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书       名 :
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出版时间 :
长江上游泥沙时空变化及影响因素
0.00     定价 ¥ 216.00
浙江图书馆
  • ISBN:
    9787508861777
  • 作      者:
    许全喜,等
  • 出 版 社 :
    科学出版社
  • 出版日期:
    2021-12-01
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本书阐明长江上游在人为与自然双重驱动力作用下泥沙输移的内在机理,算清了长江上游的“沙账”。

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精彩书摘
第1章 长江上游流域概况
  1.1 自然地理
  1.1.1 河流水系
  长江发源于青藏高原的唐古拉山主峰各拉丹冬雪山西南侧,干流全长6300余千米,流域面积约180万km2,约占我国陆地面积的18.8%。长江横贯我国西南、华中、华东三大区,流经青海、四川、西藏、云南、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、上海等11个省(自治区、直辖市)注入东海,支流延伸至贵州、甘肃、陕西、河南、浙江、广西、广东、福建8个省。流域西以芒康山、宁静山与澜沧江水系为界;北以巴颜喀拉山、秦岭、大别山与黄河、淮河水系相接;南以南岭、武夷山、天目山与珠江和闽浙诸水系相邻。长江干流宜昌以上为上游,长约4500km,流域面积约105万km2。长江上游宜宾以上称为金沙江,干流大多属峡谷河段,长3464km,落差约5100m,约占干流总落差的95%,汇入的主要支流有北岸的雅砻江。宜宾至宜昌段又称为川江,长约1040km,沿江丘陵与阶地互间,汇入的主要支流,北岸有岷江、沱江、嘉陵江,南岸有乌江,奉节以下为雄伟的三峡河段,两岸悬崖峭壁,江面狭窄。长江上游流域面积在10万km2以上的一级支流有雅砻江、岷江和嘉陵江;流域面积在1万km2以上的一级支流有当曲、布曲、楚玛尔河、许曲、水洛河、雅砻江、普渡河、牛栏江、横江、岷江、沱江、赤水河、嘉陵江和乌江;流域面积在1000km2以上的一级支流有81条。长江上游水系及主要水文控制站分布示意图见图1.1。
  金沙江发源于青海唐古拉山主峰各拉丹冬西南麓的姜古迪如冰川,上源称为沱沱河,与当曲汇合后称为通天河,出青海后称为金沙江,进入西南纵向岭谷区。金沙江巴塘河口(直门达)至宜宾河段全长2316km,天然落差3270m,流域面积33.55万km2。金沙江由直门达至藏曲河口后转向南流,与横断山脉平行,与怒江、澜沧江并流,至斯木达坝址附近形成世界自然遗产“三江并流”景观。穿行至石鼓后成一急转弯流向东北,形成了“万里长江第一弯”,弯道上的虎跳峡大峡谷,是金沙江短距离落差*集中的河段。干流东北向流至三江口,从左岸汇入水洛河,又急转向南流至金江街,此后,干流又折向东流至攀枝花市,两岸山岭渐低,岭谷落差在1000m左右,河谷较上游宽。在攀枝花水文站下游约15km处,从左岸汇入*大支流雅砻江,沿途又纳入龙川江、普渡河、牛栏江、横江等各支流,至宜宾与左岸支流岷江汇合后称为长江。
  岷江是长江主要支流之一,位于四川盆地腹部区的西部边缘,发源于四川和甘肃接壤的岷山南麓松潘县郎架岭,分东、西两源,东源出自弓杠岭,西源出自郎架岭,汇流于松潘红桥关,干流自北向南流经四川省中部的茂县、汶川、都江堰,进入成都平原后河道分
  图1.1 长江上游水系及主要水文控制站分布示意图
  汊,在乐山纳支流大渡河、青衣江后于宜宾市汇入长江。岷江全长约730km,流域面积13.6万km2,天然落差约3650m,是长江流域水量*大的支流,也是中国水利开发*早的河流之一。
  沱江干流全长702km,流域面积约2.76万km2。沱江流域呈长条形,南北长、东西窄,地势自西北向东南逐渐降低。干流一般以金堂赵镇以上为上游,干流长200km,平均比降19.1‰。其中,汉旺以上为山区,地势陡峻,河谷深切,水流急,比降大;汉旺以下属平原性河流,河道宽浅,为卵石河床。赵镇至内江为中游,河道长300km,落差146.8m,平均比降0.49‰,河宽一般为200~400m。河道弯曲,水势缓急交替,河道中滩沱相间,在开阔河段,河宽可达600m,个别河段如简阳市娃娃寺段,河宽超过了1000m。内江以下为下游,长202km,落差67.3m,平均比降0.33‰。
