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Characteristics and influencing factors of greenhouse gas emissions from reservoirs in the Yellow River Basin:A Meta-analysis

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Science China Earth Sciences 2024年第7期67卷 2210-2225页

作者： Shurui HUANG Peijia ZHANG Wenxiu ZHENG Jiajia ZHANG Yang LI Yuanjian WANG enhui jiang Shaoda LIU Xinghui XIA State Key Laboratory of Water Environment Simulation School of EnvironmentBeijing Normal UniversityBeijing 00875China Yellow River Institute of Hydraulic Research Yellow River Conservancy CommissionZhengzhou 450003China

Reservoir construction and operation profoundly alter the hydrological,hydrodynamic,and carbon and nitrogen cycling processes of ***,current research still lacks a systematic understanding of the characteristics of greenhouse gas(GHG)emissions from reservoirs in arid/semi-arid *** study integrates existing monitoring data to discuss the characteristics of GHG emissions from reservoirs in the Yellow River Basin and illustrate the controlling factors and underlying mechanism of these *** results indicate that while CO_(2) emission flux from reservoirs is lower than that from river channels,the emission fluxes of CH_(4) and N_(2)O are 1.9 times and 10 times those from rivers,respectively,indicating that the emission of GHG with stronger radiative effect is significantly enhanced in *** to the reservoirs in humid climates(e.g.,the Three Gorges Reservoir),reservoirs in the Yellow River Basin exhibit relatively lower emissions of CO_(2) and CH_4 due to lower organic matter concentrations,but significantly higher N_(2)O emissions due to higher nitrogen *** Carlo simulations for 237 reservoirs in the Yellow River Basin showed that total emission of the three GHGs is 3.05 Tg CO_(2)-eq yr^(-1),accounting for 0.39% of the total emission from global reservoirs and lower than the area percentage of the basin(0.53%).This study has important implications on revealing the GHG emission characteristics and control mechanisms of reservoirs in arid/semi-arid regions.

关键词： Yellow River Basin Reservoir Greenhouse gas Emission flux Water quality

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跌坎溯源冲刷的影响因素与两种发展模式

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中国科学：技术科学 2024年第7期54卷 1390-1398页

作者：杨飞王远见江恩慧黄河水利委员会黄河水利科学研究院郑州450003 水利部黄河下游河道与河口治理重点实验室郑州450003

水位降至水库淤积三角洲顶点高程以下时,顶点处形成的跌坎溯源冲刷是动态的河流裂点.本文采用水沙动力学模型模拟室内水槽试验和实际大型水库中的跌坎溯源冲刷过程.水槽试验模拟结果能够较好地反演非黏性沙跌坎的快速衰减过程和黏性沙... 详细信息

水位降至水库淤积三角洲顶点高程以下时,顶点处形成的跌坎溯源冲刷是动态的河流裂点.本文采用水沙动力学模型模拟室内水槽试验和实际大型水库中的跌坎溯源冲刷过程.水槽试验模拟结果能够较好地反演非黏性沙跌坎的快速衰减过程和黏性沙跌坎的持续稳定溯源冲刷过程.非黏性沙跌坎冲刷后河床坡度较大且大于上游顶坡,跌坎快速衰减.黏性沙跌坎中水流切应力超过临界起动切应力的部分才能产生冲刷,最大冲刷位置靠近跌坎底部,使得跌坎能够持续稳定存在.对于小浪底水库的淤积三角洲,黏性沙跌坎在2020年汛期低水位运行时呈现逐渐衰减的溯源冲刷过程,模型较为准确地模拟了该跌坎的位置变化与冲刷塑造的淤积纵剖面.实际大尺度黏性沙跌坎与水槽试验中非黏性沙跌坎的溯源冲刷过程更为接近.结合数值模拟算例可以确定跌坎存在两种溯源发展模式:衰减型跌坎和增强型跌坎.两者塑造的地形差异明显,增强型跌坎下游河床坡度比上游要缓,而衰减型跌坎相反.非黏性沙跌坎属于衰减型跌坎.跌坎高度、跌坎顶坡坡度、泥沙粒径、单宽流量等控制变量均存在阈值,使得跌坎在衰减型和增强型之间变化.

