灌河口盐、悬沙通量的分解及时空特征

●Vol.31,No.122013年12月中国资源综合利用China Resources Comprehensive Utilization灌河流域面积约8000km 2,包括江苏省连云港、盐城、淮安、宿迁4市10个县区,是苏北地区最大的入海潮汐河流。

灌河口海域地处旗台咀—废黄河口,位于连云港市南端,盐城市北端,处于江苏省沿海开发核心地带。

灌河口海域属湿润季风气候区,冬季受西伯利亚冷空气控制,干旱少雨,气温偏低,盛行偏北风;夏季受西太平洋副热带高压与东南季风控制,温、湿度偏高,盛行东南风。

1监测方法1.1监测时间与点位于2012年8月和2013年1月对灌河口海域进行两次水质现状调查;共布设30个近岸海域水质监测站位。

1.2监测项目监测项目有pH 值、盐度、浊度、悬浮物、化学需氧量、溶解氧、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、活性磷酸盐、总氮、总磷、石油类、总汞、铜、铅、镉、锌、铬、砷、叶绿素a 等21项。

1.3样品采集首先在现场采集水样,然后带回实验室进行测定。

样品采集、保存和分析均按中华人民共和国国家标准《海洋监测规范》(GB17378-1998)和《海洋调查规范》(GB12763-1991)规范程序执行[1-2]。

2分析与评价2.1综合污染指数评价采用综合污染指数法对灌河口近岸海域主要灌河口海域水质现状与评价崔彩霞,花卫华,袁广旺,矫新明,方南娟,吕赢,张晓昱,毛成责(江苏省海涂研究中心;江苏省海洋环境监测预报中心,南京210036)摘要:按照海洋调查与监测规范要求,对灌河口海域进行水质现状调查。

依据所取得的监测数据,应用综合污染指数法和富营养化指数法对灌河口海域环境质量现状进行科学评价。

结果表明,58.3%的海水水质监测站位高富营养化,首要污染物为无机氮和活性磷酸盐。

入海河口附近富营养化程度较高,水体污染程度较为严重。

关键词:海水水质;现状调查;富营养化;灌河口中图分类号:X834文献标识码:A文章编号:1008-9500(2013)12-0041-04Survey and Evaluation on Water Quality of Coastal Area inGuanhe EstuaryCui Caixia ,Hua Weihua ,Yuan Guangwang ,Jiao Xinming ,Fang Nanjuan ,Lu Ying ,Zhang Xiaoyu ,Mao Chengze(Tidal Flat Research Center of Jiangsu Province,Marine Environmental Monitoring Forcasting Center of Jiangsu Province,Nanjing 210036,China)Abstract :According to the requirement of marine survey and monitoring standards ,we carried out the investigation on the water quality status of Guanhe estuary.Based on the monitoring data,the present environmental situation of Guanhe estuary was analyzed by Comprehensive Pollution Index and Eutrophication Index methods.The results show that 58.3%of the waterquality are high eutrophication,and the major pollutants are inorganicnitrogen and active phosphate.The degree of eutrophication is highand the water pollution is serious near the entrance of the sea.Keywords :seawater quality;survey;eutrophication;guanhe estuary 收稿日期:2013-09-09基金项目:江苏省海涂围垦关键技术研究与应用示范(201205005);海域使用金省级分层项目—“江苏重点海域海洋环境容量研究”。

《干旱区浅水富营养化湖泊氮、磷营养盐时空分布及迁移通量研究》篇一摘要：本文以干旱区浅水富营养化湖泊为研究对象，通过对其氮、磷营养盐的时空分布特征及迁移通量的研究，探讨了湖泊富营养化的成因及其环境影响。

