雨强度分别为66mm /h 、94mm /h 和127mm /h ，雨强

均匀性＞90%。根据细沟形态演变情况的不同，66mm /h 雨强下共进行5场降雨，每场降雨历时分别为16

min 、12min 、15min 、15min 和14min ；94mm /h 雨强下共进行4场降雨，每场降雨历时均为14min ；127

mm /h 雨强下共进行3场降雨，每场降雨历时分别为28min 、20min 和30min 。试验正式开始时，用设定的

雨强对试验土槽进行降雨，待坡面产流后每隔1min 或2min 接取一个径流泥沙样，为保证产流产沙过程的

连续性，每场降雨结束后立即进行地形扫描，扫描用时约1min ，扫描结束后开始下一场次降雨。径流体积

采用自制铁皮量桶测量，坡面产沙量用烘干法推求。整个试验过程用高清晰摄像设备进行全程监测，并辅助

人工记录，结合试验过程中采集的径流泥沙数据，分析坡面侵蚀过程中的水沙过程。

1.3地形测量

采用美国法如科技有限公司生产的FAＲO Focus 3D 三维激光扫描仪测量坡面地形，扫描速度

976000bit /s ，50m 距离实测精度达2.0mm ，扫描一个标准坡面用时约1min 。为了使坡面建模精准、无死

角，将三维激光扫描仪安装于试验土槽正上方的降雨系统压力管道上（图1），数据采集分雨前雨后分别进

第4期张攀，等：细沟形态演变对坡面水沙过程的影响!537行：降雨前进行一次地形扫描，获得初始地形点云数据；每场降雨结束后，待坡面水下渗完全，再次进行坡

面地形扫描，获得完整的坡面形态演变数据。

结果与分析2.1细沟形态发育过程

图2所示为试验中用相机拍摄的66mm /h 雨强下黄土裸坡坡面细沟形态演变过程。图中依次为降雨开始

8min 、12min 、16min 、24min 、29min 、34min 、39min 、45min 和52min 时的坡面地形。从细沟演变过程

来看，黄土细沟的发育经历了从跌坎，到连续跌坎，再到断续细沟，最终形成连续沟网的发展过程。跌坎出

现的位置通常是从坡面的中下部开始，随着侵蚀的加剧，跌坎逐渐发育成下切沟头，在溯源侵蚀作用下，沟

头前进、沟道下切、沟壁坍塌，沟网逐渐联通并向上延伸，发育成完整的细沟网络。由于试验之前进行了预

降雨，导致土壤入渗能力减弱，降雨开始3min 后坡面开始产流，此时的坡面侵蚀以雨滴溅蚀为主；当降雨

持续到5min ，坡面面流形成，面流降低了雨滴对坡面的击溅作用，此时坡面的侵蚀方式开始从溅蚀向面蚀

转换；降雨10min 后，由于坡面能量分布不均，面蚀的不平衡加剧，坡面面流逐渐汇聚形成集中径流，当

集中径流增加到足以冲刷土体时，被带走的土体在坡面上形成跌坎，这一现象标志着细沟侵蚀的开始；降雨

进行到约20min ，许多小的细沟和跌坎链沿坡面形成，细沟网络雏形逐渐显现；此后，在沟内水流的冲刷掏

蚀作用下，沟头溯源和下切加剧，细沟边壁不断崩塌，形成断续细沟；随着侵蚀的进一步发展，降雨约40

min 后，在水流的继续冲刷之下，断续细沟间的分水岭被逐渐侵蚀，断续细沟逐渐贯通形成树枝状连续沟

网，至此细沟网络发育基本成熟。在这一过程中，降雨影响着细沟的发育进程，细沟形态的不断演变影响着

坡面水沙关系，为了揭示降雨、细沟形态演变和产流产沙过程三者之间的关系，将雨强、地形、水沙分别对

应起来进行研究。

图2试验中拍摄的66mm /h 雨强下细沟形态演变过程

Fig.2Ｒill evolution at 66mm /h rainfall intensity taken during the experiment

2.2细沟形态参数的变化

根据细沟形态的网络状分布特点，本文选取了若干有代表性［10］的细沟形态参数作为描述细沟形态演变

的特征参数，用分形维数和密度描述细沟沟网的复杂程度，用坡面地貌信息熵表示坡面地形的发育程度，用

合并结点数和分叉比表示沟网的拓扑结构。其数学表达式为

分形维数

N =Cr －D f （1）式中：r 为尺度；N 为与r 有关的物体数目；D f 为分形盒维数；C 为常数。

细沟密度ρ=∑n

j =1L t ，j /A 0（2）

式中：A 0为试验小区的面积，m 2；L t ，j 为细沟的总长度，m ，j =1，…，

n 代表研究区域中的细沟数目。

538

水科学进展第27卷坡面地貌信息熵H =S －ln S －1=∫1

0f （x ）d x －ln ［∫10f （x ）d x ］－1（3

）

图3分形维数变化过程Fig.3Changes in the fractal dimension of rill over time

式中：H 为地貌信息熵；S 为Strahler 面积与高程积分值；

f （x ）为Strahler 面积与高程积分曲线。

不同雨强下的细沟形态参数变化过程如图3—图7所

示，各参数随降雨时间的增加大体呈波动上升趋势，不

同雨强下形态参数的变化呈现较强规律性，说明雨强对

细沟侵蚀过程有着重要影响。通过对细沟形态参数的变

化分析，细沟网络在94mm /h 雨强下发育最为迅速，在

66mm /h 和127mm /h 雨强下发育较缓，说明中等雨强更

利于细沟网络的形成，过大或过小的雨强都不利于形成

细沟沟网

。图4细沟密度变化过程Fig.4Changes in the rill density over

time 图5地貌信息熵变化过程

Fig.5Changes in the geomorphologic comentropy over

time

图6分叉比变化过程Fig.6Changes in the bifurcation ratio of rill over

time 图7合并结点变化过程

Fig.7Changes in the merge nodes of rill over time

2.3细沟演变对产流过程的影响

图8所示为坡面在66mm /h 、94mm /h 和127mm /h 3种雨强下的产沙过程。66mm /h 雨强下共进行了5

场降雨，在第1场降雨产流初始阶段，坡面径流量逐渐增大，当产流进行到7min 时径流量基本稳定在

13L /min ；第2场降雨过程中，由于经过前期降雨，在雨滴击溅和土壤黏粒的物理化学分散作用下，坡面土

壤形成结皮，地表粗糙度减小，土壤入渗率降低，产流过程趋于平稳，平均产流量维持在13L /min 左右；

在之后的3场降雨过程中，随着侵蚀的发展，土壤结皮被破坏，下渗作用增强，坡面产流能力呈现逐渐下降

的趋势，后期产流量约为9L /min ，且由于黄土稳定性较差，在侵蚀发展过程中引起地表径流过程出现明显

波动。94mm /h 雨强下共进行了4场降雨，产流过程总体较为稳定，随着土体侵蚀和下渗作用的变化，径流

量变化幅度为10 15L /min ；127mm /h 雨强下共进行了3场降雨，由于雨强较大，土壤结皮不易形成。第1

场降雨时，坡面产流属于超渗产流，径流量经历了由小到大的变化，在之后的第2场、第3场降雨中，产流

方式从超渗产流转变为蓄满产流，径流量增大，平均径流量约为15L /min ，但由于雨强较大加剧了土体的不

539

