无定河流域洪峰流量的空间变化统计分析

２００２年黄河流域水情分析蒋昕晖杨特群金双彦（黄河水利委员会水文局郑州４５０００４）摘要：２００２年黄河流域降雨稀少，主要来水区来水严重偏枯，其中黄河上游唐乃亥站实测径流量为１０６５亿ｍ３，为有实测记录以来最小值；头道拐、潼关、花园口三站实测径流量在考虑水库补水和用水影响，也为有实测资料以来最小值，是黄河自９０年代持续偏枯以来的又一个特枯年份。

２００２年黄河虽未出现流域性大洪水，但部分支流出现了暴雨洪水，黄河中游清涧河７月初受局地高强度暴雨影响，出现了一次百年一遇的洪水过程。

为摸索黄河下游河床泥沙冲淤规律和小浪底调水调沙的最优组配方案，７月，黄河实行了首次调水词沙试验，下游花园口站洪峰流量３１７０ｍ３／ｓ，为１９９９年小浪底下闸蓄水以来最大流量。

关键词：黄河清涧河水量沙量调水调沙暴雨洪水ｌ大气、肉情戳况２００２年，由于影响黄河流域的副热带高压势力不强，主体位置大多数时间偏东，大陆高压势力较强，使的黄河流域水汽输送条件较差，冷空气活动偏弱所致，造成黄河流域汛期没有出现大范围强降雨过程，降雨总量严重偏少，属降水特少年份。

汛期，５００ｈｐａ环流场有两大特点：（１）盛夏５００ｈｐａ欧亚中高纬度地区盛行经向环流，贝加尔湖地区为阻塞高压，此高压脊稳定少动；西太平洋副高偏东，强度偏弱，黄河流域大部地区受贝加尔湖暖高压脊控制，高温少雨。

（２）进入９月份以后，西风带５００ｈｐａ环流场发生明显调整，由盛夏期间的经向环流调整为纬向环流，９月中旬东亚大槽建立，冷空气活动开始加强，黄河流域大部地区受东亚大槽后部的西北气流控制。

气温变化幅度大。

同时，西太平洋副热带高压偏东、偏弱，致使ｌＯ月下旬黄河流域大部地区气温出现了建国以来同期最低值。

至９月３０日止，共有２１个热带风暴在南海或西北太平洋上生成，较多年均值少３个左右。

在这２１个热带风暴当中，除９号台风风神在山东登陆对黄河下游有轻微影响，以及５号台风对西风带系统的阻挡间接影响黄河流域外，其余１９个风暴均未对黄河流域造成明显影响（详见表１）。

