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、渭河流域淤地坝减洪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拦泥量两部分,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。     

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     

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。     

黄河中游多沙粗沙区淤地坝拦减粗泥沙分析

本文对地处黄河中游多沙粗沙区的河口镇至龙门区间（简称河龙区间）及四大典型支流皇甫川、窟野河、无定河和三川河流域淤地坝拦减粗泥沙效果进行了深入分析，计算了不同年代淤地坝拦减粗泥沙量。通过分析实施淤地坝等水土保持措施前后泥沙粒径的变化、淤地坝配置比例与减沙比例关系的变化后认为：淤地坝是快速减少入黄粗泥沙的首选工程措施和第一道防线，具有明显的“拦粗排细”功能。只要河龙区间坝地的配置比例保持在2%左右，其减沙比例即可达到45%以上。当四大典型支流淤地坝配置比例平均达到2.5%时，淤地坝减沙比例平均可以达到60%。因此，为有效、快速地减少入黄泥沙尤其是粗泥沙，河龙区间水土保持措施应采用以淤地坝为主的工程措施与坡面措施相结合的综合配置模式。淤地坝的配置比例应保持在2%以上。减少黄河粗泥沙的重点支流应首选窟野河和皇甫川。     

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%。     

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。     

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。     

黄河小浪底水库减淤运用效果明显

黄河小浪底水利枢纽减淤运用是指合理利用水库拦沙库容以延长水库使用寿命，以及尽量增大水流对下游河道的冲刷使泥沙入海，小浪底水库减淤运用分为初期“拦沙和调水调沙”，后期“蓄清排浑和调水调沙”两个时期。主要分为4个阶段：①初期拦沙阶段。利用起调水位210m以下较大的拦沙库容，以拦沙和调水为主，淤满210m以下库容；②逐步抬高汛期水位拦沙阶段。逐步抬高汛期水位拦沙和调水调沙运用，主坝前段淤积面高程基本以平行抬高的形式逐步升至254m高程；③形成高滩深槽，拦沙和调水调沙阶段。     

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。     

小浪底水库拦沙对黄河下游河道的减淤作用

在小浪底水库蓄水拦沙期,进入黄河下游河道的水沙条件发生显著变化,含沙量急剧降低,中水流量持续时间增长,水库调水调沙提高了河道输沙能力,改善了泥沙淤积部位。拦沙期(1999年10月—2018年10月),黄河下游河道共计冲刷21.015亿m~3。分析小浪底水库运用以来黄河下游河道泥沙冲淤时空变化特性及水库对水沙的调控效果,对比计算有、无小浪底水库两种工况下黄河下游河道冲淤量变化及减淤作用。水库拦沙期黄河下游河道减淤比为1.373∶1,其拦沙减淤效果与水沙条件、水库运用方式及河道边界等因素有关。     

对“磨石沟流域库坝联合运用减淤效果调查”一文的讨论

在同一流域中,无论修建水库、淤地坝、拦泥坝(实际是大型淤地坝),都能起到拦截泥沙的作用。上游坝(或库)对下游的库(或坝)在一定时期内都有减淤的作用;在这些库或坝淤满以后都能变成上地或耕地,这是公认的事实。在陕北就有“未淤满之前为库,淤满以后为坝”的说法。为了保护电市水库不使其淤满,在其上游修了拦泥坝及淤地坝以拦截泥沙,或进行综合治理,     

淤地坝减蚀范围及减蚀量计算方法探讨

淤地坝的减蚀分直接减蚀作用和间接减蚀作用。直接减蚀作用的范围为坝地所覆盖的范围;间接减蚀作用的范围,坝上游为库区淤泥面以上至谷坡2/5~4/5处,坝下游为过水断面所占面积。根据黄土丘陵沟壑区第一副区淤地坝调查与观测资料,建立了淤地坝直接减蚀量计算公式和间接减蚀量计算公式。     

黄河中游淤地坝淤积泥沙级配组成分析

对黄河中游右岸皇甫川等4条一级支流36座淤地坝淤积物钻孔取样资料和原生土取样资料进行了分析。结果表明:淤地坝淤积泥沙粒径的纵向分布总体上呈现出由坝尾到坝前逐渐变细的规律;4条支流淤地坝拦减粒径d≥0.05mm和d≥0.1 mm粗泥沙含量所占百分数大小为窟野河>皇甫川>秃尾河>佳芦河;淤地坝拦减粗泥沙效果显著,淤积物中d≥0.05 mm和d≥0.1 mm的粗颗粒含量与流域原生土粗颗粒含量成正比,即入库的粗颗粒含量越多拦的粗泥沙也越多;在黄河中游粗泥沙集中来源区,淤地坝拦减粗泥沙存在着多来多淤、多淤多粗的规律。同时,得到了窟野河和皇甫川两流域淤地坝淤积物平均中值粒径d50淤和原生土平均中值粒径d50原的线性关系式。     

多沙粗沙区综合治理规划与减沙作用

黄河中游多沙粗沙区是我国水土流失最严重和生态环境最脆弱的地区之一。通过分析黄河中游多沙粗沙区的环境条件,揭示了该地区水土流失状况、治理成效和存在的问题,论述了多沙粗沙区综合治理规划:近期(2020年以前)实施综合治理面积3.92万km2,建设淤地坝1.53万座,其中骨干坝0.42万座。分析了其减沙作用:采用多沙粗沙区1956—2000年实测多年平均输沙模数1.02万t/km2分析计算,到2020年拦沙工程年平均拦沙能力新增1.56亿t,在该地区建设大中型拦沙坝、开展综合治理措施是减少黄河泥沙的有效途径。     

黄河中游多沙粗沙区淤地坝对泥沙的分选作用

利用坝地钻探取样资料，对黄河中游多沙粗沙区坝地淤积泥沙粒径的空间变化进行了分析，结果表明：淤地坝对泥沙具有分选作用，坝前泥沙粒径小于坝尾泥沙粒径；泥沙颗粒越粗，这种分选作用越明显。从而认为，在粗泥沙产沙区淤地坝能够起到一定的淤粗排细作用。     

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.     

无定河流域综合治理减沙效益

本文概括总结了较大流域综合治理减沙效益的计算方法,估算了减沙效益的定量数值,并对影响减沙效益的因素进行了初步探讨. 无定河是黄河中游水土流失严重的一条较大支流.建国以来,采取大面积水土保持和坝库工程控制相结合的治理方法,取得显著成效.本文利用水文资料分析和水利、水土保持措施数量对减沙效益进行估算,截止1981年,坝库共拦沙18亿立米,其中1971～1980年平均每年减少入黄泥沙近1.6亿吨,扣除因降雨量减少对减沙效益的影响,流域内因综合治理减沙效益亦达50％以上.通过对流域内地处黄土丘陵沟壑区的大理河的典型分析表明,在各项治理措施的拦沙效益中,淤地坝最大。其次是水库,治坡措施拦沙效益较小.     

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。