用边际分析法确定黄河中游粗泥沙集中来源区

 为进一步寻找并治理对黄河下游主槽淤积危害最严重的粗泥沙集中来源区,根据1960年未建三门峡水库前自然水沙条件下下游河槽淤积物粒径组成,确定出黄河中游粗泥沙集中来源区界定中的粗泥沙界限为0.1mm。利用边际分析法在黄河中游多沙粗沙区确定粗泥沙集中来源区面积为1.88万km2。该面积仅占黄河中游多沙粗沙区面积的23.9%,可产生的全沙、粒径大于0.05mm和0.1 mm的泥沙分别占同期多沙粗沙区相应沙量的34.5%、47.6%和68.5%。由此看出,该区是名副其实的粗泥沙集中来源区。     

黄河中游粗泥沙集中来源区界定研究中粗泥沙界限的确定

针对黄河粗泥沙界限问题,介绍了粗泥沙界限0.05 mm的由来,利用下游河床质钻孔资料分不同时段研究主槽淤积物粒径组成,利用输沙率平衡法计算下游河道不同时段的区间淤积比和排沙比,利用小浪底水库运用以来下游河床质淤积物钻孔资料分析淤积物粒径变化。依据1960年以前天然情况下、对长系列资料分析结果显示、小浪底水库运用以来的黄河下游主槽淤积物中d≥0.10 mm的泥沙淤积特点,确定应以0.10 mm作为黄河中游粗泥沙集中来源区界定研究中的粗泥沙界限。     

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。     

三门峡库区淤积物粒径分析

在黄河中游粗泥沙集中来源区界定研究中,粗泥沙界限的确定必须分析三门峡库区淤积物的粒径组成。采用河床质法、钻孔取样法和沙量平衡法等,分别对三门峡库区淤积物粒径进行了分析,结果表明:大于等于某粒径(0.025mm、0.05 mm)的泥沙含量沿河道向上游递增;主槽淤积物颗粒比滩地淤积物颗粒粗;潼关以下及北洛河库区淤积物颗粒较细,潼关以上黄河干流及渭河库区淤积物颗粒较粗;随着泥沙粒径的增大,其占淤积物总量的百分比逐渐减小。     

黄河下游河道主槽淤积物粒径变化分析

利用1999年黄河下游河道汛前深层(河南段为11 m,山东段为10 m)钻孔淤积物取样资料和2000年以来汛前钻孔取样资料,对黄河下游河道主槽淤积物粒径变化情况进行的分析表明:1960年以前在无三门峡水库影响的“天然”水沙状态下,黄河下游河道主槽淤积物中粒径大于等于0.10 mm的泥沙含量为50.7%;1960~1999年河道主槽淤积物中粒径大于等于0.10 mm的泥沙含量为20.4%,比1960年以前少30.3个百分点;小浪底水库运用初期,下泄的大多为低含沙水流和细泥沙,特别是经过3次调水调沙试验,加剧了河道冲刷,主槽床沙逐渐粗化,粒径大于等于0.10 mm的泥沙含量有向50%靠近的趋势。     

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。     

黄河中游严重水土流失区侵蚀物粒径钻探分析

通过对黄河中游严重水土流失区侵蚀物粒径钻探分析,发现在钻探范围内存在两个明显的粗泥沙产区,即皇甫川—佳芦河区间和大理河上游一带。产沙粒径变化总趋势是由西南向东北逐渐变粗,并以窟野河到皇甫川成倒“U”形区域内泥沙粒径最粗;无定河下游部分区域泥沙粒径较粗,但平均粒径和粗泥沙比例均小于上述两区。这一研究成果为进一步确定粗泥沙集中来源区奠定了基础。     

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。     

砒砂岩区沙棘植物柔性坝野外试验研究综述

素有“地球癌症”之称的砒砂岩区位于黄河粗泥沙集中来源区核心区域,平均侵蚀模数20 000 t/(km~2·a),其中粒径大于0.05 mm的粗泥沙含量高达80%左右。砒砂岩区沙棘植物柔性坝野外试验系统研究了该区土壤侵蚀的基本规律和分类系统、输沙机理、植物拦沙机理,以及植物柔性坝对水资源的调节作用,给出了支毛沟沟头沙棘植物柔性坝坝系系统工程技术和防止砒砂岩区土壤侵蚀的水土保持综合技术,为基岩产沙区的全方位治理和黄河粗泥沙治理提供了可靠的科学依据。     

