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。     

简析治河史 探黄河现代治理之策

黄河水患治理历来是安民兴邦的大事,几千年的治黄史可归结为下游治洪史。通过梳理历史时期治理黄河洪患的理念及实践,分析黄河水少沙多、水沙异源、水沙关系不协调的特点,指出黄河中游的泥沙是下游洪水灾害的策源地,总结提出"坚持林草植被为要的中游水土保持治河之本;强化下游河道疏浚,清理河床已淤老沙,保障下游河道冲淤平衡;保护金堤,后备流路畅通"的黄河现代治理之策。     

黄河泥沙工程控制理论与实践

泥沙控制是黄河保护治理的关键。采用系统控制理论的基本思想,建立水沙关系协调度作为泥沙控制系统目标,提出了黄河泥沙系统治理的四级调控模式。一级控制通过黄土高原水土流失综合治理“拦沙”和控制沟道侵蚀基准面减蚀,实现从源头减少入黄泥沙;二级控制通过修建干支流水库拦沙和调水调沙等技术实现对水沙关系的有效调控;三级控制通过宽滩河道生态治理,保障宽滩区充分发挥削峰滞洪沉沙的调节功能;四级控制通过河口综合治理稳定和控制尾闾泥沙侵蚀基准面减少溯源淤积。基于从黄河中游泥沙发源地到河口地区的四级系统工程调控,维持黄河下游百年尺度稳定行河和大河安澜。     

小浪底水利枢纽工程建设技术管理

一、复杂的技术 严峻的挑战 (一)小浪底水利枢纽工程地质条件复杂,水沙条件特殊,运用要求严格,被中外水利专家称为世界上最复杂的工程之一,是一项挑战性工程。 小浪底位于黄河中游最后一段峡谷的出口处,处于承上启下,控制黄河水沙的关键部位,在治理开发黄河的总体布局中,具有重要战略地位。其上游130公里处有三门峡水库,三门峡以上洪水洪量大,含沙量高,是小浪底水沙的主要来源。 小浪底坝址岩石被20多条大小断层切割,左岸山体分布着不规则的层间剪切破碎带和多层泥化夹层,右岸还有     

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。     

黄河中下游水库群水沙联合调控技术研究

根据维持黄河下游河槽排洪输沙基本功能的水沙调控指标体系，对黄河不同区域来水进行了分析，提出了小浪底、万家寨、三门峡、故县、陆浑水库的水沙联合调控组合方式，运用神经网络等方法研究了黄河中游水库群水沙联合调度关键问题，包括流量过程、含沙量过程的控制方式及修正模式，并在2005年黄河水沙调控过程中得以运用。     

黄河治理人工智能体系设想

黄河是世界上河性最为复杂、治理最为困难的河流之一，原因是黄河流域的气象、降雨、地理地质、产水产沙、水沙输移、河道演变等过程是一个异常复杂的非线性动力学系统。利用计算机人工智能技术是目前解决黄河复杂系统的一个重要有效手段。应用于水利领域最主要的两种人工智能形式是专家系统和人工神经网络模型。结合黄河治理的任务和需要解决的难点，黄河治理人工智能技术体系至少有5个部分的应用内容：黄河中游黄土高原的水土流失治理、小浪底水库的调水调沙运用、下游游荡性宽河道的河性控制、黄河防洪减灾系统以及黄河河口的综合治理。     

黄河干支流防洪形势、总体布局及治理措施

目前，黄河下游洪水威胁依然是国家的心腹之患，中下游干流河段及主要支流防洪工程还不完善，洪水灾害时有发生。黄河下游防洪治理的基本思路是：“上拦下排、两岸分滞”控制洪水；“拦、排、放、调、挖”处理和利用泥沙。黄河防洪减淤的总体布局是：在充分利用现有干支流水库的基础上，继续兴建中游干流古贤、碛口水库，支流沁河河口村水库；根据水沙条件的变化，长期不懈地进行下游堤防加高加固、河道整治、挖河固堤等下排工程建设，排洪排沙入海，保证设防标准内的防洪安全，重点进行东平湖滞洪区建设，长期开展上中游黄土高原的水土保持，减少入黄泥沙；完善防洪非工程措施，黄河下游的主要治理措施是堤防加固，河道整治，东平湖滞洪区加固，滩区安全建设，挖河固堤，河口治理以及古贤，河口村水库建设，上中游干流河段和主要支流的治理措施主要是堤防，河道整治或防冲护岸工程建设。     

