黄河中游多沙粗沙区治理对黄河水资源的影响

黄河中游多沙粗沙区,特别是粗泥沙集中来源区的水土流失是黄河泥沙,特别是粗泥沙的主要来源,强化对该区的治理是减少入黄泥沙,特别是粗泥沙,效果最为明显,通过综合治理,在减少入黄泥沙的同时,也必然要减少入黄水量。但应看到,因减少了入黄泥沙,特别是粗泥沙,也会减轻下游河床淤积,因而减少了为维持下游“河床不抬高”而消耗的输沙用水量。研究表明,多沙粗沙区,特别是粗泥沙集中来源区治理程度越高,所节约的输沙水也越多。可以说,加强该区治理,可间接为黄河“增加”水资源。     

黄河中游多沙粗沙区治理对黄河水资源的影响

黄河中游多沙粗沙区,特别是粗泥沙集中来源区的水土流失是黄河泥沙,特别是粗泥沙的主要来源,强化对该区的治理是减少入黄泥沙,特别是粗泥沙,效果最为明显,通过综合治理,在减少入黄泥沙的同时,也必然要减少入黄水量。但应看到,因减少了入黄泥沙,特别是粗泥沙,也会减轻下游河床淤积,因而减少了为维持下游"河床不抬高"而消耗的输沙用水量。研究表明,多沙粗沙区,特别是粗泥沙集中来源区治理程度越高,所节约的输沙水也越多。可以说,加强该区治理,可间接为黄河"增加"水资源。     

黄河中游多沙粗沙区水沙分布及变化特征分析

黄河中游多沙粗沙区年均降水总量331.01亿m3,年均水资源量33.93亿m3,其中年均地表水资源量31.18亿m3,年均水资源模数为4.32万m3/km2,产水系数为0.10;多沙粗沙区年均降水量第三期治理区最大、第一期治理区最小,年均水资源模数和产水系数第一期治理区最大、第三期治理区最小;1956~2000年,多沙粗沙区各年代年均降水量和水资源总量总体呈递减趋势;多沙粗沙区全沙和粒径≥0.1mm的粗泥沙输沙模数、单位地表水资源全沙和粒径≥0.1mm的粗泥沙产沙量、单位降水粒径≥0.1mm的粗泥沙产沙量均是第一期治理区最大、第三期治理区最小。第一期治理区是当前向黄河输送粗泥沙的集中区域,应当首先作为黄河“治沙”工程的重点地区,尽快安排实施。     

黄河多沙粗沙区产水产沙对中游来水来沙的贡献率

在分析黄河流域不同产水产沙区自然环境特征的基础上,论述了黄河多少粗消区界定的原则,指标,最后给出了多沙粗沙区面积,建立了流域各产沙区与中游来水沙耦合关系的多元回归模型,计算了多沙粗沙区的产沙量对中游四粘来水来沙的贡献率,即,多沙粗沙区的年产水量只占黄河四站总水量的12．9％,年产沙量占四站总来沙量的63．4％,其中四粘的粗泥沙量约87％是来自多沙粗沙区,今后加大多沙粗沙区的治理是减少四站来沙的关键,若多沙粗沙区治理1万km^2,即可减少四站全沙量的8％,粗沙量的10％。     

从自然地理背景宏观判析黄河中游粗泥沙集中来源区

为在黄河中游多沙粗沙区确定粗泥沙集中来源区,从黄河中游多沙粗沙区地质构造、地层岩性、地貌类型、水文气象等因素与产粗泥沙关系的区域差异对粗泥沙集中来源区进行了宏观判析,认为在黄河中游多沙粗沙区范围内,吴旗—志丹—延安—延长一线以北、东胜—准格尔—清水河一线以南、吴旗—榆林—神木—大柳塔一线以东(风沙区以东)至晋西北黄河沿岸的范围是侵蚀最为严重的地区,也是粗泥沙集中来源区的宏观待选范围。     

黄河中游多沙粗沙区治理对黄河水资源的影响

黄河中游多沙粗沙区地表水含沙量极高,减少这一地区进入黄河的泥沙极其重要。多沙粗沙区的地表径流量为31.18亿m3,扣除泥沙后的清水资源量为28.21亿m3。各治理区特别是一期治理区,对黄河产水的负效应远小于减沙的正效应。对黄河中游多沙粗沙区实施治理,会减少入黄水量,但同时能减少入黄泥沙,因拦减泥沙而节约下游输沙用水使黄河增加的可用水量远大于措施本身的拦减水量。治理程度越高,拦沙比例越大,相对节约的水资源量越多。在同一减沙比例下,因减少输沙用水而相对“增加”的水资源量,一期治理区大于二期治理区,二期治理区大于三期治理区。     