黄河中游粗沙的来源主要是风沙

黄河泥沙主要来自河口镇至龙门区间。这一区间的窟野河、皇甫川、无定河、秃尾河等多沙支流,上游风沙区面积大,风积沙粒径大于0.05mm的粗沙含量在90％以上。风沙通过风力吹扬和水力冲刷搬运进入河道,形成枯水期和少水年河道淤积,汛期和丰水年河道冲刷,使黄河“水大沙大”的特点十分突出。作者根据调查和实测资料分析认为,这一地区的粗沙主要来源是风沙,风沙主要来自毛乌素沙漠和库布齐沙漠,而过去认为粗沙来自流域内的黄土和下游基岩是片面的,在黄河治理开发中,除全面加强黄河中游地区水土流失治理外,对治理风沙、防止土地沙化应增加紧迫感,并提出了一些相应的防治措施。     

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。     

Implication of relationships among suspended sediment size, water discharge and suspended sediment concentration: the Yellow River basin, China

According to the yearly maximum suspended sediment concentrations (SSC) in the Yellow River and its tributaries, the rivers are divided into three types of more than 300, 20–300, and less than 20 kg/m³. The middle Yellow River basin is located in the transitional zone from subhumid to semiarid climates, and covered by a thick loess mantle. Neighboring on the desert areas to the northwest, the surface material of the Loess Plateau exhibits some marked areal differentiation in grain size and forms three zones covered by sandy loess, (typical) loess and clayey loess from northwest to southeast. Controlled by these physico-geographical conditions, the grain size of river-transported sediment shows some particular characteristics; at small water discharge or SSC, the grain size of suspended sediment abruptly decreases to a minimum with increasing water discharge or SSC. At water discharge of more than ca. 40 m³/s or at SSC of more than ca. 40 kg/m³, the grain size increases with water discharge or SSC.During the low-stage season, the relatively clear baseflow may scour the coarse bed materials, so the suspended sediment is relatively coarse. In the rainy season, rainstorm runoff washes out fine loess materials to the river, making suspended sediment fine. During relatively strong rainstorms, there often occur hyperconcentrated flows at SSC of more than 300 kg/m³. The relatively coarse grains could then remain suspended in the mixture of water and fine suspended sediment.     

黄河中游不同地区来沙对三门峡库区及下游河道的淤积作用

利用输沙量平衡法分析了黄河中游6站来水来沙对库区及下游的淤积作用,利用断面法分析了黄河中游、多沙粗沙区和粗泥沙集中来源区来沙对下游的淤积指标。结果表明,龙门来沙对下游的淤积贡献最大,华县、河津和状头来沙对下游淤积影响较小,而黑石关和武陟来水来沙有利于下游河道的冲刷。通过断面法得出黄河中游、多沙粗沙区以及粗泥沙集中来源区来1．00&#215;10^8t泥沙对三门峡库区及下游河道淤积危害分别为2．50&#215;10^7,2．57&#215;10^7和3．29&#215;10^7t,且粒径越粗对下游河道淤积危害越大。     

豫西黄河流域土壤侵蚀环境特征与类型划分

豫西黄河流域是黄河泥沙的产区之一,严重的水土流失使黄河下游泥沙、洪水问题更加严峻。通过对研究区土壤侵蚀的地质环境及形态类型的调查研究,分析了研究区控制土壤侵蚀的主要地质环境特征,在此基础上依据不同地质环境特征,主要考虑地形地貌类型和地层岩性等地质环境条件的差异,将研究区土壤侵蚀环境类型划分为基岩山地丘陵侵蚀、黄土塬梁峁丘陵侵蚀、河谷侵蚀3种类型,这对于黄河的治理与开发以及区内生态建设具有重要的意义。     

黄河流域水土保持工作的新发展

黄河流域水土保持工作的新发展黄自强（水利部黄河水利委员会，郑州４５０００３）ＮｅｗＡｄｖａｎｃｅｏｆＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎＷｏｒｋｉｎｔｈｅＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒＢａｓｉｎ￥ＨｕａｎｇＺｉｑｉａｎｇ（ＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒＣ...