黄河流域水库拦截泥沙量的计算及泥沙分布特征

根据黄河输沙量等观测资料,提出了一个简便的用于计算流域水库拦截泥沙量的公式。据对1950—2003年黄河流域水库拦截的泥沙量进行计算,54年来拦截的泥沙总量为196亿t,其中大约有70%的泥沙分布在三门峡和小浪底水库库区。研究指出,对现有黄河干流控制性水库制定科学的调水调沙方案,对在建和拟建的水库采取积极的调水调沙设计,制定黄河流域系统的水沙调配总体方案,将有利于解决黄河下游和三角洲地区与水沙有关的一系列环境问题。     

黄河粗泥沙集中来源区拦沙工程规划关键技术研究

黄河难治的症结是泥沙,其中关键在粗泥沙。经多年研究,黄河中游1.88万km2的粗泥沙集中来源区是控制入黄粗泥沙的重点区域。在这一区域建设拦沙工程,对改善当前水沙关系不协调矛盾加剧的局面,遏制主槽萎缩和"二级悬河"不断发展的态势,减少下游河道泥沙的淤积和延长干流水库拦沙库容使用年限具有十分巨大的作用。围绕黄河粗泥沙集中来源区拦沙工程规划实践中需要解决的重大技术问题,分析了拦沙工程建设对减少黄河下游河道泥沙淤积的重大影响,研究了拦沙工程设计洪水关键参数、侵蚀模数计算等核心设计指标的合理取值,论证了工程总体布局与建设规模确定的方法和成果,探讨了工程地质对工程建设的影响、工程监测任务和工作内容、工程建设对水资源的影响等关键问题。     

水库修建对黄河水沙问题的负面影响

修建水库是我国乃至世界各国治理水患、满足生产生活用水和用电需求重要途径之一。水利工程固然可以产生可观的经济效益,然而巨大的环境代价不容忽视。尤其近几十年在“水沙异源、水少沙多、时空分布不均匀”的黄河上修堤筑坝、修建水库,改变了黄河的水沙条件,严重影响了水沙运行环境。主要从水库尤其是龙羊峡、刘家峡和三门峡水库的修建与运作对黄河中下游水沙问题与流域造成的环境影响着手,通过近几十年来黄河径流、流域来水来沙情况及河道形态等在时间和空间序列上的数据分析,指出水库建设对黄河水沙状况带来的负面影响,降低了黄河中高流量频次,使得黄河径流出现显著均匀化、可控化的特征;影响黄河天然的来水来沙状况,造成河道淤积增强;加剧黄河断流;从而更加恶化黄河洪水和泥沙问题。从可持续发展的角度提出了黄河水沙问题的相关解决对策。     

黄河中游多沙粗沙区治理分期(区)研究

对黄河下游河道主槽淤积危害最大的是粒径d≥0.10mm的粗泥沙。按照快速减少黄河下游河道主槽粗泥沙淤积和治理面积相对较小、拦减粗泥沙量相对较多的原则,以≥0.10mm的粗泥沙输沙模数分别为≥1400、≥700而<1400和<700t/(km2·a)为指标,将黄河中游7.86万km2的多沙粗沙区分为粗泥沙集中来源区、多粗泥沙区和多沙粗沙区3个治理期(区),其对应的面积分别为1.88万、2.06万和3.92万km2。经分析,该研究治理分期(区)中的划分结果,符合黄河水利委员会针对黄河中游多沙粗沙区“先粗后细,分期治理”的战略部署。     

黄河流域拉截粒颗粒泥沙的研究

黄河流域修建了大量水库,并开展了水土保持工作,对改善流域生态环境和提高农业产出有重要作用,同时也减少了入黄泥沙,从而缓解了下游河道的淤积,研究表明,位于长城以南子午岭林区以北大约8万km^2的区域为粒径大于0.05mm的粗颗粒泥沙主要来源区,20多年来治理粗颗粒泥沙来源区的工作已见成效。     

用边际分析法确定黄河中游粗泥沙集中来源区

 为进一步寻找并治理对黄河下游主槽淤积危害最严重的粗泥沙集中来源区,根据1960年未建三门峡水库前自然水沙条件下下游河槽淤积物粒径组成,确定出黄河中游粗泥沙集中来源区界定中的粗泥沙界限为0.1mm。利用边际分析法在黄河中游多沙粗沙区确定粗泥沙集中来源区面积为1.88万km2。该面积仅占黄河中游多沙粗沙区面积的23.9%,可产生的全沙、粒径大于0.05mm和0.1 mm的泥沙分别占同期多沙粗沙区相应沙量的34.5%、47.6%和68.5%。由此看出,该区是名副其实的粗泥沙集中来源区。     

流域系统水沙过程变异规律研究进展

根据国内外有关文献的查询,回顾了有关流域系统水沙过程变异研究的进展,着重评述了黄河中游主要泥沙来源区的研究现状和存在的问题.河流泥沙是流域内各种自然因素和人为因素综合作用的反应,与河道本身冲淤变化密切相关.目前国际上广泛关注环境与发展的问题,通过长时段流域产沙通量动态变化特征的监测与研究,分析流域及全球剥蚀系统水沙变化及人类活动的影响.尤其是80年代以来,黄河支干流水沙发生变异,水沙来量显著减少,下游河道发生萎缩和断流及小水大灾.为了认识这些新情况将会给黄河治理和水资源开发利用带来的一系列新问题,水沙变异的部分研究内容已从小流域向大流域转移.经过不解的努力,有关黄河流域系统的土壤侵蚀及水沙过程变异规律研究已取得丰硕的成果.但鉴于自然条件的复杂性及人类活动对自然环境的不断干预,人们的认识还有许多空白点,仍有许多方面的问题需要进行深入探讨.根据目前存在的有关问题,指出了在流域系统水沙过程变异规律研究中近期的研究方向与内容.     

