王随继

中国科学院地理科学与资源研究所

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  • 王随继
  • 副研究员

个人简况

男,甘肃静宁人,理学博士,副研究员。1990年毕业于兰州大学地质系,获理学学士学位;1995年毕业于中国科学院兰州地质研究所,获理学硕士学位;1998年毕业于北京大学城市与环境学系,获理学博士学位;1998年9月~2000年9月在清华大学水利水电工程系进行博士后研究工作;2000年9月至今在中国科学院地理科学与资源研究所从事科学研究工作。主要研究项目:先后主持及参与国家自然科学基金项目、国家自然科学基金重点项目、国家重点发展规划(973)项目、中国科学院创新项目等20余项。其中担任:国家自然科学基金项目“分汊河与网状河发育演变的动力学机制比较研究(编号:40101003)”和“黄河典型河段的河型演变及其驱动机制(编号:40771031)”的项目负责人;国家自然科学基金重点项目“基于气候地貌植被耦合的黄河中游侵蚀过程(编号:50239080)”和国家自然科学基金项目“风沙-黄土转换带的多营力地貌过程及其耦合机制(编号:40271019)”的子课题负责人;国家重点基础研究发展计划(973计划)“纵向岭谷区生态系统变化及西南跨境生态安全”(编号:2003CB415)的专题负责人;中国科学院地理科学与资源研究所知识创新项目“网状河流的冲裂机制及其沉积响应(编号:CX10G-A02-02)”的项目负责人;中国科学院西部行动计划项目“我国北方盐碱地快速治理开发机理与技术研究及示范”的子课题负责人;甘肃省黄河黑山峡河段开发利用重大咨询项目课题“黄河宁蒙河段水沙特征、沉积速率与河道演变”、“黄河宁蒙河道洪水冲沙对河流的影响评估”的课题负责人。

研究领域和研究方向:

沉积学领域:陆相沉积学、三角洲沉积学、储层沉积学等研究方向;

地貌学领域:河流地貌学、河口海岸地貌学方向;

地表过程领域:地表水沙相互作用及环境演化方向。

主要学术成就:

1. 冲积河流的河型形成、转化研究将网状河流作为一类独特的河型从其他河型中划分出来,并通过长江中游三口分流、珠江三角洲分流河道的实例研究及水槽模拟实验研究,提出网状河流的形成模式是滩地或冲积平原上的河道化过程,而分汊河流的形成过程是河道的江心洲化过程,这从根本上解决了这两类河型的分类、特征及演化上存在的问题,对冲积河流的研究有明显推动。通过对河流的输沙效率指标——能耗率的计算结果表明,珠江三角洲的网状河道的能耗率介于3~6.4 W/m2,长江三口分流河道的能耗率介于2.7~6.4 W/m2,这与一些国外研究者曾经报道的网状河流的能耗率基本小于10 W/m2相一致;而长江中游主河道的能耗率为140 W/m2。结果表明,珠江三角洲和长江三口分流河属于网状河流,而长江中游的主河道显然不属于网状河流。同时表明网状河流具有更大的输沙效率。该研究结果从河流动力学方面解决了长江中游主河道和三口分流河道的河型归属问题,从而有助于人们根据不同河型特性有针对性地治理长江中游河道、有效地消除长期威胁人们生命财产的水患;同时提出了判别现有各类河型的具体参数,在冲积河流的年理论体系上有所贡献。以建立的河型空间转化模式为基础,对黄河流域典型河段的河型转化进行了初步研究,目前,已经发现黄河玛曲河段存在网状河流→弯曲河流→辫状河流的转化现象、黄河内蒙古河段存在辫状河流→弯曲河流→顺直河流的转化现象、黄河下游河段存在辫状河流→弯曲河流→顺直河流的转化现象,这些系列河型转化现象迄今并没有得到许多研究者的关注。初步研究表明,水沙状况、河道边界、河道比降及地质构造的活动性,是控制这些河型空间转化的主要驱动因素。