第4期张攀，等：细沟形态演变对坡面水沙过程的影响!稳定，坡面径流产生过程中有明显波动，此时正是沟壁坍塌和溯源侵蚀较为强烈的阶段。对比3种雨强下细

沟侵蚀的产流过程，初始降雨阶段的坡面产流量明显增大，细沟发育活跃阶段产流过程随之发生明显波动，

到达稳渗阶段坡面产流量呈下降趋势，说明土体透水性、土壤结皮以及产流方式是影响坡面产流的主要因

素，而细沟的产生和发育对坡面产流过程的影响非常有限。

图8不同雨强下坡面产流过程

Fig.8Ｒunoff production on slope under different rainfall intensities

2.4细沟演变对产沙过程的影响

图9所示为坡面在66mm/h、94mm/h和127mm/h3种雨强下的产沙过程。从总体变化趋势看，雨强越

大径流含沙量越高：66mm/h雨强下含沙量的变化范围为50.0 400kg/m3，94mm/h雨强下的变化范围为

50.0 460kg/m3，127mm/h雨强下的变化范围为200 550kg/m3。66mm/h雨强下，第1场、第2场降雨

的坡面侵蚀以面蚀为主，含沙量较小（约50.0kg/m3）；从第3场降雨开始，细沟发育活跃，含沙量迅速增加

至300kg/m3，且由于此阶段沟壁坍塌发生频繁，含沙量波动幅度明显加剧；在第4场、第5场降雨过程中，

细沟沟网逐渐趋于稳定，沟头前进、沟壁坍塌作用减弱，坡面产沙趋于平稳，含沙量维持在较高水平且呈缓

慢增加趋势，最高达400kg/m3。94mm/h雨强下坡面产沙的变化趋势与66mm/h的变化趋势大体一致，第

1场、第2场降雨时含沙量较低，平均在100kg/m3左右，从第3场降雨开始含沙量波动上升，最高达400

kg/m3，第4场降雨中，随着沟网的逐渐形成，含沙量总体稳定，随侵蚀的强弱动态变化略有波动，平均在

400kg/m3左右。127mm/h雨强下，从第1场降雨开始，含沙量逐渐增加至400kg/m3，第3场降雨中，伴随

细沟发育、沟头坍塌、边壁滑塌的发展，含沙量在400 500kg/m3之间振荡。对比3种雨强下的细沟侵蚀产

沙过程，大致变化趋势相似：伴随细沟的逐渐形成，含沙量呈明显的振荡上升趋势，这一时期黄土较为频繁

地发生崩塌等偶然性事件，成为引起产沙加剧的主要原因；当细沟沟网发育趋于成熟，此时细沟边壁逐渐稳

定，发生崩塌等偶然性事件的频率下降，含沙量趋于平稳；雨强的大小直接影响坡面产沙量，雨强越大，稳

定后的坡面径流含沙量越高。以上分析表明，细沟形态的演变对坡面产沙有显著的影响，细沟侵蚀发生之前

坡面径流含沙量相对较低，细沟侵蚀发育活跃期含沙量会随之振荡上升，当细沟沟网基本形成，沟床基本稳

定时，含沙量会趋于相对稳定状态，细沟沟网稳定后的含沙量大小与降雨强度呈正相关关系。

图9不同雨强下细沟侵蚀的产沙过程

Fig.9Sediment production on slope under different rainfall intensities

540水科学进展第27卷

2.5细沟形态参数与坡面水沙的关系

对比细沟形态演变中的坡面产流产沙过程，产流过程线表现较为平稳，各场次降雨之间径流量变化幅度较小；产沙过程线波动较为剧烈，各场次降雨之间的含沙量变化幅度较大，说明细沟演变对产流过程的影响非常有限，对产沙过程的影响较大。

为进一步分析细沟形态演变对产流产沙的影响，将每场降雨结束时的形态参数与该场降雨过程中采集到的径流量、产沙量的平均值相对应，进行相关分析。用分形维数（FD）、密度（d）、坡面地貌信息熵（GC）、合并结点数（MN）和分叉比（BＲ）表示细沟沟网的形态特征；用产流量（ＲP）和产流率（FＲ）表示坡面产流特征；用产沙量（SL）和侵蚀速率（EＲ）表示坡面产沙特征。将细沟发育过程中扫描得到的坡面地形点云数据（DEM）导入ArcGIS10.0中进行数据处理，提取不同降雨时段的细沟形态特征参数，计算其与坡面产流产沙参数间的皮尔逊相关系数矩阵（表1）。从表1的计算结果看，GC、MN、BＲ与产沙量（SL）相关性较好，尤其是坡面地貌信息熵（GC）与产沙量和侵蚀速率的相关系数分别达到0.954和0.916，而各形态参数与产流量（ＲP）相关关系不明显，其中相关性最强的为MN与ＲP，相关系数为0.626。从相关分析来看，细沟形态演变与坡面产沙关系较为密切，与坡面产流关系表现较弱。这一结论进一步验证了试验观测得到的结论，也与和继军等［8］在对黄绵土进行的模拟降雨试验中得到的结果一致。

表1细沟形态参数与坡面产流产沙关系矩阵

Table1Correlation matrix for rill erosion and each morphological indicator

参数SL EＲＲP FＲFD GC MN BＲd

SL 1.000

EＲ0.880 1.000

ＲP0.8590.728 1.000

FＲ0.3020.3720.018 1.000

FD0.6350.4710.4210.313 1.000

GC0.9540.9160.4820.3590.613 1.000

MN0.7940.4750.6260.1670.8180.573 1.000

BＲ0.7270.6100.5100.0560.5940.6270.626 1.000

d0.6950.4940.5980.1700.7520.5170.9230.536 1.000

3结论

（1）从试验观测得到的坡面地形演变过程看，黄土细沟的发育位置通常从坡面的中下部开始形成跌坎，随着降雨继续，发展成为跌坎链，跌坎逐渐下切发育成沟头，在溯源侵蚀作用下，沟头前进、沟壁坍塌、沟头扩张，沟网逐渐向上延伸并形成断续细沟，最终断续细沟相互贯通，形成连续的树枝状细沟网络。

（2）通过细沟形态演变过程与坡面水沙过程对比分析，发现黄土细沟形态演变过程对产沙的影响较大，而对产流的影响较弱。径流量的变化过程主要取决于土体透水性、土壤的结皮作用以及产流方式的转变，细沟形态演变的影响非常有限；而细沟形态演变过程与坡面产沙的变化有明显的对应关系，在细沟发育活跃阶段含沙量明显上升，伴随沟壁的崩塌含沙量剧烈波动，在沟网发育稳定阶段含沙量维持在较高水平，说明细沟的形成和发展直接影响坡面产沙过程。

（3）通过细沟形态演变特征参数与坡面产流产沙特征参数的相关分析，细沟形态特征参数与产沙量相关性较好，与产流量（ＲP）相关性较差，这进一步验证了细沟形态演变与坡面产沙关系密切，与坡面产流关系较弱的结论。

参考文献：

［1］李君兰，蔡强国，孙莉英，等．细沟侵蚀影响因素和临界条件研究进展［J］．地理科学进展，2010，29（11）：1319-1325．（LI J L，CAI Q G，SUN L Y，et al．Ｒeviewing on factor and critical conditions of rill erosion［J］．Progress in Geography，2010，29（11）：1319-1325．（in Chinese））

541

第4期张攀，等：细沟形态演变对坡面水沙过程的影响!［2］张宽地，王光谦，吕宏兴，等．模拟降雨条件下坡面流水动力学特性研究［J］．水科学进展，2012，23（2）：229-235．