黄河粗泥沙集中来源区沙棘生态项目减沙效果分析

自1985年将沙棘作为黄土高原治理的突破口以来,黄河水利委员会在黄河粗泥沙集中来源区北部砒砂岩地区大规模开展了沙棘资源建设工程,并取得显著成效;水利部1998年以来相继在国家立项实施了晋陕蒙砒砂岩区沙棘生态工程和晋陕蒙砒砂岩区窟野河流域生态减沙工程,形成了更大规模的治理效益。总结了3个沙棘治理项目的完成情况,分析了其建设效益和减沙效果。3个项目在粗泥沙集中来源区累计保存沙棘面积22.679万hm2,平均每年减沙2 414.6万t。     

黄河中游多沙粗沙区输沙模数变化分析

该文根据绘制的黄河中游输沙模数与粗泥沙模数等值线图,研究分析了黄河中游多沙粗沙区输沙模数与粗沙模数变化规律。     

黄河粗泥沙集中来源区拦沙工程规划关键技术研究

黄河难治的症结是泥沙,其中关键在粗泥沙。经多年研究,黄河中游1.88万km2的粗泥沙集中来源区是控制入黄粗泥沙的重点区域。在这一区域建设拦沙工程,对改善当前水沙关系不协调矛盾加剧的局面,遏制主槽萎缩和"二级悬河"不断发展的态势,减少下游河道泥沙的淤积和延长干流水库拦沙库容使用年限具有十分巨大的作用。围绕黄河粗泥沙集中来源区拦沙工程规划实践中需要解决的重大技术问题,分析了拦沙工程建设对减少黄河下游河道泥沙淤积的重大影响,研究了拦沙工程设计洪水关键参数、侵蚀模数计算等核心设计指标的合理取值,论证了工程总体布局与建设规模确定的方法和成果,探讨了工程地质对工程建设的影响、工程监测任务和工作内容、工程建设对水资源的影响等关键问题。     

黄河中游多沙粗沙区治理分期(区)研究

对黄河下游河道主槽淤积危害最大的是粒径d≥0.10mm的粗泥沙。按照快速减少黄河下游河道主槽粗泥沙淤积和治理面积相对较小、拦减粗泥沙量相对较多的原则,以≥0.10mm的粗泥沙输沙模数分别为≥1400、≥700而<1400和<700t/(km2·a)为指标,将黄河中游7.86万km2的多沙粗沙区分为粗泥沙集中来源区、多粗泥沙区和多沙粗沙区3个治理期(区),其对应的面积分别为1.88万、2.06万和3.92万km2。经分析,该研究治理分期(区)中的划分结果,符合黄河水利委员会针对黄河中游多沙粗沙区“先粗后细,分期治理”的战略部署。     

黄河中游粗沙区范围界定研究

黄河下游沉积泥沙主要来自黄河中游粗沙区，但至今粗沙区的范围及面积还未定论，笔者在理解粗泥沙特定内涵的基础上，提出了粗沙区，多沙区和多沙粗沙区的基本概念的内涵，确定划分粗沙区，多沙区和多沙粗沙区的指标，并进行了形态类型区划分和侵蚀产沙模型建设，在上述过程的基础上，进行了粗沙区范围定，其结果是黄河中游粗沙区面积为95515km^2，多沙粗沙区的面积为9412km^2.     

黄河中游多沙粗沙区粗泥沙输沙模数区域分布及产沙量分析

通过对黄河中游多沙粗沙区中d≥0.05 mm和d≥0.10 mm不同粗泥沙年输沙模数级的区域分布及产沙量的分析,得出d≥0.05 mm粗泥沙年输沙模数大于等于2 500、5 000和10 000 t/km2的粗泥沙来源区面积分别为5.82万、1.97万和0.22万km2,对应区域产生的全沙量分别占黄河中游多沙粗沙区全沙量的80.0%、35.6%和5.9%;d≥0.10mm粗泥沙年输沙模数大于等于350、700、1 400和2 800 t/km2的粗泥沙来源区面积分别为5.80万、3.94万、1.88万和1.17万km2,对应区域产生的全沙量分别占黄河中游多沙粗沙区全沙量的79.8%、58.3%、34.5%和24.2%。研究不同输沙模数级的区域分布、面积及产沙量,为粗泥沙集中来源区界定提供支撑。     

黄河古河套多沙粗沙区水土流失成因及防治对策

黄河古河套地区大体就是现今的鄂尔多斯高原地区,该区现涉及蒙、陕、宁3省区4市20个县级行政区,面积12 5万km2,人口约250万;境内分布有无定河、秃尾河、窟野河、孤山川、皇甫川等20多条多沙粗沙河流,年输入黄河泥沙10亿t。地形陡峻、沟壑纵横、降雨强度大、土质疏松、风蚀和人为破坏严重,导致了区内强烈的水土流失。要从战略的高度认识古河套地区的生态保护与重建,实行因地制宜、分区防治,大力发展坝系农业,搞好灌溉草库伦建设,强化水土保持监督执法,努力抓好水土保持生态示范区建设,以此推动古河套地区水保生态建设进程。     

