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.     

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。     

黄河中游治沟骨干工程拦泥能力浅析

<正> 黄河中游地区目前已建成淤地坝近10万座,淤地面积27万hm~2,为发展当地农业生产和减少入黄泥沙发挥了巨大作用,但普遍存在布局不合理、设计标准低、工程老化等问题。治沟骨干工程是在总结过去淤地坝建设经验教训的基础上提出的,它作为黄河中游水土流失严重地区(年侵蚀模数在5000t/km~2以上)一项重要水土保持沟道工程措施,国家计委和水利部从1986年开始,在黄河中游多沙粗沙区安排了治沟骨干工程建设试点。经实践证明,治沟骨干     

黄河河龙区间输沙变化特征及归因分析

黄河中游河口镇—龙门区间(河龙区间)是黄河泥沙的主要来源区。近年来黄河输沙量急剧变化,为了识别黄河输沙量变化的原因,基于河龙区间15个流域1961—2017年的输沙和降雨数据,分析了研究时段内输沙模数的变化趋势和突变时间,定量区分气候变化和人类活动对输沙减少的贡献率。结果表明:研究区内15个流域的输沙模数均呈现显著的下降趋势,突变时间集中在80,90年代。降雨减少和水土保持措施的增加共同导致了输沙模数的下降,在多数流域,人类活动是导致输沙模数减少的主要因素,80年代后急剧增加的水土保持措施有效减缓了流域产沙。研究成果可为黄河流域生态恢复及水沙调控提供决策支持。     

黄河河龙区间黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀模数与小流域泥沙来源研究

黄河流域河龙区间面积１１．１６万ｋｍ２，６０年代年均输沙量９．５２５亿ｔ，年均输沙模数８５３５ｔ／ｋｍ２。考虑水库等栏沙，还原计算的年均产沙量为９．８２４亿ｔ，扣除轻微流失面积３．８２万ｋｍ２及其年产沙量０．２９７亿ｔ，黄土丘陵沟壑区７．３４万ｋｍ２面积上年均产沙量９、５２７亿ｔ，年土壤侵蚀摸数为１２９８０ｔ／ｋｍ２，比年均输沙模数高出５２．１％。在小流域泥沙来源分析中，将坡长２０ｍ径流小区的年产沙模数改正为自然坡长的年产沙模数，加上坡面浅沟汇流加大冲刷的作用，未治理坡耕地年产沙模数在１５０００ｔ／ｋｍ２以上。由此算得的小流域各地类年产沙模数，作为工程规划设计和计算水土保持减沙作用的依据较为接近实际。     

绵远河流域地震侵蚀与泥沙输移特征

汶川地震引发大量的崩塌滑坡、泥石流,为震区河流提供了丰富的泥沙来源。对处于地震极重灾区的绵远河流域进行了地震侵蚀与流域内的泥沙输移状况的调查统计。绵远河山区河段地震时产生了1.15×108 m3的松散堆积物,相当于正常年份土壤侵蚀量的约100倍。5a实地调查的结果显示,崩塌滑坡体绝大部分堆积在支沟中。在震后水文气候条件不变的情况下,松散堆积物中占多数的大粒径颗粒超过了河流输运能力,仅少量细颗粒物质以悬移质形式被输送到下游。研究表明,虽然绵远河上游地震侵蚀产沙总量巨大,但汶川地震后与震前进入绵远河平原河段的泥沙量变化不大,近期内对绵远河下游及沱江的泥沙输移没有明显影响。     

关于黄甫川流域产沙问题的思考

黄甫川是黄河中游多沙粗沙区泥沙问题最严重的支流,造成流域多沙粗沙的原因历来说法不一,一般多认为是砒砂岩所致.本文通过对多方面情况的分析,认为该流域泥沙主要来源于风沙活动.对于有的科技工作者认为黄河中游的粗沙来自风沙的只占4.6%～9.5%的说法,作者认为依据不足,其数值明显偏低.目前我国对风沙的侵蚀搬运缺乏足够的观测资料,因此还不能轻易地下结论.令后应加强对风沙活动的观测研究,以便为治黄决策提供更为科学的依据.     