（ZHANG K D，WANG G Q，LYU H X，et al．Experimental study of shallow flow hydraulic on a hillslope under artificial rainfall

conditions［J］．Advances in Water Science，2012，23（2）：229-235．（in Chinese））

［3］李占斌，秦百顺，亢伟，等．陡坡面发育的细沟水动力学特性室内试验研究［J］．农业工程学报，2008，24（6）：64-68．（LI

Z B，QIN B S，KANG W，et al．Indoor experimental studies on hydrodynamic characteristics of runoff in rill erosion procession

steep slope［J］．Transactions of the CSAE，2008，24（6）：64-68．（in Chinese））

［4］DEFEＲSHA M B，MELESSE A M．Effect of rainfall intensity，slope and antecedent moisture content on sediment concentration and

sediment enrichment ratio［J］．Catena，2012，90：47-52．

［5］ZHANG P，TANG H W，YAO W Y，et al．Experimental investigation of morphological characteristics of rill evolution on loess slope

［J］．Catena，2016，137：536-544．

［6］张风宝，杨明义．基于7Be示踪和细沟沟网分形维数研究坡面土壤侵蚀［J］．核农学报，2010，24（5）：1032-1037．（ZHANG

F B，YAN

G M Y．Slope soil erosion using7Be measurement and rill fractal dimension［J］．Journal of Nuclear Agricultural Sci-

ences，2010，24（5）：1032-1037．（in Chinese））

［7］雷廷武，NEAＲING M A．侵蚀细沟水力学特性及细沟侵蚀与形态特征的试验研究［J］．水利学报，2000，31（11）：49-54．

（LEI T W，NEAＲING M A．Flume experiments for determining rill hydraulic characteristic erosion and rill patterns［J］．Journal of

Hydraulic Engineering，2000，31（11）：49-54．（in Chinese））

［8］和继军，宫辉力，李小娟，等．细沟形成对坡面产流产沙过程的影响［J］．水科学进展，2014，25（1）：90-97．（HE J J，

GONG H L，LI X J，et al．Effect of rill development on runoff and sediment yielding processes［J］．Advances in Water Science，

2014，25（1）：90-97．（in Chinese））

［9］SHEN H O，ZHENG F L，WEN L L，et al．An experimental study of rill erosion and morphology［J］．Geomorphology，2015，231：

193-201．

［10］张攀，姚文艺，唐洪武，等．模拟降雨条件下坡面细沟形态演变与量化方法［J］．水科学进展，2015，26（1）：51-58．

（ZHANG P，YAO W Y，TANG H W，et al．Evolution and quantization methods of rill morphology on the slope under rainfall sim-

ulation［J］．Advances in Water Science，2015，26（1）：51-58．（in Chinese））

Ｒill morphology evolution and runoff and sediment yielding processes*

ZHANG Pan1，2，TANG Hongwu2，YAO Wenyi1，SUN Weiying1

（1．Key Laboratory of Soil and Water Loss Process and Control on the Loess Plateau of Ministry of WaterＲesources，

YellowＲiver Institute of HydraulicＲesearch，Zhengzhou450003，China；

2．State Key Laboratory of Hydrology-WaterＲesources and Hydraulic Engineering，Hohai University，Nanjing210098，China）

Abstract：In order to investigate the mutual feedback effects of rill morphology evolution on runoff and sediment，var-

iation characteristics of runoff and sediment during the evolution of rill morphology were studied．In the current work，

an indoor soil bin rainfall simulation experiment was performed using a3-D terrain scanning method．Loessial soil was

analyzed under rainfall intensities of66mm/h，94mm/h，and127mm/h．Ｒesults showed that the evolution of rill

morphology had a profound effect on sediment yield，but the impact on runoff was not obvious．The variation in runoff

depended mainly on infiltration conditions and crust effect of soil and patterns of runoff production．The runoff produc-

tion on the slope had a tendency to first increase and then decrease before finally reaching stability．There was an ob-

vious relationship between rill morphology evolution and sediment yield；the correlation coefficients of geomorphologic

comentropy and soil loss with erosion rate were0.954and0.916，respectively．The emergence of rills was found to

aggravate the erosion，resulting in a significant increase in sediment concentration．The variation in sediment yield in

rainfall of different intensities was basically the same．The more intense the rainfall，the higher sediment concentration

after the rill network became stable．

Key words：soil erosion；artificial rainfall；rill morphology；variation characteristics of runoff and sediment

*The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China（No.51409110）．

小班沙水活动总结

篇一：小班户外活动总结户外活动总结时间过得真快，转眼间一个学期结束了，在一学期中老师们在原有基础上设计了多种户外活动游戏，根据幼儿的年龄特点锻炼他们各方面的能力，更好地确保幼儿的活动时间，开展内容丰富的活动。在一日活动中我们充分利用晨间、课间操、下午户外活动时间，为幼儿提供多种多样的游戏材料，组织幼儿开展户外活动。晴朗的日子都会抽出时间，带孩子们在幼儿园内散步，感受四季变化，以唤起幼儿对大自然的热爱并激发幼儿对户外锻炼的兴趣。同时，我们更注重在一系列的健康锻炼活动中，促进幼儿运动能力的发展与提高，开展了一些健康活动游戏，如：小鸡小鸡多大了、皮球变变变、开汽车、堆雪人、丢手绢、及走独木桥、滚球、呼啦圈、梅花桩等一系列活动，其中有些活动孩子们通过教师的引导，幼儿可以发现身体的许多部位可以转动呼啦圈，如手腕转动、颈部转动、膝盖转动等，而且通过教师启发幼儿还可以发现拿呼啦圈来“跳门槛”，还可以在地上滚动，还可以用来开火车等等。一种器材的多种玩法，可以充分发挥幼儿的想象力，调动幼儿的主动性，及用易拉罐制作了练习幼儿平衡能力及训练幼儿胆量的“梅花桩”。在这些活动中帮助和改进了幼儿的走、跑、跳、投掷、平衡、钻爬、攀登等基本动作，帮助幼儿掌握有关的粗浅知识，使其动作灵敏、协调、姿势正确。在活动中培养幼儿良好的锻炼习惯，活动中 - 1 - 要求幼儿遵守规则，不推、不挤前面的小朋友，不作为危险的动作。在体育活动中，我们让幼儿自由选择同伴，让幼儿教幼儿，使他们在活动中能相互学习、相互交流，让幼儿带着愉快的情绪参加体育活动，有了良好的情绪体验，幼儿活动的时间就会自然延长，从而提高了幼儿活动的持久性。在组织幼儿开展体育活动时，我们会根据幼儿不同的发展水平，提供不同指导和帮助，使能力强的孩子得到进一步提高，使能力弱的孩子能在其原有基础上得到发展。在活动中，我们常常在言语和行为方式上照顾每一个幼儿，运用肯定和鼓励的语言与幼儿交流。对于那些活动能力差的幼儿，我们在言语上和情感上给予他们更多的鼓励和支持，使每一个幼儿在游戏中都能获得成功的体验。总之，在这样丰富多彩的户外游戏中，孩子们对户外活动的兴趣有了增强，体质逐渐得到了提高，部分孩子还能提出玩户外体育游戏的新点子。当然孩子们的成长是日新月异的，在以后户外体育活动的组织中，我们要不断更新自己的教育观念，在坚持游戏化地组织孩子活动的同时，还须注意持之以恒，把主动性让给孩子，提供足够的空间让多姿多彩的户外活动成为幼儿体能发展的载体。让我们再接再厉，在新的征程上再次收获孩子成长的喜悦！ - 2 - - 3 - 篇二：小班户外活动总结小班户外活动总结

