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%。     

从西汉水水沙变化看水土保持综合治理成效

西汉水流域为嘉陵江的重点产沙区,自1989年开始全面实施"长治"水土保持工程建设以来,水土保持措施在控制流域水土流失中起到了显著的作用。对西汉水干流控制水文站礼县站、大桥站和镡家坝站自建站到2010年的实测水文资料进行分析的结果表明,礼县站以上区域在降水量仅减少10%的情况下径流量减少了56%、泥沙量减少了80%,说明"长治"水土保持工程在蓄水保土、减少流域水土流失方面取得了明显的成效。     

赣江流域水土保持生态建设减水减沙效益评价

利用赣江流域1956-2008年年降雨量和赣江控制站外洲水文站年径流量和年输沙量资料,采用水文分析法计算赣江流域近30a水土保持生态建设的减水减沙效益。结果表明,赣江流域治理后期1984-2008年水土保持生态建设年均减沙量为5.70×10⁶t,年均减沙效率为48.57%。随着水土保持措施的生效,减沙率有逐年上升而后稳定的趋势,2008年减沙率达80.54%;赣江流域水土保持生态建设对流域年径流总量减少不明显,后期径流量反而会有所增加。水土保持生态建设能增加流域土壤入渗,减少地表径流,削减洪峰流量,延长汇流时间,起到防洪减灾效果。     

砚瓦川流域水沙演变特征及其驱动因素分析

为了探究降水变化和水土保持措施对黄土高原地区产流产沙的影响,选择我国水土流失最为严重的区域——甘肃省庆阳市的砚瓦川流域为研究区,对该流域1981—2012年的年降水量、年径流量和年输沙量进行趋势分析及突变检验,分析黄土高原沟壑区水土流失治理背景下流域水沙的演变规律,定量评价降水和水土保持措施对流域水沙变化的贡献程度。结果表明:在1981—2012年期间年降水量和年径流量均没有发生显著变化,而年输沙量呈现显著减少趋势,年径流量和年输沙量的突变时间分别在1996和1997年,具有很好的同步性。与基准期(1981—1996年)相比,变化期(1997—2012年)的年径流量和年输沙量分别减少了17.0%和76.0%,分析径流和输沙历时曲线发现流域丰水期和平水期的径流量逐时段减少,而枯水期径流量却持续增加,输沙量在整个时段则大幅度减少。该流域降水和水土保持措施对年径流减少的贡献率分别为-37.9%和137.9%,而对年输沙量减少的贡献率为-35.0%和135.0%,因此,水土保持措施的实施是该流域年径流量和年输沙量减少的主要原因。其中,植被措施(林地和草地)对径流影响显著,占径流减少总量的61.04%;工程措施(梯田和坝地)对产沙影响显著,占产沙减少总量的102.84%。研究结果表明,黄土高原地区水土流失治理已在区域尺度上表现出一定程度上削洪补枯和减少侵蚀产沙的水文效应特征。同时在水土保持措施建设过程中,合理配置植被措施和工程措施比例,充分发挥各项水土保持措施的优势,是开展适应性流域管理的关键。     

延河流域水土保持对径流泥沙的影响

 采用Mann-Kendall统计检验方法和Pettitt系列显著性突变点的无参数识别方法分析延河流域径流和泥沙演变趋势及突变点,基于流量历时曲线分析延河流域突变点前后径流和泥沙变化特征,研究了水土保持措施对流域径流和泥沙的影响。结果表明:延河流域径流和输沙量均呈减少趋势,输沙量在1971和1996年有2个显著性的突变点,对于黄土高原丘陵沟壑区,水土保持措施减少河川径流量和输沙量。随着突变点后期水土保持措施力度的加大,水土保持措施拦蓄径流和泥沙的作用逐渐增强。水土保持措施使径流高流量部分减少,常流量和低流量部分增加,表明水土保持措施可削减汛期流量,增补枯季流量。突变点后期输沙量较之变化前期整体呈减少趋势。研究结果可为黄土高原丘陵沟壑区的水土保持和水资源管理工作提供一定参考。     

水土保持综合治理对闹德海水库径流泥沙特性的影响

闹德海水库是典型的多沙河流上的滞洪水库。为了分析水土保持综合治理对闹德海水库径流泥沙特性的影响,以1961-2009年系列为基准,对入库径流和输沙量进行统计分析。统计分析结果表明水库输沙总量呈现减少趋势,其原因除了降雨等自然气候因素影响外,与柳河流域的治理有很大关系。1983年国家将闹德海水库以上的柳河流域列为国家水土保持八大重点治理区,经过多年综合治理,从根本上改变了柳河流域的生态环境。1984-1993年水土保持效益分析,治理区的蓄水效率为67.7%,保土效率为66.8%。流域的综合治理减少了产沙量,对闹德海入库水沙特征变化起重要作用。     