下垫面变化对洪水影响的水文模型分析冯平;付军;李建柱【摘要】The underlying surface has changed in the Lengkou catchment,a sub-catchment of Luanhe River basin, which has led to a decreasing trend in flood peak and volume. According to the hydro-meteorological characterization and infiltration excess-saturation excess runoff generation mechanism,a hydrological model was established in which underlying surface components were taken into account. The model was calibrated and verified by using historical hydrological data,and it is of enough precision to analyze the effect of underlying surface change on flood. Many large floods were selected and simulated under underlying surface conditions before and after 1980,respectively, and the results were compared. It is shown that flood peak and volume declined by 16.9% and 9.9%,respectively, and the decrease magnitudes of flood peak and volume reduce with the increase of flood volume. We also analyzed the effects of land use change and soil and water conservation projects on flood peak and volume by modeling the histori-cal floods under underlying surface conditions before and after 1980. It is indicated that in Lengkou catchment,soil and water conservation projects are the main reasons for flood decrease.%滦河流域下游冷口站以上流域下垫面条件发生了明显的变化，导致洪峰和洪量均有减小的趋势．根据冷口站以上流域水文气象及下垫面特征，结合流域的超渗-蓄满产流机制，建立了考虑下垫面条件的流域水文模型，并对模型进行了参数率定和模型验证，结果表明模型具有一定的精度．利用该模型分别模拟了1980年前后下垫面条件下的若干场次洪水，经过对比分析，下垫面变化导致洪峰平均减小16.9%，洪量平均减小9.9%，且洪峰和洪量减小程度随洪量的增加而减小，通过模拟1980年前后土地利用条件下的各场次洪水，分析了土地利用变化和水土保持工程分别对洪峰和洪量的影响程度，结果表明冷口站以上流域洪峰和洪量的减小主要是由水土保持工程引起的．【期刊名称】《天津大学学报》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】7页(P189-195)【关键词】下垫面变化;水文模型;洪水响应程度【作者】冯平;付军;李建柱【作者单位】天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072【正文语种】中文【中图分类】TV121随着社会迅速发展及人口的不断增加，人类活动对流域下垫面影响不断加剧，流域下垫面条件发生了明显变化[1-2]．尤其是水土保持措施导致汛期暴雨洪水明显衰减，造成了流域水资源量的急剧减少[3-4]，将直接影响到防洪对策的调整和防洪工程布局．下垫面变化的水文响应研究主要有定性和定量分析．趋势分析是认识水文特性变化的有效方法[5]，冯平等[6]采用线性滑动平均法分析了潘家口水库入库水资源的变化趋势，并定量估算了气候变化和下垫面变化对水资源的影响．Bae等[7]采用非参数 Mann-Kendall秩次相关检验法分析了韩国不同流域的年、月降雨量和径流量变化趋势．但是趋势分析只能定性分析暴雨洪水特征变化的现象，不能给出下垫面变化对洪水特征影响的程度，而流域对比实验法和流域水文模型模拟的方法可以定量估算洪水特征对下垫面的响应[8-9]．流域对比实验法通常适用于小流域，该方法受自然条件的影响，研究周期长，且找到两个完全相同条件的流域是不可能的，即使是同一流域，用于对比的两个标准期内流域的各种条件也不会完全相同．水文模型模拟的方法适用于各种尺度流域，且可以消除降雨的时空分布对产流量的影响. Saghafian等[10]以子流域为单元，利用HEC-HMS模型研究了 Golestan流域土地利用变化对不同重现期洪水的影响，发现随着重现期的增加，土地利用变化对洪量和洪峰的影响程度变小，并指出土地利用变化引起土壤下渗和地表粗糙度变化，导致洪量和洪峰的增加．万荣荣等[11]也利用该模型研究了下垫面变化对产汇流特征的定量影响，并指出不同土地利用类型对洪水的影响趋势．谢平等[12]提出了考虑土地利用/覆被变化的水文模型，并在无定河流域得到了应用. 李建柱等[13]也采用该模型的主要框架，模拟了紫荆关流域下垫面变化对洪水的影响程度，并给出影响洪水的主要下垫面要素．但流域产汇流过程是极为复杂的，大部分水文模型是根据当地水文气象特点来构建的，因此，将现有的国内外水文模型应用到其他流域，流域的水文过程及模型中的参数有可能与模型的构造不一致[14]．因此，需要根据研究流域的水文气象资料情况，建立适合流域产汇流特点并能考虑下垫面要素的水文模型，从而精确估算下垫面变化对洪水的影响程度．冷口站以上流域下垫面变化主要体现在土地利用变化和水土保持工程措施．李建柱等[13]在紫荆关流域建立的水文模型中，将地表蓄水工程的蓄水量作为土壤蓄水量的一部分进行产流计算，不符合流域产汇流规律．因此，本文根据冷口站以上流域水文气象特征及实际下垫面条件，在文献[13]的基础上考虑土地利用变化的同时，增加了水土保持工程对地表径流的拦蓄作用，建立了基于下垫面要素的水文模型，利用模型模拟的方法定量估算下垫面变化导致洪峰和洪量变化的程度，为流域洪水预报及设计洪水修订提供了依据．冷口站以上流域(见图1)位于滦河流域下游，地处河北省秦皇岛市青龙满族自治县，面积 502,km2，河道全长 76,km．流域汛期多年平均降水量575,mm，7—8月降水量占汛期降水量的71.5%，流域多年平均年径流量为1.03亿m3，洪水主要产自汛期暴雨，洪水暴涨暴落．1962年7月25日实测最大流量 1,580,m3/s．冷口站以上流域是河北省水土保持重点治理区，主要修水平梯田，营造用材林，栽植经济林，营造薪炭林，修建谷坊坝，挖围山转(水平沟)，挖大埯．估算水土保持工程蓄水容量为6.2,mm，集水面积占总流域面积的28%左右．2.1 水文气象及下垫面资料为了分析冷口站以上流域下垫面变化情况，采用中国科学院遥感应用研究所提供的1970、1980和2000年海河流域250,m×250,m土地利用资料，从中提取冷口站以上流域的土地利用数据(见图 2和表1)．暴雨洪水资料由河北省水文水资源勘测局提供，资料系列长度为1956—2008年．由图2和表1可以看出，冷口站以上流域主要土地利用类型为林地和草地，占全流域面积的 80%以上，耕地也占一定比例．流域内1970—1980年间，耕地、林地、草地和建筑用地均增加，水域面积减小. 1980年和2000年土地利用面积相比，没有变化．2.2 研究方法估算水土保持措施对洪峰和洪量的影响程度，一般采用水土保持措施前后相似暴雨产生的洪水进行对比分析[15-16]，但要求选择的每组暴雨具有相似降雨量、时空分布和前期影响雨量，由于暴雨发生的随机性，从历史暴雨洪水资料中选择完全相似的暴雨过程是比较困难的，并且每组暴雨产生洪水的土地利用条件也不相同．因此，该方法分析得到的水土保持措施对洪水的影响程度受其他因素的影响．为了消除降雨和土地利用等因素的影响，采用水文模型模拟的方法可分别估算出土地利用变化和水土保持工程措施对洪水的影响程度．根据冷口站以上流域1970年和1980年土地利用遥感资料，在每类土地利用面积上考虑蒸发、下渗等的差异，分别构建产流模型．根据滦河流域的水文气象特点，冷口站以上流域的产流机制主要是先超渗后蓄满[15]，模型中既考虑土地利用类型的变化，也考虑谷坊坝等水土保持工程对产汇流的影响．利用建立的水文模型模拟1980年前后下垫面条件下多场洪水过程，分析下垫面变化对洪水的影响程度．3.1 产流量计算超渗-蓄满耦合产流是把超渗产流和蓄满产流在垂向上进行组合的一种混合产流计算方法．当流域产流时，先判断该流域是否发生超渗产流，设 PE为时段tΔ内降雨量P与蒸发量E之差，先判断PE是否大于时段下渗量()ft tΔ，若PE ()ft tΔ＞，则产生超渗产流；若PE ()fttΔ≤ ，则不产生超渗产流．t时刻的下渗率 f(t)采用Horton下渗公式计算．当产生超渗产流时，利用下渗容量分配曲线计算时段下渗量和超渗产流量cR，然后把cR和时段蒸发量E一起作为时段降雨的损失来进行蓄满产流计算，计算步骤如式(1)～式(5)所示．(1) 时段tΔ内超渗产流Rc计算当PE ()ft tΔ≤ 时，当时，当时，式中：fm为最大下渗率；m为下渗容量分布曲线的指数；fc为稳定下渗率．(2) 超渗-蓄满耦合产流R的计算当时，当式中：A为流域蓄水容量曲线中起始流域蓄水量对应的纵坐标值；时，，其中B为蓄水容量指数；WM为流域蓄水容量；WMM为流域最大蓄水容量；W为时段初土壤含水量．水域和建设用地作为不透水面处理；另外，蒸散发计算采用新安江模型的3层蒸发模型，水源划分采用三水源划分方法．3.2 汇流计算地面径流汇流采用单位线汇流，单位线是综合几条典型单位线后得到的．壤中流和地下径流汇流采用线性水库汇流计算．流域地面径流汇流考虑谷坊坝等水土保持工程的拦蓄作用．在水土保持工程集水面积内，当产生的地面径流小于工程的蓄量时，地面径流被拦蓄；当工程蓄满后，产生的地面径流进行汇流计算．3.3 模型验证选择冷口站从1956年到2008年共16场较大洪水进行水文模型的参数率定和验证．其中 11场用于参数率定，5场进行模型验证．参数率定和模型验证的结果见表2和表3．通过表2可以看出，不同土地利用类型反映产流的参数值有差异．以稳定下渗率为例，由于滦河流域耕地农作物主要以耗水量较大的玉米和冬小麦为主，其稳定下渗率比林地的下渗率大，这与谢平等[12]的研究成果一致．表 3中，洪峰、洪量模拟结果与实测结果吻合较好．在选择的 16场洪水中，率定期和验证期内580714、880808、960801次洪水的洪量相对误差均超过 20%，分别为－37.6%、－24.9%、－26.1%，其余均在20%以内；580714次洪水和880808次洪水的洪峰相对误差均超过 20%，分别为 37.8%和 25.4%．从确定性系数来看，平均确定性系数为 0.74，仅 640813次洪水的确定性系数不高，在0.60以下，其余确定性系数均在0.60以上，因此，建立的模型可以用来分析流域下垫面变化对洪水的影响．在冷口站以上流域1956—2008年的暴雨洪水资料中选择若干场次洪水过程，对每场洪水分别在1980年前后土地利用条件下进行模拟．由于模型结构存在一定的不确定性，将 1980年前后下垫面条件下模拟的洪峰和洪量分别进行对比(而非模拟结果和实测结果进行对比)，得到实际土地利用变化导致洪峰和洪量的变化，并对每场洪水在是否有水土保持工程条件下进行模拟，得到水土保持工程对洪峰和洪量的影响程度．土地利用变化和水土保持工程对洪水影响程度之和，即为下垫面变化对洪水的综合影响程度. 模拟结果见表4．通过表4可以看出，土地利用变化导致洪峰有增加也有减小，而导致洪量普遍增加，增加程度为1.1%～2.3%．从图 3可以看出，土地利用变化导致的洪峰变化程度与洪水总量的关系不明显，而洪量变化程度基本不随洪水量级变化．水土保持工程导致洪峰减小程度为0.8%～27.7%，洪量减小程度为4.8%～23.4%，因此冷口站流域的洪峰和洪量减小主要是由谷坊坝等水土保持工程导致的，且随着洪水量级的增大，洪峰和洪量的减小程度变小(见图4)．与1970年下垫面情况相比，1980年下垫面条件下模拟的洪峰和洪量普遍减小，洪峰和洪量减小程度随着洪量的增加而减小．其中大洪水减小程度较小，如590721、620724、790727等场次洪水，洪峰和洪量的变化程度均在 5%以内；而中小洪水减小程度较大，如580714、610821、730819、880808、930707等场次洪水，其洪峰减小程度在 30%左右，洪量减小程度在 20%左右．由于下垫面变化的影响，有些场次洪水的洪峰有所增加，如590721、620724、840809等场次洪水．主要是因为土地利用变化导致洪峰增加的程度大于水土保持工程导致洪峰的减小程度，使得1980年以后下垫面条件下这些场次洪水的洪峰增加，但是增加程度较小．从图 5可以看出，冷口站以上流域下垫面变化对洪水影响程度随洪水量级的增加而减小．(1)根据冷口站以上流域 1956—2008年实测暴雨洪水资料，对建立的水文模型进行了参数率定和模型验证，模型的平均洪量相对误差为－11.9%，平均洪峰相对误差为8.2%，平均确定性系数为0.74，说明模型对冷口站以上流域的洪水过程拟合较好．(2)采用建立的水文模型，对选择的多场洪水分别在 1980年前后的下垫面条件下进行了模拟，模拟结果的差异即为下垫面变化对洪水的影响程度．下垫面变化导致冷口站以上流域洪峰平均减小 16.9%，洪量平均减小9.9%．其中，土地利用类型变化导致洪峰平均减小 4.3%，洪量平均增加 1.7%，水土保持工程导致洪峰平均减小 12.7%，洪量平均减小11.6%．因此，冷口站以上流域洪峰和洪量的减小主要是由于水土保持工程措施引起的．【相关文献】［1］ DeFries R，Eshleman K N. 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高中地理小练习：无定河（附答案解析）无定河流域地处我国湿润向干旱转变的过渡区，自东南向西北降水逐渐减少，是风力与水力交互作用的典型区域，毛乌素沙地位于流域西北部。

经调查，在无定河干支流中，MN河段河道破坏了风沙的输移方式，因而被称为风沙-黄土分界线，分界线的西北侧绝大部分被沙丘覆盖，地表物质以风沙为主，东南侧以黄土为主。

左图为无定河流域示意图，右图为风沙活动三种输移方式示意图。

（1）简述无定河流域风力与水力作用的季节变化过程。

（2）指出MN段河道主要破坏了哪些风沙输移方式，并分析被破坏输移方式的沙粒在年内的空间输移过程。

（3）分析AB段河道没有成为风沙-黄土分界线的原因。

（4）有人认为无定河能长期阻止毛乌素沙地东扩，你否同意，请说明理由。

答案解析【答案】（1）无定河流域地处我国湿润向干旱转变的过渡区，冬半年降水少，多大风天气，以风力作用为主；夏季降水集中，流水作用显著。

（2）破坏了风沙的蠕移、跃移；蠕移、跃移的风沙粒径较大，该地冬半年盛行强劲的西北风，粒径较大的沙粒以蠕移、跃移的方式在地面向东南迁移，到达分界线河道后，大颗粒风沙很难跨越河道而沉降在河道中；夏季以东南风为主，降雨集中，河流水量变大，流速变快，将河道中的大颗粒泥沙输送到河流下游。

（3）AB河段地处毛乌素沙地，气候干旱，风力搬运作用强；降水稀少，河流径流量较小，河道较窄，易于风沙随风吹过河道，使河道两侧物质基本一致。

（4）同意：无定河将长期存在，其河道可以阻止风沙向东南方向搬运；当地可利用河水植树造林，防风阻沙，进一步加强对风沙的阻滞作用，阻止沙地东扩。

不同意：无定河并不能阻止全部的风沙东移，部分风沙可以越过河道继续向东扩张；无定河地处气候过渡区，水量很不稳定，未来在极端天气下存在长时间断流的可能性，风力作用加强使河道被风沙掩埋，沙地将可能继续东扩。

相应水位（流量）法在大理河水情预报预警中的应用摘要：为了及时掌握雨水情信息，吸取大理河绥德水文站“7.26”大洪水经验教训，防御和减轻水旱灾害，水情预警变得越发的重要。