大凌河流域水沙来源及水沙规律分析

对大凌河流域多个水文站的水量、泥沙资料进行统计,根据统计资料进行水沙来源及水沙规律分析,经分析可以看出局部暴雨产沙是大凌河流域的特点,大凌河河道泥沙多数来源于中游地区,导致大凌河站输沙量最大,且其上游河道泥沙沿程变粗,其下游泥沙较细,反映出下游平原冲击河流的淤积特性。     

黄河下游河道主槽淤积物粒径变化分析

利用1999年黄河下游河道汛前深层(河南段为11 m,山东段为10 m)钻孔淤积物取样资料和2000年以来汛前钻孔取样资料,对黄河下游河道主槽淤积物粒径变化情况进行的分析表明:1960年以前在无三门峡水库影响的“天然”水沙状态下,黄河下游河道主槽淤积物中粒径大于等于0.10 mm的泥沙含量为50.7%;1960~1999年河道主槽淤积物中粒径大于等于0.10 mm的泥沙含量为20.4%,比1960年以前少30.3个百分点;小浪底水库运用初期,下泄的大多为低含沙水流和细泥沙,特别是经过3次调水调沙试验,加剧了河道冲刷,主槽床沙逐渐粗化,粒径大于等于0.10 mm的泥沙含量有向50%靠近的趋势。     

论黄河干流内蒙古段泥沙危害及其防治

分析了黄河干流北端产生泥沙淤堵的原因,认为该段支流的水土流失严重是其根源,上游来水量减少加剧了干流的淤堵。阐述了泥沙淤堵对国民经济和社会可持续的重大影响,通过对２条支流治理与未治理的实例对比分析,提出多泥沙河流治理对策;变被动防守为主动治理,从水土流失防治着手;按市场经济机制,全社会共同出力进行治理;采用综合,系统的防治措施,治理开发水沙资源,变害为利,全流域统筹考虑,水沙统一调控。     

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     

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。     

国主要江河流域土壤侵蚀量测算

 为了对我国土壤侵蚀进行评估,需要测算多年平均侵蚀量。在前人研究的基础上,收集主要江河泥沙测验资料和水土保持研究资料,采用河流泥沙输移比法和水土保持法,测算出我国黄河、长江等9大江河流域多年平均侵蚀量为53.10亿t,并与相关资料进行对比;讨论流域分区的泥沙输移比差异。结果表明:侵蚀总量以长江流域最大,黄河流域次之,淮河、珠江、辽河、松花江流域依次居后,闽江和钱塘江流域最少。     

水土保持措施不同配置体系的滞洪减沙效应

主要以黄土高原多沙粗沙区皇甫川流域为例,依据野外实测资料分析了水土保持措施不同类型配置体系下的滞洪减沙效应。提出了"措施配置比"和"流域治理效应与水土保持治理措施类型配置方案有关"的概念。研究结果表明:在水土保持治理措施体系中,若单项措施的配置比不同,措施体系的滞洪减沙作用是不同的;当淤地坝配置比<2%时,流域治理的减沙效益很低;若坝库控制面积小于总流域面积的10%,尽管其它措施的治理度达45%左右,但对于面平均降水量>35mm、最大日降水量>50mm的暴雨洪水,流域治理措施体系的控制作用仍不明显。     

新时期黄河水土保持创新发展的探索与实践

人民治黄以来,黄河水土保持取得了举世瞩目的成就,截至2005年底,黄土高原地区累计初步治理水土流失面积21.5万km2,建成淤地坝12.21万座,改善了生态环境,减轻了水土流失,减少了入黄泥沙,改善了当地的农业生产条件,促进了流域的经济社会发展。60年来,黄河流域水土保持是在进行战略创新、管理创新、技术创新和人力创新的探索与实践中不断完善和逐步发展的。提出了近期的工作重点。     

关于确定黄河流域水土流失重点治理区的研究

过去确定黄河流域水土流失重点治理区主要采用来沙分配图法和多沙粗沙模数指标法,这两种万法都需用到粗泥沙资料,由于有泥沙颗分资料的测站较少,故其精度有限.根据河龙区间7～8月份水流平均含沙量300kg/m~3的指标,在含沙量分布图上确定出重点治理区,该万法只涉及全沙资料,而有全沙资料的站网控制密度相对比有粗泥沙资料的站网控制密度耍大得多,因此其精度也就高得多.黄河流域重点治理区为11.3万km~2,其中河龙区间为5.7万km~2,泾洛渭河为3.2万km~2,祖厉河、苦水河为2.4万km~2,河龙区间的5.7万km~2是重点中的重点.     

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。     

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。