近50年延河流域水沙变化特征及其原因分析_任宗萍

第5期水文 JOURNAL OF CHINA HYDROLOGY 第32卷第5期 2012年10月Vol．32No．5Oct ．,2012 收稿日期：2011-08-23 基金项目：北京师范大学自主科研基金（2009SD-6）作者简介：任宗萍（1982-），女，山东潍坊人，博士生，主要研究方向为GIS 在水土保持中的应用。E-mail:renzongping@https://www.wendangku.net/doc/7f2840568.html, 通讯作者：张光辉(1969-),男,教授,博士生导师,主要从事土壤侵蚀研究。E-mail:ghzhang@https://www.wendangku.net/doc/7f2840568.html, 河流系统是气候变化和人类活动等因素共同作用的动态系统，水沙变化是该系统最为活跃的部分。河流水沙变化研究为土壤侵蚀和河道泥沙沉积提供了重要信息，是河流系统重要的研究内容。在全球持续变暖的背景下，自然变化以及人类活动对黄土高原土壤侵蚀的影响，乃至黄河流域水沙的影响是目前研究的一个新课题[1-3]。延河流域是黄河的一级支流，地处黄土丘陵沟壑区，土壤侵蚀严重[4]，其水沙变化在一定程度上代表了黄河中游地区水沙变化的趋势。20世纪80年代中期以来，黄河中游地区入黄泥沙较以前减少近50%，特别是进入2000年以来黄河中游地区入黄泥沙较60年代减少81.8%[5-6]。许多学者对黄河水沙减少原因进行了研究，但这些研究所用资料主要集中在2000年以前，受数据序列长度的影响很难反应近期的水沙变化情况[7-9]。延河流域在20世纪50~60年代就开始了水土保持试验工作，70年代大规模的水土保持生态治理工作初见成效，1997以来国家又实施了大规模的退耕还林还草工程[10]，因此，可以系统研究延河流域从60年代到目前为止人类活动对流域水沙变化的影响。本文利用延河流域甘谷驿站的水文泥沙数据，研究了近 50年延河流域的水沙变化特征及其驱动因素，定量分析了延河流域水沙变化特征及其变化原因。本研究不仅对该区水土流失治理、水土保持效益评价具有重要意义，也对分析黄土高原水沙锐减的原因提供一定的理论支持。 1研究区概况延河流域位于黄河中游河口镇—龙门区间，是黄河的一级支流，发源于陕西省靖边县周山，从西北向东南流经志丹、安塞、延安三市县，于延长县南河沟乡凉水岸附近汇入黄河。延河全长286.9km ，流域总面积7725km 2，主要支流有杏子河、西川、蟠龙川和南川等。该流域属暖温带大陆性半干旱气候，多年降水量514mm ，年平均气温约9.3℃。流域以黄土丘陵沟壑地形为主，沟壑平均密度为4.75km/km 2，占流域面积的90%，土壤类型以抗蚀性较差的黄绵土为主，植被属于森林灌丛草原。根据近50年的实测资料，延河多年平均径流量为2.05×108m 3，多年平均输沙量为 0.411×108t 。 2 资料与方法 2.1 基础数据数据资料采用1961~2008年安塞、延安、志丹、延摘要：利用Mann-Kendall 秩相关分析确定了1961~2008年近50年延河流域水沙变化趋势，结果表明，降水量、径流量和输沙量都有显著的减少趋势。进一步分析表明延河流域的径流量和输沙量在 1974年和1997年均发生了突变。以1961~1973年为无人类活动影响的基准年，比对1974~1996年和1997~2008年径流量和输沙量，年均径流量分别减少0.17×108m 3和0.86×108m 3，年均输沙量减少0.17×108t 和0.41×108t 。双累积曲线分析表明，延河流域径流量和输沙量的变化主要受人类活动的影响。关键词：水沙特征；人类活动；降水因素；延河流域中图分类号：S157；P467 文献标识码：A 文章编号：1000-0852(2012)05-0081-06 近50年延河流域水沙变化特征及其原因分析任宗萍1，张光辉1,2，杨勤科3 （1.北京师范大学地理学与遥感科学学院，北京100875； 2.中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室，陕西杨凌 712100； 3.西北大学城市与环境学院，陕西西安710127）

黄河上游沙漠宽谷段风沙水沙过程与调控机理

项目名称：黄河上游沙漠宽谷段风沙水沙过程与调控机理首席科学家：拓万全中国科学院寒区旱区环境与工程研究所起止年限：2011.1至2015.8 依托部门：中国科学院

二、预期目标（一）总体目标探明黄河上游沙漠宽谷河道粗泥沙来源，揭示粗泥沙风-洪产输机制、水沙过程变异、塌岸淤床过程及洪-床-岸相互作用四项风沙水沙关键过程，发展风水复合侵蚀与沙漠河流泥沙动力学理论，构建黄河上游沙漠宽谷流域多源数据平台及风沙-水沙-河道流域分布式动力学模型，建立沙漠宽谷流域-河道一体化的“固-拦-调-放-挖”风沙水沙综合调控体系，为防治黄河上游“新悬河”，构建水沙调控体系提供科学支撑。凝聚一批年轻学科带头人和骨干、充实完善实验基地和科技大平台，推进我国沙漠学与河流学等相关学科的发展。（二）五年预期目标 1. 通过河道钻孔取样、测年分析与地球化学及矿物学指标测量，重建近千年尺度河道沉积的时空演变特征，定量分析不同沙源对淤积河道粗泥沙的贡献率，准确界定淤积沙漠宽谷河道粗泥沙界线及重点源区。 2. 通过对沙漠区风水复合侵蚀及风沙水沙过程的观测、实验与模拟研究，建立风水复合地表侵蚀模型及沙漠河流泥沙动力学模型，准确计算沙漠粗沙入黄量，科学认识沙漠对黄河的作用与影响。 3. 揭示沙漠宽谷河道与河流水沙过程互馈机制，结合黄河上游水沙变化与水库调节关系的定量分析，科学认识大型水库调节作用对沙漠宽谷河段水沙关系变异的影响。 4. 通过对沙漠河流“悬移质-推移质-断面”的实地观测，结合实体模型实验，建立沙漠河流推移质泥沙输移理论模型，正确认识沙漠粗沙在沙漠河流中推移输移规律。 5. 通过对沙漠宽谷河岸坍塌过程的观测与模拟，建立河岸坍塌动力学模型，揭示高含沙洪水入黄后沙坝形成与演变过程。通过构建基于洪-床-岸相互作用的2-D河流CFD模型，揭示沙漠宽谷河道不稳定性机理，确定沙漠宽谷河道相对平衡的水沙阈值，准确评估可控洪峰过程对沙漠宽谷河道的冲淤效应，为正确制定沙漠宽谷河道“冲沙减淤”方案提供科学依据。 6. 建立沙漠宽谷“风沙-水沙-河道”流域分布式模型，确定河道冲淤平衡的风沙水沙变量（粒径、沙量与流量）阈值。 7. 提出沙漠宽谷流域-河道一体化的“固-拦-调-放-挖”风沙水沙综合调控方案，为沙漠宽谷河道悬河及其洪凌灾害防治提供科学决策依据。 8. 在核心刊物上发表研究论文400篇以上，其中在SCI收录的刊物上达到120篇，出版专著5部以上，发明专利3项。培养硕士60名，博士50名。