美国水土流失监测成果之借鉴意义

据国外水土保持减沙效果资料分析报告报道:美国河岸布设缓冲林带可减少沿岸侵蚀78%~83%,渠化河段也可减少侵蚀43%。对11 105座水库淤积状况的调查结果显示:由于水土保持作用,水库库容损失率占3.9%;实施退耕还林还草,在降雨增加9%的情况下,淤积速率减少25%。等高耕作比未采取措施的周边地区产沙量少25%。水土保持工程使洪水期延长了1.5~8 h。美国的自然地理和社会状况虽与我国有些差别,但其工作思路和方法是值得借鉴的,各地应结合本地自然和社经状况,研究、总结一套本地的水土流失背景指标和水土保持效益指标,通过典型数据推算某个工程、某个区域、某个流域乃至全国的水土流失量和水土保持效益,以提高水土流失预测水平和社会对水土保持作用的认识水平。     

罗玉沟流域水沙变化趋势及影响因素

[目的]探讨小流域水沙变化趋势及影响因素，为黄土高原丘陵沟壑区水土流失治理和水土保持措施布设提供参考依据。[方法]采取Spearman秩次相关检验方法、累积距平法和双累积曲线法等对黄土丘陵沟壑区罗玉沟流域1986—2016年降水量、径流量和输沙量变化趋势和演变过程进行分析。[结果](1) 1986—2016年罗玉沟流域年降水量趋势性变化不显著；流域年径流量和年输沙量变化具有明显的阶段性，以1993年为界，年径流量和年输沙量呈显著降低趋势。(2)降水和水土保持措施影响罗玉沟流域年径流量和输沙量，不同降水水平年，降水和水土保持措施对流域水沙变化的影响不同，水土保持措施使流域枯水年份径流量和输沙量减少最为显著。(3)水土保持措施对年径流量和年输沙量的减少贡献率分别为83.50%和80.97%。[结论]降水量变化不显著的情况下，水土保持措施对罗玉沟流域年径流量和年输沙量的减少起主导作用，水土保持综合治理对枯水年径流量和输沙量的影响幅度最大。     

水土保持耕作措施对农田及其流域的影响研究

为了评估水土保持耕作措施在降低农田及其流域的土壤和营养元素流失方面的有效性,美国农业部自然保护局提供10 028个位于圣约瑟河流域水保措施位置的信息。基于SWAT模型对水质影响的评估能力,决定抽取5583个数据进行相关参数调整后构建一个水文响应单元的模型,用来评估水土保持措施的有效性。评估结果表明,多数水土保持措施都可以降低农田10%~50%的养分流失,但水土保持措施减少流失量的能力差异性较大。对整个流域估算时,多数水土保持措施的降低流失量能力低至1%,但降低的总流失量仍然很大,因为其有着长期累积作用。轮作及免耕措施是该流域应用最广泛的保护措施,其在土壤流失量的降低方面效果明显,轮作及覆盖作物措施在降低养分流失方面效果明显。有时轮作、覆盖作物、免耕及覆盖免耕措施会导致可溶性营养物质增加,进而影响整体的效果。研究结果表明,不同水土保持措施在不同的空间尺度、应用领域及水土保持措施布局有着不同的效力,但它们是改善流域水质减少水土流失的关键。     

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。     

辽宁省观音阁水库上游水土保持规划研究

研究编制观音阁水库上游水土保持规划是为了保证水库的良好运行和水库上游流域经济社会的可持续发展,实现水资源的优化配置,保障用水安全和水库安全。调查水库上游区域自然、经济、社会和水土保持方面概况,分析流域内水土流失成因,诊断流域内对生态环境有威胁的各种因素。采取GIS等手段获取流域内土地利用分布情况,从而对流域进行分区。共划分成生态修复区、生态治理区和生态保护区3个区域,针对不同区域特点,有针对性的布设水土保持措施。按照规划要求治理完成后,流域内水土流失治理程度达到80%以上,综合治理措施保存率80%以上,人为水土流失得到控制并得到良好的管理;流域泥沙减少70%以上。     

潮河流域水土流失治理成效及存在问题分析

以占密云水库以上集水流域面积31%的潮河流域作为研究区域.在对流域水土保持和水土流失状况进行分析的基础上,阐明了流域水土保持工作在减轻水土流失,改善生态环境,提高社会经济效益方面的作用.阐述了流域水土流失治理中存在的一些问题,拟为流域综合治理提供政策启示.     