  嘉陵江是长江上游左岸的主要支流,发源于秦岭南麓,流经陕西、甘肃、四川、重庆,干流全长1120km,流域面积15.98万km2,落差2300m,平均比降2.05‰,占长江流域面积的9%。流域北及北东面以秦岭、大巴山与黄河及汉江为界,东及东南面以华蓥山与长江相隔,西北面有龙门山脉与岷江接壤,西及西南面与沱江毗连。
  乌江流域集水面积87920km2,河长1030km,天然落差2120m。乌江水系呈羽状分布,河网密度较大,一级支流58条。乌江上游化屋基以上三岔河,集水面积18100km2,河长320km,平均比降约4.3%,是典型的山区性河流。自化屋基至思南段为乌江中游,区间集水面积33100km2,河长360km。中游各河段枯水时水面宽30~100m,洪水时水面宽可增为130~430m。思南县以下的下游段,区间集水面积约36650km2,河长340km,河谷宽窄相间,多险滩,平均比降约0.6%,枯水水面宽一般40~120m,洪水水面宽140~420m。
  1.1.2 地质地貌
  在地质构造上,长江流域地跨扬子准地台、松潘—甘孜褶皱系、三江褶皱系、秦岭褶皱系、华南褶皱系五个一级构造单元,长江上游跨前四个一级构造单元。长江流域大地构造单元间一般以深断裂为界,各大断裂多成带出现,具多旋回发展的特点。
  长江上游以扬子准地台为主体,地层发育齐全,自新太古界至新生界第四系均有出露,并有不同时期的岩浆岩分布。长江上游岩石建造类型齐全,地层岩性复杂,岩相变化很大。按照全国地层统一区划,长江上游分属四大地层区:长江干流主要属于扬子地层区,四川盆地主要是侏罗系的红色砂岩、泥岩(背斜轴部有三叠系灰岩),四川盆地西北和南部边缘有白垩系红色砂岩、泥岩,成都平原为第四系土层;江源通天河及金沙江上中游的绝大部分属于特提斯地层区(松潘—甘孜地层区),仅西南边缘有藏滇地层区(三江地层区);流域中部的北缘地带属于秦岭地层区,包括嘉陵江流域上游部分和汉江流域上游部分及其支流唐白河等;扬子地层区地层从太古宇到第四系都有发育,特提斯地层区主要是三叠系轻微变质岩及侵入岩,藏滇地层区有古生界岩层,秦岭地层区以古生界岩层为主,岩石多有变质。流域内碳酸盐岩分布广泛,沉积组合和岩性类型多样,各类岩溶形态发育齐全。
  长江上游新构造运动强烈,主要表现为在板块运动推挤作用下的面状隆起和掀斜活动、断块和断裂的差异活动及地震活动等。流域内地震活动主要受新构造运动的强烈程度及区域性活动断裂带的控制,中强震以上地震的方向性、成带性明显。区域地壳稳定性不均一,其总体特点是:西部大幅度强烈上升,活动断裂及地震活动强烈;中部中等幅度隆起,活动断裂和地震活动微弱;东部差异升降,活动断裂和地震活动稍强。自有地震记录以来,长江流域发生6级以上地震120余次,超90%分布在西部的甘孜—康定、滇西、安宁河、小江、武都、松潘、马边—昭通等地震带,地震基本烈度在7度以上,其中安宁河、小江、甘孜—康定地震带及丽江附近等地区大于9度;中、东部除个别地区地震基本烈度为7~9度外,大部分地区小于7度。
  长江上游断裂带发育,西部金沙江流域强烈上升区分布第四纪断裂42条,其中晚更新世—全新世活动断裂22条,分别占长江流域总数的22%和81%,晚更新世以来西部金沙江流域强烈上升的同时,断裂活动性也随之增强,强震频繁,绝大部分地区地震基本烈度在7度以上,礼县—西和、武都—文县、松潘、甘孜—康定、安宁河、小江、丽江—鹤庆等地带还出现8~10度地震区,相应地震动峰值加速度也出现大于0.2g区,部分地区达0.3g~0.4g。金沙江断裂带北西自金沙江上游通天河,大致沿金沙江延伸,总体由北西向转为近南北向,是三江褶皱系与松潘—甘孜褶皱系的分界线。龙门山断裂带:位于扬子准地台西缘,是扬子准地台与松潘—甘孜褶皱系的分界线。玛沁—略阳断裂带:西自玛沁、玛曲,经迭部、武都延入略阳以东,是秦岭褶皱系与松潘—甘孜褶皱系的分界线。城口—房县—襄樊—广济断裂带:为扬子准地台与秦岭褶皱系的分界线。长江上游断裂带对土壤侵蚀影响强烈,崩塌、滑坡、泥石流等主要沿断裂带发育,强烈土壤侵蚀区主要沿断裂带分布。2008年5月12日,四川汶川发生了8.0级地震,这是龙门山断裂带强烈活动的结果。川江中等隆起区尚未发现晚更新世—全新世活动断裂,第四纪断裂主要分布于秦巴山地、鄂西山地、黄陵背斜四周和川西平原一带。地震基本烈度除安康—青峰、柞水—商州、宜宾—自贡一带为7度区外,其余地区均为6度或小于6度区。相应地震动峰值加速度除上述7度区地段为0.1g外,其余均为0.05g或小于0.05g。
