黄土高原现状梯田和林草植被的减沙作用分析

2000年以来,黄河来沙明显减少。本文以黄土高原主要产沙区为对象,利用卫星遥感与实地调查相结合方法,获取2012年研究区各支流的梯田面积和质量信息,分析2010—2013年林草植被覆盖率及其较天然时期的变化;提出林草与梯田叠加作用地区的减沙量计算方法。基于流域尺度上构建的黄土丘陵沟壑区林草植被覆盖率与产沙系数、梯田比与减沙幅度之间的响应关系,计算在多年平均降雨条件下黄河龙门、北洛河状头、汾河河津、渭河咸阳和泾河张家山等5站以上现状林草植被和梯田的减沙能力,其值为10.65亿t,占该区天然年均来沙量的60%。     

黄土丘陵沟壑区水平梯田减沙作用研究

黄土高原水平梯田的减沙作用很可能一直被低估。本文分析了梯田对坡沟产水产沙的调控机制,认为水平梯田不仅可大幅减少自身产沙量,而且还可截留上方来沙,并通过减少坡面径流下沟实现沟谷减沙;有埂水平梯田对流域的减沙潜力可达65%~90%。基于黄土丘陵沟壑区第三和第五副区不同时期的实测数据,分析了多年平均降雨情况下不同规模水平梯田对流域的减沙作用;引入梯田比和减沙幅度的概念,构建了不同规模水平梯田与减沙幅度的关系式,可用于大空间尺度上水平梯田减沙作用的定量评价。分析认为,在梯田比5%~30%范围内,梯田比几乎与减沙幅度成正比;当梯田比大于35%~40%后,其减沙作用基本稳定在90%左右。水平梯田对洪水含沙量的削减作用不明显,对雨强的产沙响应不敏感。     

水平梯田减水减沙效益计算探讨

针对水平梯田常用的数理统计计算减水减沙效益存在的问题,提出了同时考虑汛期降水量和梯田标准的汛期降水量相关分析法。该法在进行拦蓄效益计算时,首先将水平梯田按田亩宽度、坡度、田坎完好程度、边埂高度等,将水平梯田分为三类,然后根据小区观测资料及其它调查结果,绘出了不同标准水平梯田的汛期降水量与减水减沙效益关系曲线。各地可直接利用该曲线,查出水平梯田减水减沙效益值。     

黄河中游地区梯田减洪减沙作用分析

梯田是黄河中游地区水上保持三大坡面治理措施之一，具有明显的减洪减沙作用。对黄河中游河中镇-龙门区间及泾河、北洛河、渭河流域梯田的保存率、保存面积、质量分级标准、减洪指标体系及梯田的减洪减沙作用等的研究表明：1970～1996年，河中镇-龙门区间梯田年均减洪减沙量分别为3290万m^3和1180万t，分别占水土保持措施(梯、林、草、坝)减洪减沙总量的9．2％和7．9％；泾河流域梯田年均减洪减沙毓分别为1250万m^3和1200万t，分别占26．1％和32．6％；北洛河流域梯田年均减洪减沙量分别为530万m^3和340万t，分别占17．3%和21．6％；渭河流域梯田年均减洪减沙量分别为6620万m^3和1265万t，分别占60．7％和58．0％。据此对黄河中游地区今后的梯田建设提出两点建议：①梯田建设要“少而精”、淤地坝可以拦蓄坡而治理措施见效之前的泥沙，但不能一劳水逸：既要实施淤地坝建设工程，也不能放松坡面治理。②黄河中游地区当前应以淤地坝建设为重点，同时必须加强坡面治理，只有合理配置梯田、林、草等坡面治理措施，才能达到既治标又治本的目标。     

黄土高原淤地坝的减沙作用及其时效性

在黄河近年来沙锐减的背景下,需要深入探究黄土高原淤地坝的减沙作用。本文基于实测数据分析了淤地坝拦沙与入黄泥沙减少量的关系、拦沙作用的时效性以及坝地的减蚀作用。研究结果表明,淤地坝拦沙量一般大于或等于相应的入黄泥沙减少量;流域的林草梯田覆盖率越大、地表土壤粒径越粗,淤地坝因拦沙所致的减沙量占其拦沙量的比例越小。淤地坝拦沙作用的时效性非常突出,拦沙库容淤满即基本失去拦沙能力。失去拦沙能力后,淤地坝仍可依靠拦沙所形成的坝地发挥减沙作用;如果流域的林草梯田覆盖状况较差,坝地减沙作用的"空间影响范围"可达自身面积的4倍。不过,随着流域的林草梯田覆盖率增大,单位面积坝地的实际减沙量会逐渐降低。     