2. 水沙过程研究黄河中游多沙粗沙区土壤侵蚀受到多种因素的影响,其中植被因素是一个不可忽视的因素。通常所说的侵蚀模数与植被覆盖度之间的相关性在该区比较差。通过深入分析提出一个新概念——极端侵蚀模数:相似植被覆盖度条件下的最大侵蚀模数。而极端侵蚀模数与林草以及与林木覆盖度之间存在良好的定量函数关系,并据已建立的函数关系计算出极端侵蚀模数由增加到减小的临界林草覆盖度为24.2%、临界林木覆盖度为12%。即在其它复合因素不发生明显改变的情况下,当黄河中游多沙粗沙区林草覆盖度小于24.2%或林木覆盖度小于12%时,极端侵蚀模数随着林草或林木覆盖度的增大而增大;当覆盖度大于上述临界值后,极端侵蚀模数则随之减小。该研究成果对于更有效地通过植被而治理黄河中游流域的土壤侵蚀具有一定的指导作用。为了查明人为影响程度较低时期无定河流域内不同地貌区的水沙过程及其变化规律, 选取1970年以前一段时期该流域内风沙区和黄土丘陵沟壑区河流的有关水文站的水文泥沙实测数据进行对比分析,结果表明,风沙区河流的流量变率较黄土丘陵沟壑区的小;风沙区河流的含沙量远小于黄土丘陵沟壑区河流的含沙量。黄土丘陵沟壑区河流具有极高的输沙率,而风沙区河流的输沙率微不足道。风沙区和黄土丘陵沟壑区河流的产流模数基本相近,但产沙模数非常悬殊,前者的产沙模数很小,为118.58-725.38 t/(km2.a),而后者的达到1879.36-25112.15 t/(km2.a)。显然,无定河流域黄土丘陵沟壑区的河流是侵蚀产沙的主要来源区,因而是水土保持工作的重点区域。无定河流域的人类活动在很大程度上影响到流域的输沙活动,而淤地坝建设在流域的减沙方面具有决定性的贡献,但在不同年代其减沙能力不同。通过对新提出的有效淤地坝减沙面积和淤地坝建设年份之间进行拟合,可以得到有效淤地坝减沙面积和所讨论年份之间的比较好的非线性关系式,从该关系式可以发现:在上世纪80年代时,淤地坝的减沙能力达到了最大,这是因为淤地坝的有效减沙总面积在此之前持续增加,新增的淤地坝坝区的总面积仍然大于行将废弃的淤地坝总面积。在上世纪进入90年代后,研究区年废弃的淤地坝总面积超过了年新增的总面积,导致研究区淤地坝有效减沙面积呈现逐年减小的状况,从而导致该流域的产沙量重新增加,进入黄河主河道的泥沙又开始增多。为了有效截留无定河流域的泥沙,必须加快淤地坝的建设速度,使其每年的有效减沙总面积保持持续增加,才可能使该流域产沙量逐年减少。

3. 山地河流演变研究通过对滇西澜沧江河段的河流地貌参数的统计分析发现,河道长度随着流域面积的增大而增大,它们之间基本遵循多项式相关关系,同时,河道长度的增加率随着流域面积的增大而减小;河道比降随着流域面积的增大而减小,并且都存在着快速减小和缓慢减小两个曲线段。该段河流的南北存在分异性,主要受到地质构造作用的控制。通过对滇西怒江、澜沧江和金沙江河流地貌参数的统计关系发现,这些河流在滇西北存在明显的相似性,不同级别支流的河道长度随流域面积的变化趋势、变化速率非常相似,而河道比降随流域面积都呈现指数衰减关系。同时,以位于相对西部的怒江和澜沧江,上述关系式更好。这与欧亚板块碰撞引起的地壳抬升幅度有关。将冲积河流的水力几何形态关系成功引入滇西山地河流的研究中,认为山地河流的水流断面形态特征也可以用类似的河相关系式来表达,河道边界条件的不同对此并无明显的影响。并根据原有河相关系式及多年水文数据拟合而得到的宽深比河相关系,可以用来预测研究区不同河流在给定流量时的断面宽深比或给定断面宽深比时的流量大小。4. 三角洲演变研究对黄河三角洲的冲淤状况作了比较深入的研究,分析了黄河三角洲水流进入不同入海河道期间的入海沙量与三角洲陆地面积增减之间的关系。得出:在入海河道改道清水沟前的1953~1973年期间,黄河三角洲保持冲淤平衡所需要的临界输沙量为4.21亿t/a;而在改道清水沟后的1976~1997期间,其临界输沙量为3.18亿t/a。仅维持清水沟河口的陆地面积不变,则其临界输沙量为1.51亿t/a。根据上世纪90年代的实测资料,拟合了三角洲悬移质通量与河口区清1(Q1)至清6(Q6)断面间河道比降之间的正线性关系,并得出当输沙量为0时的临界比降为0.000095。该研究解决了有效维持黄河三角洲及现河口陆地平衡所需要的临界年入海输沙量问题。通过对珠江三角洲区有关水文泥沙资料的分析,初步揭示了西江和北江在流速与流量、水位、含沙量、断面宽深比之关系方面的差别。结合河道平面及断面形态和河道冲淤特性,探讨了其河型特点及成因。认为在珠江三角洲区,西江、北江有着相似的地貌及构造背景,但由于水沙条件及河岸抗冲性的不同,西江属于网状河型;北江在B、C区为网状河型,A区目前不是网状河型。随着泥沙的输移、河口向海域不断推进,河道比降相对变小,沉积作用增强,北江A区河道逐渐会向网状河型转化。该网状河的形成遵循冲裂机制,但基底沉降和海平面上升是该区该机制发生的先决条件。弱潮流对径流的顶托及其沉积作用和对河道的冲刷作用影响着该网状河流的形成。人工河堤不是网状河流形成的原因,但会使洪水漫滩及河道冲裂的机会减少,从而导致河道沉积速率远大于河间地区的,如果人工疏浚的力度不够,部分河道段会向悬河发展。

