黄土高原典型支流淤地坝拦沙对输沙量减少的贡献

为探明淤地坝拦沙作用对河流输沙量变化的影响,依据淤地坝作用年限、坝控面积、坝控流域侵蚀产沙模数及淤地坝排沙率,确定淤地坝拦沙量的估算方法,并结合2009年淤地坝安全大检查数据,分析黄土高原典型支流淤地坝拦沙对输沙量减少的贡献.延河与皇甫川淤地坝在不同年代的拦沙量分别在92.48万～854.35万t/a与36.47万～1 138.75万t/a之间,淤地坝拦沙量占人类活动影响的比例在一级和二级突变后分别为29.1％、28.5％与8.4％、18.2％;2000年以后延河与皇甫川输沙量减幅均达到85％以上,而淤地坝拦沙量的贡献率分别小于10％和20％.淤地坝的拦沙作用已不是目前输沙量减少的主要因素,但由于土壤侵蚀环境的不同,淤地坝在皇甫川对输沙量减少的贡献比在延河要大.     

黄土高原淤地坝对陆地碳贮存的贡献

我国黄土高原地区广泛分布的以防洪拦沙、淤地为目的的淤地坝工程可能在增加陆地碳贮存方面起一定作用。为验证这一假设,利用碾庄沟流域淤地坝普查资料,结合土壤侵蚀野外调查,研究了1957～2000年碾庄沟流域淤地坝控制区土壤侵蚀产沙时间空间变化与淤地坝库泥沙有机碳储存关系,并估算了黄土高原地区淤地坝拦泥对全球陆地生态系统碳收支的贡献。在研究的12个淤地坝小流域内,流域土壤侵蚀产沙平均速率为25800t/(km2·a),变异系数为42%。土壤侵蚀产沙速率的大小序列为50年代>60年代>70年代>80年代。坡地土壤侵蚀向淤地坝输沙速率(S,t/km2·a)随流域面积(A,km2)的增大呈线性函数减小(R2=0.46,p<0.05)。1957～2000年碾庄沟流域淤地坝共储存有机碳173,133t,提高流域碳储存强度在0.13～5.03t/(hm2·a)之间,平均为1.28t/(hm2·a)。到2002年底,黄土高原地区淤地坝工程共增加有机碳贮量为0.123Gt,占1994～1998年全国大面积人工造林工程增加碳贮量的17.08%,是美国年沉积泥沙有机碳储量(0.04Gt/a)的3.08倍。我们的结果表明,黄土高原地区淤地坝拦蓄泥沙及淤成的坝地是陆地生态系统重要的碳吸收汇之一。     

黄土丘陵沟壑区不同土地利用方式下小流域侵蚀产沙特征

为进一步优化和合理配置水土保持措施,以黄土丘陵沟壑区3个不同土地利用方式下的坝控小流域为例,基于人工探槽取样、淤积层次甄别及与产流降雨事件的对应关系,结合1∶10 000早期地形图与全站仪测量,拟合库容曲线来估算淤地坝泥沙淤积量,进而反演坝控流域的产沙模数变化特征。结果表明:(1)延河马家沟3个不同土地利用方式下的洞儿沟、阎桥和芦渠坝控小流域,自建坝至2016年的多年平均淤积量分别为2 748.80,4 634.31,3 141.17 t;(2)洞儿沟、阎桥和芦渠流域多年平均产沙模数分别为2 432.56,3 131.29,1 794.95 t/(km~2·a),依次属于轻度、中度和轻度侵蚀;不同土地利用方式下坝控小流域的最小产沙降雨量均20 mm以上;(3)不同的土地利用方式对小流域侵蚀产沙影响显著,人类活动明显的阎桥流域多年平均产沙模数大于以林草地为主的洞儿沟流域,而以林地和梯田为主的芦渠流域多年平均产沙模数最小。由此可见,在黄土丘陵沟壑区合理配置不同的水土保持措施,是减少小流域侵蚀产沙的有效途径。