水土保持措施和气候变化对汾河水库入库径流贡献定量分析

利用汾河水库1956-2004年入库径流和降雨量资料,在采用统计学方法探讨径流和降雨变异分析的基础上,建立双累积曲线模型,分离出了降水变化和水土保持措施分别引起的径流变化量,在定义贡献率的基础上,分析水土保持措施和气候变化对径流演变的贡献。结果表明,1956-2004年49年来汾河水库入库径流和降雨均呈减少的趋势,但径流减少趋势明显;以入库径流突变年份为界将研究时段分为2段（1956-1982年和1983-2004年）;水土保持措施的实施致使径流减少24.8mm,贡献率为87.1%,降雨减少致使入库径流减少3.7mm,贡献率为12.9%。流域内从20世纪80年代初开始的水土保持措施实施改变了水库上游流域的水文循环过程。     

加强水土保持生态建设 努力维持珠江健康生命

珠江流域有水土流失面积6.27万km2,占流域土地总面积的14.2%,是我国水土流失较严重的地区之一。新时期,珠江委提出了“维持珠江健康生命,建设绿色珠江”的新的治理开发和保护珠江的思路,给珠江的水土保持生态建设带来了新的机遇和挑战。实践证明:水土保持是流域经济社会可持续发展的重要基础,是江河防洪体系建设的重要组成部分,是减少泥沙、维持珠江健康生命的根本措施,对减轻洪涝灾害、提高防洪抗灾能力具有重要作用。珠江流域的水土保持工作起步晚,还存在水土流失防治任务艰巨、投入严重不足、水土保持意识和法制观念淡薄等问题。提出了珠江流域水土保持工作思路和近期的工作重点。     

基于水土保持的延河流域治理水文响应模型

 以建立一种科学的较简单的评价方法为目的,以延河流域水文站20世纪50-80年代30余年降水、径流、水土保持主体措施面积(梯田、造林、种草、淤堤坝)资料为基础,运用相关分析、因子分析等方法,建立了流域雨量站各月降雨量权重指标体系、流域4大水土保持措施面积权重指标值,并构建了以水土保持面积指标、降雨量指标为参数的流域水文响应评价模型,进而分析水土保持措施对流域径流量的效应。结果表明:水土保持措施拦蓄径流量的作用,在过去30余年逐渐增强,水土保持措施拦蓄径流量,占降雨径流量各时段平均值为6.48％。各年代分别为:50年代0.74％,60年代3.11％,70年代8.84％,80年代16.52％。20世纪70年代,由于降雨量减少引起的径流量减少幅度为12.9％,80年代为14.0％。而水土保持措施加强与降雨量减少,使径流量在20世纪70年代较50-60年代为基期减少了20.6％,80年代初则减少了28.2％。     

川北紫色土小流域植被建设的水土保持效应

定量评价林草植被的水土保持功能对合理指导紫色土区的流域综合治理具有重要作用。该研究基于鹤鸣观流域Ⅱ号支沟1985-2001年逐日径流量和输沙量,结合实测日降雨量,采用Spearman秩相关统计法分析流域径流和输沙变化趋势,应用流量历时曲线和双累积曲线分析流域植被建设实施前后径流和输沙变化特征,并定量评估植被建设的水土保持效应。结果表明:结合防护林营造时间和双累积曲线分析,把水文序列分为基准期(1985-1990年)和评价期(1991-2001年),相比基准期,评价期小流域的年均降水量减少约8.1%,而年径流深和年输沙模数却分别减少34.6%和89.9%,说明以植被建设为主的人类活动起到重要作用。同时,植被建设的削洪增枯效果明显,评价期的丰水日径流深和平水日径流深较基准期分别减少了84.2%和76.3%,而枯水日径流深却增加了650.0%;结合双累积曲线和分离判别法可知,植被建设在径流和输沙变化中的贡献率分别达92.9%和94.3%,大规模的植被建设在减少土壤侵蚀的同时也减少了产流量,考虑到水安全问题,未来植被建设应合理规划。     

