重新认识黄河

 要研究黄河下游治理方向,首先需要重新认识黄河。黄河现在的特点是干旱年份上中游一些支流径流量减少幅度大于降水量减少的幅度,社会经济用水和生态植被用水量在增加,入黄泥沙减少的同时径流量也减少。对于今后黄河的治理,需要研究下游的年均水量及汛期水量的可能变化,减沙量与减水量的变化幅度和增加下游汛期水量的可行性。按照“与自然和谐共存”的思想,总结了黄河流域治理开发以及水土保持、植被恢复等生态环境建设中的基本教训。     

人类活动对黄河中游水沙影响的分析计算

河龙区间及泾河、北洛河、渭河流域是黄河流域水土流失最为严重的地区。人类活动对该地区径流泥沙影响的研究结果表明：50-60年代、70年代、80年代、90年代年均增沙量分别为2439.99万t、4469.25万t、4948.46万t和7254.84万t;年均增洪量分别为528.07万m^3、324.22万m^3、089.03万m^3和9 583.26万m^3。1970~1996年增沙量分别占同期河道洪水输沙量和水保措施减沙量的5.28%和14.1%,增洪量分别占1.06%和3.35%。     

黄土高原泾河流域1960—2000年的年输沙量时空变化

为制订合理有效的水土流失治理政策,需定量了解流域的泥沙输移总量及其时空变化。以黄土高原多泥沙的典型流域泾河为例,按有连续水文观测数据的11个水文站的控制范围,把流域划分为11个河段,统计分析1960—2000年间的年均输沙量和输沙模数在不同年代的变化和空间上的差异。结果表明:1)20世纪60年代泾河流域年均输沙量为3.024 9亿t/a,年均输沙模数为6 672 t/(km2.a);输沙等级为强度,但空间分布不均匀,其中输沙等级为极强度和强度的河段面积占流域面积的72.6%,其年均输沙量占流域总量的86.0%;输沙等级为中度和轻度的河段面积占流域面积的27.4%,其年均输沙量占流域的14.0%。2)20世纪70年代以来,泾河流域年均输沙量开始减少,90年代已减至2.657 8亿t/a,较60年代下降了12.1%,减沙主要发生在输沙等级为极强度的河段,其减沙量占流域总减沙量的93.5%,尤其以降水较高、植被较好的西部地区为主要贡献区,而其他输沙等级河段的年输沙量基本保持不变。因此,在侵蚀性暴雨增加的气候变化背景下,植被稀疏、抵抗暴雨侵蚀能力差的半干旱地区应列为水土保持重点地区。     

大理河流域淤地坝拦沙贡献率分析

为提高淤地坝拦沙贡献率的计算精度,揭示淤地坝拦沙量对流域输沙量减少的作用。以大理河流域为研究对象,提出一种基于GIS和土壤侵蚀模数的淤地坝逐年拦沙量计算方法,分析大理河流域淤地坝拦沙量对流域出口输沙量减少的贡献率。结果表明:(1)1954—2011年,大理河流域淤地坝逐年拦沙量呈波动式增加,多年平均拦沙量为0.12亿t,累积拦沙量为7.17亿t,其中1980—1989年年均拦沙量最高,为0.19亿t。(2)1960—2015年,大理河流域输沙量呈显著减少趋势,且在1971年和2002年均发生显著突变(P<0.05)。(3)人类活动是大理河流域输沙量减少的主要原因,1971—2001年淤地坝拦沙量占人类活动减少输沙量的贡献率为47.42%;随着流域植被恢复,2002—2011年淤地坝拦沙量占人类活动减少输沙量的贡献率降至31.04%。该方法对评价大理河流域淤地坝拦沙贡献率有一定的指导意义。2000年以后,由于植被恢复,大理河流域淤地坝拦沙贡献率下降。     

大理河流域水土保持减沙趋势分析及其成因

在1960～1999年长系列的水文资料和降雨量资料的基础上,分析了大理河流域输沙量和年降雨量的时间变化趋势,发现在1972年以来产沙量减少的总体背景之下,出现了1986～1999年间产沙量增加的近期趋势,分析表明,这一增加趋势与20世纪80年代以后淤地坝修建量大为减少,70年代修建的淤地坝已大部分淤满失效密切相关.此外,90年代人为增沙量大幅度增加,已占水土保持减沙量的20%左右,部分抵消了水土保持措施的减沙效益,这也是90年代产沙量增加的重要原因.因此,要重视该地区淤地坝的后续建设,配合坡面各种措施进行综合治理,实现该流域拦沙效益的持续性,同时还应关注新增水土流失问题.     