关键词：溯源冲刷水库三角洲衰减型跌坎增强型跌坎黏性沙

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小浪底水库运行以来对黄河下游河道河床演变特性的影响

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水利学报 2024年第5期55卷 505-515页

作者：王远见王强刘彦晖刘刚江恩慧黄河水利科学研究院水利部黄河下游河道与河口治理重点实验室河南郑州450003 河南省湖库功能恢复与维持工程技术研究中心河南郑州450003

小浪底水库自1999年10月下闸蓄水,23年来深刻改变了进入黄河下游河道的径流泥沙过程,进而引起了下游河道的再造床。本研究以1960—2022年长序列水文泥沙、断面地形、遥感影像等多源资料为基础,从径流泥沙、冲淤演变、形态调整三个方面... 详细信息

小浪底水库自1999年10月下闸蓄水,23年来深刻改变了进入黄河下游河道的径流泥沙过程,进而引起了下游河道的再造床。本研究以1960—2022年长序列水文泥沙、断面地形、遥感影像等多源资料为基础,从径流泥沙、冲淤演变、形态调整三个方面阐明了小浪底水库运行以来对下游河道河床演变特性的影响。结果表明:(1)水库拦沙效果显著,下泄水量在年内分配更加均匀、沙量则向汛期更加集中;大流量和高含沙事件的严重程度和发生频率均有所降低;悬沙调整不明显,床沙粗化显著。(2)扭转了黄河下游河道持续淤积的趋势,冲淤调整主要发生在花园口至高村的游荡性河段;冲刷效率持续下降,主槽过流能力得到显著恢复。(3)游荡性河段横断面形态向窄深发展,二级悬河发育得到有效缓解,整体河势处于相对稳定状态。研究成果丰富了多沙河流修建水库对下游河道影响的科学认识,也可为小浪底水库优化调度提供科技支撑。

关键词：径流泥沙冲淤演变形态特征游荡性河段黄河下游

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基于黄河流域系统治理的水库多目标调度约束阈值研究

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水利学报 2024年第6期55卷 631-642,665页

作者：田世民江恩慧王远见赵高磊景永才李凌琪黄河水利科学研究院河南郑州450003 河南省黄河流域生态环境保护与修复重点实验室河南郑州450003 河南省黄河水生态环境工程技术研究中心河南郑州450003

水库是流域水沙调控以及水资源优化配置的重要抓手,黄河流域的水库调度最初以防洪减淤为目标。新形势下,黄河流域面临不断变化的来水来沙条件、库区-河道边界约束、区域社会经济发展和生态环境需求等,黄河流域亟需基于系统治理理念,突... 详细信息

水库是流域水沙调控以及水资源优化配置的重要抓手,黄河流域的水库调度最初以防洪减淤为目标。新形势下,黄河流域面临不断变化的来水来沙条件、库区-河道边界约束、区域社会经济发展和生态环境需求等,黄河流域亟需基于系统治理理念,突出流域系统可持续运行的水库多目标协同调度。本文依据流域系统科学理论和方法,通过资料分析、数据挖掘、关联度识别、回归分析等方法,筛选了黄河流域系统中行洪输沙、社会经济、生态环境各子系统表征指标,阐明了黄河上、中、下游不同河段多维约束因子的演变过程,揭示了黄河干流调控体系主要约束因子的相互作用关系,提出了基于多目标协同的黄河干流水库调度约束因子阈值,为黄河流域水库多目标协同调度提供科技支撑。

关键词：水库调度多维约束多目标协同流域系统

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小浪底水库对接时机与对接水位的库区调控效应

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人民黄河 2024年第2期46卷 29-31,37页

作者：杨飞王若水王远见江恩慧黄河水利科学研究院水利部黄河下游河道与河口治理重点实验室河南郑州450003 河南省湖库功能恢复与维持工程技术研究中心河南郑州450003 华北水利水电大学水利学院河南郑州450045

如何运用水库群联合调度发挥最大的排沙效益是水沙调控的关键技术难题。选择2023年汛前黄河调水调沙时期三门峡水库和小浪底水库联合调度运用为对象,分析两库不同对接时机与对接水位的小浪底水库进出库水沙过程,量化两库间不同对接时机... 详细信息