大理河属于山区性河流，特点是汇流时间短，强度高，易形成超渗产汇流洪水，洪水迅猛异常，破坏性极大。

传统的水文预报方法很难在短时间内准确地预报出洪水出现的时间和量值。

相应水位（流量）相关法是根据天然河道里洪水波运动原理，分析洪水波在运动过程中,洪水波上任一位相的水位自上断面传播到下断面时的相应水位及其传播速度的变化规律，寻求其经验关系[1]。

本文对大理河2011年至2022年水文资料进行分析，采用上下游相应水位（流量）法推求成果，讨论总结大理河上下游洪峰关系及变化规律。

通过分析对大理河绥德水文站洪峰过程提供可靠技术支撑，从而提高了工作效率和预报预警精度。

关键词：大理河，相应水位（流量）法，预报预警，洪峰一、基本情况大理河，黄河流域无定河水系第二大支流，源于靖边县中部白于山东延的五台山南侧乔沟湾。

东南流经青阳岔于新庄茆东折向东北入横山县，经石湾、魏家楼。

在麒麟沟东南入子洲县，又经马岔、三眼泉、马蹄沟，在子洲县城西复折东南，经苗家坪、于中沟南入绥德县，经石湾、张家砭，在绥德县城东北注入无定河。

全长159.9km，流域面积3904.24km2，高差503.3m，比降3.16‰[1]。

上游为毛乌苏沙漠，中下游为黄土丘陵沟壑区，沟壑纵横，支离破碎，重山秃岭起伏不平，水土流失极为严重，黄土覆盖较薄，岩层愈高，基岩切割很深，地势高亢，山大沟深，峁梁交错。

海拔821.00m，为干旱半干旱地区。

年平均气温7.8～9.6℃，无霜期165天，年蒸发量1000～1200mm。

大理河有小理河、槐树岔沟、驼耳巷沟等11条主要支流，河道平均比降2.56‰。

一级阶地沿河断续分布，前缘高出河水面8～10m，阶面宽50～300m；二级阶地不发育，前缘高出河水面25～30m，组成物质具二元结构，因遭后期破坏，多呈条楔状。

无定河流域2017年“7·26”暴雨洪水特征分析作者：卢寿德卢广毓巩琳来源：《人民黄河》2018年第12期摘要：2017年7月25-26日，黄河中游支流无定河流域普降特大暴雨，暴雨强度大、历时短、突发性强。

受此影响，大理河青阳岔、绥德两站和无定河白家川站出现建站以来最大洪水，绥德县遭受重大财产损失。

此次特大暴雨的降雨特征為：①暴雨中心降雨总量大;②暴雨中心降雨强度大;③降雨空间分布梯度大。

分析了干支流洪水来源及组成情况，提出了相关建议：①加大黄河流域水文站网建设力度;②从黄河防洪、生态及经济建设等多方面考虑，利用水保及防洪措施控制当地水土流失，同时减少河道中的泥沙量;③加强退耕还林还草工作。

关键词：暴雨;含沙量;洪水特征;“7·26”洪水;无定河流域中图分类号：TV856;TV882.1 文献标志码：A2017年7月26日，黄河中游山陕区间中北部大部地区降大到暴雨，黄河支流无定河流域普降暴雨到大暴雨，个别站特大暴雨，降雨量大于100mm的笼罩面积为7562km2。

据水文、气象监测数据显示，此次暴雨中心主要集中在无定河支流大理河流域，其中李家坬站日雨量为256.8mm、朱家阳湾站日雨量为234.8mm。

受此影响，大理河青阳岔、绥德两站出现建站以来最大洪水。

同时，暴雨导致丁家沟水文站在7月26日凌晨4时48分出现了流量为1600m3/s的洪峰（自1994年以来最大流量，建站以来洪水排名第7位）。

白家川水文站最大洪峰流量为4500m3/s，最高水位为11.71m（冻结基面），超过设站以来实测最大流量。

洪水演进至龙门水文站，27日1时6分出现流量为6010m3/s的洪峰，超过当地警戒流量（5000m3/s），为黄河2017年第1号洪峰。

暴雨造成位于大理河子洲县城上游的清水沟水库发生溃坝，绥德县四十里铺镇降雨量最高达247.3mm，同时大理河流域强降雨使得绥德站出现流量为3160χ2/s的洪峰，无定河与大理河洪水在绥德县城遭遇，造成绥德县城被洪水围困，人民生命财产遭受重大损失。

雅鲁藏布江中游末端河段洲滩的时空变化特征
王珂;赵庆绪;史红玲;王党伟;杨靖
【期刊名称】《中国农村水利水电》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】扎西绕登乡-派镇河段位于雅鲁藏布江中游末端,是中游宽谷最后一段典型的辫状河道,其洲滩演变对当地生态有重要的影响。

基于1986-2022年21幅11月的Landsat遥感影像,提取并统计了雅鲁藏布江中游末端扎西绕登乡-派镇辫状河段内洲滩的特征参数,并结合洲滩的形态指数和破碎度指数对洲滩的面积特征和平面形态变化进行了分析。

结果表明:研究河段内80%的洲滩面积小于1 km^(2),且洲滩面积差异较大。

1986-2022年间,洲滩的数量及洲滩面积整体变幅不大。

雅鲁藏布江干流与尼洋河汇合口上游河段内洲滩分布更加细碎,主要为小面积心滩,且多年来洲滩的分布及形态变化较小。

而下游河段内的洲滩分布相对集中,主要为大面积边滩,且多年来洲滩的分布及形态变化相对较大。

【总页数】7页(P172-177)
【作者】王珂;赵庆绪;史红玲;王党伟;杨靖
【作者单位】中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室;中国水利水电科学研究院水利部泥沙科学与北方河流治理重点实验室;雅江清洁能源科学技术研究(北京)有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TV147
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3.长江中游窑监河段乌龟洲洲头心滩鱼骨坝维修项目顺利通过完工验收
4.洞庭湖典型洲滩湿地水分时空变化特征及其相关性分析
5.雅鲁藏布江中游江心洲和河漫滩沉积物粒度特征
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北京的河流水系河流水系北京地区的主要河流有属于海河水系的永定河、潮白河、北运河、拒马河和属于蓟运河水系的泃河。

这些河流都发源于西北山地，乃至蒙古高原。

它们在穿过崇山俊岭之后，便流向东南，蜿蜒于平原之上。

其中泃河、永定河分别经蓟运河、潮白新河、永定新河直接入海，拒马河、北运河都汇入海河注入渤海。

永定河斜贯北京西南部，是最大的过境河流。

由于受上游降水季节分配不均匀的影响，其流量极不稳定，加之上游经黄土区，河水含沙量较多，平原地区的河道不断发生淤决，迁徙无定，历史上曾有"小黄河"之称和"无定河"的别名。

直至50年代修筑了官厅水库之后，才改变了永定河的水文特征。

潮白河是北京地区的第二条大河，其上游分为潮河、白河两支流。

两河在密云县的河槽村附近汇合以后，始称潮白河。

它也是一条经常淤、决、徙的河流。

50年代末至60年代初，在密云县中部的燕落盆地建成了密云水库。

北运河流经北京北部和东部地区。

其上游为温榆河，源于军都山南麓，自西北而东南，至通县与通惠河相汇合后始称北运河。

北运河是7世纪初隋朝开凿的南北大运河的最北段。

北京城近郊区的河流，如北面的清河、南面的凉水河等几乎全注入北运河，是北京最主要的排水河道。

北京地区包括永定河、潮白河、北运河几条大河流共有大小河流80多条。

河流水系(一)永定河永定河位于北京市西郊，从河北省怀来县幽州村南流入北京市，流经门头沟区、石景山区、丰台区、房山区、大兴县，于大兴县崔指挥营村东出市境。

市境内主河道全长189公里，河床最宽处为3800米，设计卢沟桥以下最大流量达2500立方米／秒。

永定河上游主要文流为桑干河、洋河，分别发源于山西省、内蒙古自治区境内，于河北省怀来县朱官屯村汇合为水定河。

在北京市境内的主要文流有伪水河、清水河、天堂河、门头沟等。

市境内流域面积为3168平方公里，占全市面积的18．9％，其中山区面积2491平方公里。

永定河同北运河、潮白河、拒马河、蓟运河一起，统称为北京市的五大水系。

黄河⽀流黄河⽀流黄河⽀流众多，重要⽀流主要有：⼀、⽩河和⿊河⽩河、⿊河是黄河上游四川省境内的两条⼤⽀流，位于黄河流域最南部，流经川北若尔盖⾼原，两河分⽔岭低矮，⽆明显流域界，存在同⾕异⽔的景观，加之流域特性基本相同，堪称“姊妹河”。

⿊河(⼜称墨曲)，因两岸沼泽泥炭发育，河⽔呈灰⾊⽽得名。

⾃河(⼜称嘎曲)，地势较⾼，泥炭出露不明显，河⽔较清。

⼆、洮河洮河是黄河上游右岸的⼀条⼤⽀流，发源于青海省河南蒙古族⾃治县西倾⼭东麓，于⽢肃省永靖县汇⼊黄河刘家峡⽔库区，全长673公⾥，流域⾯积25527平⽅公⾥洮河流域地处青藏⾼原东北边缘和黄⼟⾼原西部，兼有这两⼤地区的特点。

