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。     

黄河流域的来沙及其水利水保减沙效益

黄河虽流经广阔的黄土高原，但来沙区十分集中，中游69％的泥沙集中来自7．86万km2的多沙粗沙区。为防止水土流失，在该区进行了大规模的水土保持治理工作。经分析，近30年来，入黄泥沙已显著减少，黄河中游主要来沙区水利水保工程年均减沙约4亿t。     

黄河中游地区林草措施减洪减沙作用分析

对黄河中游河龙区间及泾河、北洛河、渭河流域水土保持林草措施保存率、保存面积、林草措施质量分级标准及林草措施减洪减沙作用进行了分析和研究；对黄河中游地区实施生态修复工程提出了4点建议。研究成果可供黄河中游水沙变化深化研究和水土保持生态修复工作参考。     

黄河中游水利水土保持措施减沙作用研究的回顾与展望

 黄河中游水利水土保持措施减沙关系黄河治理战略全局,对其进行回顾和展望,可为目前开展的黄河综合规划修编提供重要参考。结果表明:1960—1984年,平均每年拦蓄泥沙约5亿t,其中干流水库1.0亿t(19.6%)、支流水库1.2亿t(23.5%)、灌溉引沙0.6亿t(11.8%)、淤地坝拦沙2.0亿t(39.16%)、梯田拦沙0.3亿t(5.9%);到20世纪80和90年代,这种减沙构成略有变化,总体来看,水利措施减沙比例变化不大,而水土保持措施拦沙比例有所减小;70—90年代,黄河中游年均减沙3亿t左右,目前,水利水土保持措施现状减沙约3.5亿～4.5亿t。展望水利水土保持措施减沙作用后认为:近年来,黄土高原水土流失地区暴雨强度较小,实测来沙量资料不能作为黄河综合规划修编中水土保持现状减沙效果计算的主要依据;由于未来黄河中游来沙量变化取决于多种因素的组合,因此,对未来水利水土保持措施减沙作用应持慎重和偏于安全的态度,并作为今后长期认真研究的问题。     

三川河流域减沙效益初步分析

三川河流域是黄河中游地区一条多沙粗沙河流。流域面积4161km~21955年开始治理,1983年列为全国重点治理区,1986年治理面积占水土流失面积的34.5％。据水文站观测,近10年输入黄河的泥沙较前20年减少58.8%。采用水保法分析,1975年治理度为12.7%,减沙10.8%;1982年治理度为16.9%,减少19.0%:19.86年减沙31.6％。30多年来,流域水土保持措施共拦沙10389万t,占同期实测输沙量的14.7％。文章指出,近20年来人类生产活动,每年约增加河流泥沙的6～8％,抵消了部分水土保持效益,应引起社会重视。     

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。     

河龙区间减沙效益与水土流失治理度的关系

 研究黄河中游河龙区间水土保持措施减沙效益与水土流失治理度的关系。结果表明:1)河龙区间减沙效益与水土流失治理度呈正相关关系。二者关系可以按照治理度与减沙效益取值范围的不同,明显分为减沙效益高值区和减沙效益低值区2个区,其单位治理度的减沙效益基本相等。减沙效益低值区的治理度小于15%时,基本没有减沙效益。“两川两河”要想取得10%以上的减沙效益,治理度应超过30%。2)河龙区间减沙效益与水土流失治理度关系分为减沙效益高值区、减沙效益中值区和减沙效益低值区3个区后,减沙效益高值区的治理度提高10%,减沙效益可以提高约8%;减沙效益中值区的治理度提高10%,减沙效益提高8%;减沙效益低值区的治理度提高10%,减沙效益只能提高3.4%。因此,构筑减少黄河粗泥沙的第一道防线,建议首选位于减沙效益低值区的窟野河和皇甫川流域。     

河龙区间坝库参数与减沙效益关系研究

对黄河中游河龙区间晋西北片、陕北片坝库控制面积占比、坝库单位面积库容等参数与水利水土保持措施减沙效益关系进行了研究，结果表明：（1）晋西北片若没有坝库工程，仅靠水土保持坡面治理措施只能取得14％的减沙效益；每增加100km^2的坝库控制面积，即可提高2％的减沙效益；每增加400万m^2的库容，即可提高1％的减沙效益;坝库单位面积库容每提高1万m^2／km^2，减沙效益即可提高约10％。（2）陕北片减沙效益主要由坝库工程产生。减沙效益提高10％，坝库单位面积库容需要提高5万m^2／km^2。要使流域水土保持综合治理减沙效益达到20％以上，坝库单位面积库容应在6万m^2／km^2以上。（3）在黄河中游多沙粗沙区，要实现40％左右的减沙效益，坝库单位面积库容应达到167／m^2／km^2以上。     

