仕望河流域水土保持措施的减水减沙效益研究

黄河河口镇至龙门区间是黄河流域的主要产沙区,该区间河道全长725.1 km,落差607.3 m,比降0.084%,流域面积11.2万km²。而仕望河流域地处黄土丘陵沟壑区与高原沟壑区的过渡地带,是黄河中游吴堡—龙门段西岸的1条1级支流。本文旨在通过对仕望河流域的水沙变化的综合分析探讨而为黄河的综合治理提供一个切实可靠的依据。本文根据1970—1989年水文站的实测资料,分析了该流域的水沙来源和降雨产流产沙关系,并结合2006—2010年的实测资料,对比分析了不同时期该流域降雨、产流、产沙的变化情况。采用水文法分析计算了该流域水土保持、水利措施的减水减沙效益。通过实测资料分析计算,认为仕望河流域水量变化采用双累计曲线法分析结果比较合理,基本反映了降雨和产流产沙的内在联系。对比影响流域产流产沙的自然因素（降雨）和人为因素（水土保持措施）,仕望河流域水土保持措施减水减沙量在总减水减沙量的占比呈逐年增加的趋势,而降雨因素的的影响在逐步递减。近30 a来国家越来越重视水土保持工作,黄土高原地区的水土保持治理工程陆续的实施对流域产流产沙的减少有显著的影响。     

紫色土区小流域侵蚀产沙对水土保持措施的响应

探讨降雨量与水土保持措施对流域水沙关系的影响,对流域水土流失预报和水土保持效益评价具有十分重要的科学意义,但在紫色土区这方面的研究还相当薄弱。以鹤鸣观小流域Ⅱ号支沟实测降雨径流泥沙数据为基础,分析了水土保持措施对流域径流、泥沙及水沙关系的影响。结果表明:流域治理后期,降雨产流量变化率、降雨产沙量变化率均减小,随着降雨的增多,水土保持措施对径流、产沙的影响效应增强;暴雨强度愈小,降雨量愈少,水土保持径流拦蓄作用愈显著;但降雨量愈大,泥沙拦蓄作用愈显著;流域减水量一般在30%~70%,而减沙量都高于90%,减沙量明显高于减水量;由于水土保持综合治理的作用,1989年后的多年平均径流量较1989年前减少33.11%,多年平均产沙量减少90.50%。     

大理河流域1970-2002年水保措施减洪减沙效益深化分析

根据实测水文资料,采用"水文法"和"水保法"两种方法,对大理河流域1970-2002年的水沙变化和水土保持综合治理减洪减沙效益进行了比较全面的计算和分析。大理河流域20世纪70,80,90年代降雨量、径流量和输沙量呈递减趋势,其中80年代减幅最大,70,90年代减幅接近。2000-2002年年降水量和汛期降水量分别比基准期增大了8.0%和9.3%,但径流、泥沙依然递减。"水文法"计算结果表明,1970-2002年大理河流域共计减少洪水10.114 5亿m3,年均减少洪水3 065万m3,其中水土保持综合治理年均减少洪水2 370万m3,占减少洪水总量的77.2%,年均减少洪水效益25.2%;共计减沙8.448亿t,年均减沙2 560万t,其中水土保持综合治理年均减沙1 940万t,占总减沙量的75.8%,年均减沙效益37.6%。"水保法"计算结果表明,1970-2002年大理河流域水土保持措施共计减少洪水7.524亿m3,年均减少洪水2 280万m3,年均减少洪水效益24.5%;水土保持措施共计减沙6.138亿t,年均减沙1 860万t,年均减沙效益36.6%。近期流域水土保持综合治理减洪减沙效益显著,水保措施减水减沙比依时序呈下降趋势。     

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。     

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。     

水土保持坡面措施减水减沙效益计算方法探讨

该文根据丰富的实测小区资料,在传统的水保坡面措施减水减沙效益计算的基础上,运用同频率对比求出小区不同水保坡面措施的减洪量,并将其推算到大流域,算出流域不同水保坡面措施减洪量,然后利用流域水沙关系“以洪算沙”,算出措施减沙量。由此得出一套较为切实可行的水保坡面措施减水减沙效益计算方法,并在国家“八五”黄河水沙变化研究中得到成功运用。     

