极端降雨情形下黄土区水土保持治理的减沙效益估算

极端降雨情形下水土流失治理的效益评估对黄河治理具有重要意义,但由于缺乏有效的针对降雨事件尺度的定量评估方法,该问题长期存有争议。2017年陕西榆林"7·26"特大暴雨致灾严重,引发广泛关注。该研究提出了一种适用于事件尺度的减沙效益计算方法,并以岔巴沟流域为研究对象,计算流域水土保持治理在"7·26"暴雨事件中的减沙效益。研究结果表明,在流域未治理时段,高强度降雨事件具有较好的降雨径流关系,并且事件平均含沙量相当稳定,藉此可估计"7·26"洪水发生在未治理时段的产流量和平均含沙量,从而计算出相应的产沙量,估算出流域治理的总减沙效益。进一步,利用坡面措施(包括梯田和植被)和淤地坝减沙机制的不同,可分割其各自的减沙贡献。计算结果表明,"7·26"暴雨中,流域水土保持治理使得洪水平均含沙量减小83%,径流减小55.1%,流域治理的总减沙效益因此高达92.4%,与2007-2017年岔巴沟流域泥沙的减幅相当。总减沙效益中有55.1%来自坡面措施,37.3%来自淤地坝措施,2种措施均发挥重要作用。该方法不仅可以计算流域水土保持治理的总减沙效益,还能够分割不同水土保持措施的效益,可广泛应用于黄土区极端降雨情形下水土流失治理的效益评估。     

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.     

黄河中游水利水保措施减沙效益分析中几个值得注意的问题

河流输沙量的变化受流域降水和下垫面影响很大。采用水文法分析水利水保措施减沙效益时应注意如下问题:降雨量是最重要的基础资料,要认真分析工程实施前后雨量站的分布、代表性及前后期降雨量的可比性;暴雨对产沙的影响很大,暴雨强度是决定产沙量多少的重要参数,选用有效降雨量、有效降雨强度能较好地反映暴雨产沙作用;用径流量预报产沙量要区别地下、地表径流的不同影响;要考虑不同地貌类型区对产沙量的影响。     

黄土高原水土保持世行贷款项目减水减沙效益计算

世界银行中国黄土高原水土保持项目区截至１９９２年底止，已完成综合治理措施面积２９．８１万ｈｍ２，占区内水土流失面积的２．３％，现状减水效益已达６．５％～１７．６％，减沙效益已达９．４％～２５．８％。采用水保法计算减水效益和减沙效益，得出项目区水土保持治理措施计划全部实施后的第一年治理栏度可达６０．４％，可减少径流１．ｌｌ亿ｍ３，累计减水效益可达２１．３％～４３．２％，年可减少入黄泥沙３５６０万ｔ，累计减沙效益可达３０％～５３％。项目经济分析期３０年的减水量约２５．８８亿ｍ３．减沙量大致在９亿：左右。这对改善当地生态环境和生产条件以及黄河下游的治理开发、都具有主要作用。     

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。     

坡面措施对小流域治理的减水减沙效益分析

据对吕二沟坡面治理措施水平梯田、人工林地、草地等减水减沙作用进行分析，在治理度为５０％的条件下，即使没有库坝沟道工程，流域治理仍具有显著的减水减沙效益：年均减水量为１６．９９万ｍ３，减沙量为３．０６２万ｔ，分别占年均计算径流，总量６９．３５万ｍ３与年均计算输沙总量７．６５５万ｔ的２４．５％和４０％。     

鹤鸣观小流域综合治理减水减沙效益研究

本文应用鹤鸣观小流域试验观测资料 ,研究了小流域综合治理的减水减沙效益。研究结果表明 :该流域降雨、产流、输沙主要集中于汛期 ( 5月～ 1 0月份 )。流域年降雨量和径流量序列无明显的下降趋势 ,而输沙量序列逐年下降趋势明显 ,水沙关系向良好方向发展。各项治理措施中 ,坡面水利水保工程在减水减沙作用中占主导地位 ,林草措施减水减沙效果显著 ,但存在明显的时滞性     

