黄河中游流域系统水沙过程变异研究

目前，黄河中游地区流域水沙变化的研究主要以水文法和水保法分析为主，由于黄河中游具有明显的自然地带性分布特征，流域系统的水沙过程受到环境要素的综合影响，根据黄河中游河口镇至龙门区间已控一级支流的测站资料，采用地理环境要素法分析水沙变异及成因，研究表明，河龙区间流域径流量和输沙量与地理环境因子的影响密切相关，20世纪70年代以来，降雨减水减沙作用不断减小，随着水土保持措施的提高，人类活动减水减沙所占比重不断增大。70年代与80年代气候波动和人类活动影响的平均减水减沙作用分别为53．4％，28．6％和46．6％，71．4％。     

人类活动对黄河中游水沙影响的分析计算

河龙区间及泾河、北洛河、渭河流域是黄河流域水土流失最为严重的地区。人类活动对该地区径流泥沙影响的研究结果表明：50-60年代、70年代、80年代、90年代年均增沙量分别为2439.99万t、4469.25万t、4948.46万t和7254.84万t;年均增洪量分别为528.07万m^3、324.22万m^3、089.03万m^3和9 583.26万m^3。1970~1996年增沙量分别占同期河道洪水输沙量和水保措施减沙量的5.28%和14.1%,增洪量分别占1.06%和3.35%。     

皇甫川流域水利水保工程减沙效益分析

皇甫川流域,50年代降雨量、径流量和产沙量偏丰,80年代偏枯,70年代暴雨次数多、雨量大、雨强高。采用“水保法”计算,水利水保工程平均每年减沙444.7万t,占多年于均产沙量的7.9%;采用“降雨-产沙公式法”计算,平均每年减沙276～332万t,约占多年平均产沙量的5％。水利水保工程起到了减沙作用。为进一步减少入黄泥沙,今后仍需继续加强流域综合治理工作。     

皇甫川流域水沙变化原因分析

皇甫川流域系黄河中游地区一条多沙粗沙支流。据采用水保法分析计算 ,80、90年代流域水保措施年均拦蓄水量分别为 2 842 5、5 2 49 2万m3 ,年减水效率分别为 18 3 1%、3 4 87%;年均减沙量分别为 849 6、1611 5万t ,减沙效率分别为 16 63 %、3 6 5 7%。水文法计算结果是 :80、90年代实测减水分别为 490 6 0、7778 0万m3 ,其中降雨变化减少分别占 5 1 6%、40 7%;实测减沙分别为 2 0 65 7、3 5 3 1 6万t ,其中降雨变化减少分别占 3 1 0 %、46 0 %     

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%.     

黄河中游地区侵蚀产沙规律及水保措施减洪减沙效益研究综述

 黄河中游的粗泥沙主要来源于河龙区间(河口镇至龙门)以及泾、洛、渭等几条支流,粗沙来源区与多沙来源区基本一致,形成所谓的多沙粗沙区。黄河中游多沙粗沙区面积为7.86万km2,以22.8%的面积产生了69.2%的总输沙量和772%的粗泥沙量。黄土丘陵沟壑区一副区的土壤侵蚀模数最高,达1万2420～3万6440t/(km2 ·a)。水土保持措施(梯、林、草、坝等)起到了很好的减洪减沙作用。多项有关河龙区间的研究成果(水文法)表明:20世纪70年代,水土保持措施年均减沙量为2.08亿～2.75亿t,80年代为3.20亿～4.48亿t,90年代(1990—1996年)为3.16亿t。泾河、洛河、渭河等支流,水土保持措施的减洪减沙效益也十分突出。森林植被通过林冠层、枯落物层和根系土壤层的分层拦截吸收,起到突出的减洪减沙作用。晋西、陇东等试点流域,人工林区与无林或少林区相比,减沙效益高达78%～96%,消除了洪峰流量及猛涨猛落的洪水过程,从根本上控制了土壤侵蚀。今后,应加强不同尺度流域间,水沙运移规律的尺度转换等有关研究。     

