渭河流域水利水保措施减沙水代价分异特征与水沙调节模拟

 不同水利、水保措施减沙水代价研究,对于评价水利、水保措施减水、减沙效应和解决流域水沙问题,有着重要意义。通过对渭河流域梯田、造林、种草和坝地等坡面和沟道水土保持措施、洪水期和年均灌溉及水库等水利措施减流减沙比的比较,分析了渭河流域1970—1996年,不同措施减沙水代价的差异和区域分异特征,并根据不同假设,模拟了通过措施数量和区域调整,对渭河径流量的影响。研究表明,灌溉措施的减沙水代价最大,其次是种草、造林和梯田等坡面措施,水库和坝地的减沙水代价较小。措施减沙水代价,区域分异特征非常明显,除坝地外,各类措施的减沙水代价,均与洪期输沙模数呈显著负相关。模拟研究表明,在假定各区间水利措施不变,通过不同水保措施面积变化和不同区间水保措施调整,可以在减少泥沙量不变时,明显增加渭河径流量。     

坡面水土保持措施的减沙水代价分析

水土保持措施在减少土壤侵蚀的同时也会减少地表径流,减沙水代价可以直观说明不同措施同步影响径流和泥沙的差异。根据黄土高原沟壑区西峰、天水的农地径流场多年观测资料,统计分析不同耕作措施及生物措施的减沙水代价。结果表明:不同耕作措施和生物措施减沙水代价受最大30 min降雨强度(I30)和坡度影响较大,呈显著负相关;对于耕作措施和生物措施,当I30分别大于0.29和0.48 mm/min时,坡度与措施减沙水代价表现出较好的指数函数关系;耕作措施减沙水代价表现为防冲沟>浅耕>深耕,防冲沟较深耕高33.8%;各生物措施减沙水代价表现为低秆作物和高秆作物玉米/黄豆间作>单作低秆作物扁豆>中高秆作物冬小麦/荞麦轮作。     

黄土高原坡面水土保持措施减沙水代价分析

不同的水土保持措施在减少侵蚀泥沙的同时对径流量的影响不同.以裸坡地水土流失为对照,分析了不同水土保持措施减水减沙比(Rrs),并以其作为减沙水代价指标,根据黄土高原土壤侵蚀严重的丘陵沟壑区(西峰、绥德、天水等3个典型区)的农地径流小区多年观测资料,分析了不同耕作措施及生物措施的减沙水代价(Rrs).结果表明,不同耕作方式Rrs差异很大,变化幅度在8.5～36.4 m3/t;在耕作措施上,横向耕作的Rrs大于防冲沟和浅耕,深耕Rrs最小;生物措施方面,低秆与高秆作物间作措施Rrs大于单作低秆作物和中高秆作物轮作,牧草(草木樨、苜蓿)轮作的Rrs较农作物轮作大,且草木樨与农作物轮作的Rrs大于苜蓿与农作物轮作.随着雨量的增加和坡度的增大,耕作措施和生物措施Rrs呈减小趋势.Rrs较大的措施在减少相同的坡面侵蚀泥沙时,有利于增加土壤水分,但是不利于径流形成.     

河口镇到龙门区间水土保持措施减沙水代价分析

水利水保措施的水沙效应评价方法是人们研究的热点之一。为了揭示水土保持和水利措施减少径流和泥沙综合特征的指标,提出了能明确反映水利、水保措施减少单位泥沙量时减少的径流量的减沙水代价(RRS)概念。RRS越大,减少单位泥沙同时减少的径流量越多,在措施减少相同径流量时,减少的泥沙量越小。对河口镇到龙门区间21条主要支流1970—1996年不同水利、水保措施的RRS分析表明,灌溉措施RRS远超出水保措施,梯田、造林、种草等坡面措施的RRS较为接近,坝地的RRS最小。随着流域输沙模数的增加,梯田、造林和种草等措施的RRS与坝地RRS差异变小。年均降水量与坝地RRS为显著负相关,而年均降水量与梯田、造林、种草的RRS显著正相关。     