如何运用水库群联合调度发挥最大的排沙效益是水沙调控的关键技术难题。选择2023年汛前黄河调水调沙时期三门峡水库和小浪底水库联合调度运用为对象,分析两库不同对接时机与对接水位的小浪底水库进出库水沙过程,量化两库间不同对接时机与对接水位的水沙调控效应。三门峡水库自身蓄水量较小、调水能力有限,通过改变三门峡泄流出库时机,产生的小浪底库区冲刷效果差异较大。随着对接水位的降低,库区冲刷量逐渐增加。随着三门峡水库相对起泄时间的推迟,库区冲刷量呈现先增加后减少的趋势。

关键词：对接时机对接水位水沙调控小浪底水库三门峡水库

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黄河和永定河治与管的异同及战略思考

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中国水利 2024年第3期 20-24页

作者：江恩慧张向萍曹永涛李军华屈博郝林钢黄河水利委员会黄河水利科学研究院郑州450003 水利部黄河下游河道与河口治理重点实验室郑州450003

黄河和永定河自然禀赋相似,在我国经济社会高质量发展和生态安全战略实施中地位重要,在治理中存在相通之处。系统阐述了黄河、永定河自然禀赋的相似和差异,分析了二者系统治理的战略需求,对标黄河流域系统治理的战略布局和成效,提出了... 详细信息

黄河和永定河自然禀赋相似,在我国经济社会高质量发展和生态安全战略实施中地位重要,在治理中存在相通之处。系统阐述了黄河、永定河自然禀赋的相似和差异,分析了二者系统治理的战略需求,对标黄河流域系统治理的战略布局和成效,提出了永定河流域综合治理提升的战略思考,以期为促进黄河和永定河流域系统治理和高质量发展提供参考。

关键词：黄河永定河治理管理战略思考

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Mineral composition and particle size distribution of river sediment and loess in the middle and lower Yellow River

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International Journal of Sediment Research 2021年第3期36卷 392-400页

作者： Shimin Tian Zhiwei Li Zhaoyin Wang enhui jiang Wenlong Wang Meng Sun Key Laboratory of Yellow River Sediment Yellow River Institute of Hydraulic Research State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science Wuhan University State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering Tsinghua University State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on the Loess Plateau Institute of Soil and Water Conservation Chinese Academy of Sciences Department of Water Resources China Institute of Water Resources and Hydropower Research

Hyperconcentrated flows often occur in the middle and lower Yellow River(MLYR) and its tributaries,within which the main sediment source originates from the Loess Plateau of China due to serious water erosion. Little is known about the properties of river sediment that is transported by hyperconcentrated flows, particularly with respect to the mineral composition and size distribution. Samples of sediment and loess were collected in the northern, middle, and southern Loess Plateau and the mainstream and tributaries of the MLYR. A total of 18 loess samples and 24 river sediment samples were analyzed to determine their sediment size distribution and mineral composition. The bottom loess samples reflected the original sedimentary features of the Loess Plateau, and the median particle size reduced, and the clay content increased from the north to the south of the study region. The surface loess has been weathered under the action of wind and rainfall, and the clay particle content in the surface loess samples was higher than that in the undisturbed bottom loess. Erosion of the surface soil due to rainfall and surface runoff means that fine particles(mostly clay) have been washed away. The median diameter of surface loess particles was a little larger than that of the bottom loess particles where water erosion *** particle size became coarser with increasing distance from the estuary in the MLYR, which reflects depositional sorting in the river channel. Significant logarithmic relations were found between the median diameter of the sediment particles and the i) non-clay mineral content and ii) clay mineral content. Thus, clay and non-clay mineral compositions can be conveniently estimated from the particle size distribution.

关键词： River sediment Loess Mineral composition Particle size distribution Clay minerals

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黄河水沙调控多目标协同模型构建及应用

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水科学进展 2023年第5期34卷 708-718页

作者：李洁玉李航王远见江恩慧黄河水利委员会黄河水利科学研究院河南郑州450003 水利部黄河下游河道与河口治理重点实验室河南郑州450003 郑州大学水利与土木工程学院河南郑州450001

为促进黄河流域行洪输沙-生态环境-社会经济三大子系统多维功能协同发挥,提出黄河水沙调控多目标协同总体架构。基于系统整体耦合协调度构建黄河水沙调控多目标协同模型,实现了不同来水来沙与工程组合情景下黄河水沙调控目标函数与约束... 详细信息