黄河多沙粗沙区分布式土壤流失模型研究

以侵蚀动力学、地貌学、水文学、泥沙运动力学的理论为基础,以黄河多沙粗沙区岔巴沟流域为研究区域,以地理信息系统为平台,构建了黄河多沙粗沙区小流域分布式土壤流失数学模型,可用于计算小流域梁峁坡、沟坡和沟槽三部分的土壤流失量,并达到了产汇流模型与产输沙模型的紧密耦合;提出了当量糙率系数的概念,初步解决了定量表达水土保持工程对产汇流的影响,使模型具备了预测评价不同水土保持治理方案效益的功能;利用3S技术实现了土壤流失预测模拟信息系统的自动提取。通过对岔巴沟流域和杏子河流域土壤流失实测资料的验证表明,本模型能基本正确反映黄河多沙粗沙区流域土壤流失规律。     

黄河粗泥沙集中来源区拦沙工程建设管理方案探讨

黄河之患，根在泥沙；泥沙之害，祸源粗沙。黄河粗泥沙集中来源区拦沙工程项目的实施，将从根本上改善这一状况，对黄河泥沙治理具有重大的战略意义。为保证项目的顺利开展，对其建设管理研究显得尤为重要。立足黄河水利工程建设的四项基本制度，结合拦沙工程项目建设特点，探讨了切实可行的建设管理方案。     

黄河中游小流域的泥沙来源研究

由于研究方法和手段的差异,已往黄河中游小流域的泥沙来源研究均以地貌部位确定泥沙来源,根据坡面水下沟的“净产沙”原理,在分析黄河中地区典型小流域沟侵蚀关系与产沙机理的基础上,运用成因分析法的概念分析和确定了小流域的泥沙来源,结果表明,在体现不同地貌部位在小流域汇流与产沙中的侵蚀作用机理方面,也就是从不同地貌部位泥沙产生的根源上看,黄河中游小流域的泥沙主要来自坡面,证实了黄河中游地区“治坡为主,坡沟兼治”治理方针的正确性。     

黄河中游粗泥沙集中来源区现有治理措施拦沙能力分析

黄河中游粗泥沙集中来源区现状治理措施年拦沙能力为1.03亿t,占区域年泥沙流失量4.08亿t的25.2%。其中:淤地坝(系)年拦沙能力为2757万t,占现状措施年拦沙能力的26.8%;水库年拦沙能力为2688万t,占现有措施年拦沙量的26.1%;治坡措施年拦沙能力为4842万t,占现状措施年拦沙量的47.0%。     

黄河中游粗泥沙集中来源区的确定

利用d≥0.10 mm的粗泥沙输沙模数≥1 400 t/(km2.a)的指标在黄河中游多沙粗沙区中界定出粗泥沙集中来源区面积为1.88万km2,该面积占黄河中游多沙粗沙区面积的23.9%,年产沙量为4.08亿t,占多沙粗沙区年产沙总量的34.5%,产生d≥0.05 mm和d≥0.10 mm的粗泥沙量分别为1.52亿和0.61亿t,占多沙粗沙区相应输沙量的47.6%和68.5%,该区是名符其实的产粗泥沙“大户”。     

黄河中游粗泥沙集中来源区界定研究

通过黄河下游多断面、多钻孔、深层次泥沙淤积物取样级配分析,认为在1960年三门峡水库运行前,下游河道主槽淤积物中0.1 mm以上泥沙占一半。以0.1 mm为粗泥沙集中来源区界定研究中的粗泥沙界限,0.1 mm的粗泥沙输沙模数1 400 t/(km2.a)为粗泥沙集中来源区界定指标,界定出黄河中游粗泥沙集中来源区面积为1.88万km2。该区面积仅占黄河中游多沙粗沙区面积(7.86万km2)的23.9%,但该区产生的全沙量、d≥0.05 mm和0.1mm的粗泥沙量分别占多沙粗沙区相应输沙量的34.5%,47.6%和68.5%,说明该区是名符其实的产粗泥沙“大户”,是当前黄河粗泥沙“源头”治理的重中之重。     

黄河中游多沙粗沙区土地利用与覆盖变化分析

黄河中游多沙粗沙区是黄河中下游淤积泥沙的主要来源区,所以研究多沙粗沙区的土地利用与覆盖变化具有重要的现实意义。利用具有时间序列的多沙粗沙区土地利用图,在地理信息系统的支持下,分析了该区1980年到1997年间土地利用的时空变化规律,以及土地利用、土地覆盖变化的驱动因子,并结合多沙粗沙区的自然特征,对该区的水土保持、生态环境建设提出了一些建议。