延河流域 1997—2006 年林草植被减洪减沙效应分析简

根据延河流域长系列水文资料,对1997-2006年林草植被减洪减沙效应进行重点分析.结果表明：1）与基准期的1956-1969年相比,延河流域1997-2006年汛期降水、径流、输沙量分别减少了15.1％、45.6％和67.2％.截至2006年底,延河流域（含未控区）水土保持措施保存面积37万1 751 hm2,其中林草措施保存面积30万7 412hm2,占82.7％;2）延河流域1997-2006年林草植被年均减少洪水量2 885万m 3,年均减沙量1 695万t,分别占水土保持措施年均减洪减沙总量的63.6％和58.2％,其中林地减洪减沙效应最为明显,其减洪减沙量分别是草地和封禁治理措施减洪减沙量之和的4.9和4.7倍;3）1997-2006年延河流域林草植被减洪减沙上升趋势明显,林草植被与工程措施减洪量之比约为64％∶36％,减沙量之比约为58％∶42％.     

清涧河水沙变化分析

清涧河流域水土流失严重。年侵蚀模数在１００００ｔ／ｋｍ２以上。自５０年代初开展水土保持工作，截至１９８９年底止，共治理水土流失面积２２０４．０７ｋｍ２，治理程度达５０．６７％，流域输水输沙明显减少。分析表明：清涧河水沙减少受降雨和流域治理的共同影响，与１９６９年以前相比，７０年代年均减沙１５．４％，８０年代年均减沙７１．３％。在减沙量中，降雨偏枯影响７０年代占１４．６％～２８．２％，８０年代占３６．９％～４１．８％；流域治理减沙量７０年代占７１．８％～８５．５％，８０年代占５８．２％～６３．１％。同时，流域治理减水量也由７０年代的１８．２％～３３．９％增加到８０年代的４２．９％～４７．７％。     

人类活动对韩江水沙径流变化的影响

选取位于韩江中下游交界处的潮安水文站作为控制站,从径流量和输沙量两个方面,开展人类活动对韩江水沙径流变化的影响研究。利用潮安水文站1954—2012年系列年径流量、年输沙量以及其上游地区的年降水量数据,T检验结果表明,两个时段的年降水量和年径流量并没有发生统计上显著的变化,而两个时段的年输沙量发生了统计上显著的变化,然后采用双累积曲线法进行进一步分析。分析结果表明,20世纪60年代,由于梅河上游五华河水土流失严重,使得韩江输沙量和径流量均有所增加。而自2006开始,潮安站输沙量明显减少,总减沙量达到3 215.19万t,年均减沙量为459.32万t,主要原因是其上游韩江干流上大型的东山水利枢纽工程的兴建,其次是上游水土保持减沙和水库拦沙。本文可为韩江流域水利工程建设、生态环境保护和水资源合理利用提供科学依据。     

秃尾河流域水土保持措施对河流泥沙变化的影响

水土流失治理的水沙效应研究是水土保持规划与治理实践的重要理论基础。以秃尾河流域降水、径流、泥沙等资料为基础,采用Mann-Kendall秩次相关法和距平累积方法分析降水、输沙特征及其变化。结果表明:秃尾河流域输沙量在多年变化中呈明显下降趋势;针对影响流域输沙变化的降水和人类活动因素,结合时间序列对比分析法和降水-输沙双累积曲线,定量计算出不同时段的输沙衰减量以及降水变化和水土流失治理导致的减沙量及其所占比重。分析表明:不同时段水土保持措施对秃尾河流域输沙变化的影响差异很大,流域20世纪70年代之后输沙衰减的主要驱动力是水土保持措施;水土保持措施对秃尾河流域7月、8月输沙量影响最大。     

80年代黄河流域水利水土保持措施减沙作用研究

７０、８０年代黄河输沙量明显减少，引起了社会有关部门的高度重视。本文在分析、汇总黄河上、中游３０多条主要交流水沙变化及其原因研究成果的基础上，对成果进行调整和补充，提出了８０年代黄河三门峡水库以上流域水利、水土保持措施的减沙作用研究成果：采用水文法计算结果是，实测年均减沙量为９．０４９亿ｔ，计算年均减沙量为１１．８０６亿ｔ，其中降雨偏小影响的减沙量为４．０７８亿ｔ，水利措施的年均减沙量为２．５１４亿ｔ，水土保持措施年均减沙量为５．２１４亿ｔ；水保祛计算年均减沙量为１１．５７７亿ｔ，其中水土保持措施的年均减沙量为４．９８５亿ｔ。     