黄河水沙变化与河道变迁

*历史上黄河水沙变化与下游河道变迁徐海亮黄河的水沙变化与河道变迁归根结底是一个地质环境问题。本文在历史文献分析研究的基础上，结合黄河河床形态、堆积形态及黄土与环境的研究，采用历史学、地理学、水利学方法，并吸取灰色系统、耗散结构理论，分析黄河下游来水来沙变化的历史事实，以及河道变迁的历史事实，认为历史时期黄河流域曾经有过数个躁动期，有多次的水沙剧烈振动（两汉、宋金、元明、明清），相应地，中下游河道进入躁动期。来水来沙的突出变异，下游河道河床变形的加剧，导致河道迁徙、改道事件频频发生。唐宋以来环境恶化及这一相关变化趋势加强，明清尤剧。从历史长河看，环境演变对水沙变化与下游河道变迁起到决定性作用。一、黄河下游河道变迁及其研究今人对于黄河下游河道变迁做过各种研究，影响较大的诸如对决口改道的各种研究。近年在本课题中，对历史时期黄河下游各阶段的具体变迁，做了进一步的探讨和考证。从这些研究中，特别是通过对决溢、变迁，河床堆积形态的探讨，认为应从黄河水沙变化与河床变形的意义来认识黄河变迁，记载中的1500多次决溢事件以及人类重大的治河活动，可以从更为深刻的含义上去理解。从而在各种历史年表和笔者自己研究的河患事件中，筛选出38次具有特殊意义的黄河下游重大河患与变迁事件。筛选的根本原则是：这些事件正处于黄河历史变迁时间序列的转折点上，或者处于变迁的高发阶段，它们客观地又非常突出地反映出河道变迁中一系列重大的控制性变异，或反映出阶段性变异的某种后效；其中包括黄河来水来沙的变化，在下游河道的上段所显示出的沿程淤积效应，同时也考虑到河口段的变化和溯源反馈。这些事件以自然变迁为主，同时也涉及人类参与下的河床变形。这样，客观地显示出流域自然环境变迁、水沙变化的总趋势，以及在人类参与下的河床变形和河道变迁的结果。黄河下游游荡性河道变迁的重大事件，从宏观现象上披露了黄河河床堆积与河道游荡性加强的实质。钱宁根据北方多沙河流的水沙资料，提出游荡性指标表达式1：Θ=（ΔQ/0.5TQπ）×(Q max–Q min/Q max+ Q min)0.6 (J/D35) 0.6 (B/h) 0.45 (W/B) 0.3 其中第三因式显示了河床物质的相对可变动性，隐含了河流来沙状况和冲淤变化的幅度，第二因式突出了径流变幅对河流游荡性的影响。总课题里其他子项目的研究，也从不同的角度揭示出水沙变化与河床变形的关联2。本文的指导思想和下面筛选出的重大河患年表，都遵从这一数理表达的基本思路。认为河患——特别是重大河患、变迁事件，是河床变形的一个结果，实质上都反映出河流来水来沙的急剧变化，研究将这些经过特意筛选的河患事件，作为来水来沙变异、变化的某种象征点；以河床变异（而非水文）来探讨水沙变化的规律， *“七五”国家自然科学基金重大项目资助课题子项目报告，辑入《黄河流域环境演变与水沙运行规律研究文集》（三），地质出版社，1992 1钱宁等，1987年，《河床演变学》P196，科学出版社。 2钱意颖1991；王玲等1991年见总课题论文集(一) 地质出版社，1991年。

有水沙地的变迁

有水沙地的变迁曾经的沙漠湿地历史上的浑善达克沙地是一个草原，湿地交错的有水沙漠湿地，在沙地中分布着众多的小湖水泡子和沙泉，泉水从沙地中冒出，汇集入小河流入湖泊。沙地水草丰美，景观奇特，风光秀丽，有人称它为“塞外江南” ，也有人称它为“花园沙漠”，这里野生动植物资源比较丰富，是候鸟的产卵繁育地，还有很多珍稀的植物和药材。浑善达克在蒙古语是孤驹的意思。据说当年成吉思汗南下征金时，带领蒙古铁骑祛薛军穿越这里，以他胯下的白色良驹为这片不知名的沙地命了名。蒙古民族是马背上的民族，蒙古人爱马，成吉思汗更爱马，他以自己的爱马为浑善达克沙地命名，充分显示了他对这片山水的热爱和祝福。 40 年的记忆位北京到内蒙古插过队的知青给我们描述过，1968 年 8 月，他们被分到了位于锡林郭勒草原中部的阿巴嘎旗查干诺尔公社红旗大队插队落户。大队范围内有一个很大的湖泊一一查干诺尔湖。直到现在他还清楚地记得初见查干诺尔时的那种震撼它那么大，水天一色，像大海一样浪滔滚滚。 1981 年，他们返回到北京，但每隔四五年都要回去一次。 1999年退休后，更是每年都要回去三五次，因为他们始终挂念着草原。如今再重新走一次过去走过的路，那里的自然景色变化实在太大了像镜子一样的德格力图小湖已经快干了，它周围的沙丘几乎没有草了。

有资料说，现在浑善达克沙地的无草沙丘已经达到了20％!沙地的红柳林大片大片地枯死，甚至长在小溪里面的红柳有的也死了。过去站在沙丘顶部看去，到处是密集的植被，现在已经稀稀拉拉的，露出了黄色的沙丘；一些有特点的植物已经很少能见到。草原和沙地的狼、猞猁，大鸨都没有了，兔子黄羊、狍子、狐狸沙狐也少多了。过去高格斯太河里面的鱼多得不得了，冬天在冰上追着鱼群跑，打个冰洞用桶就能舀上鱼来，而今查干诺尔渔场打的鱼只有五厘米左右。高格斯太河过去差不多是长年有水的，偶尔断流也不过十几天，而现在几乎年年都断流。高格斯太河经常断流，查干诺尔自然好不了。世纪90 年代以来，湖水开始下降，两湖出现了水位差，大湖（查干诺尔咸水湖）湖岸也后退了几公里。近三四年，天气极为干旱，大湖湖水加速干涸，一片一片的湖底露出水面。直到2000 年，查干诺尔成水湖的面积还有六七十平方公里，2002 年春季已经全部干涸。

