双累积曲线计算水土保持减水减沙效益方法探讨

本文针对目前黄河流域利用双累积曲线相关分析法计算流域减沙减效益时存在的一个问题，经过分析给出了两种计算方法的差异，并以环江流域的水土保持减水减沙效益计算为例，提出应优先采用第一种办法。     

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。     

近期黄河流域水土保持减水减沙效益计算方法研究刍议

水土保持减水减沙效益计算方法,是分析水土保持减水减沙效益和预测水沙变化发展趋势的关键技术。通过总结近期黄河水沙变化研究中的主要方法,对计算方法的改进提高和存在的主要问题进行了评述,探讨了今后改进提高的方向和途径。     

黄河流域水土保持减沙计算方法存在问题及改进途径探讨

水文法保法是分析计算汉域治理减水减沙效益常用的两种方法，但都存在一些问题。水文法计算的基础是帮雨沙资料建立的产沙模型，该模型很难准确地反映降雨产沙的自然规律；水保法计算的基础是制定的水土保持措施减沙定额，很难完全符合客观实际。本文从不同途径提出了三种经过改进的计算方法，即小流域天然产流量对比法、坡面综合措施减少沙系统数法和最大可能产沙量法。试算结果表明，在具有必要的前提下，应用这三咱方法分析计算流     

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。     

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     

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％。     

黄土丘陵沟壑区水平梯田减沙作用研究

黄土高原水平梯田的减沙作用很可能一直被低估。本文分析了梯田对坡沟产水产沙的调控机制,认为水平梯田不仅可大幅减少自身产沙量,而且还可截留上方来沙,并通过减少坡面径流下沟实现沟谷减沙;有埂水平梯田对流域的减沙潜力可达65%~90%。基于黄土丘陵沟壑区第三和第五副区不同时期的实测数据,分析了多年平均降雨情况下不同规模水平梯田对流域的减沙作用;引入梯田比和减沙幅度的概念,构建了不同规模水平梯田与减沙幅度的关系式,可用于大空间尺度上水平梯田减沙作用的定量评价。分析认为,在梯田比5%~30%范围内,梯田比几乎与减沙幅度成正比;当梯田比大于35%~40%后,其减沙作用基本稳定在90%左右。水平梯田对洪水含沙量的削减作用不明显,对雨强的产沙响应不敏感。     

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。     

黄土高原水平梯田现状及减沙作用分析

水平梯田是黄土高原地区发展水土保持高效农业的重要措施之一,具有农业增效、生态修复的双重功能。基于资源三号卫星遥感影像和实地调查数据,分析了2012年黄土高原地区梯田现状:规模、分布、质量、利用方式及其减沙作用。结果表明:截至2012年底,黄土高原地区现有水平梯田371.29万hm2,主要分布在甘肃省黄河流域及其邻近地区、山西省河龙间支流流域,这些区域水平梯田面积占黄土高原梯田总面积的54.3%;渭河、泾河、祖厉河流域梯田质量等级较高且多以农耕为主,河龙间梯田多为4~6 m的窄条梯田,质量较低,梯田退耕现象普遍存在;未来甘肃省黄河流域梯田建设应以旧梯田改造为主,新建梯田发展空间为新增5%~15%,河龙间发展潜力为新增25%;基于梯田减沙的计算方法,现有水平梯田潼关以上地区减沙能力约为5亿t。     

三川河流域近30年水土保持蓄水拦沙效益分析

根据黄河中游三川河流域至2000年的水文气象和水土保持措施量资料，分析了流域近30年降水、水沙变化特点和治理进展情况；通过水沙量还原计算，并在地表径流量推求和降水指标计算优选的基础上，建立汛期天然水沙量计算公式，进而计算分析出70年代以来各年代的蓄水拦沙效益。结果表明，该流域水土保持措施的蓄水拦沙效益十分显著，尤其是80年代蓄水、拦沙效益和90年代的拦沙效益分别较70年代提高了22．7％、18．4％和23．5％。     

三川河水沙变化及人类活动影响

通过对三川河流域降雨、径流和泥沙资料统计,分别提出了以汛期降水为主要变量的流域天然状态下的两种产沙量计算方法,并应用于计算之中。进入80年代,流域水沙量大幅度减少,水量由基准期(1957～1969年)的年均3.23亿m~3减少到1.91亿m~3,沙量由基准期的3681万t减少到963万t,分别减少了40.9％和73.8％。用水文法和水保法对流域80年代水利水保措施减沙量进行计算的结果表明,降雨和人类活动对减沙的影响大体各占50％。     

小浪底水利枢纽的工程规模和综合运用方式

经对三门峡至秦厂河段开发方案比选,小浪底高坝方案,较好地满足防洪、防凌、减淤、供水、灌溉、发电的需要。对小浪底水库蓄水位265m、270m和275m的技术经济比较,各方案的防洪、灌溉和防凌效益相同,均可满足要求,但蓄水位275m方案的减淤效益最大。推荐275m方案为小浪底水库最高蓄水位,在经济上是合理的,技术上也是安全可行的。小浪底枢纽的运用首先是满足防洪、防凌、减淤的要求,相应进行供水、灌溉、发电。为了发挥水库减淤作用,采取在汛期逐步抬高水位的运用方式,多拦粗沙,提高对下游的减淤效果。10月至次年6月来水含沙量少,水库进行供水、灌溉、发电的蓄水调节。     