下游属黄⼟丘陵沟区，约占流域⾯积27%，多为北西西⽅向，因⽽⼲流呈⼤“L”形，其转折点在由民县。

河源⾄由民县，洮河⼤体顺西秦岭⾃西向东流，经417公⾥⾄由民县后，急转西北再向北流，⼜⾏256公⾥⼊刘家峡⽔库区。

三、湟⽔湟⽔是黄河上游左岸⼀条⼤⽀流，发源于⼤阪⼭南麓青海省海晏县境，流经西宁市，于⽢肃省永靖县付⼦村汇⼊黄河，全长374公⾥，流域⾯积32863平⽅公⾥，其中约有88%的⾯积属青海省，12%的⾯积属⽢肃省。

湟⽔位于黄河流域西北隅，北界以巍峨⾼耸的祁连⼭脉与河西⾛廊⽔系相邻，南部以拉鸡⼭与黄河⼲流为界，西隔⽇⽉⼭与青海湖为邻，是⼀条清⽔河流。

四、⼤⿊河⼤⿊河位于内蒙古河套地区东北隅，是黄河上游末端⼀条⼤⽀流，发源于内蒙古⾃治区卓资县境的坝顶村，流经呼和浩特市近郊，于托克托县城附近注⼊黄河，⼲流长236公⾥，流域⾯积17673平⽅公⾥。

⾃晚更新世以来，由于盆地南边河曲到托克托间的⽀流被黄河溯源侵蚀⽽拉开，湖盆遂归⼊黄河⽔系，⼤⿊河才成为黄河的⽀流。

五、窟野河窟野河是黄河中游右岸的多沙粗沙⽀流，发源于内蒙古⾃治区东胜市的巴定沟，流向东南，于陕西省神⽊县沙峁头村注⼊黄河，⼲流长242公⾥，流域⾯积8706平⽅公⾥。

窟野河流域是黄河粗泥沙的主要来源区之⼀，对黄河下游河道淤积有严重影响。

2023—2024学年高中毕业班阶段性测试(四)地理考生注意：1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。

如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。

回答非选择题时，将答案写在答题卡上。

写在本试卷上无效。

3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、选择题：本题共25小题，每小题2分，共50分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

古浪县隶属甘肃省武威市，地处河西走廊东端，其境内南部为山林区，中部为农业区，北部为荒漠区。

图1示意古浪县产水服务(生态系统服务的重要组成部分，满足人类日常生产、生活用水需求)供需匹配类型的空间分布。

据此完成1~2题。

1.海子滩镇成为产水服务低供给区的主要影响因素是A.土壤B.植被C.天气D.河流2.横梁乡成为产水服务低需求区的主要原因是A.人口稀少B.农业发达C.交通便利D.工业集中湖北省钟祥市磷矿累计探明储量达7.44亿吨，是全国重要的磷化工基地，其重工业产值占工业总产值的70%。

2009年钟祥市被列入我国第二批资源枯竭型城市名单，2022年钟祥市入选国家级生态文明建设示范区。

据此完成3～4题。

3.钟祥市重工业发达的主要原因是A.市场广阔B.矿产资源丰富C.交通便利D.政府政策支持4.钟祥市转型过程中适宜发展的产业是A.边境贸易B.石油化工业C.房地产业D.生态旅游业2022年4月1日，《西安都市圈发展规划》正式获批，规划中提出，西安都市圈要构建“一核、两轴、多组团”的空间结构。

图2示意西安都市圈的范围。

据此完成5~6题。

5.西安都市圈的发展轴是①咸阳—西安—渭南一线②铜川—西安一线③渭南—商洛一线④庆阳—咸阳一线A.①②B.②③C.③④D.①④6.为提升西安市的辐射功能，西安都市圈适宜采取的举措是A.各市均加快建设机场B.推进城市间轨道交通建设C.加快将产业向西安集聚D.各城市产业趋同发展2023年6月11日，宁夏—湖南±800千伏特高压直流输电工程(俗称“宁电入湘”)正式开工建设，这是我国首条以输送新能源为主的电力外送大通道，是我国“西电东送”的重要组成部分。

米脂县城郊镇小桑坪段无定河右岸防洪工程初步设计1.1 基本情况拟建的米脂县城郊镇小桑坪段无定河右岸防洪工程位于陕西省米脂县南部城郊镇，距县城约5公里。

辖区沿无定河左右岸纵贯米脂县城南北，总土地面积约96平方公里，属城乡结合部，地理位置优越，交通便利，有210国道、榆绥高速公路穿境而过。

本工程主要保护对象为川台基本农田500亩。

拟建工程段没有现状护岸等防洪设施，抗洪能力薄弱。

无定河沿岸多为梁峁，右岸滩地是当地群众的基本农田和蔬菜温室大棚，一到洪水期，水流淘刷岸坎，淹没滩地，造成岸边川地坍塌损失严重，并威胁沿河基本农田及蔬菜温室大棚的安全生产。

因此，为了确保沿岸人民群众的生产、生活安全，改善当地农业生产状况，促进区域经济、社会和环境的协调发展，建设该防洪工程具有十分重大的意义。

本次设计新建防洪护岸长度855m。

1.2 水文1.2.1流域概况无定河是黄河中游较大的一级支流，也是榆林市最大河流，发源于靖边县白于山北麓，始称红柳河，向北流进入内蒙乌审旗后称为无定河，经巴图湾又弯向东流，于横山县庙口村复入陕西境内，经榆阳区上盐湾改向东南流，经米脂、绥德县城，于清涧县的河口村注入黄河。

干流全长491.2km，其中陕西省境内长385.2km。

总流域面积30261km2，河道平均比降1.8‰。

1.2.2气候、气象无定河流域位于毛乌素沙漠南缘，属温带半干旱大陆性气候，其特点春短多风，冷热剧变，风沙大。

总体上气温低、无霜期短，旱、洪、雹、冻灾害频繁，十年九旱。

流域内多年平均气温7.8～9.6℃，极端气温最高39.6℃，最低零下32.7℃。

多年平均降雨量350～500mm，由东南向西北递减，年际变化大，年内分布不均，暴雨多、强度大、有效利用率低。

多年平均蒸发量在1700～2000mm。

多年平均风速为2.5m/s。

1.2.3基本资料本工程位于丁家沟水文站上游附近，因此选丁家沟水文站为参证站。

丁家沟水文站建于1958年10月，地处陕西省绥德县张家砭乡丁家沟村，地理坐标为东经110°15′，北纬37°33′，集水面积23422km2，距河口距离129km。

新教材⾼中地理选择性必修⼆第⼆单元不同类型区域的发展第⼆单元不同类型区域的发展第⼀节⽣态脆弱地区的发展——以黄⼟⾼原地区为例(⼀)课标要求以某⽣态脆弱区为例，说明该类地区存在的环境与发展问题，以及综合治理措施。

必备知识⼀、⽣态脆弱区1.概念：⽣态脆弱区是⽣态系统的组成结构稳定性较________、抵抗外来⼲扰和维持⾃⾝稳定的能⼒较________、易于⽣态________且难以________的区域。

2.分布：我国⽣态脆弱区⼤多位于________、林牧、________等复合交错带。

⼆、黄⼟⾼原脆弱的⽣态1.黄⼟⾼原概况(1)范围：________以西、⽇⽉⼭以东、________以南、________以北。

(2)地理位置的过渡性：黄⼟⾼原地处沿海向内陆、平原向________、半湿润向________ 地区的过渡地带，⽣态环境脆弱。

2.脆弱⽣态的原因地理要素特性及表现对⽣态环境的影响⽓候较为________ 年降⽔量在400mm左右，降⽔集中________季节，且多________⾬季加剧________，________季降⽔少不利于植被恢复黄⼟⼟质________ 黄⼟以细粉沙为主，⼟质________，具有明显的________节理遇⽔易分解，容易导致⽔⼟流失地形沟壑纵横________________ 易受到________的侵蚀⼈类活动不合理的⼈类活动破坏植被，________加剧环境破坏后________复1.⽔⼟流失：⾯积________，时空分布________。

2.⾃然灾害多发：________、以及洪⽔和________引发的滑坡、泥⽯流灾害。

3.影响农业⽣产：⽔⼟流失导致耕地⾯积________，肥⼒________，⼟地⽣产⼒下降。

预习⾃测下图是我国⽔⼟流失重点区和⽣态安全战略⼯程分布⽰意图。

据此完成1～2题。

1.我国⽔⼟流失重点区⽔⼟流失严重的共同⾃然原因是 A.位于地势⼆、三级阶梯的交界处B.⽓温年较差⼤C.降⽔集中，且多暴⾬D.植被破坏严重2.对减轻长江、黄河中下游地区旱涝灾害都有重要意义的⽣态安全战略⼯程是A.③⑤B.③①C.①④D.②⑤下图反映黄河下游花园⼝站在三个不同时段内年径流量及输沙量的变化范围。