细沟形态演变对坡面水沙过程的影响_张攀

第27卷第4期 2016年7月水科学进展ADVANCES IN WATEＲSCIENCE Vol．27，No．4Jul．，2016 DOI ：10.14042/https://www.wendangku.net/doc/7f2840568.html,ki.32.1309.2016.04.007细沟形态演变对坡面水沙过程的影响张攀1，2，唐洪武2，姚文艺1，孙维营 1（1．黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室，河南郑州450003； 2．河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210098）摘要：为探明细沟形态演变对坡面产流产沙的互反馈作用，采用室内模拟降雨和三维地形扫描等手段对细沟形态演变中的水沙变化过程进行了研究。试验分析了黄土在不同雨强（66mm /h 、94mm /h 和127mm /h ）条件下，不同细沟发育阶段的水沙过程变化规律。结果表明，黄土细沟形态演变过程对产沙的影响较大，而对产流的影响较弱。径流量的变化过程主要取决于土体透水性、土壤的结皮作用以及产流方式，坡面产流量有先增大后减小最后趋于平稳的趋势；产沙量的变化过程与细沟发育进程有明显的对应关系，尤其是坡面地貌信息熵与产沙量和侵蚀速率的相关系数分别达到0.954和0.916，细沟的出现会加剧侵蚀，使含沙量明显增加；不同雨强下坡面产沙的变化规律基本相同，细沟沟网稳定后的产沙量与降雨强度呈正相关关系。关键词：土壤侵蚀；模拟降雨；细沟形态；水沙变化特性中图分类号：S157．1文献标志码：A 文章编号：1001- 6791（2016）04-0535-07收稿日期：2015- 05-27；网络出版时间：2016-06-22网络出版地址：http ：//https://www.wendangku.net/doc/7f2840568.html, /kcms /detail /32.1309.P.20160622.2215.012.html 基金项目：国家自然科学基金资助项目（51409110）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目（HKY- JBYW-2014-2）作者简介：张攀（1982—），女，河南洛阳人，高级工程师，博士研究生，主要从事土壤侵蚀研究。 E-mail ：zpyrcc@https://www.wendangku.net/doc/7f2840568.html, 通信作者：姚文艺，E- mail ：wyyao@https://www.wendangku.net/doc/7f2840568.html, 坡面是流域地貌的基本组成单元，也是土壤侵蚀的主要策源地，尤其在中国北方黄土高原地区，细沟侵蚀是黄土坡面的主要侵蚀方式之一［1］，对流域地貌的发育和演化过程具有重要的潜在影响。降雨径流的产生会使坡面发生水沙运移和能量消耗，引起坡面细沟的产生和发展，导致土壤侵蚀量的迅速增加，从而引起细沟中水流水力学特性的改变，因此，细沟形态的演变过程是一个降雨、侵蚀、水流水力学特性、沟床形态变化间相互影响的动态耦合系统。在国内外土壤侵蚀研究中，将水文学和地貌学相结合研究坡面流形成和水沙运移过程已成为研究的热点，从坡面微地貌演变的角度来分析坡面水沙运移过程，是坡地侵蚀研究的新趋势之一。在细沟的形成和发展过程中，坡面产流产沙过程也随之发生改变。一方面，细沟形成后，为径流和侵蚀产物提供了输送通道，坡面水流由面流转变为沟内股流，水流性质的转变引起侵蚀量的急剧增加，必将使坡面水沙关系发生变化［2-3］；另一方面，细沟形态在演变过程中，通过分叉、分级、密度、频度、数目以及长度等因素，影响着沟内水流结构，从而影响坡面侵蚀过程中的径流、入渗、泥沙输移和汇流等，尤其对于黏粒含量低的土壤，侵蚀过程中易发生细沟边壁坍塌，引起水沙过程发生显著变化。因此，坡面细沟形态是一个能够综合反映坡面侵蚀动力学各要素及其相互作用的地貌因素，它的形成与发展也将对坡面产流产沙过程产生深刻影响。目前国内外关于侵蚀动力过程对细沟发育过程的影响关注较多，尤其是关于降雨、坡度和土壤对细沟发育过程的影响取得了丰富的研究成果［4-6］，而对于细沟形态演变对坡面产流产沙过程的影响关注较少。雷廷武和Nearing ［7］、和继军等［8］、Shen 等［9］对细沟形态和侵蚀水沙关系做过相关试验研究，但由于试验条件、土壤性质不同，研究结果存在较大差异。基于此，本研究采用室内人工降雨模拟试验，通过3种雨强（66mm /h 、94mm /h 和127mm /h ）的对比研究，分析细沟形成和演变过程中坡面产流产沙过程的变化规

黄河水沙变化过程及其三角洲沉积环境演变

黄河水沙变化过程及其三角洲沉积环境演变【摘要】：黄河是我国第二大河流,以高含沙量闻名于世。过去治理黄河的首要问题是治理黄河泥沙,尤其是中游地区的来沙。历史上黄河的高含沙量导致下游河道淤积并发生漫滩形成泛滥平原,给人民生活带来沉重的灾难。然而,黄河的高含沙量形成了宽广的三角洲,为社会经济的发展提供了可供利用的土地资源。本文运用统计学方法,小波分析方法,回归分析方法以及Surfer和Mapinfo等技术手段,系统分析了1950-2009年黄河水沙的变化过程,以及水沙变化对下游河道和三角洲的影响,同时对黄河三角洲沉积环境演变进行了初步探讨,结果表明：黄河流域水沙产自中上游,其中径流量主要来源于上游,输沙量主要来源于中游,下游不产水不产沙。1950-2009年黄河流域各水文站径流量和输沙量均表现出逐渐减少的变化趋势,这是气候变化和人类活动共同影响的结果。流域输沙量减少最主要的影响因素是水土保持措施,其次是水库拦沙,然后为降雨量减少。黄河入海水沙具有显著的年(0.5-1.0a)、年际(3.0-6.5a)和年代际(10.1-14.2a)3个不同时间尺度的周期变化,而且入海输沙量的周期变化主要受入海径流量周期变化的控制。20世纪70年代以来,入海水沙的不同时间尺度的周期变化表现均不明显,时间尺度越小,周期变化显著性越低。1950年以来,黄河下游河道经历了淤积-冲刷不断交替的变化过程,水沙条件(花园口站含沙量)是这种变化的主要控制因素。当进入下游河道的含沙量小于18.6kg/m3时,河道表现为冲刷,大于18.6kg/m3时,河道表现为淤积。艾

山以下河道的冲淤变化过程除受水沙条件控制外,还受到入海流路变迁的影响。流路变迁初期形成新河口,河道发生溯源冲刷；流路变迁中后期河口延伸,河道发生溯源淤积。不同流路时期,当黄河入海总水沙量比在25.34-26.05kg/m3时,河口附近岸线延伸,三角洲面积增加。但1999年小浪底水库下闸蓄水以后,2000-2007年黄河入海总水沙量比仅为10.90kg/m3,河口三角洲表现为侵蚀,加上废弃河口的岸段侵蚀,整个黄河三角洲已由淤积转变为侵蚀。黄河三角洲YDZ1孔沉积物类型主要为砂、粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂和粘土质粉砂。以假单畴(PSD)-多畴(MD)晶粒为主的亚铁磁性矿物主导了YDZ1孔沉积物的磁性特征。根据YDZ1孔沉积物粒度参数和磁学参数的变化特征,结合AMS14C测年,推断黄河三角洲沉积相序自上而下大致经历了泛滥平原相→河流相→三角洲前缘相→浅海相→潮坪相→河流相,沉积动力环境表现为强(陆相)→弱(海相)→强(陆相)的变化过程。【关键词】：黄河流域黄河三角洲沉积环境水沙变化冲淤演变【学位授予单位】：华东师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2011 【分类号】：TV14 【目录】：摘要7-9Abstract9-11目录11-13第一章绪论13-211.1研究

水的三态变化(三年级)

环保教案【课题】三年级科教版水的三态变化【教学目标】科学概念： 1、水在自然界有各种形态——云、雾、雨、露、霜、雪、冰、水蒸气……即水在自然界同时以液态、固态和气态存在。 2、水在自然界不断经历着三种状态的循环变化，促进水的三态变化的原因是温度的变化。过程与方法： 1、回忆或观察水在自然界的各种形态——云、雾、雨、露、霜、雪、冰、水蒸气……讨论它们之间变化的原因和条件。 2、寻求水的气态和固态之间变化的证据，尝试自主设计水的气态和固态之间变化的观察实验活动。 3、分析水的各种状态之间变化的过程，整理概括水的三态变化规律。 4、思考有关自然界水的相关问题，并尝试用“水的三态循环”对这一现象做出解释。情感、态度、价值观： 1、认识到观测数据（证据）对科学研究的意义和价值。 2、初步认同物质是不断变化的。 3、初步建立物质不灭的观点。【教学重点】认识到水在自然界中的各种状态可以互相转变。【教学难点】对水的三态之间的相互转化做出解释。【教学准备】小组：水形态变化的过程及发生变化的条件讨论记录表，玻璃杯1只，冰块1杯，食盐全班：云、雾、雨、露、霜、雪、冰等自然现象的图片或影像资料。【教学过程】一、水的各种形态