修正水沙资料是当前治黄的基础性研究课题

黄土高原水土保持工作大规模持续进行和黄河干支流水利枢纽工程的大量修建,极大地改变了黄河流域下垫面状况。实测资料分析结果表明:从黄河中游进入黄河的水量、特别是沙量已大幅度减少,小浪底水库的拦沙年限可以延长,黄河流域防洪规划和小浪底水利枢纽设计所预测的水沙量远大于最近10余年实测的水沙量。过去观测的水沙资料已不再具有可重现的性质,必须根据当前下垫面的变化,适时进行修正,用修正后的水沙资料,分析预测此后一段时间的水沙过程,才能作为此后一段时间河流治理规划、工程设计和管理运用的依据。因此,修正水沙资料是当前治黄工作中一项新的迫切而重要的基础性科研课题。     

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。     

红砂岩侵蚀区典型水土流失治理模式减流减沙效应

阐明小区尺度下不同水土流失治理模式的减流减沙效应,可为大尺度上的水土流失治理提供科学依据。以红砂岩侵蚀劣地为研究对象,采用野外径流小区长期定位试验的方法,分析自然降雨下典型水土流失治理模式的减流减沙效应及其对降雨要素、降雨雨型的响应规律。结果表明:试验观测期间,裸露地表径流系数为0. 66,土壤侵蚀量为0. 07 t/hm2,生态或经济开发治理后减流减沙效应均能达90%以上。地表裸露坡面产流产沙受降雨量、雨强影响显著,生态恢复模式降低了降雨要素对坡面产流产沙过程的影响,经济开发模式受降雨量影响显著。大雨强、短历时的降雨雨型是坡面产流产沙的主要雨型,对裸露坡面产流产沙的贡献将近50%,生态或经济开发治理后该雨型对产流产沙的贡献明显提高,增幅以经济开发模式大于生态恢复模式。因此,生态恢复和经济开发均是治理红砂岩水土流失的有效途径,应将生态恢复和经济开发治理相结合,使水土流失治理模式不仅具有水土保持功能,同时提升生态服务价值,促进当地的经济发展。     

标准小区和大型坡面径流场径流泥沙监测方法分析

通过对子午岭林区地未开垦及开垦后分布设的标准小区与大型坡面径流场所测定的径流，泥沙资料进行对比分析，提出在非林地的坡面上有标准小区观测资料建立的坡面土壤流失方程有局限性；在林地上，无论是标准小区，还是大型坡面径流场所测定的径流，泥沙量，均可作为有林小流域径流量和混沙量的参考值。另根据对大型坡面径流场，标准小区和小流域把口站所测定的径流量，泥沙量资料进行分析，认为利用标准小区所测定的非林地泥沙量可以     

暴雨条件下沙棘林减水减沙效益研究

造成黄土高原水土流失的降雨主要是短历时暴雨。根据这一特点，利用人工模拟降雨方法研究了短历时暴雨条件下沙棘林的减水减沙效益，以及不同郁闭度对产流产沙过程的影响。结果表明，沙棘林郁闭度越高，减水减沙效益越好。     

雨强和地表糙度对坡面微地形及侵蚀的影响

地表糙度是影响坡面侵蚀产沙的重要因素之一,以往研究多关注糙度对坡面产流产沙特征的影响,而较少关注不同糙度条件下坡面微地形变化和侵蚀产沙的关系。通过人工模拟降雨试验,结合Photoscan技术研究了不同雨强和地表糙度对坡面微地形及产流产沙的影响。结果表明:在试验条件下,降雨后光滑坡面和粗糙坡面4个微地形因子(地表糙度、地形起伏度、地表切割度、洼地蓄积量)数值均减小,且有随雨强增大,其减幅增大的趋势;相同雨强和降雨历时条件下,粗糙坡面微地形因子变化幅度大于光滑坡面,微地形因子变化量与侵蚀产沙量呈明显正相关;与光滑地表相比,粗糙地表只在降雨初期能有效减少产流,随着降雨时间延长,2种坡面的产流率趋于一致;在试验选取的4个雨强条件下,粗糙坡面和光滑坡面产流率均呈现先增大后趋于稳定的趋势。粗糙坡面产沙率和产流率变化规律一致,但光滑坡面产沙率表现出在产流初期迅速增大,而后呈降低并趋于稳定的趋势。研究结果可为揭示坡面土壤侵蚀机理和建立坡面侵蚀产沙模型提供参考。     