1990～1996年渭河流域水沙变化原因初步分析

根据流域水文泥沙观测资料及1990年土地详查成果和1996年土地变更调查成果等,采用"水保法"和"水文法"对渭河流域1990～1996年水土保持措施减水减沙作用及水沙变化原因进行了分析计算.经"水保法"分析,年均减水量28.48亿m3,效益47.7%,其中减洪水量9 .19亿m3,减洪效益37.1%;年均减沙量4 630万t,效益35.8%,其中减洪沙量3 986万t, 减洪沙效益33.6%.经"水文法"分析,年均减水量25.71亿m3,减水效益44.3%,在减少的年径流量中,人类活动影响占51.5%,降雨影响占48.5%;年均减沙量0.800亿t,效益59.7 %,在减少的沙量中,人类活动影响占57.1%,降雨影响占42.9%.     

黄土区工程堆积体陡坡坡面径流调控工程措施的减沙效应

定量分析减少径流和改变水沙关系在泥沙调控中的不同作用,对于深刻理解径流调控措施的水土保持效益具有重要意义。以黄土区工程堆积体陡坡坡面(36°)为例,探讨了野外模拟径流冲刷试验条件下,不同工程措施及其组合调控坡面径流的水沙效应及其作用效率。结果表明:1)不同工程措施均能较好地调控坡面径流侵蚀过程,不同情形下的产流时间控制比为2～20,径流量控制比为0.45～0.78,产沙量控制比为0.20～0.59;平均含沙量控制比为0.38～0.79;2)减流控沙作用是工程措施调控坡面侵蚀产沙的主要原因,水沙关系调沙作用则受减流控沙作用的制约;3)水平阶类措施的水沙关系调沙量与减流控沙量呈线性正相关,当减流控沙量超过一定临界值时,水沙关系才开始发挥调沙作用;水平沟类措施的水沙关系调沙量与减流控沙量呈二次函数关系,水沙关系调沙量存在极大值;4)水平沟类措施调控泥沙的作用效率高于水平阶类措施,水平沟+鱼鳞坑的组合可很好地发挥减流控沙和水沙关系调沙作用的潜力(55%),使二者在较高的水平上维持相对平衡;因此,不同工程措施与组合的实际应用应以具体的水土保持效益和防治目标为布设依据。研究可为堆积体陡坡治理的工程措施优化提供理论参考。     

宁夏清水河流域近60年降水量及入黄沙量变化

为了揭示黄河上游水沙变化成因,根据清水河流域的降雨、径流、输沙等实测资料,采用Mann-Kendall趋势及突变检验、“水文法”、“水保法”等方法,分析了不同时段降雨特征值及入黄沙量的变化情况及沙量变化成因。结果表明:1958-2015年,年雨量、汛期雨量、主汛期雨量未发生显著变化及突变;流域控制站泉眼山的多年平均沙量为0.248亿t,1990-1999年来沙量最大,2010-2015年来沙显著减少;流域人类活动减沙量随时间呈先减小后增大的趋势,主要与下垫面的水利水保工程建设及流域坡面治理密切相关;2000年以来,流域水土保持坡面措施及淤地坝数量大幅增加,减沙效益日益显著,其中2010-2015年流域面上的水土保持措施减沙量为733万t,减沙贡献率达12%。清水河近期入黄沙量减少的主要原因是人类活动导致的下垫面变化,流域自2000年起逐步加大水土流失治理力度,2010年以来减沙效益显著增加。     

降水偏小对河龙区间晋西北片各支流综合治理减沙量的影响分析

根据实测资料，对河龙区间晋西北片降雨产洪沙规律、降雨变化影响减沙所占比例等问题进行了分析，重点探讨了如何建立降雨产洪沙模型，并改进降雨影响减沙量计算方法，对降水量偏小对综合治理减沙量的影响进行了分析。研究成果为晋西北片各支流的综合治理提供了科学依据，可供黄河中游地区水沙变化深化研究时参考。     