黄土高原典型流域次洪事件水沙关系变化及其驱动因素

[目的]探究黄土高原典型流域次洪事件水沙关系变化，探讨水土保持综合治理对流域水沙关系的调控，以期为黄土高原地区未来的生态恢复与水土保持综合治理提供参考。[方法]基于孤山川、佳芦河和西川河流域1974—1989年和2007—2019年的洪水水文要素资料，采用线性函数分析了流域不同时期水沙关系变化特征，采用皮尔逊相关系数法探讨了径流指标(年径流深、平均洪峰流量和平均流量)和输沙指标(年输沙量、平均最大含沙量和平均含沙量)间的相关性，辨析了不同流域水沙变化的驱动因素。[结果]2007—2019年各流域次洪事件的年均径流深和年均输沙量较1974—1989年均显著减少(p<0.05),孤山川流域变化最大，分别减少56.48%,95.03%;佳芦河流域的年均输沙量变化不明显且年均径流深有所增加，主要由于该流域植被覆盖较差、水土保持措施治理占流域比例小，加之近年来极端降雨量增加。[结论]各流域的水沙关系在经过水土保持综合治理后发生显著变化，径流深-输沙模数线性关系减弱，黄土高原水土保持措施的实施尤其是大规模植被恢复使流域产输沙能力下降，从而导致径流和输沙变化的不同步。     

水土保持措施对无定河流域沟道-河道系统泥沙收支平衡的影响

流域系统可以分为坡面系统和沟道-河道系统2大单元,可以分别建立泥沙收支平衡关系。结果表明：1）实施水土保持措施以后,无定河流域系统泥沙收支平衡中各变量均随时间而变化。沟道-河道系统泥沙输移比发生了极显著的减小趋势,泥沙存储量发生了显著的增大趋势,流域产沙量的变化发生了较显著的减小趋势,坡面净侵蚀量有所减少,但变化趋势不显著。2）对于不同的泥沙收支平衡变量的变化而言,水土保持措施变化和降雨变化的贡献率是不同的;对坡面净侵蚀量的变化而言,汛期降雨的变化起着决定性的作用,贡献率高达90.82%,坡面水土保持措施的贡献率仅为9.18%;对沟道河道系统泥沙存储量的变化而言,淤地坝拦沙的变化起着决定性的作用,贡献率高达76.16%,汛期降雨变化的贡献率仅为23.81%;对流域产沙量的变化而言,汛期降雨和水土保持措施的变化都起着重要作用,前者贡献率为57.84%,后者贡献率为42.16%。3）对沟道-河道系统泥沙输移比RSDRc的变化而言,淤地坝拦沙的变化起着决定性的作用,贡献率高达87.27%,汛期降雨变化的贡献率仅为12.73%。     

称钩河坝系流域水保措施减沙效益分析

以称钩河坝系流域降水、径流、泥沙和水土保持措施的5 a监测统计数据为依据,Quick Bird卫星影像为主要数据源,在ArcGIS 9.3及Region Manager 5.5软件支持下,研究该坝系流域降雨变化和水保措施对径流和产沙量变化的影响,分析坝系水土保持措施拦沙效益。结果表明:2007—2011年间,水土保持措施建设是该流域径流和侵蚀产沙减少的主要原因,其中坡面治理措施面积增加133.04 hm²,坝系流域总控制面积达到8 843.58 hm²,占流域总面积的54.80%。坝控范围内年平均侵蚀模数为18.80 t/km²,侵蚀模数减少5 581.20 t/km²。     

岔巴沟流域水土保持减水减沙作用

 运用经验公式法、双累积曲线法和不同系列对比法计算岔巴沟流域1971—1980年水土保持措施的减水作用分别为10.55%、6.18%和26.67%,减沙作用为58.74%、63.40%和72.77%;经过对计算结果和前人研究成果的分析得到如下结论:1)岔巴沟流域库坝等工程措施为主的水土流失治理方式在措施生效期间能够有效减少流域输沙量,减沙作用为65%左右,能够有效拦截洪水,减少洪峰流量,汛期减水作用大于25%;2)库坝等工程措施对流域年径流量的影响不大,减水作用在7%左右,地下径流占总径流比例提高了20.4%,对地下水的补充起到了很好的作用;3)库坝等工程措施不能改善流域坡面和沟坡侵蚀条件,故而无法真正改善流域水土流失的状况,其减沙效果随着淤积量的增加而减小,需要不断投入以维持其减沙作用,而限于自然条件,库坝等工程措施对流域的治理是不可持续的。解决水土流失问题的根本途径在于恢复流域自然植被,顺应自然规律的发展,并采取适当的人工辅助措施。