1、师：在将近一个星期的学习以来，我们一直在学习水，谁来说说你有什么收获吗？师生交流师：刚才的交流中提到水在自然界中有多种状态，大家一起先来看几张图片和一些视频。（课件展示） 2、师：刚才的图片是水在自然界存在的几种形式。你能根据生活经验说说你所知道的云、雾、雨、露、霜、雪、冰吗，可以小组讨论一下，试着把P57 的表格填好。 3、学生讨论交流。（基本答案如下：）水形态变化的过程及发生变化的条件（这些条件也许很多学生想不到，特别是霜和雪，答不出来的也可以先不填，在学了下一个环节之后再回过来回答也可以。）二、水的三态循环 1、小结：我们刚才通过的讨论和前面几课的实验和观察，发现了液态的水能凝固成固态的冰，固态的冰会融化成液态的水，液态的水会蒸发成气态的水蒸气，气态的水蒸气又会凝结成液态的水。

近60年黄河下游年水沙量变化的多时间尺度特征

第３０卷第１期２　０　１　２年１月水　电　能　源　科　学Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　ＰｏｗｅｒＶｏｌ．３０Ｎｏ．１Ｊａｎ．２　０　１　２文章编号：１０００－７７０９（２０１２）０１－０００９－０４近６０年黄河下游年水沙量变化的多时间尺度特征任　健１，史红玲２（１．中国水利水电科学研究院，北京１０００４８；２．国际泥沙研究培训中心，北京１０００４８）摘要：以黄河下游花园口站为例，基于１９５２～２００９年年水量和年沙量资料，采用经验模态分解及Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｈｕａｎｇ变换方法分析了年水沙量变化的多时间尺度特征，探讨了各波动分量的变化原因及影响因素，获得了不同波动周期的振荡分量及趋势分量，揭示了年水沙量变化的多时间尺度结构，其中准３年左右的周期波动是引起水沙波动的重要原因。关键词：经验模态分解；Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｈｕａｎｇ变换；多时间尺度；年水量；年沙量；花园口站中图分类号：ＴＶ１４２文献标志码：Ａ收稿日期：２０１１－０８－１２，修回日期：２０１１－１０－１７基金项目：水利部公益性行业专项基金资助项目（２００９０１０２１）作者简介：任健（１９８２－），男，博士研究生，研究方向为水力学及河流动力学，Ｅ－ｍａｉｌ：ｒｅｎ＿ｊｉａｎ＠１２６．ｃｏｍ年水沙量时间序列是一个由观测得到的样本信号，具有非线性和非平稳的特征。以往采用常规直观判断或简单的数据平滑处理等方法，虽能大体解读水沙变化的大致趋势和波动幅度，却不能揭示水沙变化的多尺度［１］和多层次结构。频谱分析方法可深入地分析水文序列的内在特征，但因建立在Ｆｏｕｒｉｅｒ分析的基础上，在时域内无分辨率分析；小波分析虽在时域和频域均具有多分辨率分析能力，但分辨率仍存在一定限制，且小波基函数的选择对小波分析的结果有显著影响［２，３］。Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｈｕａｎｇ变换（ＨＨＴ）［２，３］直接由序列自身自适应的构造基函数得到不同尺度的特征分量，并非在某种基底函数上展开原序列，能更准确反映序列的内在本质特征，并在时域和频域获得更高的分辨率，处理非线性、非平稳时间序列更为有效。近年来，ＨＨＴ技术在分析流量和径流量等方面的研究较多［４～６］，而对输沙量序列的分析研究较少。鉴此，本文运用ＨＨＴ方法对近６０年黄河下游花园口站实测年水量及年沙量进行多尺度的周期与趋势分析，以期获得花园口站年水沙量变化过程中蕴含的多时间尺度振荡结构和特征。１　理论方法与数据资料１．１　分析方法采用ＨＨＴ方法分析黄河下游花园口站年水量及年沙量的多时间尺度变化特征，先用经验模态分解（ＥＭＤ）方法对非线性、非平稳过程的数据进行线性化和平稳化处理，并在分解过程中保留数据自身的特性，最后得到的是趋势分量和不同时间尺度的波动分量，后者被定义为本征模态函数（ＩＭＦ）。在此基础上再对不同的ＩＭＦ分量进行ＨＨＴ变换，从而得到时频、时幅精确特征值，具体计算步骤见文献［２，３］。因ＥＭＤ方法不可避免地存在着边界效应，本文采用镜像对称延伸方法处理边界效应［７］。１．２　数据资料采用黄河下游花园口水文站１９５２～２００９年年径流量和年输沙量资料（资料来源为黄河水文年鉴及中国河流泥沙公报），图１为近６０年黄河下游花园口站实测年径流量及年输沙量变化过程。图１　花园口站年水量和年沙量时间序列Ｆｉｇ．１　Ａｎｎｕａｌ　ｒｕｎｏｆｆ　ａｎｄ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆＨｕａｙｕａｎｋｏｕ　Ｓｔａｔｉｏｎ２　年水沙量变化的多时间尺度特征２．１　年水量变化的多时间尺度特征图２为花园口站１９５２～２００９年年水量时间

水沙与植被变化专题进展报告_温仲明

不同区域典型支流水沙变化对退耕还林等坡面工程的响应 2013年进展报告专题负责人：温仲明 2013年12月16日

报告摘要根据专题任务与目标，本年度开展的工作主要有：收集整理了延河流域与皇甫川流域的径流、泥沙、气象、影像、数字地形等基础数据；完成了两个典型流域的土地利用变化分析；分析了53年来黄土高原降雨及极端事件时空变化，并重点分析了极端降雨的时空变化；比较了森林/非森林流域径流稳定性及演变趋势对比分析；基于MMF模型，完成了径流与泥沙模拟需要的参数率定，对延河流域的径流产沙进行了模拟；采用野外量测的方法，调查延河流域暴雨集中区不同植被覆盖下的土壤侵蚀产沙情况。在上述调查研究的基础上，本年度取得的主要进展有：1）延河流域的植被覆盖变化较大，林地覆盖率逐步增加，在2000年后，林草植被覆盖增加显著，而耕地比例则从1978年的66.82%降低至2000年的30.84%，再降低至2010年的16.05%；皇甫川流域的土地利用格局总体上以草地为主，且多年来的耕地、林地及草地面积比例变化较小；2）黄土高原区域年降雨量呈不显著减少趋势，同时降雨量带南移，雨季稍有推迟，尤其是暴雨、大暴雨事件重现期延长；3）林区流域和非林区流域径流量年际尺度分布表现出一致的强变异性，年内分布均为双峰型特征，但林区流域峰型平缓，非林区流域峰型陡峭；无论径流过程或径流量年变化，林区稳定性要明显优于非林区流域；4）MMF模型对径流的模拟精度要显著高于对泥沙的模拟精度，可能的原因，是MMF模型没有考虑淤地坝对泥沙的淤积过程；5）在暴雨集中区，坡耕地的土壤侵蚀量最大，大概是果园地的2倍，草地的4倍，而林草地几乎没有侵蚀；就不同植被结构而言，土壤侵蚀量分别是草本结构＞灌草结构＞乔草结构＞乔灌草结构，具有良好结构的乔灌草群落在本次暴雨中的土壤侵蚀量微弱，大多数并没有侵蚀发生；调查还表明，在植被覆盖大于60%时，土壤侵蚀量渐趋稳定，并且土壤侵蚀微弱，与前人径流小区或观测小区得到的结果一致。专题在上述研究的基础上，发表论文6篇。报告正文一、研究内容与目标根据项目任务，本专题的主要任务是： 1）了解黄土高原退耕还林（草）工程及生物措施历史演变及现状； 2）退耕还林（草）等生物措施蓄水拦沙的机理及其尺度效应；

