黄河中游粗泥沙集中来源区界定研究

通过黄河下游多断面、多钻孔、深层次泥沙淤积物取样级配分析,认为在1960年三门峡水库运行前,下游河道主槽淤积物中0.1 mm以上泥沙占一半。以0.1 mm为粗泥沙集中来源区界定研究中的粗泥沙界限,0.1 mm的粗泥沙输沙模数1 400 t/(km2.a)为粗泥沙集中来源区界定指标,界定出黄河中游粗泥沙集中来源区面积为1.88万km2。该区面积仅占黄河中游多沙粗沙区面积(7.86万km2)的23.9%,但该区产生的全沙量、d≥0.05 mm和0.1mm的粗泥沙量分别占多沙粗沙区相应输沙量的34.5%,47.6%和68.5%,说明该区是名符其实的产粗泥沙“大户”,是当前黄河粗泥沙“源头”治理的重中之重。     

黄河中游粗泥沙集中来源区的确定

利用d≥0.10 mm的粗泥沙输沙模数≥1 400 t/(km2.a)的指标在黄河中游多沙粗沙区中界定出粗泥沙集中来源区面积为1.88万km2,该面积占黄河中游多沙粗沙区面积的23.9%,年产沙量为4.08亿t,占多沙粗沙区年产沙总量的34.5%,产生d≥0.05 mm和d≥0.10 mm的粗泥沙量分别为1.52亿和0.61亿t,占多沙粗沙区相应输沙量的47.6%和68.5%,该区是名符其实的产粗泥沙“大户”。     

黄河中游粗泥沙集中来源区治理方向初探

黄河中游粗泥沙集中来源区总面积18803km2,涉及陕西、内蒙古两省区的榆林、延安、鄂尔多斯3市共15个县(旗、区)的11条黄河支流。该区域可建治沟骨干工程1500座,建拦泥库86座,治坡措施中可完成修梯田、造林、种草13162km2,三项措施的年拦泥沙量分别为1.63亿、1.43亿、1.54亿t。实行以小流域为单元、以支流为骨架统一规划,统筹安排淤地坝(系)、拦泥库、治坡措施及其他治理措施并实行不同措施的科学组合,能够满足黄河年减沙4.08亿t的要求。     

黄河中游粗泥沙集中来源区界定研究中粗泥沙界限的确定

针对黄河粗泥沙界限问题,介绍了粗泥沙界限0.05 mm的由来,利用下游河床质钻孔资料分不同时段研究主槽淤积物粒径组成,利用输沙率平衡法计算下游河道不同时段的区间淤积比和排沙比,利用小浪底水库运用以来下游河床质淤积物钻孔资料分析淤积物粒径变化。依据1960年以前天然情况下、对长系列资料分析结果显示、小浪底水库运用以来的黄河下游主槽淤积物中d≥0.10 mm的泥沙淤积特点,确定应以0.10 mm作为黄河中游粗泥沙集中来源区界定研究中的粗泥沙界限。     

黄河中游粗泥沙集中来源区重点支流深化研究

在黄河中游粗泥沙集中来源区界定研究的基础上,基于数字高程模型、卫星影像、电子地图及有关研究成果,在地理信息系统软件支持下,分析研究了窟野河、皇甫川、清水川等9条支流的特性。经过分析认为,支流内上中下游、左右岸差异较大,从支流上游向下游坡度增大,治理措施密度减小,土壤抗蚀性增大;区域内以自然侵蚀为主,侵蚀类型总体表现以水蚀为主,有部分区域为水蚀和风蚀复合侵蚀,侵蚀等级从南向北递增,治理难度相应增大。     

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。     

黄河中游粗泥沙集中来源区现有治理措施拦沙能力分析

黄河中游粗泥沙集中来源区现状治理措施年拦沙能力为1.03亿t,占区域年泥沙流失量4.08亿t的25.2%。其中:淤地坝(系)年拦沙能力为2757万t,占现状措施年拦沙能力的26.8%;水库年拦沙能力为2688万t,占现有措施年拦沙量的26.1%;治坡措施年拦沙能力为4842万t,占现状措施年拦沙量的47.0%。     

黄河粗泥沙集中来源区洪水泥沙阶段变化研究

黄河粗泥沙集中来源区为治理黄河泥沙的核心区域。根据建站至2016年黄河中游粗泥沙集中来源区皇甫川、窟野河、孤山川、秃尾河、佳芦河、大理河和延河等支流次暴雨洪水泥沙资料,以支流为分析单元,通过Pettitt检定法把各支流划分为早期、中期和近期三个时段,按照暴雨洪水和暴雨泥沙的关系分析了区内各支流的变化特征。结果表明:各支流中期和近期时段不完全一致,这主要是与支流下垫面治理有关;按照支流入选标准在研究区内各支流中共选取486场洪水参与计算,对建立的暴雨洪水和暴雨泥沙关系进行分析得出,与早期下垫面相比,中期和近期所表现出来的减洪减沙比例不尽相同,总体上次洪径流量中期减少1/3、近期减少3/4,次洪输沙量中期减少2/5、近期减少9成以上,减沙比例大于减洪比例。     