黄土高原水平梯田的优化设计

水平梯田是黄土高原基本农田的主要形式。本文综合了有关文献的研究结果，采用系统分析的方法，以水平梯田地坎高为决策变量，经济计算期内年净效益最大为目标，建立了黄土高原水平梯田优化设计的非线性规划数学模型，并以实例进行了计算。结果表明，该模型较符合实际，计算方便，具有较强的通用性和实用性，既可用于机修梯田，也可用于人工修筑梯田。     

大暴雨作用下黄土高原典型流域水土保持措施减沙效益研究

正确评估大暴雨条件下流域水土保持措施的减沙作用,可为科学揭示流域侵蚀产沙变化的驱动机理提供理论支撑。综合采用改进的水土保持成因分析法、林草植被减沙模型和分布式土壤侵蚀模型,对近10年大暴雨作用下4个典型流域的水土保持措施减沙作用进行了系统分析和研究。结果表明:佳芦河流域水土保持措施在"2012.7.27"大暴雨中减沙效益为65.4%;杏子河流域在"2013.7.12""2013.7.25"和"2013.7.27"三场连续降雨中,水土保持措施减沙效益分别为56.5%、40.7%和36.5%;西柳沟流域上游在"2016.8.17"大暴雨中,林草植被措施减沙效益达84.2%;岔巴沟流域在"2017.7.26"大暴雨中,水土保持措施减沙效益为79%。大暴雨作用下水土保持措施减沙效益明显,但遭遇连续极端降雨情况,水土保持减沙效益会降低。     

皇甫川流域水土保持措施减水减沙分析

皇甫川系黄河的一条多泥沙河流，到1997年年底流域治理度达到了28．2％。随着流域治理度的提高，水土保持措施减水减沙作用逐渐增大。坝地减沙作用大于减水，林地、草地、梯田的减沙作用小于减水。20世纪80年代前林地的减水减沙作用最大，坝地次之；80年代后坝地减水减沙作用最大，林地次之。     

嘉陵江西汉水流域水保措施减水减沙作用分析

西汉水位于秦岭南坡，其上游分布有2350km^2的黄土区，为嘉陵江流域重点产沙区。自20世纪80年代末“长治”工程实施以来，重点产沙区实施了大规模的水土保持治理，至1996年底，累积治理面积占水土流失总面积的40%，水保措施对控制流域内水土流失起到了积极作用。作者以流域上游控制站顺利峡站为分析重点，以实测水沙资料为依据。采用水文学方法，着重分析积极作用。作者以流域上游控制站顺利峡站为分析重点，以实测水沙资料为依据。采用水文学方法。着重分析研究水保措施实施以来的水沙变化。     

黄土高原现状产沙情势评价

在黄河来沙锐减背景下,厘清现状黄土高原在不同降雨情景的年均产沙量,对客观认识黄河未来水沙情势具有十分重要的意义。本文分析了过去60年黄土高原汛期径流及含沙量变化特点,认为该区2010年以来的下垫面可作为现状产沙情势评价的代表下垫面。采用理论推算和实际产沙能力分析等两种方法,计算了黄土高原现状下垫面在4种降雨情景下的年均产沙量。结果表明,如果汛期降雨较1956—2019年均值偏丰0～17.3%,2010—2019年下垫面的年均产沙量为3.9亿t/a～5亿t/a;若基于2018年以来的下垫面,其年均产沙量为3.6亿t/a～4.5亿t/a;受坝库工程拦截影响,可输送至潼关断面的沙量更少。分析了黄土高原植被和梯田的发展趋势,并考虑流域产沙指数与植被梯田覆盖状况的响应规律,认为该区产沙能力进一步降低的潜力很小。事实上,由于年降雨量450 mm以下地区的新生植被抵御恶劣气候和人类干扰的能力较低,黄土高原产沙量存在反弹至5亿t/a～8亿t/a的风险。     

黄土高原重力侵蚀产沙研究进展

重力侵蚀在黄土高原土壤侵蚀中占很大比例.介绍了黄土高原地区重力侵蚀产沙的现状,指出重力侵蚀主要受黄土的岩性、土坡结构等内部条件和降雨、温度变化等外部条件影响,提出应加强重力侵蚀机理方面的基础研究,对重力侵蚀进行系统观测,并重视小型重力侵蚀的监测和研究.     