水库下游水沙变化与河床演变研究综述

地理学报ACTA GEOGRAPHICA SINICA 第66卷第9期 2011年9月V ol.66,No.9Sept.,2011 收稿日期：2011-03-26;修订日期：2011-05-27 基金项目：国家自然科学基金项目(40801218,40788001);云南省中青年学术技术带头人后备人才计划(2009CI050);“十二五”国家科技支撑计划重大项目(2010BAE00739)[Foundation:National Natural Science Foundation of Chi- na,No.40801218,40788001;The Reservers'Training Projects of Yunnan Mid-Youth Scientific Technical Leader, No.2009CI050;National Key Technologies R&D Program of China during the 12th Five-Year Plan Period, No.2010BAE00739] 作者简介：傅开道(1976-),男,海南陵水人,副研究员,博士,从事水文地理学、河流泥沙与河床演变研究。 E-mail:kdfu@https://www.wendangku.net/doc/7f2840568.html, 1239-1250页水库下游水沙变化与河床演变研究综述傅开道1,黄河清2,钟荣华1,王兴勇3,苏斌1 (1.云南大学亚洲国际河流中心,昆明650091; 2.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101; 3.中国水利水电科学研究院,北京100038) 摘要：水库建设以满足人类日益增长的水资源及其利用的要求仍是当今世界，特别是发展中国家在水利建设中的一项重要任务。建坝改变了上下游水流边界条件，导致水沙输移变化，同时也触发了河床形态发生相应的调整。自从20世纪30年代全球大规模修坝后，关于此课题的研究就层出不穷。本文就此研究主题对国内外研究成果进行梳理与总结，简要综述水库下游水流挟沙变异以及河床形态演变的研究历史与现状，旨在对该领域的研究进展进行全面的归纳与总结。关键词：水沙变化；河床调整；水库下游；研究综述水库大坝将河流拦腰截断，大坝尤其是梯级电站联合运营后巨大的调度功能对河流的径流起到巨大的调节作用，改变了下游天然的水文循环和泥沙输送过程，而水沙过程对于河流地貌系统结构和功能的维持起着至关重要的作用[1]。水流是塑造河床的基本动力，径流大小、变幅、各流量级持续时间等要素决定了水沙两相流的造床动力特征；泥沙则是改变河床形态的物质基础，沙量的多少、颗粒的粗细影响着河床演变的方向，不同的水沙组合特征决定了河床的平面形态、断面特征、河弯数量、蜿蜒度、植物结构等。水、沙和河床是一个整体，相互作用，相互影响[2]。河流水库的修建改变了下游水沙过程，破坏原有的水文平衡，必然会引起水沙输移特性改变、河道形态的调整[3]。但由于不同区域的河流，同一河流的不同河段存在着地质地貌、植被、人为活动等个体差异及区域气候环境的差异，再加上不同水库的修建目的、规模大小和运行方式不一样，因而所引起的水库下游水沙过程变异与河床响应也不尽相同。有关学者在相关领域开展了大量研究。本文从水库下游水沙过程变化、河床和微地貌演变两大方向的研究动态开展综述。 1水库下游水沙变化河流上游水库的修建改变了水库下游自然的水文过程，下游河流的各种变化都可归因于水沙过程的改变[3-4]。钱宁等认为上游水库的修建对下游水文过程的影响：在来水条件方面，主要表现为洪峰流量减少，枯水流量增大，径流的年内年际变幅减小，以及接近恒定流状态的流量持续时间延长；在来沙方面，主要变化是下泄沙量减少，下游河道的含沙量将会显著降低，泥沙组成变细[5]。随着全球大中小河流建库方兴未艾，众多研究聚焦于直接受水库

水的三态变化教学设计

3.7《水的三态变化》教学设计泾洋镇中心小学刘祥华【教学目标】科学概念： 1、水在自然界有各种形态——云、雾、雨、露、霜、雪、冰、水蒸气……即水在自然界同时以液态、固态和气态存在。 2、水在自然界不断经历着三种状态的循环变化，促进水的三态变化的原因是温度的变化。过程与方法： 1、回忆或观察水在自然界的各种形态——云、雾、雨、露、霜、雪、冰、水蒸气……讨论它们之间变化的原因和条件。 2、寻求水的气态和固态之间变化的证据，尝试自主设计水的气态和固态之间变化的观察实验活动。 3、分析水的各种状态之间变化的过程，整理概括水的三态变化规律。 4、思考有关自然界水的相关问题，并尝试用“水的三态循环”对这一现象做出解释。情感、态度、价值观： 1、认识到观测数据（证据）对科学研究的意义和价值。 2、初步认同物质是不断变化的。 3、初步建立物质不灭的观点。【教学重点】认识到水在自然界中的各种状态可以互相转变。【教学难点】对水的三态之间的相互转化做出解释。【教学准备】小组：水形态变化的过程及发生变化的条件讨论记录表；全班：塑料杯1只，冰块1杯，食盐；云、雾、雨、露、霜、雪、冰等自然现象的图片或影像资料。【教学过程】一、引入课题 1、谈话引入：播放视频小水人（设计意图：激趣，引发学生学习热情） 2、看完后请学生思考：小水人有几种状态变化？（气态、液态和固态） 3、设疑：水的这三种状态之间可以相互转化吗？今天，老师和同学们就一起来探究水的三态变化（课件揭题并板书）

二、新课教学（一）回忆水在自然界中存在的形态并讨论水形态变化的过程及发生变化的条件 1、课件分别出示水的各种形态的图片，请学生根据生活经验说水形态变化的名称、状态和产生的季节或一天中的什么时候见到等问题，初步认识和了解水的各种形态。（设计意图：是为了突破本节课的重点，为学生解决水的各种形态变化的过程和发生的条件作铺垫） 2、课件出示“水形态变化的过程及发生变化的条件”学生单独思考2分钟。（设计意图：让学生有思考余地，知道自己哪些问题能自己解决，哪些不能。使小组合作不流于形式，减少讨论的盲目性。） 3、分发表格，学习温馨提示：四人小组注意分工，大家一起讨论，共同完成表格任务 4、学生讨论他们变化的过程及发生的条件，并把老师发给的表格填好。 5、师生共同交流。完成课件中的表格（预设也许霜和雪学生不一定回答得出，并出示预先做好的霜的杯子展示给大家，如果学生说出来了就大力表扬）（二）、水的三态循环 1、大家表现非常出色，下面我们一起来轻松下，看段动画片《为什么会下雨》 2、看完后回答下列问题（课件出示）。一边回答，一边小结水的三态变化图。小水滴还会和地球上的朋友见面吗？（会，又以雨的形态，或者雪、冰雹等，在把幻灯片超链接到表格幻灯片。）一起完成水的三态循环图。（设计意图：水的三态变化图是本节课的难点，学生独立完成有一定难度，所以由师生共同小结认识，使他们对水的三态循环有初步的认识和理解。） 2、学生思考：是什么原因引起了水的三态变化呢？（热量或者温度的变化引起了水的三态变化） 3、学生思考并能解释为什么海洋中的总不会溢出，河流中的水一直流不完吗？（水循环）学生交流后flash课件演示。三、课堂小结和课外拓展

细沟形态演变对坡面水沙过程的影响_张攀

小班沙水活动总结

近50年延河流域水沙变化特征及其原因分析_任宗萍

黄河上游沙漠宽谷段风沙水沙过程与调控机理

黄河水沙变化与河道变迁

有水沙地的变迁

细沟形态演变对坡面水沙过程的影响_张攀

黄河水沙变化过程及其三角洲沉积环境演变

水的三态变化(三年级)

近60年黄河下游年水沙量变化的多时间尺度特征

水沙与植被变化专题进展报告_温仲明

水库下游水沙变化与河床演变研究综述

最新小学三年级科学下册《水的三态变化》案例

水的三态变化教学设计