基于淤地坝建设的黄河中游泥沙粒径变化分析

以黄河中游河口镇一龙门区间及四条典型支流——皇甫川、窟野河、无定河和三川河为研究对象，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，认为：①自20世纪70年代以来，河龙区间粗泥沙占比（粗泥沙量占年输沙量的比例）、淤地坝减沙量和拦减粗泥沙量均呈下降趋势，淤地坝拦减粗泥沙量的时效性较为明显；②实施水土保持综合治理后．皇甫川、无定河、三川河流域泥沙中值粒径和平均粒径均有细化的趋势；③黄河中游绝大部分流域泥沙中值粒径和平均粒径同时变小，泥沙明显变细；④淤地坝等水土保持综合治理措施不仅具有减沙作用，而且还具有明显的“拦粗排细”作用。鉴于此。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。     

加快黄土高原地区淤地坝的建设

黄土高原地区水利水保措施对减少入黄径流，泥沙取得了显著作用，但在各支流流域面上的发展是不平衡的。为了减轻黄河下游河道的洪涝灾害，加强黄甫川，窟野河，孤山川三条支注的水土流失治理是重中之重。淤地坝工程在拦淤入黄泥沙中起着主力军的作用，近十年来因建设速度相对滞后，拦沙库容淤损等原因，拦沙效益逐渐减小，应提高对淤地坝拦沙作用的认识，采取“参与式流域治理”的机制，加快黄土高原地区淤地坝的建设。     

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。     

黄河干流梯级开发构架与泥沙控制布局研究

大量实测资料分析表明,黄河流域主要的产沙区间为河口镇至潼关区间,黄河支流按入黄沙量大小排序为渭河、无定河、窟野河、北洛河、祖厉河、皇甫川、延河、清涧河、洮河、汾河等。对黄河干流36个梯级开发工程、13条主要来沙支流224座水库研究表明,干流龙羊峡、刘家峡、大柳树、碛口、古贤、三门峡、小浪底等七大骨干工程的总库容为944.97亿m3,总有效库容为472.26亿m3,拦沙库容为466.65亿m3,分别占36个梯级水库拦沙总库容的91%9、3%、90%。小浪底水库虽然具有巨大的拦沙库容,但是其上游水库或者未建、或者淤满、或者位于来沙区上游,因此其拦沙压力巨大,剩余拦沙年限仅10余年。小浪底水库淤满后,黄河泥沙将失去控制,会对黄河下游防洪构成危害。     

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.     

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.     

黄河无定河流域“2017.7.26”洪水泥沙来源辨析

2017年7月25—26日无定河流域降大到暴雨,支流大理河发生建站以来的最大洪水,无定河下游形成高含沙洪水。为深入认识“7.26”暴雨无定河流域产沙和输沙等情况,选择典型小流域进行了侵蚀调查和淤地坝拦沙观测,对城区淤积及河道冲刷进行了调查和测量,采用不同方法对坡面和沟谷产沙进行分析。结果表明,无定河“2017.7.26”暴雨分布集中,单站最大24 h降雨量近100年一遇,无定河白家川水文站洪峰流量为建站以来第二大值,相应最大含沙量873 kg/m3; 洪水期输沙量64.1%来自大理河流域; 以闷葫芦淤地坝拦沙分析为依据,推算“2017.7.26”暴雨期无定河流域侵蚀产沙量约为1.249亿t,其中70%~85%来自沟谷坡,在泥沙沿程输移过程中,淤地坝拦沙对减少河道输沙入黄起重要作用。     

黄河中游多沙粗沙区重点支流粗泥沙粒径组成分析

利用坝地钻探取样资料分析了泥沙空间分布规律,通过输沙模数指标计算了黄河中游多沙粗沙区重点支流中各级泥沙的产沙量。结果表明:受水流分选作用的影响,表现出坝后淤积物粒径比坝前淤积物粒径粗的特点;受地表组成物质的影响,泥沙粒径空间上整体呈现出由南向北逐渐变粗的趋势;根据多沙粗沙区重点支流泥沙粒径、产沙量分析结果和淤地坝分布情况,可有针对性的开展沟道拦沙工程来达到有效控制泥沙的目的。     

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。     

黄河中游粗泥沙来源探析

在钱宁等关于黄河中游粗泥沙来源宏观分析的基础上，本文进一步考虑了区域地貌特征及近年来人类活动因素的影响，对黄河中游粗沙来源区进行了更为详细的分区对比研究，并结合典型流域产沙及河道淤积历史剖面分析，全面探讨了入黄泥沙来源这一问题。     

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。     

拦减粗泥沙对下游河道的减淤效果

以实测资料为依据，结合数学模型，重点探讨了粗细泥沙在三门峡汇流区及黄河下游河道的调整机理。计算分析表明，拦减粗泥沙对汇流区与黄河下游的减淤量比值约为０．５，其减淤效果主要在下游，对下游而言，１９７４￣１９９９年若将进入下游的粗泥沙含量控制在１５％￣２０％，则减淤比变化范围为０．６５￣０．８０，且减少的主要为粗颗粒泥沙。     

论黄河泥沙的“两极”治理

黄河治理的主要任务是治沙。治沙的重点必须放在泥沙主要来源的中游地区和河道末端的河口地区。中游地区的治理应以工程治理为主,以在多沙支流上修建大中型拦泥库为主要手段,治理目标为大幅度地减少入黄沙量;河口治理应以淤海造陆为主要方向,化害为利,为河口地区的可持续发展提供保障。     

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。     

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。