花岗岩发育红壤坡地侵蚀产沙规律试验研究

本文在对野外试验观测小区进行数年天然降雨观测的基础上，借助于模拟降雨试验方法对花岗岩发育红壤坡地的三种不同试验小区的水土流失过程与规律以及降雨强度对水土流失的实际影响作一些探讨．试验实测资料表明农耕小区与光板小区的产流产沙结果较为接近，产流比牧草小区大数倍至数十倍，侵蚀产沙大到数百倍，而且随雨强增加其相差更加悬殊．雨强与降雨能量是影响农耕地与光板地水土流失的重要因素，但对牧草小区影响不大，牧草对增加土壤入渗、增强土壤抗蚀性、防止雨滴溅蚀有极其显著作用与效益．最后本文简述了对坡地改良与利用的一些想法．     

小流域产流产沙动力学模型

按自然水系划分单元,每一单元又被概化为“一本打开的书”概化后的单元又区分为几个微地貌区。各单元水沙过程演算至流域出口迭加得流域产流产沙过程。此法一方面解决了降雨,侵蚀和下垫面的不均匀性,另一方面又解决了水沙的演算问题。坡面和沟道水流用运动波方程描述并用四点隐式差分格式求其数值解。根据水流作功和能量平衡原理推导出各微地貌区上的土侵蚀量计算公式,建立起具有物理过程基础的小流域产流产沙模型。     

三峡库区小流域降雨入渗和产流产沙特征试验研究

三峡库区暴雨集中,历时短,强度大,是造成土壤侵蚀的重要因素。为开展对三峡库区小流域降雨入渗和产流产沙特征研究,通过建立三峡库区小流域微缩模型,分别实施降雨强度为60,90,120 mm/h的3场人工模拟降雨,对小流域模型降雨入渗规律和径流侵蚀过程进行了分析。研究结果表明:径流量均随降雨强度的增加而增加,而降雨强度增加入渗的作用仅在一定范围内是有效的;随着降雨的进行,产流强度和入渗率都趋于稳定状态,入渗率服从对数函数规律,产流强度呈幂函数变化;3场降雨中累计产沙量和累计径流量的关系均满足幂函数形式,含沙量和侵蚀量之间呈较好的线性关系。该研究成果可为这一区域的水土流失防治提供重要的科学依据。     

淤地坝在黄河中游水土流失防治中的作用

黄河流域淤地坝建设历史悠久。目前黄河中游地区建成淤地坝11．35万座(其中骨干坝1356座，中小型坝11．2万座)，已拦泥沙210多亿t，淤地32．0万hm^2，保护川台地1．33万hm^2。淤地坝拦泥保土，有效地减少了入黄泥沙；淤地造田，提高了粮食产量；促进水资源利用，解决了农民生活生产用水；增加农民收入，发展了农村经济；促进退耕，改善了生态环境；利于区域防洪减灾，保护沟道下游生产安全；以坝代桥，改善了交通条件。近期实施的重点应是产沙量较大的多沙区，重中之重是水土流失严重的多沙粗沙区。     

新型水溶性聚氨酯对紫色土坡面产流产沙的影响

为探索新型水溶性聚氨酯防治紫色土坡面水土流失的效果,采用室内人工模拟降雨试验,分析了不同雨强条件下5%浓度的新型水溶性聚氨酯(W-OH)对紫色土坡面入渗、产流和侵蚀过程的影响。结果表明:紫色土坡面施加W-OH能显著提高土壤抗蚀性,从而减小坡面侵蚀产沙量;在42,72,112 mm/h 3种雨强试验条件下,施加W-OH组的坡面与对照组坡面相比,尽管坡面径流增大了12.40%~203.41%,但产沙量减小了89.40%~97.43%,沙输移率降低了86.67%~97.45%,且当雨强较大时(72,112 mm/h),施加W-OH组的土壤可蚀性降低率为96.80%~97.41%。研究结果为紫色土坡面防蚀提供了一定的理论依据及应用指导。