黄河水库群水沙资源化联合调度管理的若干思考

本文通过对黄河2003年秋汛洪水调度实践、黄河水沙资源和处理洪水泥沙措施的分析研究,提出要对黄河进行水库群水沙资源化联合调度管理的理念,水沙一体化、"科学拦蓄、调排有序、挖放结合、分滞兼顾"的调度管理思想及"场次洪水汛限水位"、洪水泥沙调度实行两个"二级分化"、拓宽分水分沙途径、水库群一体化调度等措施。并提出了相关实施建议。     

近期潼关水沙变化对河床冲淤的影响

1986年以来，潼关水量和沙量大幅减少，洪峰少，流量小，历时短，含沙量高。1986－1999年汛期平均水量120亿m^3，比前期减少40％－60％，日平均流量大于3000m^3/s的出现天数和水量均减少90％以上，沙量变化较小，含沙量成倍增加，致使潼关高程汛期平均下降幅度明显偏小，比非汛期上升偏小0．10m，比建库前汛期平均下降值偏小0．08m，若与控制运用初期相比，则偏小0．30m为了适应入库水和条件的不利变化，水库运用方式多次进行调整和改善，但河床淤积仍较1985年前严重，潼关高程逐上升，尤其1994年以来，入库水沙量在前期大幅减少的基础上又明显减少，潼闹程居高不下，长期变动在328．00－328．35m之间。     

论三门峡水库在黄河防洪工程体系中的作用

通过对三门峡水库运用40余年来社会效益、经济效益以及负面影响的论述，分析了三门峡水库在未来黄河防洪减淤工程体系中的作用和地位，讨论了潼关高程淤积抬升的主要原因及降低潼关高程的综合治理措施，指出了小浪底水库建成后，决定三门峡水库运用方式的主要因素仍是黄河下游和渭河下游的防洪减淤问题。同时，给出了三门峡水库不同运用阶段的水位控制运用指标的建议：①继续做好三门峡水库335m防洪水位和326m防凌水位运用的准备；②汛期平水期保持库水位不超过305m，当入库流量大于1500m^3／s，实施敞泄排沙，并控制北村断面1000m^3／s流量相应水位不超过310m；③非汛期运用水位原则上最高不超过318m，遇调水调沙等特殊情况，需要短时间调蓄时，最高水位不得超过320m，非汛期平均运用水位按照不超过316m控制；④实施渭河下游综合治理，降低潼关高程。     

黄河流域降水变化规律分析

近年来，黄河下游出现许多新问题，如冬春季断流日益严重，汛期洪水水位表现高、传播速度慢等，这些问题都与黄河流域降水量变化有关系。本文分析了黄河流域各区年降水量和暴雨量及暴雨强度的变化规律，其中用年最大７日（或最大１日）和最大３０日降水量代表暴雨量和暴雨强度，能比较好地反映降水与产流产沙的关系，对黄河下游防洪减淤工作具有指导意义。     

三峡水库汛期“蓄清排浑”动态运用方式初探

为研究三峡水库汛期调度方式优化问题,以实测资料为基础,对三峡水库蓄水运用以来入出库沙量特性变化进行了分析,主要从泥沙角度对三峡水库采用汛期“蓄清排浑”动态运用方式进行了初步探讨。研究结果表明:三峡水库蓄水运用后汛期入库沙量大幅减小,上游溪洛渡和向家坝水库蓄水运用后三峡水库汛期6—9月份含沙量已经开始小于论证阶段5月份和10月份的含沙量;三峡水库主汛期出库沙量占年出库沙量的90%以上,且汛期出库沙量主要集中在1~2次大的出库沙峰过程中;近期三峡水库汛期采用“蓄清排浑”动态运用的泥沙调度方式,泥沙淤积可许。研究成果可为三峡水库汛期优化调度提供参考。     

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。     

三峡水库汛期“蓄清排浑”动态运用方式计算研究

在入库沙量大幅减少的背景下,三峡水库持续开展汛期中小洪水调度,增大了汛期库区泥沙淤积和防洪风险,减少了水库下泄大流量的机会。在三峡水库汛期,开展“蓄清排浑”泥沙调度方式动态运用研究有助于进一步优化三峡水库汛期调度方式。利用三峡水库干支流河道一维非恒定流数学模型,探索开展了三峡水库汛期 “蓄清排浑”动态运用方式计算研究,并提出了汛期“蓄清排浑”动态运用方案。计算结果表明:三峡水库汛期“蓄清排浑”动态运用方式可以同时兼顾排沙、发电和防洪,“蓄清”水位150 m要优于155 m,“蓄清”运行期间库水位可选择在145~150 m之间浮动运行;建议将寸滩含沙量达到2.0 kg/m³且当日寸滩站入库流量≥25 000 m³/s的时间作为水库增泄“排浑”的起始时间,将出库含沙量降至约0.1 kg/m³作为“排浑”调度结束重新进入“蓄清”调度的泥沙参考因素。研究成果可为三峡水库汛期优化调度提供参考。