黄土高原一般支流泥沙监测站网疏密度初步探讨

对自然条件和人为因素复杂的黄河多泥沙支流来讲,不同下垫面的水土流失（产流、产沙）情况差异甚大、泥沙监测站网的布设最主要的是必须控制不同的类型区。本文应用流量站网布设的“区域原则”及其梯度准则和内播精度准则对黄土高原几条支流的泥沙监测站网疏密情况进行了分析验算,结果表明：现有站网密度较稀,需增设监测站点方可满足要求;同时也证明了上述布部原则不仅适用于流量站网规划,也适用于水文泥沙监测站网的规划布设。     

黄土高原土壤特性及对河道泥沙特性的影响

黄土高原地区是黄河泥沙的主要来源区,黄土的特性也直接影响黄河泥沙的特性。2005年至2012年,共采集表底层黄土样本18个和河道泥沙样本28个,采样区域涵盖了黄土高原北部、中部和南部地区以及黄河中下游干支流河道。样本分析表明,底层黄土自北向南中值粒径逐渐变小、黏土含量逐渐增加,反映了黄土的原始沉积特征。表层黄土反映了风化和侵蚀的综合作用,其黏性矿物含量普遍高于底层原状黄土。在受侵蚀作用较大的地区,由于表层细颗粒的流失,导致中值粒径略大于底层黄土。受黄土分布特性的影响,黄河中游支流自北向南挟带泥沙的中值粒径也呈减小趋势。距离河口越远,黄河干流泥沙的中值粒径越大,反映了泥沙的沿程分选沉积特性。河道泥沙中值粒径和黏性矿物含量之间存在良好的对数关系,可以通过此关系式在测得中值粒径的情况下估算其黏性和非黏性矿物含量。     

黄土高原南部坡耕地土壤氮素径流损失特征研究

研究了降雨产流过程中径流和泥沙中N素的含量变化特征,次降雨产流过程中径流中的全N和水解N的含量与产流过程“相似”,也会出现一个峰值,产流初期全N和水解N的含量低,随着产流量的增加,它们的含量会出现一个峰值,尔后其含量降低;径流中的全N和水解N的含量随着坡耕地坡度的增加其含量均呈下降趋势。侵蚀泥沙中的全N和水解N的含量分别高于土壤表层中的全N和水解N的含量,产生所谓的“富集”现象;随着坡耕地的坡度的增加,侵蚀泥沙中的全N含量亦呈下降趋势。依据侵蚀泥沙中的N素含量估算得出黄土高原南部100.82万hm2的坡耕地年均损失N素2.31万t。     

黄土高原土壤侵蚀的人为影响程度研究综述

人类活动对黄土高原土壤侵蚀的影响程度始终是黄土高原土壤侵蚀和黄河泥沙变化研究中的热门问题。人类活动对黄土高原土壤侵蚀影响研究主要可以分为地质地貌学法,土地利用变化法,气候演变法和水土保持措施法等四类,地质地貌学方法又包括黄河下游冲积扇沉积模式、地貌循环理论、侵蚀的自然脉动、沟谷侵蚀速率、侵蚀期与堆积期轮回等方法。不同研究方法对人类活动的影响评价存在明显异同。通过对现有研究方法、结果和观点的整理与讨论,认为应该提取和组织高时空分辨率的自然与人类活动要素,恢复地史与历史时期侵蚀面貌,探讨人类活动与水土流失变化的过程与机制,评价和预测人类活动对土壤侵蚀的影响。     

黄土高原地区淤地坝产权制度改革与可持续发展

在沟道中建淤地坝作为黄土高原地区最主要的水土保持工程措施之一，长期以来受工程投资所限，工程建设缓慢，已建工程利用和管护脱节，年久失修的病险坝大量增加。