黄河中游地区淤地坝减洪减沙及减蚀作用研究

本文对黄河中游河龙区间及泾河、北洛河、渭河流域淤地坝的减洪减沙及减蚀作用进行了深入地分析和研究。提出了淤地坝减洪量、拦泥量和减蚀量的计算方法；对淤地坝的减蚀量进行了分析和计算。分析研究结果表明：作为多沙粗沙区核心地区的河龙区间，1970～1996年淤地坝减洪减沙量分别占水土保持措施减洪减沙总量的59.3%和64.7%，其减洪减沙作用十分明显。1970～1996年，河龙区间及泾河、北洛河、渭河流域淤地坝年均减沙达1.138亿t，可为黄河下游减少淤积0.285亿t；可减少冲沙用水22.8亿m3；节约清淤费用85.5亿元。淤地坝建设的生态效益、社会效益和经济效益十分显著。为此，建议黄河中游黄土高原地区应以淤地坝建设为重点，全面推进水土保持生态建设。     

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。     

近期黄河潼关以上地区淤地坝拦沙量初步分析

进入21世纪以来,黄河泥沙显著减少,潼关水文站实测输沙量由1919—1959年的平均15.92亿t减少到2000—2012年的平均2.76亿t。黄河流域已建淤地坝58 099座,分布在黄土高原的千沟万壑,具有显著的拦沙减蚀作用。依据第一次全国水利普查、水利部淤地坝大检查等基础数据,初步分析了2000—2012年黄河潼关以上地区淤地坝拦沙减蚀作用。结果表明:(1)2000—2012年黄河潼关以上淤地坝年均拦沙减蚀量为4.50亿t,其中年均拦沙量为3.75亿t、减蚀量为0.75亿t。同期潼关以上地区5 520座骨干坝的年均拦沙减蚀量为2.05亿t,其中年均拦沙量为1.71亿t、减蚀量为0.34亿t;50 935座中小型淤地坝的年均拦沙减蚀量为2.45亿t,其中年均拦沙量为2.04亿t、减蚀量为0.41亿t。(2)淤地坝拦沙减蚀作用对2000—2012年黄河泥沙减少的贡献率为34%。     

北洛河流域水土保持措施减水减沙作用分析

根据实测水文泥沙资料以及核实的水土保持措施保存面积，对北洛河流域水土保持减洪减沙效益进行了计算分析，结果表明：截至1996年底，北洛河流域水土保持措施累计保存面积27.32万hm^3，其中梯4.64m^3、林地18.26万hm^3、草地3.98万hm^3、坝地0.44万hm^3。北洛河流域（状头以上）1970－1996年水利水保措施及人类活动年均养活减少洪水8417万m^3，减洪效益21.4％；年均减水27793万m^3，减水作用24.7％。1970－1996年水利水保措施年均减少洪沙1246万t，减洪沙效益15.4％；年均减沙1543万t，减沙效益16.4％。     

河龙区间水土保持措施减水减沙效益分析

河龙区间水土保持措施减水减沙效益分析研究采用了“水文法”和“水保法”两种分析计算方法。“水保法”是分析研究的重点。在分析计算中，采用了１９９６ 年土地变更资料和１９９０ 年土地详查资料，并采用二阶等距抽样调查方法核实河龙区间水保措施保存面积；水保坡面措施减洪减沙效益计算采用“串联法”和“并联法”两种方法平行研究，注重了坡面与沟道、洪水与泥沙的有机联系；在计算淤地坝拦泥量的基础上，将淤地坝分为淤平坝地和正在拦洪时期坝地两部分，分别计算其减洪量，并计算了淤地坝减蚀量；水库、灌溉减水减沙量的计算分为减洪水与减常水、减洪沙与减常沙两部分。此外，还考虑了河龙区间工业、生活用水和人类活动增洪增沙对河流水沙变化的影响，尤其是人类活动增洪增沙计算，绝大多数支流采用的是实际典型调查值，增洪增沙指标比较可靠。“水保法”计算结果表明：７０ 年代河龙区间２１ 条有控支流水利水保措施及人类活动等年均减洪４ ．１７７ ～４ ．２５８ 亿ｍ ３ ，年均减洪沙１ ．７２０～１ ．７７５ 亿ｔ ；８０ 年代年均减洪４ ．１４８ ～４ ．２９２ 亿ｍ ３ ，年均减洪沙１ ．６４４ ～１ ．６４５ 亿ｔ；９０ 年代年均减洪４ ．８０５ ～５ ．３８０ 亿ｍ ３ ，年均减洪沙２     