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。     

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。     

流域减沙效益拓扑分析──以延河流域为例

该以流域治理前径流站实测输沙值为依据，运用拓扑分析法预测流域治理后理输沙值，与治理后实测输沙值对比，求得流域上垫面及坡面减沙效益。并以延河流域为例，与水保，水方法对照，取得令人满意的效果。     

新宾满族自治县响水河小流域减流减沙效益评价

对小流域不同水保措施效益的定量评价,不仅有利于控制土壤侵蚀和合理优化水保措施配置方案,而且可为小流域综合管理及促进当地农业发展提供参考价值。本文以新宾满族自治县响水河小流域为例,从减流减沙的角度利用SWAT模型评价分析了小流域治理项目已有不同水保措施的效益。结果显示:果林、封禁、保土耕作及水平梯田的减流效益相差不大,而减水减沙综合效益最好的为水平梯田措施。     

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。     

东港市合隆小流域减流减沙效益分析

小流域水土流失防治措施减流减沙效果的定量评价,可为流域发展规划和治理方案的优化提供科学指导。采用SWAT模型定量分析了东港市合隆小流域水土流失治理措施的减流减沙效益。结果表明:在减流方面果园、封禁治理、保土耕作和水平梯田措施基本相当,而水平梯田较其它措施的减沙效果更加显著。     

延河水沙变化分析

延河甘谷驿水文站以上水土流失面积５８９１ｋｍ２，年均侵蚀模数８０００ｔ／ｋｍ２。该流域自５０年代开展水土保持综合治理，截至１９８９年底止，已完成水土保持综合治理面积２５９３．６ｋｍ２，治理程度达４４％。采用水文法、水保法分析河流水沙变化，与非治理时段１９５６～１９６９年相比，治理期７０～８０年代年均减沙２６４０万ｔ，减少了４０％，其中降雨偏枯影响占８％，下垫面影响占９２％；治理期内年均减水０．４４亿ｍ３，减少了１７．５％，其中降雨影响占２３．８％，下垫面影响占７６．２％。在下垫面减沙减水中，水土保持措施的作用分别占７２．７％和５０．６％。     

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。     

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。     

三川河流域重点治理减沙效益分析

三川河流域自1983年列入全国八大重点治理区后,至1992年底止,10年新增治理面积1129km~2,流域累计治理程度达到57.6％。采用水文法与水保法分析该流域重点治理以来的减沙效益,前者的分析结果是,重点治理期间的年均输沙量较重点治理前减少59.03％,每毫米汛期降雨所产生的输沙量分别比1957～1972年、1957～1982年减少61.30％和52.23％;后者的分析结果是年均输沙量分别比1957～1972年、1957～1982年减少44.26％和55.18％。考虑到降雨变化对水文法分析产沙的影响,故10年重点治理期间较重点治理前多年平均输沙量年均减少约为50.0％。     

滦平试区水土流失综合治理及减沙效益分析

根据该区土壤侵蚀的双重特征及径流泥沙来源，提出了以坡耕地水土流失综合防治为中心、荒山荒坡地开发治理为重点的治理方针，以及土石山区开发治理模式，分析了各项水保措施综合治理在该区的减沙效益。     

大理河流域水土保持措施减沙效益与影响因素关系分析

 利用大理河流域1960—2002年的系列水文资料和水土保持成因分析法计算结果,分析大理河流域减沙效益与措施保存面积、配置比例和汛期降雨量等影响因素的关系,以及大理河流域淤地坝措施减沙量与坡面措施减沙量的关系。结果表明:现状水土流失治理条件下,大理河流域仅靠坡面治理措施取得的减沙效益只有9%,取得最大减沙效益的水土保持措施梯田、林地、草地、坝地最优配置比例为18.6∶73.2∶4.6∶3.6,保持流域水土保持措施较高减沙效益的坝地配置比例为4%;大理河流域水土保持措施减沙量与汛期降雨量关系最为密切,二者呈正相关关系;流域水土保持措施减沙能力表现最充分的汛期降雨量值区间约为300～500mm;大理河流域治理期有21年坡面措施减沙量小于600万t/a,淤地坝措施减沙量均在3000万t/a以内变化。20世纪90年代以来,流域坡面措施减沙量与淤地坝措施减沙量关系比较密切,淤地坝措施减沙量的增幅小于坡面措施减沙量的增幅。     

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。