福建省长汀县不同水保措施的减流减沙效应

[目的]揭示福建省长汀县不同水保措施的减流减沙效应,为南方红壤侵蚀区治理水土流失提供科学的依据。[方法]以福建省长汀县水土保持科教园7种水保措施为研究对象,利用K均值聚类的方法将降雨特征划分为4类雨强和雨型定量研究径流泥沙,分析不同水保措施及雨型下的减流减沙效益。[结果](1)小区ZG(小平台+种果)与MWS(马尾松纯林)减流率最为显著;小区BC(全坡面种植+播草)和ZG减沙效果最为显著。(2)径流量与降雨量呈显著正相关,径流泥沙量在不同雨型下差异不显著,径流量与植被盖度显著相关;(3)同一雨型下,不同水保措施处理的减流减沙效果均显著。[结论]水保措施与对照小区的年径流量差异极其显著,减流减沙率受雨型影响较小,径流泥沙量与植被盖度、土壤有机质存在显著相关。     

孤山川流域已有水土保持措施蓄水减沙效益计算成果分析

针对已有水土保持措施蓄水减沙效益计算成果存在同一流域同一时段差异较大的问题,以孤山川流域为例,介绍了已有水土保持措施蓄水减沙效益计算成果,在分析比较的基础上,认为其结果差异较大的原因是所采用的水土保持措施量和蓄水减沙指标不同引起的。为了解决差异,提高计算精度,今后要加强对基本资料、基本规律的研究,特别要加强对径流小区、小流域水土流失规律和水土保持效益的研究等。     

佳芦河流域特大暴雨洪水对下垫面治理的响应

根据实测水文资料,从下垫面治理入手,对佳芦河流域“2012-7-27”暴雨洪水进行了实地调查和成因分析。采用回归分析方法分析了流域洪水泥沙关系和汛期降雨产流关系及其变化,采用“指标法”计算了流域水土保持措施减洪减沙量,并分析了水土保持措施减沙能力和植被措施对流域洪水泥沙的削减作用。结果表明:（1）“2012-7-27”暴雨的雨量、雨强和笼罩面积都很大,但洪峰流量、最大含沙量、洪水量和洪水输沙量却明显减小;流域汛期降雨产流关系具有明显的分区特征,以场次洪水对应的面平均雨量为参数,可以分为暴雨区、大雨区和一般降雨区等3个区。（2）流域水土保持措施削洪减沙作用十分明显。“2012-7-27”暴雨中水土保持措施减洪减沙效益分别达到26.8%和38.3%,其中坝地减洪减沙所占比例最大,分别为71.0%和51.9%,林草等植被措施（包括封禁治理）减洪减沙所占比例其次,梯田减洪减沙所占比例位居第三。（3）植被措施对流域洪水泥沙削减作用显著,但梯田、林地减沙能力均未达到其最大减沙能力,抵御暴雨洪水的空间仍然很大,草地减沙能力约为其最大减沙能力的1.8倍,需要继续加大植被措施建设力度。同时,在流域治理中要继续加大治沟骨干工程建设力度,大力实施“坡改梯”工程。     

无定河流域水土保持措施配置及减沙效益分析

从分析无定河流域不同时段水土保持措施配置入手,以减沙效益为研究目标,探讨了水土保持措施优化配置问题。分析认为:水土保持措施配置与减沙效益是密切相关的,淤地坝在水土保持措施配置中应占有合理比例,无定河流域坝地配置比例应大于3%;坡面治理措施配置中需进一步加大封禁治理比例。     

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。     

仕望河流域水土保持措施的减水减沙效益研究

黄河河口镇至龙门区间是黄河流域的主要产沙区,该区间河道全长725.1 km,落差607.3 m,比降0.084%,流域面积11.2万km²。而仕望河流域地处黄土丘陵沟壑区与高原沟壑区的过渡地带,是黄河中游吴堡—龙门段西岸的1条1级支流。本文旨在通过对仕望河流域的水沙变化的综合分析探讨而为黄河的综合治理提供一个切实可靠的依据。本文根据1970—1989年水文站的实测资料,分析了该流域的水沙来源和降雨产流产沙关系,并结合2006—2010年的实测资料,对比分析了不同时期该流域降雨、产流、产沙的变化情况。采用水文法分析计算了该流域水土保持、水利措施的减水减沙效益。通过实测资料分析计算,认为仕望河流域水量变化采用双累计曲线法分析结果比较合理,基本反映了降雨和产流产沙的内在联系。对比影响流域产流产沙的自然因素（降雨）和人为因素（水土保持措施）,仕望河流域水土保持措施减水减沙量在总减水减沙量的占比呈逐年增加的趋势,而降雨因素的的影响在逐步递减。近30 a来国家越来越重视水土保持工作,黄土高原地区的水土保持治理工程陆续的实施对流域产流产沙的减少有显著的影响。     