基于下游河流健康的黄土高原土壤容许流失量

 在总结分析前人有关黄河下游冲淤平衡时不同含沙量的临界流量和水体污染物质量浓度研究成果的基础上,利用花园口、高村水文站逐日水沙资料,推算不同水文年黄河下游水沙冲淤平衡时的临界输沙量为平水年6.54亿t、丰水年8.83亿t、枯水年3.95亿t,平均6.44亿t。以氨氮和全磷为指标,分析三门峡、花园口和高村断面因水土流失引起的非点源污染状况,参照地表水环境质量标准,得到黄河下游河道达到Ⅲ类和Ⅱ类水质标准的临界输沙量三门峡至高村河段平均为7.93亿和5.20亿t。同时,以黄河下游河道水沙平衡和满足某一水质标准为河流健康的约束条件,结合水利水土保持措施减沙量、头道拐水文站多年平均输沙量和黄土高原泥沙输移比的研究成果,推算黄河下游河道水沙平衡且分别达到Ⅲ类或Ⅱ类水质标准时,黄土高原土壤容许流失量相应为9.41亿和8.41亿t。研究结果可为黄土高原水土流失治理提供科学依据。     

黄河下游引黄灌区沉沙区水土流失综合防治体系研究

针对黄河下游引黄灌区沉沙区由于引沙、沉沙、弃沙造成的土壤沙化和水土流失严重这一突出问题,以小开河引黄灌区集中沉沙区为研究对象,结合自然条件、地形地貌特征、水土流失分布和特点,在水土流失分区的基础上,制定了各分区水土保持生态恢复的关键技术,建立了引黄灌区中游沉沙段"沙化工程治理及配套生物修复综合整治模式",为黄河下游引黄灌区水土流失综合防治和灌区水土保持生态建设提供了理论依据和技术参考。     

湟水流域输沙特征分析

湟水青海省境内面积 15 3 4 2km2 ,是黄河中上游地区主要产沙区之一 ,年输入黄河泥沙 2 0 40万t。流域径流主要产生于 6～ 9月 ,占年径流总量的 5 3 % ;下游地区面积占流域总面积的 41 2 % ,年径流量占流域年径流总量的 42 4%。上游地区面积占全流域面积的 5 8 8% ,年输沙量仅占全流域年输沙量的 2 1 6% ;下游地区年输沙量 160 0万t,占流域年输沙总量的 78 4%。流域内灾害性天气频繁 ,水热配置不利于植物生长 ,大面积植被退化 ,人类经济活动频繁等 ,是导致下游地区水土流失严重的主要原因     

黄河上中游水土保持减沙效果研究

采用逐步回归方法,对1954—2012年黄河年输沙量、降水量和水土流失治理度数据分3个时段进行了计算,分析认为:水土流失治理度较好地"解释"了20世纪80年代以来黄河年输沙量锐减的现象,回归方程的显著性水平均达到α=0.001;在1967—1987年时段,相同降雨条件下,水土流失治理度的提高不仅显著减少了黄河年输沙量,而且使年输沙量对降雨的响应趋于"迟缓",在1988—2012年时段,仅由水土流失治理度一个因子就能够很好地"解释"黄河年输沙量的变化;在水土流失治理度超过55%时,计算年输沙量仅1.2亿t,以80%的置信度,黄河年输沙量将小于5亿t。     

黄河中游多沙粗沙区水土保持减沙的近期趋势及其成因

本研究以1950～1997年的长系列水文资料和面雨量资料,分析了黄河中游河口镇至龙门区间年输沙量和年降水量的时间变化趋势,发现在1970年以来多沙粗沙区入黄泥沙量减少的总体背景之上,出现了1986～1997年间入黄泥沙量增加的近期趋势。这一增加趋势,与20世纪80年代以后淤地坝修建量大为减少,70年代修建的淤地坝与拦沙库容已大部分失效有密切关系。此外,90年代人为增沙量大幅度增加,已占水土保持减沙量的22%左右,部分抵消了水土保持措施的减沙效益,这也是90年代入黄泥沙增加的重要原因。针对存在的问题提出了若干对策建议。     