泾河流域水土保持措施减水减沙作用分析

采用“水保法”对泾河流域自70年代以来水土保持保持的减水减沙作用进行了分析研究。在研究过程中,根据泾河流域各县1989年土地详查资料和1996年土地变更调查资料,核实了泾河流域水土保持措施的保存面积。坡面措施减洪减沙作用计算方法自成体系,在小区坡面措施减洪指标推到流域的过程中,消除了小区与流域存在的时段、点面和地区三方面差异;流域坡面措施减少量的计算注重了坡面与沟道、洪水与泥沙的有机联系。计算结果表明：1970－1996年,泾河流域年均综合减水6.537亿m^3、减沙0.475亿t。     

1990～1996年河龙区间晋西北地区水土保持措施减洪减沙效益分析

根据黄河中游河龙区间晋西北地区８条一级入黄支流１９９０￣１９９６年的水沙基本情况及变化特性，采用“水文法”与“水保法”相似降雨年份减洪减沙量对比等方法对１９９０￣１９９６年的水土保持措施减洪减沙情况进行了初步分析。     

渭河流域水利水保措施减水减沙效益初步分析

截止1989年底,渭河流域共有水库361座,塘坝2666座,引水有效灌溉面积40.4万公顷,治理总面积8136km~2,治理度17.1％。以1970年为效益计算起始年,并将全流域划分为18个片,分别采用水文法和水保法计算1970～1989年间各项水利水保措施减水减沙量及综合减水减沙效益。水文法算得的综合减水效益为24.1％,减沙效益为30.6％;水保法算得的结果相应为29.9％和30.8％,两者相近。     

大柳树水库对黄河中下游河道冲淤影响预测

本文采用黄河大柳树水库可行性研究阶段的有关成果，分析了大柳树水库对黄河水沙及龙门至潼关河段和黄河下游河道的冲淤影响。研究结果表明：大柳树水库投入运用后，将使黄河水量的年内分配进一步均化，使汛期7～10月水量减少24．7亿m3，非汛期11月至翌年6月水量增加21．4亿m3，年水量减少33亿m3；在水库拦沙期，前20年黄河中游年均减沙0．6～0．93亿t，后30年年均减沙0．45～0．78亿t；大柳树拦沙使龙门至潼关段减淤3．57亿t，使黄河下游减淤15亿t；大柳树水库调节水量对中游冲淤影响很小，而对下游的影响程度主要取决于黄河下游的来水来沙条件，对于设计水平1950～1975年系列，使黄河下游年均增淤约0．32亿t。     

陕北地区坝库参数与年均减沙效益关系研究

根据最新资料,对黄河中游陕北地区8条支流坝库控制面积占比、坝库单位面积库容等坝库参数与水利水土保持措施年均减沙效益的关系进行了研究,同时研究了陕北地区各支流水土流失治理度与水利水土保持措施年均减沙效益的关系.研究结果表明：①陕北地区年均减沙效益主要由坝库工程产生.年均减沙效益提高10%,坝库单位面积库容需要提高5万m3/km^2.要使流域水土保持综合治理年均减沙效益达到20%以上,坝库单位面积库容应在6万m^3/km^2以上.②在黄河中游多沙粗沙区,要实现40%左右的年均减沙效益,坝库单位面积库容应达到16万m3/km2以上.③陕北地区水土流失治理度与年均减沙效益呈正相关关系.二者关系可以明显分为两个区,其单位治理度的年均减沙效益基本相等.当第二区的治理度小于16%时,基本没有年均减沙效益.“川两河”要想取得10%以上的年均减沙效益,治理度至少应在30%以上.     