浅析2022年北江流域暴雨洪水特性◎ 周小清1，2 李伟健11.珠江水利委员会珠江水利科学研究院；2.水利部珠江河口治理与保护重点实验室摘 要：近年来，随着全球气候变化影响，我国极端天气事件呈多发频发态势，极端性、突发性、破坏性水旱灾害威胁加剧，流域性大洪水、特大洪水时有发生。

2022年5月下旬至7月上旬，受天气系统影响，北江流域发生持续性暴雨到大暴雨，北江持续发生3次编号洪水，其中第2次编号洪水发展成为仅次于1915年的特大洪水。

本文通过对流域洪水从洪水量级、洪水形态、洪峰水文要素和洪水组成与遭遇等方面进行特性分析，以期更好地掌握洪水规律。

关键词：2022年北江洪水；洪水特性；对比分析1.基本情况2022年6月中旬起，北江流域受强降雨影响，北江干流及支流武水、滃江、连江均发生大洪水。

北江第1号、第2号洪水连续发生，其中第2号洪水发展为超百年一遇特大洪水[1]，且特大洪水尚未消退之时，流域再次遭遇台风“暹芭”暴雨叠加影响，北江再次发生第3次编号洪水。

第2号洪水期间英德站超警戒水位持续165h，英德站最高水位35.97m（珠基，下同），第2号洪水期间英德站超警戒水位持续165h，北江石角站出现1924年建站以来最大实测洪水18500m3/s，英德站最高水位35.97m（珠基，下同），超过历史最高1994年7月洪水位。

北江发源于江西省信丰县石碣，自北向南贯穿广东省的北部和中部，在思贤滘与西江相通，注入珠江三角洲网河区。

思贤滘以上干流长468k m，总落差305m，河道平均比降为0.65‰。

流域面积46710k m2，整个流域呈扇形，属亚热带季风气候，流域多年平均降雨量为1800mm。

北江流域洪水发洪时间多在5～7月，具有山区河流洪水特点，洪水暴涨暴落，变幅大、历时短，峰形尖瘦而洪量相对不大。

洪水历时一般7d～15d，涨水历时一般2d～4d。

流域内有13条集雨面积超过1000km2的支流，按叶脉状排列，从东西两侧汇入干流，部分支流汇口距离比较接近，易造成洪水集中，来势凶猛。

中小流域洪水计算分析摘要：强降雨引发的山洪地质灾害，是近年来威胁人类生存及发展的重要原因。

一些中小流域上水文站点分布不均且监测资料匮乏，洪水计算方法合理性及成果有效性亟待验证。

本文以陕西省延安市吴起县乱石头川流域为例，主要阐明有关洪水计算的几种方法，其中以瞬时单位线计算结果为主，结合推理公式、分布式模型及经验公式的计算结果，通过合理性分析，对比分析适合该流域的洪水计算成果，为后期山洪预警提供有效基础数据。

关键词：山洪灾害；洪水计算；瞬时单位线引言：吴起县位于黄土高原梁状丘陵沟壑区，地处东经107°38′57″至108°32′49″，北纬36°33′33″至37°24′27″之间。

区域总面积约3791.5 km2。

境内以白于山为界，分为洛河与无定河两大水系。

吴起县年平均降雨量483.4 mm，降水量分布东南部多而西北部少，降水多集中在在夏季，年内水量变化比较大，吴起县洪水一般发生在7～9月。

吴起县特殊地形地貌和复杂的气象气候条件导致区域山洪灾害频发。

研究区内水文站点稀少，监测资料匮乏，设计洪水计算标准不一，成果合理性有待验证，因此针对无资料地区设计洪水分析研究至关重要。

1 研究方法以陕西省延安市吴起县乱石头川流域为例，流域内无实测小流域基础资料，因此设计洪水计算主要采用无资料地区的水文计算。

吴起县地处黄土高原，气候干燥，雨量较少流域土壤常处于干旱状态，暴雨历时短，强度大，时空分布极不均匀，主雨段多集中在1～2小时，产流历时一般不超过6小时。

吴起县乱石头川流域属黄土丘陵沟壑Ⅱ区，黄土层深厚，植被差，地下水埋藏深，包气带不可能达到饱和，其产流方式为“超渗产流”。

根据《陕西省中小流域设计暴雨洪水图集》吴起县属于Ⅰ2区。

在雨洪同频率的假设下，基于《延安地区实用水文手册》，设计暴雨采取图表查算法，得到各个不同频率下设计暴雨1小时、3小时、6小时、24小时的面雨量。

流域内设计暴雨历时按流域面积大小分为三级：流域面积小于100km2时设计历时采用6小时；流域面积介于100～300km2时设计历时采用12小时；流域面积介于300～1000km2时设计历时采用24小时。

