黄河主要产沙区近年降雨及下垫面变化对入黄沙量的影响

近几年,黄河来沙量锐减原因成为人们普遍关注的热点问题。本文以天然产沙量约占流域入黄沙量90%的黄河潼关以上主要产沙区为研究范围,优选了降雨因子和模型的函数型式,改进或构建了各支流在天然时期的降雨~产沙相关模型,进而分析了该区近35年不同时段的降雨和下垫面因素的减沙作用。研究表明,若以各支流1956—1975年前后的降雨-产沙响应关系为基准,1980年以来下垫面减沙作用越来越大,近十多年最为突出。近10年研究区降雨总体偏丰、其中近5年明显偏丰,因此降雨变化不是黄河该时段来沙锐减的原因;2005—2014年和2010—2014年,下垫面因素的实际总减沙量分别为13.87~15.45亿t/a和15.70~18.70亿t/a。     

黄河中游多沙粗沙区水土保持减沙趋势分析

在1950～1997年长系列水文资料和面雨量资料的基础上，分析了黄河中游河口镇至龙门区间年输沙量和年降水量的时间变化趋势：1970年以来，在多沙粗沙区入黄泥沙量减少的总体背景之下，出现了1986～1997年间入黄泥沙量增加的近期趋势。这一增加趋势，与20世纪80年代以后淤地坝修建量大为减少，70年代修建的筑地坝与拦沙库已大部分失效有密切关系。此外，20世纪90年代人为增沙量大幅度增加，已占水土保持减沙量的22％左右，部分抵消了水土保持措施的减沙效益，这也是同期入黄泥沙增加的重要原因。因而得出的结论是：①要重视淤地坝的后续建设，实现其拦沙作用的可持续性；②造林种草措施不能代替淤地坝拦沙的作用；③新增水土流失问题不容忽视。     

黄河中游地区淤地坝减洪减沙作用研究

根据水利部第二期水沙基金研究成果，对黄河中游河龙区间及泾河、北洛河、渭河流城淤地坝减沙作用进行了深入分析和研究，对淤地坝减洪量及拦泥量计算方法进行了重大改进：将淤地坝的减洪量分为淤平坝地的减洪量和仍在拦洪时期淤地坝的减洪量两部分。分别进行计算；将淤地坝的减沙量分为拦泥量和减蚀量两部分，分别进行计算；在拦泥量计算中又分为已淤成坝地拦泥量和未淤成坝地粗泥量两部分，考虑因素比较周全。计算结果比较全面地反映了黄河中游地区淤地坝的减洪减沙作用，可供黄土高原地区淤地坝建设规划参考。     

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。     

黄河主要产沙区近百年产沙环境变化

以来沙量占入黄总沙量90%的黄河主要产沙区为重点研究对象,通过文献检索、实测降雨和水沙数据分析、遥感调查、统计数据采集和实地调查等,分析了过去近百年产沙环境变化情况。研究认为,产沙环境在20世纪70年代以前持续恶化、70年代以后逐渐好转、1998年以后显著改善。目前,包括林草、梯田和坝地在内的综合覆盖率已经由70年代的20.6%提高到50.9%,其中黄河中游地区达到54.1%,综合覆盖率不足30%的面积占比由70年代的81.0%减少至3.5%。林草植被改善和梯田建设是研究区产沙环境改变的主要驱动力。     

夏季风活动与黄河中游地区减水减沙

研究表明,黄河中游地区降水季节、持续时间、暴雨分布等与夏季风活动十分对应。探讨夏季风与水沙的年际变化规律,可进一步分析估价气候条件与人类活动对水沙系列的影响程度,进而为黄河中游地区的治理开发提供依据。     