本文通过实地采样、实验室分析等方法，系统分析了湖泊氮、磷营养盐的分布规律和迁移路径，为湖泊生态修复和环境保护提供了科学依据。

一、引言干旱区浅水湖泊因其独特的水文特征和生态环境，往往成为富营养化问题的重灾区。

氮、磷等营养盐的输入和积累是导致湖泊富营养化的主要因素。

本文旨在探究干旱区浅水富营养化湖泊中氮、磷营养盐的时空分布特征及迁移通量，以期为湖泊生态修复和环境保护提供科学支持。

二、研究区域与方法本研究选取了位于干旱区的某浅水富营养化湖泊作为研究对象，通过实地采样、实验室分析等方法，对湖泊中氮、磷营养盐的分布及迁移进行了系统研究。

采样时间覆盖了全年各个季节，以捕捉到营养盐分布的时空变化。

实验室分析采用了标准的水质分析方法，对氮、磷等营养盐进行了精确测定。

三、氮、磷营养盐的时空分布特征1. 氮营养盐的时空分布通过对全年的采样分析，发现湖泊中氮营养盐的分布呈现出明显的季节性变化。

春季和夏季，由于水温升高和生物活动的增加，氮营养盐的浓度较高；而到了秋季和冬季，由于生物活动的减少和水温的降低，氮营养盐的浓度相对较低。

在空间分布上，近岸区域由于人类活动的影响，氮营养盐的浓度较高。

2. 磷营养盐的时空分布与氮营养盐相似，磷营养盐的分布也呈现出明显的季节性变化。

在春季和夏季，由于生物活动强烈，磷营养盐的消耗较快，浓度相对较低；而在秋季和冬季，由于生物活动减弱，磷营养盐的浓度相对较高。

在空间分布上，湖泊深水区的磷营养盐浓度较高。

四、氮、磷营养盐的迁移通量通过对湖泊水流动力学的分析，发现氮、磷营养盐主要通过河流输入、湖流输送、底泥释放等途径进行迁移。

其中，河流输入是氮、磷营养盐的主要来源，湖流输送则是营养盐在湖泊内部迁移的主要方式。

长江河口盐沼湿地酸挥发性硫化物的时空分布特征及影响因素王永杰;郑祥民;周立旻;翟立群;钱鹏;吴永红【摘要】以长江河口典型潮间带(崇明东滩湿地)不同地貌单元植被根际柱样沉积物(0～33 cm)为研究对象,探讨了长江河口潮间带表层沉积环境中酸挥发性硫化物(AVS)的时空间变化特征及其与环境因子的关系.结果表明,不同植被根际沉积物中AVS含量存在显著季节变化,表现为:互花米草大于海三棱蔗草和芦苇.各采样点根际沉积物中AVS含量垂向变化为:高潮滩芦苇,随深度的增加而降低；中潮滩互花米草与海三棱蔗草,随深度的增加先增大后减小,且在地面下约20 cm处显著增大.Pearson相关分析表明,沉积物中AVS含量与＜16 μm的颗粒物、有机碳含量及含水率之间不存在简单的正相关关系.根际沉积物中AVS含量的时空变化可能受潮汐、植被生长等因素的综合影响,其时空变化特征反映了长江河口潮滩复杂多变的氧化还原条件.与芦苇和海三棱蔗草相比,入侵物种互花米草对沉积物中硫酸盐异化还原有显著影响,其可能改变了潮滩湿地生态系统原有的氧化-还原生物地球化学循环过程.%In order to investigate spatial and seasonal variation of acid volatile sulfide (AVS) in salt marsh and its influence factors, several cores of the rhizosphere sediments (0~33 cm) were collected from different landforms of the intertidal zone in Dongtan wetland of Chongming Island, the Yangtze River estuary. The results demonstrate that AVS concentrations obviously vary with season in different rhizosphere sediments. AVS concentrations are greater in the rhizosphere of Spartina alterniflora than in the rhizospheres of both Scirpus mariqueter and Phragmites australis throughout the growing seasons. The distribution pattern of AVS concentrations shows a rapid decrease with depth in therhizosphere of P. australis, but another profile, i.e. rapidly increase with depth at first and then decrease, is presented for both 5. alterniflora and S. mariqueter rhizospheres. Pearson correlation analysis shows that no obvious positive correlation is observed between AVS concentrations and fine-grain particle percent (< 16 urn), TOC, and water content of sediments. Spatial and seasonal variations of AVS in the rhizosphere sediments are probably influenced by some factors, such as tide and vegetation growth. So it can be used to reveal complex redox conditions in the salt marsh of Yangtze River estuary Compared to P. australis and S. mariqueter, the invading exotic species 5. alterniflora has an obvious influence on the sulfate reduction in sediments, which possibly change the biogeochemical cycle of salt marsh ecosystem.【期刊名称】《地球化学》【年(卷),期】2012(041)002【总页数】8页(P158-165)【关键词】盐沼湿地;酸挥发性硫化物(AVS);互花米草;长江河口【作者】王永杰;郑祥民;周立旻;翟立群;钱鹏;吴永红【作者单位】华东师范大学资源与环境科学学院地理系,上海200062;华东师范大学资源与环境科学学院地理系,上海200062;华东师范大学资源与环境科学学院地理系,上海200062;华东师范大学资源与环境科学学院地理系,上海200062;华东师范大学资源与环境科学学院地理系,上海200062;南通大学地理科学学院,江苏南通226019;华东师范大学资源与环境科学学院地理系,上海200062;闽江学院地理科学系,福建福州 350108【正文语种】中文【中图分类】P5950 引言沉积物厌氧环境中, 在微生物作用下, 有机质的降解过程伴随着硫酸盐异化还原作用造成硫化物大量积累[1-2]。

新水沙形势下长江口悬沙浓度的时空分布研究杨海飞; 张鹏【期刊名称】《《人民长江》》【年(卷),期】2019(050)010【总页数】5页(P37-41)【关键词】悬沙浓度; 时空分布; 波动趋势; 上游来沙; 长江口【作者】杨海飞; 张鹏【作者单位】长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局上海 200136; 上海市海洋环境监测预报中心上海200062【正文语种】中文【中图分类】TV148长江口是我国最大的河流入海口，长江每年输海泥沙约4.35亿t(大通站，1951～2000年)，其中约99%均为细颗粒悬浮泥沙[1-2]。

细颗粒的悬浮泥沙在河口地区极易再悬浮、搬运和重新沉降，给河口地区的港口和航道工程带来很大困扰[3-4]。

此外，上游输送的细颗粒泥沙表面还易粘附污染物和营养盐，富集于河口，对长江口水环境造成很大影响[5]。

几十年来因防洪、发电和航运等需求，长江流域建成超过50 000座水库，其中影响最大、最受关注的就是2003年建成蓄水的三峡水库。

相比于建坝前(1986～2002年：3.40亿t)，长江的入海输沙量在建坝后(2003～2016年：1.40亿t)减少约60%[6]。

在此新水沙形势下，长江河口三角洲的响应研究成为当下地学的研究热点，而长江口悬沙浓度的研究无疑是其中尤为重要的一环。

在河口地区，悬沙浓度是水动力作用驱使下，泥沙再悬浮能力的直接体现。

悬沙浓度的大小决定了淤积量的大小，而淤积量与侵蚀量的竞争则决定了底床是净淤积还是侵蚀[7]。

部分学者通过局地取样、遥感影像反演和现场仪器观测等手段，在长江口区域开展了悬沙浓度的时空变化和再悬浮研究[8-10]。

基于表层悬沙浓度数据，陈沈良等(2004)发现杭州湾水域悬沙浓度要明显高于长江口区域，滩浒测站表层悬沙浓度约为1.6 kg/m3，约为同期徐六泾水文站的12倍[8]。

杨忠勇等(2017)对长江口南港某横断面进行5个定点水沙观测，得出南港南侧主槽的悬沙浓度要低于北侧副槽，且悬沙浓度的波动频率为半日分潮波动频率的2倍[9]。

《干旱区浅水富营养化湖泊氮、磷营养盐时空分布及迁移通量研究》篇一摘要：本文针对干旱区浅水富营养化湖泊的氮、磷营养盐的时空分布特征及迁移通量进行了系统研究。

通过对湖泊水体及底泥的采样分析，探讨了营养盐的空间变化规律及时间动态特征，并对其迁移转化过程进行了深入探讨。

研究结果表明，氮、磷营养盐的分布与迁移对湖泊富营养化有着重要影响。

一、引言干旱区浅水湖泊因其独特的水文特征和生态环境，往往成为富营养化的高风险区域。

随着气候变化和人类活动的加剧，干旱区浅水湖泊的富营养化问题日益突出。

氮、磷等营养盐是导致湖泊富营养化的主要因素之一。

因此，对干旱区浅水富营养化湖泊中氮、磷营养盐的时空分布及迁移通量进行研究，对于理解湖泊生态系统的演变过程、预测湖泊富营养化趋势以及制定有效的管理措施具有重要意义。