第34卷第6期2023年11月㊀㊀水科学进展ADVANCES IN WATER SCIENCEVol.34,No.6Nov.2023DOI:10.14042/ki.32.1309.2023.06.003三峡水库1990 2021年洪峰沙峰异步特性分析张㊀为1,朱敬一1,薛居理1,袁㊀晶2,杨成刚2(1.武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室,湖北武汉㊀430072;2.长江水利委员会水文局,湖北武汉㊀430010)摘要:泥沙淤积问题是水库能否长期运行的关键,根据洪峰沙峰异步特性进行沙峰排沙调度是减少水库淤积㊁保持水库库容的有效手段,研究水库洪峰沙峰异步特性具有重要意义㊂针对现有分析异步特性的方法存在不能反映整体水沙过程异步情况㊁异步类型分类不明确等局限性,本文基于动态时间规整(DTW)算法,将洪峰沙峰过程图形特征数值化,进而计算异步时长并判断异步类型,以三峡水库1990 2021年的洪水过程为研究对象分析其洪峰沙峰异步特性㊂研究结果表明:三峡水库与金沙江下游梯级水库修建后,三峡水库坝前沿程各站的沙峰滞后比例增加,且距坝里程越近异步时长减小越多;与传统方法相比,DTW 算法考虑了完整的场次洪水水沙变化过程,能有效处理复杂洪水过程,适用性良好,在水库运行管理与排沙调度方面具有应用潜力与发展前景㊂关键词:洪峰;沙峰;异步特性;泥沙淤积;动态时间规整算法;三峡水库中图分类号:TV145㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1001-6791(2023)06-0850-08收稿日期:2023-07-18;网络出版日期:2023-10-27网络出版地址:https :ʊ /urlid /32.1309.P.20231027.1037.002基金项目:国家自然科学基金资助项目(U2040218);中国长江三峡集团有限公司资助项目(0704220)作者简介:张为(1979 ),男,浙江余姚人,教授,主要从事水力学及河流动力学方面研究㊂E-mail:zw97082@洪峰沙峰异步是天然河道中普遍存在的现象㊂水库蓄水运行后,由于库区水深增加,洪峰沙峰异步现象变得更为显著,直接影响着库区泥沙淤积的过程和形态,进而对水库使用寿命及其综合效益产生重要影响,因此,水库洪峰沙峰异步现象值得重点关注[1-3]㊂三峡水库为解决库区淤积问题,根据洪峰沙峰异步特性开展了汛期沙峰排沙调度试验,取得了良好成效[4-6],并将 择机启动沙峰排沙调度试验 纳入三峡水库2019年修订版调度规程㊂沙峰排沙调度主要是通过洪峰到来时拦洪削峰㊁沙峰到来时维持较大泄量排沙的调度方式以减少库区泥沙淤积[7]㊂沙峰排沙调度需要综合考虑洪峰沙峰异步特性,以制定合适的调度方案和具体排沙计划,以最大限度地减少淤积㊂由此可见,准确把握洪峰沙峰异步特性是形成水库水沙调度新方式的核心和关键,具有重要意义㊂分析洪峰沙峰异步特性主要从异步时长和异步类型2个方面进行,研究方法包括数据分析㊁数值模拟等㊂目前的研究中异步时长主要采用峰现时间相减求得,表示洪峰和沙峰的时间差㊂该方法计算便捷,物理意义直观,并在实际工程应用中取得了部分成果[8-9]㊂关于异步类型判断,常用的方法为流量 含沙量关系曲线分析法(suspended sediment concentration and flow,以下简称SSC-Q 环分析法)㊂该方法最早由Wil-liams [10]提出,将SSC-Q 曲线分为顺时针㊁逆时针㊁直线型等多种类型,分别对应不同的异步类型,目前已在黄河㊁长江等河流上有所应用[11-12]㊂SSC-Q 环分析法将流量 含沙量关系变化过程直观展示出来,有助于研究不同类型异步关系的影响因素㊂Lawler 等[13]基于SSC-Q 图像提出滞后指数HI 用来表征滞后效应的大小和方向,即计算流量涨落过程中的中值流量时刻所对应的含沙量的比值,根据其大小判断洪峰沙峰滞后类型,是基于图像判断异步类型的定量化延伸㊂近年来,针对三峡水库洪峰沙峰异步特性,学者们已经取得了一些认识,Ren 等[14]认为三峡水库库区沙峰滞后性增强发生在三峡水库蓄水后;张为等[15]提出金沙江下游梯级水库蓄水后,三峡水库洪峰沙峰异步现象加剧;张帮稳等[16]采用三维数值模型研究三峡库区洪峰沙峰异步运动规律,取得了较好的模拟结果㊂然而,目前的研究方法仍主要采用峰现时间相减和SSC-Q 环分析法,其中由于峰现时间相减只考虑了峰现时刻,忽略了整体的水沙过程,因此,一定程度上不能准确表征场㊀第6期张为,等:三峡水库1990 2021年洪峰沙峰异步特性分析851㊀次洪水过程中的水沙异步时间㊂另外,由于不同的SSC-Q曲线类型之间的界限较为模糊,以及在处理复杂洪水过程如包含多个洪峰沙峰时,或者水沙数据点较为密集时,SSC-Q环分析法适用性较差,在实际工程应用中具有局限性㊂本文采用动态时间规整(dynamic time warping,DTW)算法,以三峡水库为例,将洪峰沙峰过程异步的图形特征数值化,基于数值判断异步类型,并据此分析三峡水库异步特性变化规律,为阐明洪峰沙峰异步传播规律㊁改善水库汛期排沙调度模式提供数据基础和方法参考㊂1㊀研究区域与研究方法1.1㊀研究河段与资料本文研究河段为金沙江下游朱沱至三峡大坝下游黄陵庙河段,长约770km,选取朱沱站作为入库代表站,库区范围内选取寸滩站作为变动回水区代表站,万县站作为常年回水区代表站,庙河站作为坝前代表站,黄陵庙站作为出库代表站,各水文站距三峡大坝分别为757㊁606㊁288㊁15㊁13(坝下游)km㊂三峡水库沿程水文站分布以及水库位置如图1所示㊂选取上述5个干流水文站作为研究对象进行分析,采用的实测资料长度为1990 2021年,包含日均流量㊁日均含沙量(其中庙河㊁黄陵庙站水文数据为2003 2021年),按照洪峰流量大于20000m3/s的标准[17],从中共选取了768场场次洪水过程㊂图1㊀研究区域及水文站沿程分布Fig.1Study area and distribution of hydrological stations along the route1.2㊀研究方法动态时间规整算法主要用于分析时间序列之间的相似性㊂本文在此基础上进一步计算时间序列的整体异步时长,计算步骤为:(1)根据研究区域水文控制站的流量过程选取场次洪水,并选择洪水过程的流量和含沙量数据作为计算的基础数据,基于选取的场次洪水过程,对流量㊁含沙量过程进行量纲一化处理得到新的序列S=(s1, s2, ,s n)和Q=(q1,q2, ,q n),如图2(a)所示㊂(2)构建并计算序列S和序列Q之间的累计距离矩阵D,矩阵D中的元素D(i,j)为序列Q中元素q i与序列S中元素s j之间的累计距离,并寻找一条从D(1,1)至D(n,n),即序列S对应到序列Q的最优路径852㊀水科学进展第34卷㊀(w ),使得路径上的累计距离最小,如图2(b)所示㊂位于最优路径末端的元素D (n ,n )的大小即为DTW 距离,表征2个序列的相似度:D (i ,j )=|q i -s j |㊀㊀㊀i =1ᶱj =1|q i-s j|+min[D (i -1,j ),D (i ,j -1),D (i -1,j -1)]㊀㊀㊀i >1ɡj >1{(1)(3)基于拟合出的最优路径和基准线y =x ,进行仿射变换,绘制2个序列之间的偏差图像,如图2(c)所示,根据序列长度逐步计算每个时间时刻对应的控制面积(S i )(规定基准线以下围出图形面积为正,反之为负)㊂为考虑洪峰流量过程和非洪峰流量过程对异步类型影响的强弱,引入Sigmoid 函数对不同时刻对应的控制面积设置不同的权重(W i ):W i =1/[1+exp(-q 0i )](2)式中:q 0i 为不同时刻流量相对大小㊂根据权重和控制面积计算2个序列的总偏差值:T q -s =ðni =iW i S i /n (3)式中:T q -s 为2个序列之间的异步时长,d;n 为时间序列的数量㊂(4)计算场次洪水中流量与含沙量过程的总偏差值和DTW 距离并据此判断异步类型,考虑数据观测精度,在DTW 距离较小的前提下,总偏差值为-0.5~0.5d 时认为洪峰沙峰同步;总偏差值ȡ0.5d,认为沙峰超前于洪峰;总偏差值ɤ-0.5d,则认为沙峰滞后于洪峰㊂如果DTW 距离偏大,则表示2个序列的相似度低,认为场次洪水过程中洪峰与沙峰无明显关系㊂以寸滩站2007年7月的场次洪水为例,该场次洪水洪峰流量为36100m 3/s,沙峰含沙量为3.79kg /m 3,计算过程示意如图2所示,计算场次洪水异步时长为3.23d,表示该场次洪水过程中沙峰平均超前3.23d,DTW 距离较小,为1.48,表示洪峰与沙峰的峰型关系相似程度较高㊂图2㊀场次洪水异步时长计算Fig.2Calculation of field flood asynchronous time2　已有方法在三峡水库的适用性分析目前常用的洪峰沙峰异步特性分析方法为SSC-Q 环分析法和峰值相减法,其中SSC-Q 环分析法通过绘制所得悬移质泥沙含沙量与流量关系曲线的图像类型对异步类型进行判断㊂当洪水过程简单,如仅存在单一的洪峰沙峰时,SSC-Q 曲线可分为顺时针㊁逆时针和直线型,通常学者们认为顺时针对应沙峰超前,逆时针对应沙峰滞后,直线型对应洪峰沙峰同步[11],此时比较峰现时刻也可对应判断出洪峰沙峰的异步关系;当水沙过程复杂,如存在次级洪峰沙峰过程时,绘制出的复杂曲线类型如 8 字型曲线等尚未确立明确的超前㊀第6期张为,等:三峡水库1990 2021年洪峰沙峰异步特性分析853㊀滞后类型划分,而峰现时刻相减求出的异步时长也难以反映整体的水沙过程㊂因此,采用SSC-Q环分析法和峰现时刻相减分析洪峰沙峰异步类型时,主要集中于分析单峰型洪水的异步特性,利用数据有限㊂本文运用SSC-Q环分析法对选取出的场次洪水按照顺时针㊁逆时针㊁直线型和其他类型共4种图像类型进行分类,结果显示,4种类型占比分别为15.4%㊁28.0%㊁15.2%和41.4%,即有41.4%的场次洪水难以通过图像判断异步类型㊂以2004年8月朱沱站观测到的一场洪水过程为例,该洪水过程存在前后叠加现象,出现了次级洪峰沙峰,水沙过程线如图3(a)所示,此时SSC-Q曲线不再呈现单一回环,而是相互嵌套的绳套曲线,如图3(b)所示㊂因此,SSC-Q环分析法和峰现时刻相减可以对洪水过程进行定性分类,通过顺时针曲线㊁逆时针曲线的比例和峰现时刻前后关系定性判断洪峰超前占优或沙峰超前占优,但对于洪水过程复杂的情况仍存在较大不确定性㊂图3㊀复杂场次洪水及其SSC-Q曲线Fig.3A complex field flood and its SSC-Q curve3㊀三峡水库洪峰沙峰异步时空特征3.1㊀异步时长变化采用动态时间规整算法计算场次洪水洪峰沙峰异步时长,根据三峡水库蓄水和金沙江下游梯级水库开始蓄水的时间将1990 2021年划分为1990 2002年(三峡水库蓄水前)㊁2003 2012年(三峡水库开始蓄水至金沙江下游梯级水库运行前)和2013 2021年(金沙江下游梯级水库蓄水后)3个时期,统计各时期沿程水文站异步时长的中位数,以分析异步时长中心趋势的变化,如表1所示㊂由表1可知,三峡水库蓄水前,朱沱㊁寸滩㊁万县站异步时长中位数分别为0.11㊁0.30和0.08d,说明在天然河道条件下水动力条件充足,洪峰沙峰异步特性以同步为主,略趋于沙峰超前㊂三峡水库蓄水后,坝前水文站异步时长中位数表现为沿程减小,洪水出库后中位数略有增加但仍为负值㊂与三峡水库蓄水前相比,朱沱㊁寸滩㊁万县站异步时长中位数均有所减小,降幅沿程增加㊂上述结果表明,三峡水库的修建增强了沿程沙峰滞后性,且距三峡坝址越近影响越强,洪水经三峡水库调度出库后沙峰滞后性有所减弱㊂金沙江下游梯级水库蓄水后,三峡水库坝前沿程各水文站的异步时长中位数进一步减小,沙峰滞后性进一步增强㊂值得注意的是,坝前段庙河站异步时长中位数从-1.81d变为-3.41d,表明金沙江下游梯级水库蓄水后,在三峡水库坝前沙峰滞后性为主的基础上,沙峰滞后时间进一步增加㊂这一现象反映了在金沙江下游梯级水库和三峡水库蓄水的共同影响下,三峡库区内坝前段沙峰传播速度和洪峰传播速度差距进一步拉854㊀水科学进展第34卷㊀大,异步现象更为显著㊂综上可知,三峡水库和金沙江下游梯级水库运行后,该河段内异步时长中位数均发生不同程度的减小,该河段的场次洪水沙峰滞后性有所增强;在以维持沙峰滞后性为主要异步特性的基础上,坝前庙河站沙峰滞后时间进一步增加㊂表1㊀不同时期各水文站异步时长中位数Table1Median