论黄河河道平衡输沙量临界阈值与黄土高原水土流失治理度

本文采用实测资料分析与理论分析相结合的方法,系统研究了黄河干流河道平衡输沙量临界阈值及其与黄土高原水土流失治理程度的关系,结果表明,黄河河道冲淤平衡输沙量临界阈值是随着不同时段来水来沙条件的变化而变化的。今后一个时期内,黄河上游宁蒙河段平衡输沙量临界阈值为0.4亿t/a左右;黄河中下游河道及河口平衡输沙量临界阈值为3亿t/a左右。通过水沙调控和河道整治等综合措施,未来将黄河上游宁蒙河段年输沙量控制在0.4亿t/a左右,可塑造与维持平滩流量约2000 m~3/s左右的输水输沙通道,宁蒙河段基本实现河道冲淤平衡;将黄河中下游河道及河口年输沙量控制在3亿t/a左右,则潼关高程可基本实现升降平衡,稳定在328 m左右,下游河道可塑造与维持平滩流量4000 m~3/s左右的中水河槽,基本实现河道冲淤平衡;河口基本实现海岸淤蚀平衡,保持流路相对稳定。黄土高原水土流失治理也存在达到一定程度后治理效果不显著的临界状态,表明黄土高原水土流失治理存在治理度,针对黄土高原水土流失治理各种措施减沙的临界阈值,本文提出未来通过科学调整黄土高原水土流失治理格局,将入黄年沙量控制在3亿t/a左右,达到黄土高原水土流失治理程度与黄河干流河道输沙的平衡,为未来黄土高原水土流失确定了治理目标。     

黄河中游粗沙区来沙量与粗泥沙模数变化分析

黄河下游河道泥沙淤积与中游多沙、粗沙区的来沙关系非常密切，其中粒径在于０．０５ｍｍ的粗泥沙是淤积下河道的主要成分。通过重点分析不同年代粗沙区来沙量、粗泥沙模数的变化及水利水保措施对减少粗泥沙的作用，说明黄河中游兴建的水利、水土保持工程对控制水土流失、减少入黄泥沙特别是粗颗粒泥沙发挥了很大作用。     

对黄河多沙粗沙区治理的认识与建议

50多年来黄土高原地区水土保持工作成绩显著。黄河中游水土流失治理应按照“多拦沙、少拦水、兼顾淤地”的原则,继续开展“封山植树、退耕还林”,重点先治理粗泥沙集中来源区。对黄河多沙粗沙区治理提出的建议是:①先彻底治理一个完整的流域示范区;②在黄河的一级或二级支流上修建大型拦沙坝;③大力开展群众性的坡面治理;④拓宽水土保持投资渠道;⑤强化河道管理,实施依法治河;⑥加强内蒙古“十大孔兑”的治理等。     

基于WebGIS的粗泥沙集中来源区电子地图系统研究

基于WebGIS的粗泥沙集中来源区电子地图系统建设，以粗泥沙集中来源区作为研究区域，以黄河中游粗泥沙集中来源区水土保持工作流程（包括规划设计、计划管理、综合治理、预防监督和淤地坝管理等）为主线，依托黄河流域水土保持生态与环境监测系统网络、黄河流域水土保持监测系统数据库，建立覆盖黄河流域、黄土高原区、多沙粗沙区、粗泥沙集中来源区，面向不同水土保持管理层的水土保持监测与管理信息系统。     