二、研究区域与方法本研究选取了位于干旱区的某浅水富营养化湖泊作为研究对象。

通过设置不同深度和位置的采样点，采集水样和底泥样品。

利用化学分析方法测定水体和底泥中氮、磷营养盐的含量。

同时，结合遥感技术和水文学方法，分析营养盐的时空分布特征及迁移通量。

三、氮、磷营养盐的时空分布特征1. 空间分布特征：研究发现在湖泊的不同区域，氮、磷营养盐的含量存在显著差异。

靠近湖岸和入湖口处的营养盐含量较高，而湖心区域则相对较低。

这主要与人类活动、水体流动和底泥释放等因素有关。

2. 时间动态特征：在季节变化上，氮、磷营养盐的含量呈现出明显的季节性变化。

通常在春季和夏季达到高峰，而在秋冬季节则相对较低。

这与人为排放、生物活动及气象因素等有关。

四、氮、磷营养盐的迁移通量本研究通过水文学方法和模型分析，发现氮、磷营养盐主要通过河流输入、降雨输入、底泥释放和生物活动等途径进入水体。

其中，河流输入是主要的氮、磷来源，而底泥释放则在特定条件下成为重要的内源营养盐来源。

此外，风力和水流的作用也会影响营养盐的迁移和扩散。

五、结论与讨论本研究表明，干旱区浅水富营养化湖泊中氮、磷营养盐的时空分布特征及迁移通量受到多种因素的影响。

河口海岸泥沙数学模型研究河口海岸是地球上一种独特而重要的地理环境，具有复杂的动力和物质输运过程。

其中，泥沙输运是河口海岸过程的重要部分，它影响着河口海岸的形态、地貌和生态系统的功能。

为了更好地理解和预测河口海岸的行为，我们构建并研究了一个新型的泥沙数学模型。

我们的模型基于以下假设：河口海岸的泥沙输运主要受到水文条件、地形和海洋环境的影响。

我们用一系列偏微分方程来表达这个系统，包括水流速度、泥沙浓度、地形变化等。

我们还考虑了泥沙的沉积和侵蚀，以及与周围环境的相互作用。

我们选取了一个具体的河口海岸作为案例，将我们的模型应用于此，以检验其有效性和准确性。

通过与实地观测数据进行比较，我们的模型在预测泥沙输运、沉积和侵蚀方面表现出良好的性能。

这表明我们的模型可以有效地应用于实际问题的解决。

我们的模型具有几个主要的优点。

它考虑了多种影响因素，如水流、泥沙浓度、地形等。

我们的模型具有良好的灵活性，可以适用于不同的河口海岸环境。

然而，我们的模型还有一些局限性，例如在处理一些极端环境条件时，可能需要更复杂的物理机制和更精确的参数设定。

我们的河口海岸泥沙数学模型提供了一种有效的工具，可以帮助我们理解和预测河口海岸的行为。

尽管还有改进的空间，但这个模型已经展示出其在研究和应用中的重要价值。

希望我们的工作能为未来河口海岸研究提供有价值的参考和启示。

我们将继续研究和改进我们的数学模型，以更好地理解和预测河口海岸的行为。

我们将以下几个方面：一是提高模型的精度和适应性，以应对更复杂的环境条件和需求；二是将模型与其他相关模型进行集成，形成更完整的河口海岸系统模型；三是加强模型的验证和测试，以确保其准确性和可靠性。

我们也将利用先进的计算技术和算法，提高模型的计算效率和性能。

这将使我们能够更有效地解决实际问题，并为河口海岸的研究和管理提供更强大的支持。

河口海岸泥沙数学模型研究是一项富有挑战性和实用性的工作。

通过建立和应用数学模型，我们可以更好地理解和预测河口海岸的行为，为相关研究和应用提供有力的支持。

长江口水动力学及其泥沙运输规律一、长江口概况：长江河口地处我国东部沿海，受到来自流域径流、泥沙和外海潮流、成水入侵、风、波浪及河口科氏力和复杂地形等绪多园了的影响，动力条件多变，泥沙输运复杂。

从陆海相互作用的角度看，长江河口至少存在几个水沙特性不同的典型河段，而每个典型河段又存在不同性质的界面，如：大通河段(潮区界)、江阴河段(潮流界)、徐六径河段(盐水入侵界)、拦门沙河段(涨落潮流优势转换界面)、口外海滨区(泥沙向海扩散的外边界和长江冲淡水扩散的外边界)。

每个典型河段及关键界而都涉及到物质和能量的传输；每个典型河段及关键界面都有其固有性质，且相互影响，可以说河口过程在很大程度上被发生在每个典型河段的界面上各种现象所制约。

二、水动力方程及验证1、长江口水动力过程的研究进展（长江口水动力过程的研究进展）在过去20多年中, 长江口水动力过程研究成果大量来自河口海岸学家、物理海洋学家、海岸工程师、环境流体力学家的文献、著作。

本文的目的是力图把这些文献(以正式发表的文献为准,不包括研究报告)汇集起来,对长江口潮流、余流、波浪、盐水入侵的研究进行总结, 究竟我们对长江口水动力过程了解多少?究竟长江口水动力过程还有哪些问题值得研究?1.1 长江口余流、环流、水团、长江冲淡水基于现场实测资料, 胡辉等1985年对长江口外海滨余流的运动变化特性进行了一定的研究。