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。     

不同库容配置比例淤地坝的减沙效应

根据调查资料,采用数理统计方法,以黄河中游大理河流域为研究对象,进行了基于不同配置比例的淤地坝减沙效应分析和影响因子贡献率研究。结果表明,大理河流域大、中、小型淤地坝的坝地保存面积依时序增长的趋势比较显著,但近期明显变缓。1960－2002年流域淤地坝年均减少洪水1840万m3,年均减沙1290万t;流域大、中、小型淤地坝减沙量占总减沙量的比例分别为80.1%、14.6%和5.3%;90年代以来淤地坝的减沙效益最大,达到30.2%,对应的淤地坝的配置比例为1.84：2.37：5.79;大型淤地坝（含骨干坝）减沙量是中型淤地坝的5.5倍,是小型淤地坝的15倍;未来流域实现持续减沙作用的淤地坝优化配置比例可按1：3.0：7.0选取。流域不同类型淤地坝的减沙量与汛期降雨和最大1日降雨密切相关,在淤地坝减沙能力范围内,汛期降雨量和最大1日降雨量越大,其减沙量越大,具有“多来多拦”的显著特点。不同年代淤地坝减沙量与洪水量呈正相关线性关系;20世纪70、80年代单位立方米洪水对应的淤地坝减沙量约为0.19 t/m3,90年代以后约为0.23 t/m3。淤地坝减沙模数随着3个主要影响因子的增大而增大。各影响因子对流域淤地坝减沙模数变化的贡献率由大到小排序为：洪水量＞汛期降雨量＞最大1日降雨量。     

水土保持措施对黄河减水减沙作用的分析

黄河中游河龙区间、泾河、北洛河、渭河 ,是黄河流域水土流失最为严重的地区 ,黄土丘陵沟壑区年土壤侵蚀模数达 5 0 0 0～ 15 0 0 0t/km2 。采用“水保法”、“水文法”分析计算 ,1970～ 1996年 ,河龙区间及泾河、北洛河、渭河流域水土保持措施年均减水 5 45 6亿m3,年均减沙 2 2 3 8亿t ,每年可为黄河下游减少泥沙淤积 1 5 7亿t。水土保持措施是实现黄河下游“河床不抬高”的治本之举。     

河龙区间南片淤地坝对泥沙径流影响的分析与计算

通过广泛深入的调查研究，基本摸清了该区间地坝的规模，数量，质量及其分布状况，采用调查与分析相结合的办法，核实了坝地面积，确定了拦泥指标，采用“成因法”分析计算了该区自治理以来淤地坝的拉泥量和减蚀量，并以拦泥量与流域洪沙关系推算了其减洪量，结果表明，年均减洪量，50－60年代2284万m^3，70年代3829万m^3，80年代3398万m^3,效益分别为2.78%,6.89%,7.77%，年均减沙量相地段分别为1451，2513，2289万t,效益分别为5.47%,13.45,20.4%,在流域综合治理减少总量中，由淤地坝影响的减洪量各时段分别占80.8%,67.6%,54.2%,减沙量各时段占83.5%,58.5%,66.4%.     

应用灰色模型推算长江上游人类活动增沙量的新尝试

由于长江上游人类活动增沙影响的复杂性和区域性,加上缺乏足够的实测水、沙量资料序列和试验数据,使得难以按白色系统准确描述人类活动的增沙影响。本文根据长江上游宜昌站60年代和80年代两个丰沙段的水沙量资料,采用灰色系统理论,分别建立了反映60年代和80年代长江上游来沙量逐年累积变化的状态模型GM(1,2)。通过对状态模型的重演和对比分析,发现人类活动对长江上游的增沙影响相当大。据本文推算,如按目前的人类活动增沙速率发展下去,50年后,长江上游宜昌站年均来沙量将由50午代的5.2亿t、80年代的6.59亿t增加到7.51亿t。     