  长江流域地势西高东低,跨越中国地势三大阶梯,长江上游位于第一级和第二级阶梯。江源水系、通天河、金沙江及支流雅砻江、岷江上游、白龙江等流经的青南高原、川西高原和横断山脉,属第一级阶梯,一般高程为3500~5000m;流经第一级阶梯的河流,除江源高平原区河谷宽浅、水流平缓外,多呈高山峡谷区的河流形态,水流湍急。宜宾至宜昌干流河段及支流岷江中下游、沱江、嘉陵江、乌江、清江及汉江上游等流经的秦巴山地、四川盆地和鄂黔山地,属第二级阶梯,一般高程为500~2000m;流经这一级阶梯的河流,除盆地河段外,多流经中低山峡谷,河道比降仍较大,水流较湍急。第一级、第二级阶梯间的过渡带,由陇南、川滇高中山构成,一般高程为2000~3500m,地形起伏大,自西向东由高山急剧降低为低山丘陵,岭谷高差达1000~2000m,是流域内地震、滑坡、崩塌、泥石流分布*多的地区。
  1.1.3 水文气象
  长江流域位于东亚季风区,具有显著的季风气候特征。辽阔的地域、复杂的地貌又决定了长江流域具有多样的地区气候特征。上游地区,北有秦岭、大巴山,冬季风入侵的强度比中下游地区弱,南有云贵高原,东南季风不易到达,季风气候不如中下游明显。根据中国气候区划,我国有10个气候带,长江上游占有四个,即南温带、北亚热带、中亚热带和高原气候区。流域东西高差达数千米,高原、盆地、河谷、平原等各种地貌,使气候多种多样。江源地区气温低,降水少,日照充足,风力大;金沙江地区干湿季分明,有“一山有四季,五里不同天”的“立体气候”特征;四川盆地气候温和,湿润多雨。此外,还有多种局地性气候,如金沙江河谷地区的元谋、攀枝花等地全年无冬,常年晴热少雨;昆明的“四季如春”;雅安的“天漏”;重庆的“雾都”等。
  长江流域降水较丰,多年平均降水量约1100mm,长江上游多年平均降水量885mm。降水量由东南向西北递减,山区大于平原,迎风坡大于背风坡。降水年内分配不均,年际变化较大。除金沙江巴塘以上、雅砻江雅江县城以上及大渡河上游共约35万km2地区,因地势高、水汽条件差,基本无暴雨外,其他广大地区均可能发生暴雨。长江流域内五大主要暴雨区有两处在上游地区,即大巴山暴雨区和川西(雅安)暴雨区。
  长江流域洪水主要由暴雨形成。上游直门达以上少有洪水;直门达至宜宾洪水由暴雨和融冰化雪共同形成;宜宾至宜昌依次承接岷江、沱江、嘉陵江洪水,易形成干流洪峰高、洪量大的陡涨渐降型洪水过程,宜昌站*大30d洪量组成中,金沙江来水约占30%,嘉陵江与岷江两水系来水约占38%,乌江来水占10%,其他占22%。
  长江干流寸滩、宜昌、汉口、大通站1950~2015年年均径流量分别为3434亿m3、4304亿m3、7040亿m3、8931亿m3。径流量年际变化呈支流大、干流小的规律,年内丰枯差异明显。丰水年份1954年和1998年出现了严重的洪涝灾害,枯水年份1972年、1978年和2006年则造成了大面积的旱灾。径流量年内分配规律与降水相似,年内分配不均,干流上游比下游、北岸比南岸集中程度更高,长江上游宜昌径流量占流域的48.34%。
  1.2 社会经济
  长江上游地区位于我国西部和中部地区青藏高原腹地的长江发源地到湖北宜昌这一江段,流域范围涉及青海、西藏、云南、四川、贵州、重庆的大部分地区及陕西、甘肃、湖北、湖南、河南、广西的部分地区,流域面积约105万km2,占全国陆地面积的10.4%。
  自古,长江上游流域孕育出了巴蜀文化、滇文化、夜郎文化等区域性历史文化,同黄河流域一样扮演着华夏儿女“母亲”一般的角色。
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前言
第1章 长江上游流域概况 1
1.1 自然地理 1
1.1.1 河流水系 1
1.1.2 地质地貌 3
1.1.3 水文气象 4
1.2 社会经济 5
1.3 开发与保护 7
1.4 水文监测站网 8
第2章 国内外研究进展 10
2.1 研究目的与意义 10
2.2 泥沙监测技术研究进展 12
2.3 数据管理信息系统研究进展 13
2.4 长江泥沙变化及其影响因子研究进展 14