为促进黄河流域行洪输沙-生态环境-社会经济三大子系统多维功能协同发挥,提出黄河水沙调控多目标协同总体架构。基于系统整体耦合协调度构建黄河水沙调控多目标协同模型,实现了不同来水来沙与工程组合情景下黄河水沙调控目标函数与约束条件灵活选择及权重系数适应性调整。以黄河中游三门峡-小浪底水库群为例,开展丰平枯典型年水沙优化调控。结果表明:排沙与发电目标间存在强竞争关系,生态和发电目标间存在弱竞争关系;系统整体耦合协调度最高的方案均能达到各目标优质协调,并倾向于发挥更大发电效益。模型应用结果启发管理者在实际调度中适当提升发电量,并在枯水年注意增加生态供水。研究成果可为黄河水沙多目标优化调控实践提供科技支撑。

关键词：水沙调控多目标协同联合优化调度耦合协调水库群黄河流域

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基于绿色生产和资源协同的农业水土资源利用效率研究

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农业机械学报 2022年第11期53卷 369-378页

作者：刘畅江恩慧刘淑雅屈博常布辉黄河水利科学研究院郑州450003 河南省农村水环境治理工程技术研究中心郑州450003 水利部黄河下游河道与河口治理重点实验室郑州450003 河海大学水文水资源学院南京210098

从水土资源协同投入和“经济-社会-生态”效益产出的全局角度分析宏观区域的农业水土资源利用效率,对于农业生产可持续性具有重要价值。本文结合广义水资源概念及农业生产中的“多投入-多产出”特征,阐明了农业水土资源利用效率的内涵,... 详细信息

从水土资源协同投入和“经济-社会-生态”效益产出的全局角度分析宏观区域的农业水土资源利用效率,对于农业生产可持续性具有重要价值。本文结合广义水资源概念及农业生产中的“多投入-多产出”特征,阐明了农业水土资源利用效率的内涵,利用数据包络分析法构建了超效率-基于松弛变量(Super-SBM)模型和超效率-考虑非期望产出-基于松弛变量(Super-Undesirable-SBM)模型用于测算生产配置效率概念的农业水土资源利用效率,并以山东省引黄灌溉区为例,测算了研究区51个县域的不考虑生态效益的农业水土资源利用效率(WLUE)、考虑生态效益的农业水土资源利用效率(WLUEE)、水资源利用效率损失(WUEL)和耕地资源利用效率损失(LUEL)。结果表明:所有县域中,只有东明县和桓台县WLUE和WLUEE均大于1,实现了DEA有效,河口区的WLUE最小,历城区的WLUEE最小。各县域分为绿色高效型、普通高效型、绿色低效型和普通低效型4种类型,且绿色高效型和普通高效型县域水资源利用水平更高,绿色低效型和普通低效型县域耕地利用水平更高。提出了不同类型县域农业水土资源利用效率的针对性改善措施,为农业水土资源利用效率研究提供新的视角,研究成果有利于促进研究区农业生产的可持续发展。

关键词：水土资源利用效率数据包络分析生态效益

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将地貌学应用于黄河下游河道治理长远决策的建议

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人民黄河 2022年第3期44卷 32-39页

作者：陈蕴真李军华江恩慧黄河水利科学研究院水利部黄河泥沙重点实验室河南郑州450003

习近平总书记关于“保护黄河是事关中华民族伟大复兴的千秋大计”的论断,为黄河下游河道治理提出了崭新的课题——谋划千年治理蓝图。河流地貌学探究河流在天然和受人类干预情形下的演化规律,研究的时间尺度可达数千年,可为治河的长期... 详细信息

习近平总书记关于“保护黄河是事关中华民族伟大复兴的千秋大计”的论断,为黄河下游河道治理提出了崭新的课题——谋划千年治理蓝图。河流地貌学探究河流在天然和受人类干预情形下的演化规律,研究的时间尺度可达数千年,可为治河的长期决策提供支撑。通过简述河流地貌学的发展史、研究内容、学科特色及其关注的治河问题,以河道系统演化的复杂性理论为指导,基于“综合微观分析法”这一方法论,提出适用于黄河下游河道治理的应用地貌学工作流程。作为工作流程的操作示范,基于6000 a黄河泛滥史的地貌学研究,阐释黄河下游改道的风险来源,分析现有黄河下游河道治理方略的更多内涵,评估未来300 a的改道风险,提出“五步走”的千年治理设想;最后列出了必须深入研究的科学问题。

关键词：河道治理千年蓝图河流地貌学复杂响应改道黄河下游

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