黄土高原水土流失治理与黄河水沙变化

"黄河流域治理,重在保护,要在治理"。明晰黄土高原生态治理成效及其影响下的黄河水沙关系变化,有助于为黄河水沙关系协调提供科技支撑。通过梳理黄土高原水土流失治理历程及措施变化,辨析了治理措施的减沙效应。研究表明:(1)黄土高原历经五个典型治理阶段,主色调由黄变绿,下垫面发生不可逆的变化;(2)2000年以来,主要产沙区汛期雨量偏丰且极端降雨增加,而黄河沙量相对1919—1959年锐减了85%,中游中常洪水发生频次降低,下游河道由淤积转为冲刷;(3)林草、梯田和淤地坝减沙成效显著,溃损淤地坝淤积泥沙出库比15%,难以发生"零存整取"现象;(4)与历史极端降雨事件相比,2000年后相似降雨条件下,典型流域次洪水量和沙量分别减少30%～78%、53%～88%,水土保持成效显著;(5)新水沙情势下应适时调整黄土高原水土流失治理格局,并完善水沙调控体系,改造下游河道,解放滩区。     

黄河流域水土保持综合效益分析

新中国成立以来，黄河流域开展了大规模的水土保持的工作，全流域有１／３的水土流失面积得到治现，治理保持面积达１５．３８万ｋｍ＾２，其中建设基本农田５１６．９７万ｈｍ＾２，造林种植１０２１．３万ｈｍ＾２，还修建了大量治沟骨干工程，人畜饮水工程和小型水保工程，水土保持工作的开展，有效地减少了入黄泥沙，促进了流域经济发展，截至１９９５年底止，黄河流域水措施共增粮食６２１．４９亿ｋｇ，果品２５０．７３亿ｋｇ     

黄河中游侵蚀环境变化趋势研究

文研究了整个黄河中游地区的不同类型区、强烈侵蚀产沙中心带以及小流域和沟谷这三种不同空间尺度的侵蚀产沙量。得出黄河中游地区的年平均侵蚀量为１４．６５５亿Ｔ（１９７０－１９８９年）；强烈侵蚀产沙中心带的平均产沙量为３．５８亿，沟谷地产沙星点汉域总产沙量的比例在大部分地区为７０－８０％，在塬区别大于８５％。另外，还对下下世纪时的入黄泥沙量作了初步预估。     

黄河中游水利水保工程减水减沙及其对黄河下游的影响

本文从实测水沙量变化入手，分析探讨了黄河中游近年来水沙量变化原因及其对黄河下游河道的影响。结果表明，由于水利水保工程和气候因素的双重作用，使得近年来黄河中游地区入黄水沙量锐减，其中减水使得黄河下游河道淤积物增加并逐步细化，且使下游断流现象加剧；减沙使得黄河下游河道淤积物减少。分析后指出，多沙粗沙区必须加速治理、少沙清水区和黄河下游要节约用水，才有可能缓解黄河下游的断流和中常洪水高水位等问题。     

Assessing the impact of human activities on hydrological and sediment changes (1953–2000) in nine major catchments of the Loess Plateau,China

The Range of Variability Approach (RVA) is employed to investigate the variability and spatial patterns of hydrological and sediment changes (1953–2000) induced by intensified human activities, i.e. the implementation of water and soil conservation measures, in nine major catchments of the Loess Plateau, China. Results indicate that: (1) streamflow and sediment load regimes were greatly changed by the implementation of conservation measures; (2) similar spatial patterns of high hydrological and sediment changes resulting from the intensive implementation of conservation measures are observed in most catchments of the middle Yellow River. However, slightly different behaviours of changes exist due to the unique complexity of hydrological and sediment processes in this region and (3) the impacts of various conservation measures on hydrological and sediment processes are closely associated with the extent and types of these measures. Engineering works have a quite immediate impact on streamflow and sediment regimes. Considerable vegetation controls are recognized as additional important driving forces for high hydrological and sediment alterations among various soil conservation measures. In vegetation controls, afforestation is the major factor causing the changes of runoff and sediment processes in these nine catchments. The results of the current study will be greatly beneficial to the regional water resources management and restoration of eco‐environmental system in the middle Yellow River basin characterized by intensified soil‐conservation measures under the changing environment. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.