主要学术论著:

在Catena、Journal of Coastal Research、Chinese Science Bulletin、International Journal of Sediment Research、Journal of Geographical Sciences、Chinese Geographical Science、科学通报、自然科学进展、地理学报、水利学报、山地学报、水土保持学报、沉积学报、地球学报、自然灾害学报、泥沙研究、地理研究、地理科学、地理科学进展等期刊发表学术论文70余篇,参与专著著作2部。

1.Wang Suiji, Wu Shaohong and Dai Erfu, 2007. Statistical relationships between geomorphic parameters: a case study of the Yunnan reach of the Lancangjiang River in southwestern China. International Journal of Sediment Research, 22(2): 131-141. (SCI, EI) .

2.Wang Suiji, Wu Shaohong, He Daming, Dai Erfu, Zhou Changhai and Wei Quanwei, 2006. Comparability in geomorphic evolution among the three rivers in the northern longitudinal range-gorge region: evidence of statistic relationships between geomorphic parameters and analyses of cause of formation. Chinese Science Bulletin, 51: 39-49, Suppl. S. (SCI).

3.Wang Suiji, Hassan Marwan A. and Xie Xiaoping, 2006. Relationship between suspended sediment load, channel geometry and land area increment in the Yellow River delta. Catena, 65(3): 302-314. (SCI).

4.Wang Suiji, 2005. Critical suspended sediment load for maintaining the balance of erosion and sedimentation of the Huanghe (Yellow) River delta. In: Chen, Z., Saito, Y. and Goodbred, S. L. Jr (eds.): Mega-deltas of Asia-Geological Evolution and Human Impact, China Ocean Press, Beijing, 40-47.

5.Wang Suiji, Chen Zhongyuan, Smith Derald G. 2005. Anastomosing river system along the middle Yangtze River Basin, Southern China. Catena, 60(2): 147-163. (SCI).

6.Wang Suiji, Ni Jinren, Wang Guangqian, Cheng Dongsheng and Zhang Ouyang. 2004, Hydrological processes of an anastomosing river system on the Zhujiang River delta, China. Journal of Coastal Research: 124-133, Sp. Iss. 43. (SCI).

7.Wang Suiji, 2004, Simulation experiment of anastomosing multiple channel formation. Chonghong Hu and Ying Tan (edts.), Proceedings of the Ninth International Symposium on River Sedimentation. Beijing: Tsinghua University Press, 1747-1753. (ISTP)

8.Wang Suiji, Ni Jinren, 2002, Straight river: its formation and speciality. Journal of Geographical Sciences. 12(1): 72-80.

9.Wang Suiji, Li Jingsong and Yin Shoupeng, 2000, Basic characteristics and controlling factors of anastomosing fluvial systems, Chinese Geographical Science, 10(1): 30-37.

10.Ni Jinren, Wang Suiji, Wang Guangqian, 2000, River patterns and spatial and temporal transformation modes, International Journal of Sediment Research, 15(4): 357-370.

11.Dai Erfu, Wu Shaohong, Li Shuangcheng, Wang Suiji, Zhou Changhai and Hao Chenyuan, 2006. Spatial variability on vegetation parameters in Longitudinal Range-Gorge Region. Chinese Science Bulletin, 51: 1-8, Suppl. S. (SCI).

12.王随继,2009,黄河下游不同河型河道的水沙效应及演变趋势分析,沉积学报,27.

13.王随继,魏全伟,谭利华,闵石头,冉立山,2009,山地河流的河相关系及其变化趋势分析——以怒江、澜沧江和金沙江云南河段为例,山地学报,27(1): 5-13.

14.王随继,2008,黄河流域河型转化现象初探,地理科学进展,27(2): 10-17.

15.王随继,冉立山,2008,无定河流域产沙量变化的淤地坝效应分析,地理研究,27(4): 811-818.