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。     

渭河水沙变化及其影响因素分析

渭河是黄河的一条多泥沙支流 ,1970年之前每年向黄河输送泥沙 1 85亿t。渭河具有水沙异源的特点 ,泥沙主要来自南河川站以上地区 ,径流主要来自南河川站至咸阳站区间流域。 1970～ 1996年 ,流域内水利水保措施年均减水2 5 5亿m3 ,年均减沙 0 6792亿t,发挥了重要的蓄水拦沙和削洪作用。流域内人类活动有使泥沙增长的势头     

Scale Independence and Spatial Uniformity of Specific Sediment Yield in Loess Areas of the Wuding River Basin,Northwest China

Most of the sediment loads of the Chinese Yellow River originate from the 113,000 km² Hekou–Longmen Section. This study investigated the spatial pattern of specific sediment yield in the Wuding River basin, a tributary of the section. Data collected in 36 instrumented watersheds were used. Stratifying the watersheds in terms of surface regolith reveals a scale uncorrelated and a roughly constant SSY (mean annual specific sediment yield) of 18,720 Mg km⁻² yr⁻¹ in the loess areas of the basin, with basin areas varying between 0.107 and 9,355 km². A zero‐variable model (i.e. SSY = 18,720) thus performs well with a mean error of approximately 15%. The spatial uniformity even holds at the annual time scale; a spatially invariable SSY _a (specific sediment yield for a single year) remains applicable with a mean error of the order of 40%. The spatial uniformity in SSY and SSY_a allows a direct scale extrapolation. Moreover, the established zero‐variable models and the scale extrapolation are even applicable to the Hekou–Longmen Section. The spatially uniform SSY accords with the spatial invariability of many sediment‐yield related factors, such as basin slope and rainfall in the loess areas of the Wuding basin. Given the fact that sediment delivery ratio is close to 1 in the Loess Plateau, a spatially uniform SSY is equivalent to a uniform erosion rate among watersheds. This finding, contrasting with current consensus that erosion and sediment yield vary greatly in space, is greatly helpful in predicting erosion and sediment yield in the Loess Plateau. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

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%。     

洞庭湖泥沙沉积与土壤侵蚀

洞庭湖是一个吞吐型的过水湖泊,其泥沙沉积量大,1951～1983年累计沉积泥沙约48.07亿t,年平均沉积1.5亿t。泥沙沉积于汛期,多为长江冲积物。严重的泥沙淤积,反映出长江中上游地区土壤侵蚀十分强烈。泥沙沉积灾害发生在湖区,突出表现为洪涝、土壤潜育化和血吸虫感染。侵蚀灾害发生在山丘区,它导致土壤退化和滑坡、泥石流灾害加剧。加强长江上游水土流失重点防治和中上游防护林工程体系建设,提高人均产值,消除或减轻人口增长对生态环境造成的压力,可从根本上控制土壤侵蚀和泥沙沉积灾害。     

水土保持对黄河输沙量的影响

采用回归分析方法,研究水土保持对1954—2005年黄河年输沙量的影响。结果表明：1）从24个备选自变量因子中筛选出的由＂河口镇到吴堡区间7—8月降雨量＂＂水土流失治理度＂和＂ln‘河口镇到龙门区间年降雨量’＂3个自变量组成的多元非线性回归方程,相关系数达到0.883,在α=0.001的水平上高度显著,该回归方程＂解释＂了1954—2005年黄河年输沙量76.5%的变化;2）水土流失治理度能够很好地＂解释＂20世纪80年代以来黄河年输沙量减少的趋势;3）当河口镇到吴堡区间7—8月降雨量处于最大观测值时,水土流失治理度由0增加到50%,计算年输沙量减少幅度超过20亿t/a;4）治理程度相同时,水土保持对黄河年输沙量的影响是降雨量大的大于降雨量较小的。     

黄河河潼区间泥沙与洪水复杂响应分析

以泥沙为主线,结合几场典型洪水,对黄河河潼区间泥沙与洪水的复杂响应进行了分析.结果表明,暴雨分布不同会使河道冲淤变化产生显著差异,暴雨分布于细沙区对下游河床的影响较快."揭河底"、沙坎、异重流等使洪水出现特殊现象."揭河底"会明显降低河道的削峰能力;沙坎会拦蓄部分洪水然后被冲开,使洪水反常增大;异重流及洪水中夹杂的煤块会增加洪水的复杂性.     

近50a来官厅水库上游流域泥沙输移平衡研究

近50 a来官厅水库上游流域侵蚀产沙总量为4.57×109t,其中水土保持措施拦沙量7.71×108t,占总产沙量的16.89%;水利工程拦沙量7.65×108t,占总产沙量的16.76%;引洪淤灌减沙量9.65×108t,占总产沙量的21.14%;河道淤积沙量8.16x 108t.占总产沙量的17.88%;官厅水库淤积量7.50× 108t,占总产沙量的18.02%;官厅水库下泄4.25×108t,占总产沙量的9.31%.20世纪的后20 a,流域内的水土保持措施拦沙量大幅度提升,和1950-1980年间相比,水土保持措施拦沙率提高了26.27%.     

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。