佳芦河流域特大暴雨洪水对下垫面治理的响应

根据实测水文资料,从下垫面治理入手,对佳芦河流域“2012-7-27”暴雨洪水进行了实地调查和成因分析。采用回归分析方法分析了流域洪水泥沙关系和汛期降雨产流关系及其变化,采用“指标法”计算了流域水土保持措施减洪减沙量,并分析了水土保持措施减沙能力和植被措施对流域洪水泥沙的削减作用。结果表明:（1）“2012-7-27”暴雨的雨量、雨强和笼罩面积都很大,但洪峰流量、最大含沙量、洪水量和洪水输沙量却明显减小;流域汛期降雨产流关系具有明显的分区特征,以场次洪水对应的面平均雨量为参数,可以分为暴雨区、大雨区和一般降雨区等3个区。（2）流域水土保持措施削洪减沙作用十分明显。“2012-7-27”暴雨中水土保持措施减洪减沙效益分别达到26.8%和38.3%,其中坝地减洪减沙所占比例最大,分别为71.0%和51.9%,林草等植被措施（包括封禁治理）减洪减沙所占比例其次,梯田减洪减沙所占比例位居第三。（3）植被措施对流域洪水泥沙削减作用显著,但梯田、林地减沙能力均未达到其最大减沙能力,抵御暴雨洪水的空间仍然很大,草地减沙能力约为其最大减沙能力的1.8倍,需要继续加大植被措施建设力度。同时,在流域治理中要继续加大治沟骨干工程建设力度,大力实施“坡改梯”工程。     

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。     

黄河河口-龙门区间降雨时空分布特征及其与流域产沙的关系

[目的]揭示黄土高原典型多沙粗沙区河口—龙门区间降雨时空分布特征及其与流域产沙的关系,为区域水土保持规划的制定提供科学依据。[方法]基于降雨和产沙模数资料,采用泰森多边形加权变差系数法、K-means聚类分析以及线性回归分析,系统研究河口—龙门区间降雨和产沙的空间变异规律。[结果] 1959—2015年期间,河龙区间汛期降雨和汛期降雨侵蚀力具有相同的空间分布特征,但是汛期降雨侵蚀力表现出更强的空间变异性,两者在年内和年际时间尺度上分别表现出相同的空间分布特征,并且具有纬度地带性(p0.01)。汛期降雨和汛期降雨侵蚀力在支流尺度上的空间变异性差异不大,具有同增同减的变化趋势。[结论] 1959—2015年期间,水土流失大规模治理以前,河口—龙门区间流域产沙主要受降雨的影响(p0.01),水土流失治理以后,流域产沙量锐减,降雨和流域产沙模数无显著相关关系。     

近60年湘江流域水沙特性及其对人类活动的响应

湘江流域人类活动对湘江水沙变化具有显著影响。利用M-K次序法、Pettitt非参数检验法和双累积曲线法分析湘江干支流1953-2014年的年径流量、汛期径流量和非汛期径流量与输沙量的关系,并分析水土保持和水库建设等人类活动与水沙演变的关系。结果表明:1)湘江干支流水文站的年径流量、汛期径流量与输沙量的相关性强,且1990年后湘潭站径流量-输沙量的相关系数为0.83,而非汛期相关性较弱。1990年前,干流站点径流量和输沙量处于波动状态,1990年后干流站点径流量总体呈增加趋势,但输沙量呈减小趋势,且老埠头站的输沙量发生微幅突变。除个别站点之外,支流站点的径流量和输沙量发生突变的年份与变化规律均一致。2)水土保持以及水库建设对湘江流域的拦沙作用是输沙量减少的主要原因。相比支流,水土保持对湘江干流流域的输沙量减少影响更显著,水库建设与湘江干支流输沙量减少均密切相关。3)根据湘江流域输沙量突变点可划分A(1960-1987年)、B(1988-1996年)、C(1997-2013年)3个时期,在不考虑温度变化的影响下,以A时期1960-1987年为基准期,利用累积量斜率变化率比较法可知,相比基准期A时期,B、C时期水土保持和水库拦沙等人类活动对输沙量的减少的贡献率为88.58%和94.01%,人类活动为输沙量减小的主要因素。     