16.王随继,方海燕,2008,黄河三角洲造陆面积与输沙量及河道演变关系探讨,海峡两岸环境与资源学术研讨会论文集,呼和浩特:内蒙古人民出版社,111-117.

17.王随继,2007,无定河流域不同地貌区水沙过程对比.地理研究,26(3): 508-517.

18.王随继,吴绍洪,何大明,戴尔阜,周长海,魏全伟,2006,纵向岭谷北部三江地貌演变的相似性——地貌参数统计关系证据及成因剖析.科学通报,51(S2): 33-39.

19.王随继,吴绍洪,戴尔阜,2005,河流地貌参数统计关系反映的河性分异现象——以澜沧江云南段有关支流为例,自然科学进展,15(7): 52-57.

20.王随继,薄俊丽,2004,网状河流多重河道形成过程的实验模拟,地理科学进展,23(3): 34-42, 及图版Ⅳ.

21.王随继,2004,黄河中游多沙粗沙区侵蚀产沙与植被相互作用的临界现象,水土保持学报,18(4): 20-23, 28.

22.王随继,2004,黄河中游冻融侵蚀的表现方式及其产沙能力评估,水土保持通报,(6): 1-5.

23.王随继,2004,据岩相转换优势度的沉积相判别和古地貌恢复——以柴达木盆地西部跃进二号油田第三系为例,中国地理学会地貌与第四纪专业委员会编,地貌•环境•发展,北京,中国环境科学出版社,165-168.

24.王随继,2003,黄河下游河型的特性及成因探讨.地球学报,24(1): 73-78.

25.王随继,2003,网状河流的构型、流量-宽深比关系和能耗率,沉积学报,21(4): 565-570.

26.王随继,2002,两类多河道河流的形成模式及河道稳定性比较.地球学报,23(1): 89-93.

27.王随继,2002,赣江入湖三角洲上的网状河流体系研究.地理科学,22(2): 202-207.

28.王随继,2002,西江和北江三角洲区的水沙特点及河道演变特征.沉积学报,20(3): 376-381.

29.王随继,谢小平,程东升,2002, 网状河流研究进展述评.地理科学进展,21(6):12-21.

30.王随继,2001,大同盆地中侏罗世河流沉积体系及古河型演化.沉积学报,19(4): 501-505.

31.王随继,任明达.2000,芒崖凹陷干旱气候背景下网状河流沉积体系及演化.地球学报,21(1): 92-97.

32.王随继,倪晋仁,王光谦.2000,古河型演化模式及其影响因素的沉积体系分析,石油勘探与开发,27(5): 102-105.

33.王随继,倪晋仁,王光谦.2000,河流沉积学研究进展及发展趋势,应用基础与工程科学学报,8(4): 362-369.

34.王随继,倪晋仁,王光谦.2000,河型的时空演变模式及其间关系,清华大学学报(自然科学版),40(S1): 96-100. (EI)

35.王随继,尹寿鹏.2000,网状河流和分汊河流的河型归属讨论,地学前缘, 7(s): 79-86.

36.王随继,任明达.1999,根据河道形态和沉积物特征的河流新分类.沉积学报,17(2): 240-246.

37.王随继,倪晋仁,王光谦.1999,长江荆江分流河的河型及其洪灾防治探讨.自然灾害学报,8(3): 38-45.

38.王随继,黎劲松,尹寿鹏.1999,网状河流的基本特征及其影响因素.地理科学,19(5): 422-427.

39.王随继,黄杏珍,任明达,赵东升,李建青.1998,柴达木盆地第三系碎屑岩中粘土矿物特征及储层保护措施.兰州大学学报(自然科学版),34(1): 112-118.

40.王随继,曾凡刚,黄杏珍,牛木林,孟庆华.1998,含油气盆地粘土矿物的穆斯堡尔效应—以柴达木盆地第三系为例.沉积学报,16(2): 32-35.

41.王随继,曾凡刚,黄杏珍,黎劲松.1998,含油气盆地沉积粘土矿物中铁氧化态的测定及应用.见:北京大学国际地质科学学术研讨会论文集.北京:地震出版社,p.909-915.

42.王随继,黄杏珍,妥进才,邵宏舜,阎存凤,王寿庆,何祖荣.1997,泌阳凹陷核桃园组微量元素演化特征及其古气候意义.沉积学报,15(1): 65-70.

43.王随继,任明达,黄杏珍,李建青,赵东升.1997,柴达木盆地第三系粘土矿物横向分布规律及其控制因素研究.沉积学报,15(3): 153-157.