黄河主要产沙区近年降水变化的空间格局

采集整理了1966—2014年黄河潼关以上主要产沙区604个雨量站的逐年逐日降水,并基于GIS制作了1966—2014年不同时期的年降水量和日降水大于10、25、50、100 mm的年降水总量空间分布图,进而分析了该区不同雨强量级的年降水总量和大暴雨发生频次等降水因子的变化。研究认为,该区日降水大于50 mm的降水总量占年降水量的比例为2.3%~7.8%,其产洪产沙量占年水沙量的比例分别为20%和44%;在潼关来沙较天然时期减少约88%的2005—2014年,河龙间大部、泾河上中游和汾河上游等日降水大于10、25、50 mm的年降水总量总体偏丰;2010—2014年,日降水大于25 mm和50 mm的年降水总量偏丰程度更高,其偏丰程度大于5%的面积占研究区总面积的比例分别为76.9%和69.6%;近年降水偏枯区主要分布在祖厉河和渭河上游西北部。2012—2013年几乎是1966年以来研究区降水最丰的时段。2001年以来,河龙间大部和泾河上中游地区大暴雨发生频次偏高,其它区偏低。     

黄河中游水土保持坡面措施减洪减少指标体系研究

在全面总结以往研究方法的特点、系统分析黄河中游不同类型区坡面径流小区实测资料、深入研究水土保持措施减洪减少机理的基础上，提出“以洪算沙频率分析法”及“成因分析自然相关法”两种建立黄河中游水土保持坡面措施减洪减沙指标体系的思路和方法。     

黄河中游水土保持坡面措施减洪减沙指标体系研究

在全面总结以往研究方法的特点、系统分析黄河中游不同类型区坡面径流小区实测资料、深入研究水土保持措施减洪减沙机理的基础上，提出“以洪算沙频率分析法”及“成因分析自然相关法”两种建立黄河中游水土保持坡面措施减洪减沙指标体系的思路和方法。前者应用数理统计方法以代表小区洪水径流量、降雨量为统计量，建立不同洪量频率、不同雨量级下的措施减洪指标体系；以流域降雨量为纽带，消除时段、点面、地区等差异，推到流域面上。后者则通过对小区资料的地区综合相关分析，以代表小区产洪（ 沙） 量和措施减洪（ 沙） 量为相关因子，以措施质量分级指标为参变量，建立经验模型；通过对径流泥沙模数的修正，推算流域的措施减洪减沙指标。     

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。     

黄河中游多沙粗沙区区域界定

经过研究和比较，采用指标法界定了黄河中游多沙粗沙区的区域。全沙漠数大于５０００ｔ／ｋｍ＾２的地区为多沙区，粗泥沙模数大于１３００ｔ／ｋｍ＾２的地区为粗沙区，既是多沙区又是粗沙区的地区即是多沙粗沙区。在经过内业分析，外业查勘和遥感图片对照修正后，确定多沙粗沙区面积为７．８６万ｋｍ＾２。     

黄河中游多沙粗沙区不同地层侵蚀产沙对黄河粗泥沙的影响

从形成高浓度粗泥沙水流机理出发，综合分析了不同地层侵蚀产沙对黄河粗泥沙的影响。分析认为，风沙和基岩产沙对黄河粗泥沙均有一定影响，但起关键作用的仍然是黄土。风沙，基岩，黄土产沙的综合作用量同浓度粗泥沙水流的重要原因，因此应从整体上综合治理多沙粗沙区。     

黄河中游多沙粗沙区水土流失动态变化分析

以2011年和2014年黄河中游皇甫川、孤山川、窟野河、秃尾河4条支流涉及的准格尔旗和神木县两期高分辨率遥感影像为主要信息源,提取了流域内植被覆盖、土地利用、土壤侵蚀等信息,结合各支流水沙情况,分析黄河中游多沙粗沙生态环境状况。结果表明:该区植被覆盖度提高,由低和中低覆盖度为主转变为中低和中覆盖度为主;土地利用方式变化主要集中在林地、草地和其他土地,植被面积增大;土壤侵蚀强度减弱,水土流失面积减小;大力实施水土保持措施对减少径流泥沙起到积极作用,生态环境得到明显改善。     

黄河中游多沙粗沙区水土保持减沙的近期趋势及其成因

本文以 195 0～ 1997年的长系列水文资料和面雨量资料 ,分析了黄河中游河口镇至龙门区间年输沙量和年雨量的时间变化趋势 ,发现在 1970年以来多沙粗沙区入黄泥沙量减少的总体背景之上 ,出现了 1986～ 1997年间入黄泥沙量增加的近期趋势。这一增加趋势 ,与 2 0世纪 80年代以后淤地坝修建量大为减少 ,70年代修建的筑地坝与拦沙库已大部失效有密切关系。此外 ,90年代人为增沙量大幅度增加 ,已占水土保持减沙量的2 2 %左右 ,部分抵消了水土保持措施的减沙效益 ,这也是 90年代入黄泥沙增加的重要原因。文中并提出了若干对策建议     

黄河中游水土保持措施减沙量宏观分析

对黄河中游水土保持措施减沙量进行了宏观分析,研究结果分为黄河中游水土保持措施减沙量、水利措施减沙昔、水利水土保持措施减沙量、“水保法”计算的水土保持综合减沙超和黄土高原水土保持措施减沙量等5个层次：结果表明,1970～1996年：①黄河中游水土保持措施年均减沙3．2亿t,黄河中游水利水土保持措施年均减沙4．5亿t,“水保法”计算的黄河中游水土保持年均综合减沙量为4．2亿t,黄土高原水土保持措施年均减沙3．5亿t,黄土高原水利水土保持措施年均减沙4．8亿t;②若扣除1970年以前的减沙量,则黄河中游水土保持措施年均新增减沙量2．1亿t,黄河中游水利水土保持措施年均新增减沙量2．6亿t,黄土高原水土保持措施年均新增减沙量1．7亿t,黄土高原水利水土保持措施年均新增减沙量2．2亿t.     

黄河中游多沙粗沙区综合治理开发方略研究

通过对黄河中游多沙粗沙区环境的分析与评价，研究了该区综合治理开发的总方略，即：坚持资源开发与环境治理有机结合的原则，抓住国家在该区的总体发 战略的大好机遇，采取“适度倾斜，总体协调，政策保护，稳步发展”的方针。同时，要消除异议，统一认识，因地制宜地抓好“六项”基本措施，突出“三为主”，实行“三优一促”的区域经济开发战略。     

黄河中游产沙分布规律及其变化

７０年代以来，黄河中游开展了大规模的水利水土保持工作，流域侵蚀过程和侵蚀强度有了很大变化，全沙模数与沮沙模数也发生了相应变化。总的变化趋势是：全沙模数与粗沙模数变小，高值区范围缩小。同时分析表明，水保工程抗御大洪水的能力有限，且不同流域治理程度不同，水保效益也不一样。     

黄河中游多沙粗沙区区域界定

三门峡水库和黄河下游河道主要淤积物是粒径ｄ≥０．０５ｍｍ的粗泥沙。黄河中游多沙区有１１．９２万ｋｍ＾２，粗沙区７．８６万ｋｍ＾２，两者套绘在一起的多少粗沙区面积７．８６ｋｍ＾２。重点治理该区严重的水土流失，是减少黄河下游淤积的关键。     

黄河中游多沙粗沙区水沙控制途径的探讨

根据黄河中游多沙粗区暴雨洪水及产流产沙特点，提出了为控制水沙危害，黄河中游治理应分两步走的战略。第一步解决近期水沙控制和耕地问题，主要措施是建设淤地坝和骨干坝。研究表明，在现状坝地，梯田条件下，为满足粮食生产需要，每平方公里需新增坝地３．１８ｈａ，且能港口控制水沙的要求。第二步是进行坡面治理，改善生态环境，以达到根治水沙的目的。