昕水河流域综合治理及水沙变化分析

<正> 昕水河流域是山西省临汾地区西山最大的入黄一级支流,面积4326km~2,占临汾西山地区总面积的42％。统计该流域葛口水文站1955～1989年径流泥沙资料,可知1973～1989年的17年,水沙变化较大,年平均径流量、输沙量分别比1955～1972年减少了39.6％和54.8％。特别是1981～1989年,年平均径流量减少了47.8％,输沙量减少70.8％。本文拟对该流域的水沙变化原因作一初步分析。     

近70年长江干流寸滩站以上流域水沙关系

以长江干流寸滩水文站以上流域为研究对象,基于1953-2018年的实测水沙资料,采用线性回归、Mann-Kendall趋势检验和水沙关系曲线分析径流、输沙的时间趋势及其关系变化,并采用双累积曲线法分析水沙变化的驱动因素。结果表明：寸滩站以上流域多年平均径流量为3 425亿m³,多年平均输沙量为3.61亿t;多年平均月径流量为294.8亿m³,多年平均月输沙量为3 013万t,且主要分布在6-10月,分别占年径流泥沙总量的70%和95%以上。趋势分析显示,流域年降雨量和径流量变化趋势不明显,年输沙量呈极显著减小趋势;月径流量在1-4月显著增加,其他月份变化不显著,而各月输沙量均呈显著减少趋势。水沙关系曲线均可用幂函数拟合,拟合参数受时间尺度影响,统计检验显示悬移质输沙量实测值与水沙关系曲线的估算值差异不显著。双累积曲线分析发现水利工程建设和水土保持等人类活动是寸滩水文站输沙减少的主要原因,其作用占69%~93%,其中2000年以来人类活动的贡献超过90%。     

近70年长江干流寸滩站以上流域水沙关系变化及其驱动因素

以长江干流寸滩水文站以上流域为研究对象,基于1953-2018年的实测水沙资料,采用线性回归、Mann-Kendall趋势检验和水沙关系曲线分析径流、输沙的时间趋势及其关系变化,并采用双累积曲线法分析水沙变化的驱动因素。结果表明:寸滩站以上流域多年平均径流量为3425亿m^3,多年平均输沙量为3.61亿t;多年平均月径流量为294.8亿m^3,多年平均月输沙量为3013万t,且主要分布在6-10月,分别占年径流泥沙总量的70%和95%以上。趋势分析显示,流域年降雨量和径流量变化趋势不明显,年输沙量呈极显著减小趋势;月径流量在1-4月显著增加,其他月份变化不显著,而各月输沙量均呈显著减少趋势。水沙关系曲线均可用幂函数拟合,拟合参数受时间尺度影响,统计检验显示悬移质输沙量实测值与水沙关系曲线的估算值差异不显著。双累积曲线分析发现水利工程建设和水土保持等人类活动是寸滩水文站输沙减少的主要原因,其作用占69%~93%,其中2000年以来人类活动的贡献超过90%。     

湟水流域输沙特征分析

湟水青海省境内面积 15 3 4 2km2 ,是黄河中上游地区主要产沙区之一 ,年输入黄河泥沙 2 0 40万t。流域径流主要产生于 6～ 9月 ,占年径流总量的 5 3 % ;下游地区面积占流域总面积的 41 2 % ,年径流量占流域年径流总量的 42 4%。上游地区面积占全流域面积的 5 8 8% ,年输沙量仅占全流域年输沙量的 2 1 6% ;下游地区年输沙量 160 0万t,占流域年输沙总量的 78 4%。流域内灾害性天气频繁 ,水热配置不利于植物生长 ,大面积植被退化 ,人类经济活动频繁等 ,是导致下游地区水土流失严重的主要原因     