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%。     

湘中低山丘陵区坡面产流输沙对降雨、土壤类型及水保措施的综合响应特征

针对湘中低山丘陵区地形地貌条件多样、水土流失影响机制复杂的问题,选取湖南省中部井头(黄壤)、秋波(紫色土)以及莲荷(红壤)3个径流场不同水土保持措施径流小区,综合探究湘中丘陵区不同土壤类型、水土保持措施以及侵蚀性雨型等因子对坡面产流输沙规律的影响特征。结果表明:在年降水量相近的条件下,年径流深和年侵蚀量均为红壤紫色土黄壤;各水保措施小区的减流效益较差,但其减沙效益较好,以黄壤草地措施、紫色土水保林以及红壤经果林和草地措施减沙效益较为明显,年侵蚀减沙率分别达87.89%,55.88%,37.99%和41.07%;大雨强、短历时、低雨量、高频率的降雨占各小区侵蚀降雨场次的比例均在50%以上,该类降雨也是黄壤和红壤各小区坡面产流输沙以及紫色土各小区产流的主导雨型。中雨强、长历时、高雨量、低频率降雨是引起各小区单次降雨径流泥沙流失量最大的雨型。研究结果对完善水土流失的相关理论和规律具有重要的意义,对区域水土保持工作的开展提供了重要的指导作用和理论价值。     

黄土高原水保措施减水减沙效益评价系统

在对黄土高原不同区域性主要水文站40多年观测资料基础上,结合黄土高原多沙区不同水文年型与不同水保措施治理下水土流失的观测结果,建立了不同降雨条件下单项水土保持措施的减水减沙效益指标预测模型以及不同治理措施配置下减沙效益预测模型.并运用现代信息技术,构建了黄土高原水土保持措施减水减沙效益评价系统.该评价系统可实现对不同水文年型条件下主要水保措施的减水减沙效益进行定量评价,为黄土高原的水土保持和生态环境建设提供科学依据和决策支持.     

水土保持措施对密云板栗林坡面产流产沙的影响

以北京市密云板栗林为研究对象,设置植物措施、工程措施和植物+工程措施处理(裸地作为对照)分析不同水土保持单一措施及其组合措施对坡面产流产沙及水沙关系的影响,以期为密云区板栗林水土保持措施的制定提供科学依据。结果表明:植物措施方面,卷柏处理的减流率和减沙率分别为62.8%,88.3%,减流减沙效果优于椰丝毯、狗牙根和结缕草处理;工程措施方面,水平阶处理的减流率和减沙率分别为83.2%,92.9%,减流减沙效果优于鱼鳞坑处理;组合措施方面,水平阶+卷柏处理的减流率和减沙率分别为86.7%,96.1%,水土流失防治效果最好。不同水土保持措施对径流量和产沙量的影响还取决于降雨量和降雨强度。综上,考虑到植物+工程组合措施的减流减沙效果略强于工程措施,但差异不显著,因此在综合考虑经济效益和生态效益的基础上,建议采用工程措施进行板栗林水土流失防治,具体采取水平阶作为研究区的主要水土保持措施。     

南方红壤区不同植被措施坡面的水土流失特征

植被是南方红壤区水土流失治理的主要措施,为了研究不同的植被措施对坡面产流产沙的影响,以及对坡面侵蚀的抑制效果,在福建省长汀县选择乔灌草、灌草、草本、农作物、乔灌、封山育林、经济林等各植被措施下的标准径流小区,通过观测各种植被措施坡面的产流产沙情况,分析比较各小区的水土流失特征。结果表明植被能较好地调控坡面地表径流和土壤侵蚀。不同植被措施下坡面产流产沙分异规律明显,相对裸地,盖度高的乔灌草、灌草、草本等措施的水土流失量最小,水土保持效果最为明显。在不同的降雨量条件下,不同植被措施的坡面水土流失情况也表现出显著的差异。因此,在未来南方红壤植被恢复与生态环境建设过程中,通过各种植被治理措施的逐步实施,对改善当地的生态环境和水土流失的防治具有重要的意义。     

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。