研究结果表明: 长江口外余流约为潮流的1/ 2～1/ 5 , 上层余流以向东为主, 中层余流多偏北, 底层余流有偏西的趋势。

径流是长江口外上层余流的重要组成部分,并以冲淡水的形式存在; 中、下层余流则与台湾暖流的顶托和牵引有关。

王康、苏纪兰1987年研究了长江口南港的横向环流、垂直环流及其对悬移质输运的影响。

在前人基础上导出了长江口相对观测层次的物质断面传输公式,增加了反映环流及振荡切变的各种相互关系的有关项。

基于现场观测资料,Wang等1990年研究了长江口水团、长江冲淡水团等的基本特征。

第44卷第1期2024年2月水土保持通报B u l l e t i no 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 .44,N o .1F e b .,2024收稿日期:2023-05-05 修回日期:2023-07-26资助项目:国家自然科学基金面上项目 工业磁性球粒在陆架海的分布格局与沉积效应 (42376163号);山东省自然科学基金(Z R 2022M D 109);科技基础资源调查专项(2022F Y 202402);国家重点研发计划项目(2016Y F C 0402602) 第一作者:郑慧玲(1994 ),女(汉族),山西省临汾市人,博士研究生,研究方向为海洋沉积学㊂E m a i l :1317650102@q q .c o m ㊂ 通信作者:王永红(1969 ),女(汉族),山东省青岛市人,教授,博士生导师,主要从事海洋地质和环境研究㊂E m a i l :y o n g h o n gw@o u c .e d u .c n ㊂1960 2020年黄河㊁长江㊁珠江入海水沙通量演变特征郑慧玲1,王永红1,2,3(1.中国海洋大学海洋地球科学学院,山东青岛266100;2.中国海洋大学海洋地球科学学院,海底科学与探测技术教育部重点实验室,山东青岛266100;3.青岛海洋科学与技术试点国家实验室,山东青岛266237)摘 要:[目的]基于动态更新数据综合对比中国三大河流入海水沙通量的特征,为流域开发和管理提供依据㊂[方法]收集黄河(利津站)㊁长江(大通站)㊁珠江(高要站㊁石角站㊁博罗站)5个水文控制站1960 2020年实测数据,采用滑动平均法㊁P e t t i t t 检验法㊁双累积曲线法以及小波变换分别对水沙通量的趋势性㊁变异性㊁周期性特征进行分析,采用交叉小波变换和小波相干谱探究径流量和泥沙量的共振周期与相干性㊂[结果]近60a 黄河㊁长江㊁珠江入海水沙通量均发生了明显变化,黄河径流量和泥沙量在1986年突变减少,泥沙量在1997年二次突变减少;长江和珠江入海径流量未发生变异,泥沙量分别于1992,1999年突变减少㊂这三大河流入海水沙具有显著的年际和年代际周期特征,年代际共同演化周期分别集中于1980年以前㊁1990年以前和2000年以前㊂年际共同演化周期为5a , 丰 枯 转换频繁㊂交叉小波分析结果显示,黄河㊁长江和珠江的入海径流量和泥沙量在1965 1975年具有显著的1~3a 的共振周期,以正相位演变为主㊂[结论]中国三大河流入海水沙具有显著的趋势性㊁变异性和周期性特征,可以据此进行的流域开发和管理更有效㊂关键词:水沙通量;趋势性;突变性;周期性;交叉小波变换文献标识码:A 文章编号:1000-288X (2024)01-0147-11中图分类号:P 333文献参数:郑慧玲,王永红.1960 2020年黄河㊁长江㊁珠江入海水沙通量演变特征[J ].水土保持通报,2024,44(1):147-157.D O I :10.13961/j .c n k i .s t b c t b .2024.01.016;Z h e n g H u i l i n g ,W a n g Y o n g h o n g.E v o l u t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f r u n o f f a n d s e d i m e n t f l u x e s o fY e l l o wR i v e r ,Y a n g t z eR i v e r a n dP e a r l R i v e r i n t o s e a d u r i n g 1960 2020[J ].B u l l e t i no f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n ,2024,44(1):147-157.E v o l u t i o nC h a r a c t e r i s t i c s o fR u n o f f a n dS e d i m e n tF l u x e s o fY e l l o wR i v e r,Y a n g t z eR i v e r a n dP e a r lR i v e r i n t o S e aD u r i n g 1960 2020Z h e n g H u i l i n g 1,W a n g Y o n g h o n g1,2,3(1.C o l l e g e o f M a r i n eG e o s c i e n c e s ,O c e a nU n i v e r s i t y o f C h i n a ,Q i n g d a o ,S h a n d o n g 266100,C h i n a ;2.K e y L a b o f S u b m a r i n eG e o s c i e n c e s a n dP r o s p e c t i n g T e c h n i q u e s ,M O EC h i n a ,C o l l e g e o f Ma r i n e G e o s c i e n c e s ,O c e a nU n i v e r s i t y o f C h i n a ,Q i n g d a o ,S h a n d o n g 266100,C h i n a ;3.L ab o r a t o r y o f M a r i n eG e o l o g y an d E n v i r o n m e n t ,Q i n g d a oN a t i o n a lL a b o r a t o r y f o rM a r i n eS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,Q i n g d a o ,S h a n d o n g 266237,C h i n a )A b s t r a c t :[O b j e c t i v e ]R u n o f f a n ds e d i m e n t c h a r a c t e r i s t i c so f t h r e e r i v e r s i nC h i n aw e r ec o m pa r e db a s e do n d a t au p d a t e dd y n a m ic a l l y ,i no rde r t o p r o v i d eab a s i sf o rb a s i nd e v e l o p m e n ta n d m a n ag e m e n t .[M e th o d s ]R u n o f f a n d s e di m e n t d a t a f o r t h eY e l l o w R i v e r (L ij i ns t a t i o n ),Y a n g t z eR i v e r (D a t o n g s t a t i o n ),a n dP e a r l R i v e r (G a o y a o ,S h i j i a o ,B o l u o s t a t i o n s )f r o m1960t o 2020w e r eu s e dw i t h t h em o v i n g a v e r a gem e t h o d ,t h e P e t t i t t t e s t m e t h o d ,t h ed o u b l e m a s sc u r v e m e t h o d ,a n dt h ew a v e l e t t r a n s f o r m m e t h o dt os t u d y th et r e n d ,m u t a g e n i c i t y ,a n d p e r i o d i c i t y c h a r a c t e r i s t i c so fr u n o f fa n ds e d i m e n tf l u x e s .A d d i t i o n a l l y ,t h ec r o s s w a v e l e t t r a n s f o r ma n dw a v e l e t c o h e r e n c es p e c t r u m w e r eu s e dt o i n v e s t i ga t et h er e s o n a n c e p e r i o da n dc o h e r e n c eo f r u n o f f a n d s e d i m e n t f l u x .