第3章 河道泥沙监测技术与信息分析管理系统研究 19
3.1 悬移质泥沙监测新技术研究 19
3.1.1 悬移质泥沙监测技术现状 19
3.1.2 内河悬移质泥沙监测新技术 23
3.1.3 入海悬移质输沙率监测新技术 31
3.1.4 长江上游悬移质泥沙实时监测新技术 37
3.2 临底悬沙观测新技术 40
3.2.1 临底悬沙采样仪器 40
3.2.2 临底悬沙观测的主要内容 41
3.2.3 临底悬沙试验成果分析 41
3.2.4 输沙量改正计算 44
3.3 推移质泥沙测验技术 46
3.3.1 推移质泥沙测验现状 46
3.3.2 砾卵石推移质采样器研发 47
3.3.3 沙质推移质采样器研制 52
3.4 淤积物干容重观测技术 57
3.4.1 干容重观测方法 57
3.4.2 深水干容重采样器改进 59
3.5 水文泥沙信息分析管理系统 62
3.5.1 长江水文泥沙信息分析管理系统研制 62
3.5.2 系统推广应用 67
3.5.3 系统解决的问题及应用效益 73
3.6 小结 74
第4章 长江上游泥沙时空变化特征 75
4.1 泥沙空间分布特征 75
4.1.1 长江上游 75
4.1.2 金沙江流域 81
4.1.3 岷江流域 85
4.1.4 沱江流域 89
4.1.5 嘉陵江流域 91
4.1.6 乌江流域 96
4.2 悬移质泥沙变化特征 98
4.2.1 年际变化 98
4.2.2 年内变化 104
4.2.3 水沙关系 111
4.3 推移质泥沙变化 117
4.4 不同粒径组输沙量变化 120
4.4.1 悬移质泥沙颗粒组成 120
4.4.2 不同粒径组悬移质输沙量 122
4.5 长江上游输沙量跃变分析 124
4.5.1 跃变分析方法 124
4.5.2 干流输沙量跃变分析 126
4.5.3 主要支流输沙量跃变分析 128
4.6 长江上游水沙变化趋势检验 131
4.6.1 滑动平均法 131
4.6.2 线性趋势的回归检验 131
4.6.3 Spearman秩次相关检验 132
4.6.4 Mann-Kendall秩相关检验法 132
4.7 小结 133
第5章 长江上游输沙量变化影响因素 135
5.1 流域侵蚀产沙的地质地貌条件 135
5.2 滑坡泥石流侵蚀产沙 139
5.2.1 滑坡调查 139
5.2.2 泥石流调查 145
5.2.3 滑坡、泥石流对流域产沙量的影响 148
5.3 降水变化 149
5.3.1 降水空间分布 150
5.3.2 降水年际变化 152
5.3.3 降水年内分配 156
5.3.4 降水时空演变规律 159
5.4 水土保持减沙 165
5.4.1 长江上游水土保持概况 165
5.4.2 金沙江流域 168
5.4.3 岷沱江流域 172
5.4.4 嘉陵江流域 173
5.4.5 乌江流域 175
5.4.6 三峡水库区间 175
5.5 水库拦沙 178
5.5.1 长江上游地区水电开发概况 178
5.5.2 水库拦沙估算方法 183
5.5.3 典型水库淤积拦沙作用调查 184
5.5.4 长江上游水库拦沙作用分析 199
5.6 小结 201
第6章 长江上游输沙量变化贡献率定量分割 203
6.1 金沙江流域 203
6.1.1 降水与径流变化影响 203
6.1.2 水土保持减沙 222
6.1.3 水库拦沙影响 228
6.1.4 减沙贡献率 231
6.2 岷江流域 232
6.2.1 降水与径流变化影响 232
6.2.2 水土保持减沙 233
6.2.3 水库拦沙影响 233
6.2.4 减沙贡献率 235
6.3 沱江流域 236
6.3.1 降水与径流变化影响 236
6.3.2 水土保持减沙 236
6.3.3 水库拦沙影响 238
6.3.4 减沙贡献率 240
6.4 嘉陵江流域 241
6.4.1 降水与径流变化影响 241
6.4.2 水土保持减沙 247
6.4.3 水库拦沙影响 254
6.4.4 减沙贡献率 257
6.5 乌江流域 258
6.5.1 降水与径流变化影响 258
6.5.2 水土保持减沙 261
6.5.3 水库拦沙影响 263
6.5.4 减沙贡献率 265
6.6 小结 266
参考文献 268
索引 272 
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