泥沙搬运能力方程的比较分析

泥沙搬运是小流域土壤侵蚀、搬运和沉积过程中一个很重要子过程,搬运能力的定量研究是刻画土壤侵蚀过程和建立物理过程侵蚀模型的理论基础。对于目前被广泛采用的坡面漫流输移方程和沟道挟沙水流方程的试验条件进行了比较分析,探讨了其在黄土高原地区侵蚀模拟过程中的应用可能性和局限性。同时,表述了在黄土高原地区选择搬运能力方程需要考虑修正条件的必要性。     

韭园沟流域典型淤地坝淤粗排细作用研究

对韭园沟流域8座典型淤地坝坝内淤积物进行野外挖探坑观测取样,将坝内淤积物和马兰黄土颗粒级配进行对比,初步分析淤地坝的淤粗排细作用机理。在空间分布上,垂直分布,淤地坝坝内淤积物具有一定的沉积层理,即粉土层与黏土层相间分布;水平分布,同一沟道上游淤地坝较下游淤地坝淤积物粒径粗,单坝远坝处较近坝处淤积物粒径粗。工程结构上,有放水建筑物的淤地坝,控制面积决定了其淤粗排细效果;控制面积相近的淤地坝,有无放水建筑物决定了其淤粗排细效果;水毁坝也具有一定淤粗排细作用。     

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

黄河中游多沙粗沙区是黄土高原境内侵蚀最为强烈的地区,也是下游河道强烈淤积的主要物源区。该区的土壤侵蚀受到多重因素的复合作用,植被作为其最显著的影响因子之一而广受关注。以统计资料为依据,论述了研究区侵蚀模数、林草覆盖度和林木覆盖度的空间分布特征,发现一些相对较大的侵蚀模数与植被覆盖度之间具有良好的非线性关系。将这些相对较大的侵蚀模数定义为极端侵蚀模数——相似植被覆盖度条件下的最大侵蚀模数,并拟合出它们与林草和林木覆盖度之间的定量函数关系,得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%。这就是说,在其它复合因素不发生明显改变的情况下,当研究区林草覆盖度小于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管理黄河中游流域具有一定的指导意义。     

岔巴沟流域泥沙输移比时空分异特征及影响因素

本文以团山沟单元小流域作为流域系统产沙的源地，将其它中小流域输沙模数与单元小流域侵蚀模数之比定义为泥沙输移比，系统的研究了岔巴沟流域次暴雨泥沙输移比的时空变化特征及降水水文影响因子和地貌形态因子的综合影响。研究发现，从长远来看，流域系统的侵蚀与产沙可达到平衡，但就次降雨或年度而言，流域系统经常处于泥沙滞留和滞留的泥沙重新侵蚀搬运的状态。降雨量、径流系数、降雨时间、水流平均含沙量能很好的表达岔巴沟各流域次暴雨泥沙输移比，在考虑地貌形态因子的影响后，得到了岔巴沟流域次暴雨泥沙输移比的降水水文因子与地貌形态因子关系的综合表达式。     

小流域输沙模数多年总体状况的描述方法研究

[目的] 研究各种小流域输沙模数的多年观测数据分析法的优缺点和适用性,为甄选描述多年输沙模数数据特征的科学方法提供借鉴。[方法] 针对4条小流域观测数据,通过统计特征值、去极值算术平均值、侵蚀强度分级年数频率、盒须图等4种方法及其组合方法的比较分析,研究具有广泛适用性和严格科学性的多年输沙模数描述方法。[结果] 统计学上的算术平均数、中值等难以表征多年输沙模数的集中性和一般水平。去极值算术平均值虽具有反映数据一般水平的趋势,但损失了极端值及其对决策的信息价值。侵蚀强度分级年数频率反映了不同量级输沙模数数据在强度分级上的分布。盒须图可全面显示数据的集中程度、分散情况以及异常数据的数值与个数。[结论] 在表征小流域多年输沙模数数据特征上,不同的方法各有优点和不足,为全面、客观地描述其集中性和分散性,可采用多种方法,扬长避短、配合使用,盒须图具有较好的客观性和适用性。     

三川河流域水沙变化水文分析

根据三川河流域实测降雨、洪水、泥沙资料,在统计分析和探讨产洪产沙机理的基础上,应用数理统计学原理,通过逐步回归分析建立了降雨产洪产沙数学模型,并用之计算了三川河流域1970—1996年水土保持综合治理措施的减洪减沙效益,对三川河流域20世纪90年代水沙变化进行了重点分析,还采用另外4种水文分析方法进行了平行计算和验证,取得了比较理想和真实的结果,为全面分析流域综合治理成效提供了科学依据。对三川河流域降雨资料的系列化处理方法、径流系数变化趋势以及河道冲淤变化情况进行了分析,其研究方法对黄河中游其它多沙粗沙支流的水沙变化研究具有重要的借鉴作用。