asynchronous time at each hydrological station in different time periods水文站时期1990 2002年2003 2012年2013 2021年朱沱0.110.09-0.23寸滩0.300.02-0.18万县0.08-0.30-0.64庙河/-1.81-3.41黄陵庙/-1.37-1.713.2㊀异步类型变化根据异步时长大小将场次洪水异步类型进行分类:异步时长T q-sȡ0.5d为沙峰超前,T q-sɤ-0.5d为沙峰滞后,-0.5<T q-s<0.5d为洪峰沙峰同步㊂研究区域内5个水文站异步类型占比如表2所示,不同时期各水文站场次洪水主要异步类型变化如表3所示㊂由统计结果可知,三峡水库蓄水前(1990 2002年),朱沱至万县站洪峰沙峰同步类型比例维持在40%左右,沙峰超前比例沿程减小,表明在天然河道情况下,异步特性以沙峰超前和同步为主,且沿程变化较小㊂表2㊀三峡水库干流水文站洪峰沙峰异步类型分布Table2Distribution of asynchronous types of flood and sediment peaks at the main stream hydrological stations ofthe Three Gorges Reservoir单位:%水文站1990 2002年2003 2012年2013 2021年T q-sȡ0.5d T q-sɤ-0.5d|T q-s|<0.5d T q-sȡ0.5d T q-sɤ-0.5d|T q-s|<0.5d T q-sȡ0.5d T q-sɤ-0.5d|T q-s|<0.5d朱沱41.319.639.141.023.135.918.634.946.5寸滩37.118.044.928.121.950.023.132.344.6万县35.124.340.621.843.634.617.853.628.6庙河///8.080.012.013.875.910.3黄陵庙/// 6.462.930.722.269.58.3表3㊀不同时期各水文站沿程场次洪水主要异步类型Table3Main asynchronous types of field floods along the range of the hydrological stations in different periods水文站时期1990 2002年2003 2012年2013 2021年朱沱沙峰超前㊁同步沙峰超前㊁同步同步㊁沙峰滞后寸滩同步㊁沙峰超前同步同步㊁沙峰滞后万县同步㊁沙峰超前沙峰滞后㊁同步沙峰滞后庙河/沙峰滞后沙峰滞后黄陵庙/沙峰滞后沙峰滞后㊀第6期张为,等:三峡水库1990 2021年洪峰沙峰异步特性分析855㊀㊀㊀三峡水库蓄水后至金沙江下游梯级水库蓄水前(2003 2012年),从朱沱至坝前庙河站,沙峰超前比例逐渐变小,这表明洪水入库后,沙峰滞后性迅速增强;在洪水传播到达坝前庙河站时,沙峰滞后类型占比达到80%,表现出极强的沙峰滞后性;洪水出库后,沙峰滞后类型占比有所减少,减小为62.9%,洪峰沙峰同步类型占比有所增加,从12.0%增加至30.7%㊂金沙江下游梯级水库蓄水后(2013 2021年),坝前段沙峰超前类型占比沿程变化为:朱沱18.6%㊁寸滩23.1%㊁万县17.8%㊁庙河13.8%,沙峰滞后性表现为沿程增强;洪水出库后,沙峰滞后类型比例略有减小,从75.9%减小至69.5%,沙峰超前类型比例从13.8%增大至22.2%,表现为沙峰滞后性减弱㊂根据表1至表3结果对庙河站和黄陵庙站场次洪水异步特性进行分析,可以发现三峡建库后和金沙江下游梯级水库修建后的2个时期内洪水从三峡水库出库后均发生了沙峰滞后类型比例下降㊁异步时长中位数增大的现象,表现出洪水出库后沙峰滞后性减弱的规律,其原因在于三峡水库蓄水以来,先后开展了汛期中小洪水调度和沙峰排沙调度试验,使得洪峰出库时间滞后㊁沙峰提前出库[18]㊂Ren等[14]采用SSC-Q环分析法对朱沱㊁寸滩㊁万县站进行分析,得到结果如表4所示,将其统计结果与本方法进行比对,可以得出2种方法所得的沙峰超前㊁沙峰滞后2种类型占比定量上略有差别,定性上相似㊂综上所述,各个时期内三峡水库坝前段沙峰滞后性沿程增强,且三峡水库和金沙江梯级水库的修建进一步增强了沙峰滞后性,洪水从三峡水库出库后沙峰滞后性减弱㊂表4㊀朱沱㊁寸滩㊁万县站SSC-Q环分析法洪峰沙峰异步类型统计Table4Asynchronous statistics of flood and sediment peaks using SSC-Q method in Zhutuo,Cuntan,and Wanxian hydrological stations单位:%水文站1990 2002年2003 2012年2013 2021年顺时针逆时针其他类型顺时针逆时针其他类型顺时针逆时针其他类型朱沱33.718.048.332.718.149.228.640.131.3寸滩34.621.144.328.620.151.323.744.032.3万县32.727.140.215.654.230.218.860.021.24㊀结㊀㊀论本文提出将动态时间规整算法应用于分析洪峰沙峰异步特性,利用三峡水库1990 2021年实测数据计算证明了该方法在洪峰沙峰异步分析中的适用性㊂主要结论如下:(1)动态时间规整算法综合了考虑洪水的水沙变化过程,通过对洪峰沙峰时间序列量纲一化处理计算异步时长,进而判断异步类型,能有效处理复杂洪水㊂计算所得异步时长量化了洪峰沙峰的异步程度,可用于分析河道内洪峰沙峰异步特征的时空变化规律㊂(2)三峡水库蓄水前,在天然河道条件下,洪峰沙峰异步特性表现为沙峰超前㊁同步为主,沿程异步特性变化不大㊂三峡水库蓄水后,入库和库区范围内洪水沙峰滞后性增强,且空间变化表现为沿程增强;出库洪水主要表现出沙峰滞后性㊂(3)金沙江下游梯级水库蓄水后,三峡水库坝前段洪峰沙峰异步特性加剧,沙峰滞后性更为显著㊂参考文献:[1]REN S,ZHANG B W,WANG W J,et al.Sedimentation and its response to management strategies of the Three Gorges Reser-voir,Yangtze River,China[J].Catena,2021,199:105096.856㊀水科学进展第34卷㊀[2]王玉璇,金中武,陈鹏,等.三峡水库汛期水沙异步特性及沙峰输移时间研究[J].长江科学院院报,2022,39(9):24-29,37.(WANG Y X,JIN Z W,CHEN P,et al.Water-sediment asynchrony and transport time of sand peak in flood season of Three Gorges Reservoir[J].Journal of Yangtze River Scientific Research Institute,2022,39(9):24-29,37.(in Chinese)) [3]LI X,REN J Q,XU Q X,et 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Implementing sediment peak discharge regulations based on the asynchronous characteristics of flood and sediment peaks is an effective measure for reducing sediment deposition and maintaining the reservoir capacity.However, existing methods for analyzing asynchronous characteristics,such as peak appearance time subtraction and SSC-Q loop analysis,are still limited in reflecting the overall asynchronous characteristics of the water-sediment process and accurately classifying asynchronous types.Here,we employ the dynamic time warping(DTW)algorithm to characterize flood event processes.We calculate the duration of asynchrony and determine the type of asynchrony by quantifying the graphical features of flood and sediment peaks.By examining flood events that occurred in the Three Gorges Reservoir(TGR)from1990to2021,we analyze the asynchronous characteristics of flood and sediment peaks in the reservoir and obtain their spatiotemporal variations.In this study,we reveal that after the construction of the TGR and the Lower Jinsha River terrace reservoirs,the proportion of the sediment peak lagging at each station along the front range of the TGR before the dam increases,and the duration of asynchrony decreases with decreasing distance from the pared to traditional methods,the entire water-sediment change process during individual flood events can be considered in the DTW method,which can be used to effectively manage complex flood processes,demonstrating wide applicability.The DTW method exhibits notable potential and prospects in reservoir operation management and scheduling.Key words:flood peaks;sediment peaks;asynchronous characteristics;sediment deposition;dynamic time warping(DTW)algorithm;Three Gorges Reservoir∗The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China(No.U2040218)and Scientific Research Project of the China Three Gorges Corporation(No.0704220).。