窟野河水沙变化发展趋势预测

窟野河是黄河河龙区间水土流失严重的一条多沙粗沙支流,流域内人类活动频繁,神府东胜煤田正在开发,其水沙变化发展趋势令人关注。经分析预测,神府东胜矿区一、二期工程排弃的土石数量为6.3亿t,1987～2000年平均每年增沙1130～1350万t;2000年前规划治理减沙效益为37.1％,减水效益为37.8％;一次洪水垮坝冲失的泥沙,将增加该次洪水泥沙量的13.3％～36.5％;河道淤积会加重防洪困难,其泥沙还可能集中排入黄河;丰水年份洪水泥沙有可能剧增,枯水年份水量进一步减少,甚至会出现水资源危机。     

退耕还林(草)对北洛河上游水沙变化的影响

为探究黄土高原地区退耕还林（草）政策的水沙响应问题,以植被恢复较好的北洛河上游为研究区域,根据其控制站吴起水文站1971—2010年4—10月实测水沙资料,定量分析降水量、径流量和输沙量三个水文要素的变化趋势和发生突变的年份。结果表明:1971—2010年,降水量并未发生显著的趋势性变化,径流量和输沙量呈显著减小趋势;综合四种突变点检验方法结果,并结合水土保持措施资料,确定径流量和输沙量的突变年份为2002年;利用双累积曲线定量分析降水和以退耕还林（草）为主的人类活动对径流量与输沙量的影响,相对于1971—2002年,2003—2010年降水和人类活动对径流量的影响程度分别为70.8%和29.2%,对输沙量的影响程度分别为34.0%和66.0%。植被的减沙作用明显大于减水作用,以退耕还林（草）为主的人类活动是北洛河上游流域泥沙减少的主要驱动力。     

黄河中游窟野河流域水沙关系变化特征及其成因分析

为探讨人类活动和气候变化对窟野河流域水沙情势的影响,基于1956—2019年窟野河流域降水量、径流量和输沙量等监测数据,运用累积距平法、双累积曲线等方法对窟野河流域水沙变化的特征及其成因进行了分析。结果表明:窟野河流域降水量随时间变化呈不明显减小趋势,而径流量和输沙量随时间变化却呈显著减小趋势,流域水沙减少的因素不是气候变化引起的降水因素; 径流量和输沙量年际变化的转折年份为1979年和1997年; 同基准期A(1956—1979年)相比,B时期(1980—1997年)气候变化对径流量和输沙量的贡献率分别为14.25%,14.22%,人类活动对径流量和输沙量的贡献率分别为85.75%,85.78%,C时期(1998—2019年)气候变化对径流量和输沙量的贡献率分别为8.76%,6.65%,人类活动对径流量和输沙量的贡献率分别为91.24%,93.35%,降水变化和人类活动都是造成窟野河流域水沙减少的影响因素,其中流域内逐年增强的人类活动是窟野河流域径流和输沙减少的主要因素,而气候变化引起的降水减少是次要因素。     

黄河流域鄂尔多斯十大孔兑淤地坝减沙效应

为了定量评价十大孔兑地区淤地坝的减沙效益,基于历史资料整理与实地详查,统计了十大孔兑地区1986年以来现存淤地坝的数量和分布特征;采用淤积体概化法,确定了影响淤地坝减沙量的主要参数,并计算了研究区354座淤地坝的减沙量。结果表明：十大孔兑354座淤地坝累计减沙3.205 61×10⁷t,其中减沙量最大的孔兑为西柳沟,达1.239 76×10⁷t;通过分析不同时段淤地坝的减沙特征表明,1986—1999年、2000—2009年和2010—2018年3个时段的淤地坝减沙量分别为4.946 6×10⁶t, 1.155 57×10⁷t, 1.555 38×10⁷t。十大孔兑地区淤地坝具有显著的减沙作用,具有很高的减沙指标(达5 720.33～58 141.81 t/座),2000年以后的两个时间段内,随着坡面林草措施的增加,淤地坝减沙量增加,表明在这一地区,淤地坝仍然是最有效的水土保持措施之一。