试论黄河中游粗泥沙集中来源区拦沙工程体系布局

通过对粗泥沙集中来源区拦沙工程建设成就与问题的分析,结合粗泥沙集中来源区沟道特征,提出了粗泥沙集中来源区拦沙工程体系的构成、布局思路、建设原则,提出了“先大后小”、“先下后上”和“分段实施”的拦沙工程建设时序,并针对当前工作实际,提出了亟待解决的几个问题:加快大型拦泥库前期工作步伐、尽快制定大型拦泥库标准、重视各类工程实施进度以及正确理解和执行规范、充分发挥骨干坝的作用等。     

黄河粗泥沙集中来源区区域地形因子比较研究

在黄河粗泥沙集中来源区的清水川流域,以1∶10 000比例尺地形图上的小流域为基本单元,在1∶250 000比例尺DEM上提取地表起伏度、高程变异系数和等高线密度等区域土壤侵蚀地形因子,以1∶10 000比例尺计算的地形因子为真值,拟合各区域土壤侵蚀地形因子的计算方法。结果表明,等高线密度是合适的区域土壤侵蚀地形因子计算指标。应用该方法在皇甫川下游进行检验,模拟结果误差小于10%,效果良好,可作为土壤侵蚀区域地形因子计算时指标选择的参考。     

从自然地理背景宏观判析黄河中游粗泥沙集中来源区

为在黄河中游多沙粗沙区确定粗泥沙集中来源区,从黄河中游多沙粗沙区地质构造、地层岩性、地貌类型、水文气象等因素与产粗泥沙关系的区域差异对粗泥沙集中来源区进行了宏观判析,认为在黄河中游多沙粗沙区范围内,吴旗—志丹—延安—延长一线以北、东胜—准格尔—清水河一线以南、吴旗—榆林—神木—大柳塔一线以东(风沙区以东)至晋西北黄河沿岸的范围是侵蚀最为严重的地区,也是粗泥沙集中来源区的宏观待选范围。     

黄河中游粗泥沙集中来源区大型拦泥库工程建设资源分析

黄河粗泥沙集中来源区面积18 803 km2,年均流失泥沙4.08亿t,占黄河多沙粗沙区年产沙量11.82亿t的34.5%;年产生粒径≥0.1 mm的粗泥沙量为0.61亿t,占黄河多沙粗沙区年产粗沙量0.89亿t的68.5%。对该区域大型拦泥库工程建设资源进行的调查表明,区内沟道建坝条件好,建坝材料丰富,建坝修库的发展潜力大,是修建大型拦泥库及沟道坝系工程的理想区域,共可建设大型拦泥库86座,合计工程控制总面积6 581.9 km2。大规模的矿产资源开发和公路、铁路建设,使有些理想的坝址因此而失去了建坝修库的条件。在该区域尽快建设大型拦泥库工程显得十分紧迫。     

对在黄河中游多沙粗沙区修建大型拦泥库的认识

通过对在黄河中游多沙粗沙区修建大型拦泥库的必要性和可行性进行分析,提出:①解决黄河泥沙问题特别是粗沙问题的关键是有效控制多沙粗沙区高含沙洪水,目前一般规模和水平的水保措施还达不到有效控制。②在多沙粗沙区快速高效解决泥沙问题的基本途径是构建支流水保综合防治控制体系。其中,大型拦泥库是支流坝系中不可缺少的骨架工程和支流水保综合防控体系的重要组成部分,以小流域为单元的基础性治理和大型拦泥库的集中控制,是支流防治控制体系的核心。③在黄河中游多沙粗沙区修建大型拦泥库有着特定条件,据此提出了相关技术性认识和建议。     

黄河中游多沙粗沙区土地利用与覆盖变化分析

黄河中游多沙粗沙区是黄河中下游淤积泥沙的主要来源区,所以研究多沙粗沙区的土地利用与覆盖变化具有重要的现实意义。利用具有时间序列的多沙粗沙区土地利用图,在地理信息系统的支持下,分析了该区1980年到1997年间土地利用的时空变化规律,以及土地利用、土地覆盖变化的驱动因子,并结合多沙粗沙区的自然特征,对该区的水土保持、生态环境建设提出了一些建议。