泾河东川近期水沙变化对高强度人类活动的响应

根据实地典型调查资料和实测水文资料,分析了泾河东川流域近期水沙变化对高强度人类活动的响应成因。采用"指标法"计算了流域梯田、林地、草地、坝地和封禁治理等水土保持措施减水减沙量和减蚀量,提出了"水保措施拦沙减蚀量"的概念;首次对流域石油开采中井场及井场道路、陡坡耕种、公路建设和砖厂弃土等人为新增水土流失量进行了定量计算。结果表明,(1)以面平均降雨量100mm为界,流域年最大场次降雨产洪产沙关系可以分为降雨产洪产沙低值区和降雨产洪产沙高值区2个区。高值区降雨产洪产沙关系非常密切,其单位毫米降雨产洪产沙量分别是低值区的29倍和38倍。(2)截至2013年流域水土保持措施减水1 210万m3,减沙743万t,拦沙减蚀1 606万t,减水减沙作用分别为10.1%和21.8%。2009-2013年人为年均新增水土流失量224万t/a,占同期水土保持措施拦沙减蚀量的14%。人为新增水土流失量中石油开采年均弃土流失量居首位,其次为陡坡耕种年均增沙量。(3)2008年以来流域输沙量增加和连续出现高含沙洪水的原因主要是大暴雨频发导致洪水泥沙明显增加;石油开采、陡坡耕种等人为新增水土流失有增加趋势;近期水土保持综合治理力度不够,坝地配置比例低,同时对东川流域近期林草措施减水减沙能力、高含沙洪水成因和水土流失治理效果等问题进行了讨论。研究成果对深化近期黄河水沙变化研究、继续开展黄土高原水土流失有效治理具有重要参考价值。     

黄土高原地区淤地坝拦沙分析方法研究进展

淤地坝是黄土高原地区水土流失治理中行之有效的沟道治理措施，其通过滞洪拦泥淤地的方式在减沙减蚀方面发挥着至关重要的作用。随着流域生态保护的日趋科学合理，有必要对淤地坝在不同阶段的拦沙量进行定量准确分析，以评估其在水土流失治理中真实具体的效益，为黄河流域高质量发展的精准施策提供参考依据。通过查阅国内外淤地坝相关研究，结合野外调查采样、室内上机测试以及后续相关研究经验，系统总结归纳当前淤地坝拦沙量分析的实地调查、地形测绘法、数理归因法、成因分析法、权重系数法、模型模拟法和指纹识别技术7种方法，阐述各方法原理、步骤、适用性、需要解决的问题等，并对未来淤地坝拦沙量分析进行展望，以期能为进一步精准定量分析淤地坝拦沙量提供参考。     

大理河流域水土保持措施减沙效益与影响因素关系分析

 利用大理河流域1960—2002年的系列水文资料和水土保持成因分析法计算结果,分析大理河流域减沙效益与措施保存面积、配置比例和汛期降雨量等影响因素的关系,以及大理河流域淤地坝措施减沙量与坡面措施减沙量的关系。结果表明:现状水土流失治理条件下,大理河流域仅靠坡面治理措施取得的减沙效益只有9%,取得最大减沙效益的水土保持措施梯田、林地、草地、坝地最优配置比例为18.6∶73.2∶4.6∶3.6,保持流域水土保持措施较高减沙效益的坝地配置比例为4%;大理河流域水土保持措施减沙量与汛期降雨量关系最为密切,二者呈正相关关系;流域水土保持措施减沙能力表现最充分的汛期降雨量值区间约为300～500mm;大理河流域治理期有21年坡面措施减沙量小于600万t/a,淤地坝措施减沙量均在3000万t/a以内变化。20世纪90年代以来,流域坡面措施减沙量与淤地坝措施减沙量关系比较密切,淤地坝措施减沙量的增幅小于坡面措施减沙量的增幅。     

宁南山丘区水土流失影响因素及发生规律研究

宁夏南部山丘区水土流失严重是人为因素与自然因素综合作用的结果。以黄、红土为主的土层及其为母质发育成的土壤抗侵蚀能力弱,易引起水土流失;气候多变、干旱少雨、集中且较强烈的降雨和大风是水土流失的动力;地形复杂、地面起伏高低悬殊、坡地面积大,是造成土壤加速侵蚀的主要地理条件;植被覆盖度低、裸露地面积大,使水土流失不断加重;人类不合理地利用水土等资源活动,是造成土壤加速侵蚀的根本原因。人类可以通过建植植被或改变小地形而减轻甚至制止水土流失。治理对侵蚀产沙影响面最广、量最大的坡耕地及输沙的沟道,是减少宁南山丘区水土流失的根本。     

矸石山水土流失规律与防治措施的研究

降水特征、地形地貌和植被覆盖程度是影响水土流失量大小的主要因素。降雨强度越大,坡越长越陡,水土流失量越大 ;植被覆盖度越高,水土流失量越小。因此,改变矸石山局部小地形、缩短坡长、快速恢复植被、提高土壤入渗是减少水土流失的有效途径。