2020年1月第42卷第1期地下水Jan.,2020 Ground water Vol.42NO.1DOI：10.19807/ki.DXS.2020-01-056无定河中下游设计洪水研究赵云［，汪敏2（1.陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安710001；2,陕西省水文水资源勘测局，陕西西安710068）［摘要］无定河干流中下游段设计洪水，采用洪水地区组成法，推算受巴图湾、王吃堵大型水库影响的设计洪水。

区间设计洪水充分考虑不同地貌类型，釆用不同的参证站，以及相应的面积指数，计算对应区间的设计洪水。

并针对2017年无定河中下游大洪水，分析其组成规律，修正洪水系列，提出中下游段各节点设计洪水成果。

［关键词］资料一致性；还现；地区洪水组成；同频率组合法；特大洪水［中图分类号］TV122\3［文献标识码］B［文章编号］1004-1184（2020）01-0170-03无定河为黄河右岸一级支流，发源于陕西省靖边、定边、吴旗三县交界处的白于山北麓，上游称红柳河，由西向东流经内蒙古自治区鄂托克前旗、乌审旗和陕西省榆林的定边、靖边、横山、榆林、米脂、绥德等县及延安吴起、安塞、子长，于清涧县河口村汇入黄河。

流域面积30261kn?,干流全长491km,河道平均比降1.8%。

从河源至榆溪河汇入口为上游，河道长度291km,平均比降2.8%。

；汇入口以下至崔家湾为中游，河道长度108km,平均比降1.4%。

；崔家湾以下为下游段，河道长度92km,平均比降2%°。

无定河流域位于黄土高原北部，毛乌素沙地南缘，地势西南高、东南低。

流域按地形地貌特征可分为河源梁涧区、风沙区和黄土丘陵沟壑区三种类型，其中河源梁涧区位于无定河流域西南部，红柳河、芦河、大理河源头的白于山区，面积3454km',占总流域面积的11.4%,地形呈梁昴状丘陵，梁长昴大，涧地平坦，河谷深切；风沙区位于长城沿线以为，毛乌素沙漠南缘，面积16446km2,占总流域面积的54.3%,沙丘绵延，海子、滩地、沙丘交错分布，风蚀严重，水蚀较轻，地下水相对较丰富，水质良好；黄土丘陵区，位于流域东南部，无定河中下游，面积10361kn?,占总流域面积的34.3%.该区梁射起伏，沟壑纵横，坡陡沟深，地形破碎，植被稀少，土壤侵蚀严重。

吴起县边墙渠水库简介
边墙渠水库地处吴起县北部无定河流域，坝址位于吴起县长城乡边墙渠附近的古长城脚下，距县城65km，坝址以上主沟长度16km，控制流域面积93km2，该水库是以拦泥、防洪为主，兼有灌溉和养殖等综合效益的中型水库。

流域内多年平均气温7.8℃.多年平均降雨量417.9mm，多年平均蒸发量1200mm。

边墙渠水库总库容为7478万m3。

洪峰流量949 m3/s，洪量455万m3。

相应设计洪水位1459.25m。

大坝：为水坠均质土坝，水库于1970年11月动工兴建，1978年10月竣工。

现坝高72m，坝顶现状长度290m，坝顶宽10m，坝基高程1390m，最大底宽550m。

放水洞：由放水塔、放水洞、陡坡、消力池和二级陡坡组成，全长1091.4m，钢筋混凝土结构。

抽水站：抽水站位于上游左岸约600m处的南沟湾，一九七四年建成运行至今，总扬程60m，总装机225千瓦，该库设施灌溉面积8000余亩，有效灌溉面积4000余亩。

鉴于工程没有任何排洪泄水设施，加之坝体渗漏等病害严重，2004年4月至2006年11月对该库进行来除险加固。

一是对大坝进行来培厚加高2m，背水坡增设了贴坡式反滤体。

使土坝坝高72m，坝顶长300m，坝顶宽10m，迎水坡比1：2.8，背水坡比从坝顶1：3-1：5，贴坡反滤1：11，总库容达到7478万
m3。

二是2004年4月至2006年11月新建放水洞，全程1091.4m，混凝土结构。

圆筒式放水塔，洞身全长914m。

除险加固完成工程总投资2100万元。

516西安理工大学学报Journal of Xi'an University of Technology(2020)Vol36No.4DOI：10.19322/ki.issn.1006-4710.2020.04.011榆林市无资料小流域山洪灾害风险评价王陇，宋孝玉，刘雨，魏婉茵，张玲，赵新凯，胡志强(西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西西安710048)摘要：作为我国最为严重的自然灾害之一，山洪灾害一直备受社会各界的关注。

无资料小流域山洪灾害风险评价，对于提高风险区的预警预报能力、保护民众的生命财产安全、巩固脱贫攻坚成果等都具有重要的指导意义。

以陕北榆林市24个小流域为研究对象，通过设计洪水及设计洪水位分析、防洪能力确定、暴雨预警响应级别判定和临界雨量计算，定量评价每个小流域的山洪灾害风险程度。

研究结论：①榆林市24个沿河村落中，防洪能力小于5年一遇的极高风险区有2个、小于5〜20年一遇的高风险区有7个、小于20〜100年一遇的风险区有14个、大于100年一遇的低风险区有1个；②当发生暴雨蓝色预警时需要做出响应的村落有2个、暴雨黄色预警时需要响应的村落有9个、暴雨橙色预警时需要响应的村落有8个、暴雨红色预警时需要响应的村落有5个，分别占评价村落的8.3%、37.5%、33.4%、20.8%；③临界雨量的大小与村落防洪能力、土壤含水量和流域位置有关，防洪能力弱、土壤含水量大且靠近上游的村落，其临界雨量相对较小。

关键词：山洪灾害；无资料地区；设计洪水；暴雨预警响应；临界雨量中图分类号：TV122；X43文献标志码：A文章编号：10()64710(2020)04051607Risk assessment on mountain flood disasters in a small watershed without data in Yulin City WANG Long,SONG Xiaoyu,TJU Yu,WEI Wanyin,ZHANG Ling,ZHAO Xinkai,HU Zhiqiang(State Key Laboratory of Eco-hydraulcs in Northwest Arid Region of China,Xi'an University of Technology,Xian710048,China.)Abstract:As one of the most,serious natural disasters in China,mountain flood has been con­cerned by all sectors of society.The risk assessment,on mountain flood disaster in the small watershed without,data is of great,significance for improving the ability of early warning and fore­casting in risk areas,protecting the safety of people's lives and property,consolidating the a­chievements of poverty alleviation and so on.In this study,24small watersheds in Yulin north­ern Shaanxi were studied.Design flood and design flood level analysis,flood control capacity determination,rainstorm early warning response level determination and critical rainfall calcula­tion were carried out.in sequence,with the risk degree of each small watershed quantitatively de­scribed,and the critical rainfall value determined.The conclusions are as follows:©among the 24villages along the river in Yulin,there are2extremely high risk areas with flood control capac­ity less than5-year return period,7high-risk areas with5-20-year return period,14risk areas with20-100-year return period,and1low-risk area with more than100-year return period;②when the blue rainstorm warning is issued,there are2villages that,need to respond,9villagesneed to respond to rainstorm ye l ow warning,8vi l ages need to respond to rainstorm orange warning,and5villages need to respond to rainstorm red warning,each accounting for8.3%,37.5%,33.4%,and20.8%of the evaluated villages.This indicator can provide direct,guidancefor the start,of flood control and transfer work for villages along the river；③the critical rainfall is收稿日期：2020-09-25；网络出版日期：2020-10-26网络出版地址：https：//ki.nct/kcms/dcti/61.1294.N.20201023.1843.012.html基金项目：陕西省防汛抗旱总指挥部办公室资助项目(104481018029)第一作者：王陇，男，硕士生，研究方向为水文学及水资源。

一、概述黄河发源于青海省巴颜喀拉山北麓的约古宗列盆地，流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南、山东九省区，在山东省垦利县注入渤海，全长5464km。

黄河流域位于北纬320~420，东经960~1190之间，西起巴颜喀拉山，东临渤海，北界阴山，南至秦岭，总面积79.49×104km2（包括黄河内流区4.23×104km2）。

从河道长度和流域面积看，黄河为中国的第二大河。

黄河流域地势是三级阶梯逐渐下降的构架。

最高一级阶梯是流域西部的青海高原，平均海拔4000m以上，有一系列西北——东南向的山脉，许多山峰终年冰雪，河谷与山脉的相对高差达1500~2000m；第二阶梯大致以太行山为东界，海拔1000~2000m。

主要地理单元有黄河河套平原，鄂尔多斯高原、黄土高原以及秦岭和太行山系；第三阶梯自太行山系以东直至滨海，由黄河下游冲积平原和鲁中丘陵组成。

冲积平原海拔均在100m以下，鲁中丘陵海拔在400~1000m，泰山主峰海拔则达1524m。

根据主要自然地理条件，将整个黄河流域分为青海高原区，宁蒙灌区，阿（拉善）鄂（尔多斯）沙漠草原区，黄土高原区，汾（河）渭（河）地堑谷地区，崤熊（耳）太（行）山区，下游冲积平原区，鲁中地垒山岳区等区域。

其中北起长城，南界秦岭，西抵日月山，东至太行山的黄土高原区是黄河泥沙的主要源地，这里塬、梁、峁地貌错综复杂，沟壑密布，坡陡沟深，植被稀少，在暴雨径流作用下极易形成水力侵蚀产沙和重力滑塌产沙，发育其间的水系沟谷不仅是径流的汇集路线，也是泥沙输移的通道。

阿鄂沙漠草原区风蚀、水蚀产沙也较严重，特别在高原倾向黄河的水系沟谷地带，常产生积沙泻溜、崖壁崩倒的强烈产沙现象，使河道出现高含沙水流。

宁蒙灌区、汾渭地堑谷地和下游冲积平原是黄河泥沙的主要沉积带。

流经其间的黄河青铜峡至头道拐河段，龙门至潼关河段和孟津至河口河段都是最著名的淤积河段。

这些河段滩阔槽浅，河势游荡，河床逐年抬升，常发生小流量、高水位、大漫滩现象。