黄土丘陵沟壑区吕二沟流域水沙关系变化分析

流域水沙关系的研究可为流域水土流失模型构建和水土保持效益评价提供科学依据。根据黄土丘陵沟壑区第三副区的吕二沟流域在1982--2010年间的74场次洪水事件水文泥沙数据,对降雨、径流和输沙的关系进行分析,并用Mann—Kendall法检验流域次洪水事件径流系数和平均含沙量的变化趋势和显著性。结果显示,降雨量和降雨历时是流域径流和输沙的主要影响因素,前期降雨量中前7天降雨量与径流系数的相关性最显著。吕二沟流域具有较好的水沙关系。通过Mann．Kendall法检验得到1985年8月24日发生的洪水事件是流域径流系数时间序列的突变点,突变点之后径流系数呈显著减小趋势,植被覆盖面积的增加是流域降雨一径流关系发生变化的主要原因。流域次洪水事件平均含沙量时间序列没有发生显著变化,表明以植物措施为主的水土流失综合治理没有显著影响吕二沟流域的水沙关系。     

渭河主要支流产流产沙规律及水保措施减水减沙效益

通过对渭河流域１２条主要支流的产流、产沙规律探索和对降雨、径流、输沙资料的统计分析，应用数理统计原理分别建立了各支流的降雨－径流和降雨－产沙经验公式，并用该公式计算了各支流７０￣８０年代水土保持措施的减水减沙效益，取得了比较可靠的 初步结果。从而，为流域治理规划、合理开发利用水土资源提供了科学依据。     

武陵山区女儿寨小流域次降雨径流与产沙特征

 以武陵山区女儿寨小流域为研究区,根据流域2004—2008年77场典型降雨径流观测资料,研究流域次降雨径流与产沙特征。结果表明:77场降雨中,以25.0～49.9 mm和50.0～100.0 mm的降雨为主,占降雨总数的67.53%,降雨强度以10～40 mm/h为主;降雨量与径流深和产沙模数呈现较为显著的线性相关性,降雨量、径流深及降雨侵蚀力对产沙模数均有明显影响,其中以径流深和产沙模数的拟合效果最好,R2达0.684 7;在对降雨、径流、产沙共12个指标进行相关性分析的基础上,对径流深、洪峰流量、产沙模数、降雨侵蚀力4个主要指标进行多元逐步回归拟合,R2均在0.85以上,并通过显著性检验,回归方程拟合效果较好,可用于相关指标的定量计算;流域的产沙量主要取决于几次大的暴雨,汛期的降雨决定流域的产流产沙状况。研究结果可为流域水土流失监测和预报、水土保持措施合理配置等提供相应参考。     

南方红壤区典型水土流失治理小流域的洪水径流泥沙特征

为探究南方红壤区经长期水土流失治理小流域的水沙特征,该研究收集长汀县朱溪河小流域2017—2020年降雨及洪水水沙数据,通过冗余分析、多元逐步回归方程、含沙量-流量滞回曲线等方法进行分析。结果显示：（1）流域年洪水径流深和泥沙量分别为282.30～892.50 mm和35.80～179.50 t/km²,洪水事件的产沙模数集中在0～20.0 t/km²,但总泥沙量由大于5.0 t/km²的少数事件决定;（2）降雨量、30 mim的最大雨强和降雨侵蚀力是影响洪水径流泥沙的主要降雨特征,对径流、泥沙变化的解释度分别为68.99%和49.28%,通过主要径流特征估算泥沙量、平均含沙量和最大含沙量,拟合优度达0.624～0.870;（3）洪水事件共出现6种含沙量-流量滞回关系,其中线型出现频率（55%）最高,该类事件中含沙量随流量的变化具有分阶段特征,临界含沙量约为0.1 g/L。经过长期的水土流失治理,红壤区小流域的洪水泥沙量普遍较低,且主要受径流量影响,洪水事件的滞回关系表明流域的泥沙供应通常处于持续少量的状态,研究结果有助于揭示红壤区土壤侵蚀的发展趋势。