[R e s u l t s ]T h e r u n o f f a n d s e d i m e n t f l u x e s o f t h eY e l l o w R i v e r ,Y a n g t z eR i v e r a n d P e a r lR i v e r i n t os e a sh a v eu n d e r g o n es i g n i f i c a n td e c l i n e sd u r i n g th e p a s t60y e a r s .R u n o f fa n ds 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 r d e c r e a s e d i n 1986,a n d t h e s e d i m e n t v o l u m e d e c r e a s e d a b r u p t l y a ga i n i n 1997.R u n o f f o f t h eY a n g t z eR i v e r a n dP e a r l R i v e r f l u c t u a t e d a n d t h e s e d i m e n t d i s c h a r g e d e c r e a s e d ab r u p t l yi n 1992a n d 1999,r e s p e c t i v e l y .T h e r u n o f f a n d s e d i m e n t c h a n g e s f o r t h e t h r e e r i v e r sw e r e c h a r a c t e r i z e d b y s i gn i f i c a n ti n t e r a n n u a l a n d i n t e r d e c a d a l c y c l e s.S p e c i f i c a l l y,t h e i n t e r d e c a d a l c o-e v o l u t i o nc y c l e so f r u n o f f a n ds e d i m e n t i n t h e Y e l l o w R i v e r,Y a n g t z e R i v e r,a n d P e a r lR i v e r w e r ec o n c e n t r a t e d b e f o r e1980,1990,a n d2000, r e s p e c t i v e l y,a n dt h ei n t e r a n n u a lc o-e v o l u t i o nc y c l e w a sf i v e y e a r s,w i t hf r e q u e n t a b u n d a n c e-d e p l e t i o n t r a n s i t i o n s.T h e r e s u l t s o f t h e c r o s sw a v e l e t a n a l y s i s s h o w e d t h a t t h e r u n o f f a n d s e d i m e n t o f t h e t h r e e r i v e r s e x h i b i t e d a s i g n i f i c a n t1 3y e a r r e s o n a n c e c y c l ew i t h p r e d o m i n a n t l yp o s i t i v e p h a s e e v o l u t i o nd u r i n g1965 1975.[C o n c l u s i o n]T h er u n o f fa n ds e d i m e n t f l u x e s i n t ot h es e ao f t h et h r e e m a j o rr i v e r so fC h i n a w e r e c h a r a c t e r i z e db y s i g n i f i c a n tt r e n d,m u t a g e n i c i t y,a n d p e r i o d i c i t y.E f f e c t i v e w a t e r s h e d d e v e l o p m e n ta n d m a n a g e m e n t c o u l db em o r e e f f e c t i v eb a s e do n t h e s e r e s u l t s.K e y w o r d s:r u n o f f a n d s e d i m e n t f l u x;t r e n d;m u t a g e n i c i t y;p e r i o d i c i t y;c r o s sw a v e l e t t r a n s f o r m作为连接陆地和海洋的纽带,河流每年携带约2.00ˑ1010t泥沙进入海洋[1],这对于河道㊁三角洲和河口地貌的塑造有重大影响[2]㊂与此同时,水沙输移会携带大量生物和化学污染物到达河口,一定程度上破坏了河口和近海岸地区的生态环境[3]㊂近几十年来,人类活动和气候变化显著影响了河流的自然过程,导致河流入海泥沙减少,三角洲被侵蚀的现象成为全球关注的话题㊂对于河流入海泥沙变化的研究是国际地圈生物圈计划(i n t e r n a t i o n a l g e o s p h e r e-b i o s p h e r e p r o g r a m,I G B P)及其核心项目海岸带陆海相互作用(l a n do c e a n i n t e r a c t i o n i n t h e c o a s t a l z o n e,L O I C Z)的目标[4],亦有助于理解河流三角洲的演化㊂已有研究表明河流的年径流量和泥沙量波动变化[5-7],以黄河㊁长江和珠江为例,作为中国最大的三条河流,其变化过程影响着西太平洋的淡水和泥沙输送量㊂同时,受人口增长和经济发展的影响,黄河㊁长江和珠江的开发利用程度相对较高㊂地理区位及人类活动的差异导致三大河流水沙演化模式各异㊂L i u F e n g等[8]的研究表明,20世纪50年代至21世纪初期,三大河流(黄河㊁长江㊁珠江)径流量的年减少量仅为6.00ˑ108m3,下降趋势不显著,而总输沙量则显著下降,年减少量达3.11ˑ107t;研究时段内黄河泥沙量对海洋的贡献率由71.8%下降至37.0%,长江和珠江泥沙通量对海洋的贡献分别由24.2%和4.0%上升至53.0%和10.0%;最重要的是径流量和输沙量的年际变化受到厄尔尼诺/南方涛动等气候振荡的影响,输沙量的长期下降趋势则主要受人类活动影响㊂褚忠信等[9]对比黄河和长江流域降水与径流的关系,结果显示长江的径流量主要受降水的影响,其径流周期与降水周期关系密切,而黄河的径流量在人类活动的影响下,周期性趋势不显著㊂这些研究的时间较早,受研究目标和方法的影响,新时期三大河流入海水沙的趋势性㊁变异性和周期性演化特征仍需补充完善㊂中国河流总输沙量的变化影响东亚超级三角洲的演化,进而影响西太平洋大陆架的环境变化,这一过程的影响机制较为复杂㊂河流的径流量和泥沙量是动态变化的,通过对其动态过程的分析可以探知自然环境和人类活动影响的水文时间序列变化㊂此外,黄河㊁长江㊁珠江分处在不同的气候区,流域范围内的社会经济发展状况也显著不同,由此形成了水沙变化的不同模式㊂21世纪以来,人类活动影响的河流径流量和输沙量呈现新的变化特征,基于动态更新的水沙数据,分析不同河流水沙的变化特征具有科学和现实意义㊂本文收集黄河(利津站)㊁长江(大通站)㊁珠江(高要站㊁石角站㊁博罗站)5个水文站1960 2020年的水沙资料,应用滑动平均法㊁P e t t i t t检验法㊁双累积曲线法等对三大河流入海径流量和泥沙量的趋势性㊁年际变异性特征进行讨论;同时利用M o r l e t小波分析包括交叉小波分析和小波相干性对水沙过程的周期性特征进行探讨㊂本文的研究结果一方面可以综合对比三大河流水沙的动态特征,另一方面可以为流域开发和管理提供理论依据㊂1研究区域黄河㊁长江㊁珠江自北至南分布,是中国的三大河流,总计向海洋输送的淡水㊁泥沙及溶解固体分别占世界总量的3%,9%和7%[10]㊂黄河和长江发源于青藏高原,干流长度分别为5464和6397k m,流域面积约7.50ˑ105和1.80ˑ106k m2㊂珠江发源于云贵高原,全长2400k m,流域面积约4.50ˑ105k m2(图1)㊂黄河以头道拐和花园口为界分为上游㊁中游和下游,突出特点是 水少沙多,水沙异源 ,水量约占全国河流径流量的2%,主要来自上游兰州站以上流域,泥沙主要来自中游黄土高原地区,约占总泥沙量的90%[11]㊂下游利津站是河流入海的最后一个水文站,位于山东省利津县,控制着黄河入海的水沙量㊂长江以宜昌和湖口为界分为三段,约一半的径流和泥沙来自宜昌上游㊂下游区大通站位于安徽省池州市,基本不受潮流影响(控制流域占全流域总面积的94%),是长江入海水沙的参考站㊂珠江是一个复合型水系,有西江㊁北江和东江三条主要支流㊂其中西江是最大的支流,径流量和泥沙量分别占珠江总水量和沙量的841水土保持通报第44卷77%和89%,北江次之,东江的径流量和含沙量最低㊂西江和北江经思贤滘汇入珠江三角洲,东江在东莞市石龙镇汇入珠江三角洲,汇流前的主要水文控制站分别是高要站(西江)㊁石角站(北江)和博罗站(东江)㊂图1黄河㊁长江㊁珠江流域区位图F i g.1S c h e m a t i cm a p o fY e l l o wR i v e r,Y a n g t z eR i v e r a n dP e a r lR i v e r b a s i n2材料与方法2.1数据来源黄河㊁长江㊁珠江入海口5个水文站20世纪60年代至2020年的年径流量和泥沙量数据来源于中华人民共和国水利部(h t t p:ʊm w r.g o v.c n/)㊁‘中国河流泥沙公报“㊁中国水利部黄河水利委员会(历史测量数据,h t t p:ʊw w w.y r c c.g o v.c n/)㊁长江水文网(h t t p:ʊw w w.c j h.c o m.c n/i n d e x.h t m l)㊁华东师范大学(历史保存数据)㊁广东省水文局(历史测量数据,h t t p:ʊs l t.g d.g o v.c n/)㊁中山大学(历史保存数据)㊂统计年份见表1㊂3条河流主要大坝建设数据(表2)来源于中国大坝工程学会网站(h t t p:ʊw w w.c h i n c o l d.o r g.c n/)㊂2.2研究方法研究采用滑动平均法㊁双累积曲线法㊁P e t t i t t突变检验法对水沙序列的趋势性和变异点进行分析,周期性特征分析采用小波变换,另外,研究借助交叉小波分析和小波相干谱对径流量和泥沙量的共振周期与相干性进行探讨㊂滑动平均法应用M a t l a b进行数据分析,主要思路是将时间序列x1,x2 x n的几个前期值和后期值取平均,求出新的序列y t㊂计算公式[12-13]为:y=12k+1ðk i=-k x t+i(1)式中:y t表示新序列;k为滑动平均尺度;x t+i表示参与此次生成新序列的旧序列值;k=1时,y t为3a 滑动平均值,k=2时,y t为5a滑动平均值㊂表1黄河㊁长江㊁珠江下游水文站历史水沙统计年份T a b l e1R u n o f f a n d s e d i m e n t d a t a o f5h y d r o l o g i c a l s t a t i o n s i n Y e l l o w,Y a n g t z e a n dP e a r lR i v e r河流水文站经纬度水沙统计年份黄河利津118ʎ18'18ᵡE,37ʎ31'20ᵡN1960 2020长江大通117ʎ36'43ᵡE,30ʎ46'41ᵡN1950 2020高要112ʎ27'13ᵡE,23ʎ02'43ᵡN珠江石角112ʎ56'59ᵡE,23ʎ33'39ᵡN1960 2020博罗114ʎ17'42ᵡE,23ʎ09'50ᵡN注:‘河流泥沙公报“中的泥沙量是指悬移质部分,不包括推移质㊂双累积曲线法适用于检验两个相关累积变量,主要检测长期水文气象要素趋势的一致性和变化㊂这种方法要求两个变量之间的相关性高,且呈比例关系[14]㊂两个相关变量的连续累积值绘制在一起,如果曲线是一条直线,则变量之间呈比例变化,直线的斜率表示两个变量的相关程度;如果曲线的斜率在某一点发生变化,表明两个变量的关系改变[15-16]㊂文中的数据分析借助E x c e l和O r i g i n完成㊂P e t t i t t突变检验借助M a t l a b进行分析,假设序列长度为T,变化点为t,把假设序列划分为前后两段,即两样本为x1,x2 x t和x t+1,x t+2 x T, P e t t i t t突变检验的本质是检验序列中的两个样本是否来自于同一个样本的M a n n-W h i t n e y统计量[17]㊂统计量U t的计算公式为:U t,n=U t-1,n+ðh j=1s g n(x i-x j)(t=2 n)(2)其中:x i-x j>0;s g n(x i-x j)=1;x i-x j=0;s g n(x i-x j)=0;x i-x j<0;s g n(x i-x j)=-1㊂式中:U t,n为统计量,s g n为符号函数㊂通过U t,n序列的最大值定义统计量K t,n表示最可能的突变点:K t,n=m a x|U t,n|(1ɤtɤn)(3)建立检验统计量p判别相关概率突变点的显著性:p=2e-6K2t,nn2+n3(4)令α为置信度,当p<α时,认为检测出的变异点为显著突变点㊂941第1期郑慧玲等:1960 2020年黄河㊁长江㊁珠江入海水沙通量演变特征表2 黄河㊁长江㊁珠江流域历史较大规模大坝建设T a b l e 2 L a r g e s c a l e d a m s i nY e l l o w ,Y a n gt z e a n d P e a r lR i v e r b a s i n流域水库名称库容量/108m 3建成时间黄河流域青铜峡6.061967上游干流刘家峡571969龙羊峡2471986李家峡16.51997三门峡1621961中游干流万家寨8.961998小浪底126.52000长江流域金沙江干流溪洛渡126.72007向家坝51.92012金沙江支流二滩582000升钟13.91982嘉陵江支流宝珠寺25.51998碧口5.21976岷江干流紫坪铺11.12002岷江支流瀑布沟53.92009龚嘴3.71979鸭河口13.21960汉江干流丹江口290.51968安康25.91993汉江支流黄龙滩11.61978构皮滩55.62008乌江干流乌江渡231983洪家渡49.52002湘江东江91.51986沅江五强溪421996凤滩17.31979资水柘溪36.61962澧水江垭17.41998赣江万安22.21990鄱阳湖水系支流柘林79.21972洪门121961长江干流葛洲坝15.81981三峡3932003珠江流域大王滩5.851960明江那板7.021960西津301964澄碧河11.31966西江大化9.641982鲁布革1.111988岩滩33.81992天生桥1081997百色562006龙滩2732006南水12.431971北江长湖1.491973锦江1.91990飞来峡19.51999新丰江138.961962东江枫树坝19.41973白盆珠12.21985小波变换是时间和频率的局部化分析,通过伸缩平移运算对信号(函数)逐步进行多尺度细化,进而分析信号的多层次时间结构和局部特征㊂本文选用复小波函数M o r l e t 小波作为基函数研究3大河流入海水沙的周期变化特征㊂对于给定的能量有限信号f (t )ɪL (R ),其连续小波变换为[12]: W f (a ,b )=|a |-1/2ʏR f (t ) φ(t -b a)d t (5)式中:W f (a ,b )为小波变换系数;f (t )为一个信号或平方可积函数;a ,b ɪR ;a ʂ0,a 为伸缩尺度;b 为平移参数㊂将小波系数的平方值在b 域上积分,得小波方差为:v a r (a )=ʏ+ɕ-ɕ|W f (a ,b )|2d b (6)交叉小波分析(c r o s sw a v e l e t t r a n s f o r m ,XWT )将交叉谱分析和小波变换相结合[18],从多时间尺度分析两个具有一定物理关系的时间序列在时频域中的共振周期及相位关系㊂交叉小波谱用于在时间 频率空间中找到时间序列里周期性强度一致的区域㊂计算公式为:W X Y n =W X n W y *n(7)式中:X n 和Y n 表示两个时间序列;W y *n为Y n 序列小波变换系数的复共轭,交叉小波功率|W X Yn |值越大,两者在不同时频域上的相关性越显著㊂小波相干性(w a v e l e t c o h e r e n c e ,WT C )用来反映两个时间序列在时频空间的相干程度,小波相干谱用于在时间 频率空间中找到两个时间序列共同变化的区域㊂计算公式为:R 2n (s )=|S s -1W X Y n (s ) |2S s -1|W X n (s )|2 ㊃S s -1|W y n (s )|2(8)式中:S 被称为平滑算子;S s -1|W X Y n (s )|2为两时间序列在某一频率下波振幅的交叉积;S s -1|W Xn(s )|2 和S s -1|W Y n (s )|2分别表示振动波X 和Y 的振幅㊂3 结果与分析3.1 水沙通量趋势及突变分析为分析黄河㊁长江㊁珠江入海水沙通量的趋势,分别对其入海水文控制站监测的水沙时间序列做趋势分析和滑动平均值检验(图2)㊂结果显示黄河入海径流量波动最大,珠江次之,长江最小;泥沙量均显著下降㊂具体来看,黄河入海径流量均值为2.61ˑ1010m3,1960 1986年平均值较高,处在波动的偏高期,1987 2002年,入海径流量减少,处在波动的偏低期,2003 2020年,入海径流量增加,处在波动的平051 水土保持通报 第44卷稳期;入海泥沙量均值为5.30ˑ108t,整体波动下降㊂长江入海径流量均值为8.98ˑ1011m3,变化过程相对平稳;入海泥沙量的均值为3.53ˑ108t,2000年以前相对平稳,之后泥沙量显著下降㊂珠江入海径流量的均值为2.18ˑ1011m3,变化过程比长江显著;入海泥沙量的均值为6.30ˑ107t,1960 1998年,入海泥沙平均值为8.10ˑ107t,1998年以后,入海泥沙均值减少为3.00ˑ107t㊂黄河㊁长江㊁珠江的入海水沙波动变化,在此基础上,通过双累积曲线法㊁P e t t i t t检验法确定径流量和泥沙量的突变年份㊂黄河入海水沙的双累积曲线斜率由249.91变为75.66,转折点为1997年,表明入海泥沙在1997年之后减少㊂P e t t i t t检验显示,入海径流量的统计值于1976 1997年超过0.01显著水平线,1986年达峰值;泥沙量的统计值在1976 2008年超过0.01显著水平线,分别于1986,1997年达峰值㊂综合两种方法判断1986年为黄河入海水沙的突变年份,1997年泥沙量二次突变减少㊂1960 2020年,黄河入海水沙受到自然(气候变化)和人类活动(修建水库㊁进行水土保持㊁干流引水)的广泛影响[19]㊂1970年之前,黄河入海水沙主要受气候变化的影响,随着刘家峡㊁龙羊峡㊁青铜峡㊁小浪底等水利枢纽的建设,入海水沙逐渐被水库控制㊂截至1986年,上游水库累积库容量3.10ˑ1010m3[20],对黄河入海水沙的调控作用明显,统计显示,1986 2020年平均入海泥沙仅为1960 1986年的21.9%, 1986年为黄河入海水沙的突变年㊂此外,20世纪50年代后期黄河流域开始水土保持和流域治理,截至1998年底,黄土高原地区进行的坡耕地改建水平梯田,建设其他类型基本农田,营造水土保持林,人工种草等措施治理面积达1.73ˑ105k m2㊂实测资料显示,70年代以来,水土保持措施多年平均减少入黄泥沙3.00ˑ108t㊂与此同时,1950 2000年利津站多年实测输沙量8.39ˑ108t(2000年中国河流泥沙公报,中华人民共和国水利部h t t p:ʊw w w.m w r.g o v.c n/i nde x.h t m l)㊂1970 1997年水土保持措施影响下的减沙量占利津站总输沙量的36.75%,成为黄河入海泥沙二次突变减少的主要原因㊂长江入海水沙的双累积曲线斜率由5.24变为2.09,转折点出现在1992年,表明入海泥沙在1992年之后减少㊂P e t t i t t检验中,径流量的统计曲线值未超过0.5显著水平线,表明入海径流量未发生显著变化;泥沙量的统计曲线值于1965 2012年超过0.01显著水平线,1992年达峰值㊂综合判断长江入海径流量保持相对稳定,未发生明显变异,泥沙量在1992年突变减少㊂长江流域的气候类型为亚热带季风性湿润气候,多年降水量稳定,受其影响的入海径流量未发生明显变异[21-22]㊂不同于径流量的变化趋势,多年来泥沙量显著下降,主要受到多种人类活动的影响㊂1960s 1990s,长江干支流修建了14座大型水库,累积库容量6.36ˑ1010m3,对入海泥沙的拦截量达55%㊂此外,20世纪80年代末期在金沙江下游及毕节地区㊁嘉陵江中下游㊁陇南陕南地区和三峡库区 四大片 实施长江上游水土保持重点防治工程( 长治 工程)㊂1994年以后,重点防治区逐步扩展到中游的丹江口库区㊁洞庭湖水系㊁鄱阳湖水系和大别山南麓诸水系[23]㊂截至第五期(1999 2003年)项目完成,该工程减少土壤侵蚀量6.00ˑ107t/a,1989 1992年减沙量约1.80ˑ108t[24-25]㊂人类活动影响下,地表覆被变化的累积作用导致长江入海泥沙于1992年突变减少㊂珠江入海水沙的双累积曲线斜率由3.80变为1.28,转折点出现在1999年,表明入海泥沙在1999年之后减少㊂P e t t i t t检验显示,珠江入海径流量的统计值未超过0.5显著水平线,表明径流量未发生显著变化;入海泥沙量的统计值于1984 2010年超过0.01显著水平线,1999年达峰值㊂综合判断,珠江入海径流量未发生明显变异,泥沙量在1999年突变减少㊂珠江流域在亚热带季风气候类型影响下多年降水相对稳定,入海径流量未发生明显变化[21-22]㊂泥沙量的减少受大坝建设㊁水土保持以及挖砂活动的影响㊂1992年,珠江支流西江建成了岩滩水库,导致泥沙量以1.00ˑ107t/a的速率沉积[26],1997年天生桥水库建成,库容量约为岩滩水库的3倍,拦截了西江支流的大量泥沙㊂与此同时,西江流域进行的水土保持措施[27]和挖砂行为[28]减少了入海泥沙㊂北江于1999年建成飞来峡大坝,库容量约2.00ˑ109m3,拦沙效果明显㊂20世纪80年代中期开始,在国家水土保持政策的引导下,北江流域森林覆盖率由73%增至77%[29],固沙作用明显㊂此外,东江上游修建的新丰江水库㊁枫树坝水库和白盆珠水库对其水沙过程有着重要的调蓄作用[30]㊂20世纪90年代以来广泛开展的水土保持措施使得东江流域的植被覆盖率从30%提高到65%,入海泥沙减少至3.50ˑ106~4.00ˑ106t/a[31]㊂1998 2008年在博罗站附近进行的大规模挖砂行为导致泥沙量显著减少[28]㊂西㊁北㊁东江流域的水库建设㊁水土保持以及挖砂活动使得珠江整体的泥沙量于1999年突变减少㊂151第1期郑慧玲等:1960 2020年黄河㊁长江㊁珠江入海水沙通量演变特征图2黄河㊁长江㊁珠江入海径流量和泥沙量变化趋势图㊁双累积曲线图㊁P e t t i t t检验图F i g.2T r e n d i n r u n o f f a n d s e d i m e n t,d o u b l e c u m u l a t i v e c u r v e,P e t t i t t s t e s t o fY e l l o wR i v e r,Y a n g t z eR i v e r a n dP e a r lR i v e r入海泥沙量的急剧减少会影响下游三角洲的形貌特征㊂以黄河三角洲为例,1999年小浪底水库建成后,下游河道泥沙在2000年减少了约1.38ˑ109t,导致黄河三角洲被严重侵蚀[32]㊂2002年黄河调水调沙工程实施以来,入海泥沙的变化幅度减小,三角洲向海推进的速率减缓㊂长江三角洲在三峡大坝建成后亦经历了侵蚀过程,2003年大坝运行以来,宜昌站和大通站泥沙通量的下降速率分别为4.90ˑ107t/a (9.9%)和1.43ˑ108t/a(33.5%),导致中下游河道的侵蚀率达6.10ˑ107t/a[33]㊂珠江河道和三角洲的地貌于20世纪90年代发生变化,西江㊁北江和东江的河床分别下降了0.59~1.73m,0.34~4.43m和1.77~6.48m[34],此外,泥沙含量的下降也导致三角洲的扩张速度放缓[35]㊂在气候变化和广泛人类活动的影响下,黄河㊁长江和珠江三角洲面临着被破坏的风险,随着水坝建设㊁流域引水㊁挖砂等活动的持续进行,预计未来三大河流入海泥沙通量将进一步减少,掌握其入海水沙的变化特征有助于因地制宜采取措251水土保持通报第44卷施对河流三角洲进行保护[8]㊂3.2水沙通量多时间尺度特征本文采用M o r l e t小波分析对1960 2020年黄河㊁长江㊁珠江入海水沙时间序列进行多时间尺度特征分析㊂图3为小波系数时频分布图和小波方差图,时频分布图主要反映水沙序列不同时间尺度的周期及在时间域中的分布,据此判断径流量和泥沙量的变化趋势;小波方差图指示对各序列变化起主要作用的周期,即主周期,小波方差值越大,表明该时间尺度振荡越强,周期越显著㊂黄河利津站小波方差图显示,径流量的主周期分别是38,15,20,4a,小波系数时频分布图(图3)显示,径流量在32~48,12~20a范围内周期变化明显㊂32~48a内,1960 2010年经历了两次 丰 枯 变化,之后振荡趋势减弱;12~20a内,1960 1990年经历了三次 枯 丰 变化,之后振荡趋势减弱㊂泥沙量的主周期分别是20,55,5,38a㊂16~24a内, 1960 1980年经历了两次 枯 丰 变化,1980年以后,振荡周期明显减弱㊂整体来看,黄河入海水沙在年代际尺度上具有一致的演变周期,20和38a,20世纪80年代以前入海水沙共同振荡的周期性趋势较强,之后共同振荡趋势减弱㊂年际尺度上,黄河入海水沙具有4~5a的变化周期,振荡频繁,趋势较缓㊂图3黄河㊁长江㊁珠江径流量㊁泥沙量小波系数时频和方差图F i g.3W a v e l e t a n a l y s i s o f r u n o f f a n d s e d i m e n t o f t h eY e l l o wR i v e r,Y a n g t z eR i v e r a n dP e a r lR i v e r长江大通站小波方差图显示,径流量的主周期分别是35,57,11,5a,小波系数时频分布图显示,径流量在32~40,8~16a范围内存在明显的周期变化㊂32~40a的周期具有全局性,存在于径流的整个阶段,1950 2020年入海径流大致经历了三次 丰 枯 转换期,未来预计将进入丰水阶段㊂8~16a周期的整体振荡较微弱,径流量的 丰 枯 变化频繁, 1990年以后变化不显著㊂泥沙量的主周期分别是55,44,14,29,5a㊂40~60a内,1955 1990年大致经历了一次 丰 枯 变化,之后振荡周期减弱㊂24~ 32,12~20a尺度上,泥沙量 丰 枯 变化频繁, 20世纪90年代以后,转换周期更加趋缓㊂整体来351第1期郑慧玲等:1960 2020年黄河㊁长江㊁珠江入海水沙通量演变特征看,长江入海水沙在年代际尺度上的演变周期具有较强一致性,57(55a)和11(14a),以1990年为界,之前入海径流量和泥沙量的 丰 枯 变化较频繁,之后振荡趋势明显减弱㊂年际尺度上,长江入海水沙具有5a的变化周期,振荡频繁,趋势不明显㊂珠江水沙序列的小波方差图显示,径流量的主周期为36,54,24,12,5a,小波系数时频分布图显示,径流量在32~40,48~56,16~28a范围内周期变化明显㊂32~40a周期具有全局性,存在于径流的整个阶段,第一主周期36a的变化中,径流量平均周期为23a,大致经历了三次 丰 枯 变化;48~56a范围内,径流经历了 丰 枯 丰 的变化过程;16~28a 范围内,径流量的振荡趋势减弱,主要集中于1964 2005年,2005年之后变化不明显㊂泥沙量的主周期为54,23,43,13,5a㊂16~30a内,入海泥沙大致经历了三次 枯 丰 转化,变化时间集中于1960 2000年,之后振荡趋势减弱;12~16a范围内,入海泥沙 丰 枯 转化频繁,1960 2000年大致经历了五次变化,之后振荡趋势明显趋缓;32~48a范围内,泥沙振荡周期较缓,大致经历了两次 丰 枯 变化, 2000 2020年的变化趋势有所增强㊂整体来看,珠江入海水沙在年代际尺度上具有一致的演变周期, 54,24(23a)和12(13a),21世纪之前入海水沙共同振荡的周期性趋势较强,之后入海径流量的周期性规律仍较明显,入海泥沙的规律性减弱㊂年际尺度上,珠江入海水沙具有5a的变化周期,整体变化频繁,振荡趋势不显著㊂综合来看,黄河㊁长江㊁珠江入海水沙的长期演变过程具有显著的年际和年代际尺度周期㊂年代际尺度上,三条河流入海径流量和泥沙量的演变周期具有较强的一致性,黄河水沙共振周期过程集中于1980年以前,长江集中于1990年以前,珠江在2000年以前水沙共同演变趋势性较强㊂年代际尺度上水沙变化周期的差异主要受流域范围内大规模人类活动影响㊂年际尺度上,三条河流入海水沙具有5a的变化周期,径流量和泥沙量的 丰 枯 转换较频繁㊂3.3水沙通量的共振周期对1960 2020年黄河㊁长江㊁珠江入海水沙进行交叉小波分析,图4为径流量和泥沙量的交叉小波谱和小波相干谱㊂箭头方向表示两者之间的相位关系,由左至右表示正相位,由右至左表示反相位,黑色粗实线表示两者之间达到了95%的红噪声检验,黑色细实线为小波影响锥线(C O I),该曲线以外区域由于受到边缘效应而不予考虑[36]㊂交叉小波功率谱颜色越深,对应时域内的频率越强,小波相干谱颜色越深,表明二者之间的相干性越强㊂黄河入海径流量与泥沙量的XWT显示,1963 1974年,径流量和泥沙量在1~4a范围内通过了95%的显著性检验,1985 1991年,在5~6a范围内通过了95%显著性检验,二者呈正相位关系㊂W T C显示,径流量和泥沙量在整个时频空间高能量区内存在显著的共振周期,且高能量区的显著相关性远大于低能量区㊂8~15a周期在整个时间段内均通过95%的显著性检验(两端时间受边界影响),且二者以正相位为主,说明黄河入海水沙演变特征具有极强的一致性㊂长江入海径流量与泥沙量XWT显示,1967 1975年,径流量和泥沙量在1~3a范围内通过了95%的显著性检验,1972 1990年,在6~10a范围内通过了95%的显著性检验,二者呈正相位关系㊂WT C显示,长江入海径流量和泥沙量在1~3,6~ 14a范围内具有相干性,其中,1~3a的周期在1995 2012年通过95%的显著性检验,6~14a的周期在1964 2004年亦通过了95%的显著性检验,二者以正相位关系为主,表明长江入海水沙在相应时段内的演变特征是一致的㊂珠江入海径流量和泥沙量XWT显示,1964 1977年,径流量和泥沙量在1~3a范围内通过了95%的显著性检验,1991 2000年,二者在3~5a范围内通过了95%的显著性检验,以正相位为主㊂WT C显示,珠江入海水沙在整个时频空间高能量区存在显著的共振周期,且高能量区显著相关性大于低能量区,其中,1~5,8~15a的周期相干性较强,1~ 5a的周期在整个时间段内通过95%的显著性检验(两端时间受边界影响),8~15a的周期在1975 2000年通过了95%的显著性检验,二者以正相位关系为主,表明珠江入海水沙演变特征具有极强的一致性㊂交叉小波分析表明1960 2020年黄河入海水沙分别在1~4,5~6a范围内具有共同的振荡周期,显著性区域分别集中在1963 1974年和1985 1991年;长江入海水沙分别在1~3,6~10a范围内具有共同振荡周期,显著性区域集中在1967 1975年和1972 1990年;珠江入海水沙分别在1~3,3~5a范围内具有共同振荡周期,显著性区域集中在1964 1977年和1991 2000年㊂综合来看,黄河㊁长江㊁珠江的入海水沙在年际尺度上具有共同的振荡周期,其中,1~3a的周期通过95%的显著性水平,径流量和泥沙量周期演变的一致范围是20世纪60年代中期到20世纪70年代中期㊂小波相干谱分析表明,三大河流入海水沙以正相位关系为主,研究时段内,黄河在8~15a范围内,径流量和泥沙量的相位关系最显著;长江在近50a(1964 2004年)的过程中,径流量和泥沙量正向显著相关的周期为6~14a,另外在451水土保持通报第44卷。