泥沙输移比的研究方法及成果分析

泥沙输移比是反映流域侵蚀产沙输移能力的指标,对正确评价水土保持减沙效益及流域治理决策有着重要的科学意义与应用价值。对国内外泥沙输移比的研究方法及成果进行总结与分析,认为泥沙输移比的研究方法可分为直接计算(根据定义)与模型计算(通过建立泥沙输移比模型)2种。直接计算的关键是土壤侵蚀量的获取,而计算模型目前主要有因子经验模型、分布式模型与物理模型。在对泥沙输移比研究中土壤侵蚀量获取方法及建立的泥沙输移比模型进行总结与评述的基础上,按黄河流域、长江流域、国内其他地区及国外一些地区,分析了其泥沙输移比的研究成果,讨论了目前泥沙输移比研究中存在的3个问题及今后的发展方向。

近20a三峡库区泥沙输移比估算与吸附态氮磷污染负荷模拟

该文把泥沙输移比细化到栅格空间,以反映流域水文过程的地形指数作为泥沙受汇流的动力系数、植被截留阻力作为泥沙输移的阻力系数,构建泥沙输移比模型,最后运用已有的土壤侵蚀模型、泥沙负荷模型和吸附态氮磷污染负荷模型估算近20 a三峡库区吸附态氮磷污染负荷,结果表明:1影响库区泥沙输移的动力系数主要集中于中等以上区间(0.4,0.8),空间异质性不显著,而阻力系数表现较为复杂,坡度低的平行岭谷区和河流冲积缓坡以及台地区较高,坡度陡的秦巴山地北部区和武陵山区的高山峡谷地带偏低;2库区泥沙输移比呈"单峰"结构,近似正态分布,均值为0.48。空间上具有显著的异质性,中、西部平行岭谷区泥沙输移比较小,武陵山区和秦巴山区较高,以河流河道为中心向两侧呈梯度增大趋势;3泥沙负荷均值与负荷总量的年际变化趋势相同,泥沙负荷总量的模拟值(0.9亿t)与公报监测值(0.92亿t)最为接近的是1995年。空间格局上因近10 a库区泥沙负荷量的均值变化不大,泥沙负荷的低值区与高值区的空间分布比较稳定,低值区的分布范围广泛,集中度高,而高值区的分布较为离散和破碎;4吸附态氮磷负荷量与土壤侵蚀模数、泥沙负荷量在数值上同比增长,在2010年负荷总量达到最大值,分别为1.2和0.6亿t。空间上总体分布相似,具有不平衡特征,从东向西呈逐渐减小趋势。与监测数据的相关分析,吸附态氮负荷的模拟效果比吸附态磷更好,且吸附态氮磷负荷在库区流域内存在空间相关性。

中国南方红壤丘陵区土壤侵蚀量与泥沙输移比研究

依据＂层次类剔法＂的研究思路,估算了赣江各水文站控制流域的年均侵蚀量与泥沙输移比。结果表明,赣江流域年均侵蚀量1923.0万t/a,平均侵蚀模数237.6t/km^2·a;流域内中、低山地貌类型区泥沙输移比大于0.9,丘陵和平原区介于0.5-0.9之间,流域平均为0.54;且土壤侵蚀强度和泥沙输移比分别与流域面积没有规律性的趋势性关系。

水土保持措施对流域泥沙输移比的影响

以黄土高原无定河流域为例研究了水土保持措施对流域泥沙输移比的影响。水土保持措施极大地改变了流域泥沙的侵蚀、输移和堆积过程,因而改变了流域的泥沙收支关系。在天然状况下,无定河流域的泥沙输移比接近1 0。20世纪60年代后流域内大规模地展开水土保持工作以来,泥沙输移比急剧下降为0 2～0 4。泥沙输移比的变化,主要是由于流域内人为沉积汇的形成所致。这种人为沉积汇表现为水库、淤地坝的拦沙作用,导致了泥沙输移比大幅度减小。在目前状况下,人工沉积汇的拦沙作用相当于坡面措施减蚀作用的2 4～6 3倍,表明坡面治理措施的有效性尚有待提高,并亟待在生态环境建设中予以加强。

岔巴沟流域泥沙输移比时空分异特征及影响因素

本文以团山沟单元小流域作为流域系统产沙的源地,将其它中小流域输沙模数与单元小流域侵蚀模数之比定义为泥沙输移比,系统的研究了岔巴沟流域次暴雨泥沙输移比的时空变化特征及降水水文影响因子和地貌形态因子的综合影响。研究发现,从长远来看,流域系统的侵蚀与产沙可达到平衡,但就次降雨或年度而言,流域系统经常处于泥沙滞留和滞留的泥沙重新侵蚀搬运的状态,降雨量、径流系数、降雨时间、水流平均含沙量能很好的表达岔巴沟各流域次暴雨泥沙输移比,在考虑地貌形态因子的影响后,得到了岔巴沟流域次暴雨泥沙输移比的降水水文因子与地貌形态因子关系的综合表达式。

云贵高原区龙川江上游泥沙输移比研究

利用云贵高原区龙川江上游8条典型小流域水库泥沙淤积资料和小河口水文站输沙量资料,分析建立小流域输沙模数与流域面积的关系,依此求算出龙川江上游小流域(流域面积10.8～216.8km2)泥沙输移比变化于0.42～0.80之间,小河口水文站泥沙输移比计算值为0.26。

基于AnnAGNPS模型的大宁河流域泥沙输移比评价

选择三峡库区大宁河流域为研究区，基于流域土地利用、土壤、地形及11个气象站8a气象数据等资料，利用分布式流域评价模型——AnnAGNPS研究了流域泥沙输移特性。结果表明，大宁河流域多年平均输沙量白上游巫溪站的1．25×10^6t／a，沿程递增至大昌站的1．81×10^6t／a，大昌站以下增加缓慢，到流域出口为1．95×10^6t／a；东溪河和巫溪站以下至大昌站的大宁河干流左岸区间是两大产沙集中区；全流域SDR值为0．30，各子流域SDR值变化范围为0．376～0．531，与相关文献研究结果一致；干流控制站点SDR值与流域站点控制面积呈负相关关系（r^2—0．73），但这种关系在各支流上不明显，这是由于各子流域地形、土壤、土地利用和降雨量空间异质性都很大，表明对于不同的流域，仅用SDR值与流域面积关系无法确切计算其SDR值。

基于RUSLE的松花江流域不同侵蚀类型区泥沙输移比估算

为摸清东北黑土区土壤侵蚀与泥沙输移特征,以松花江流域为研究对象,选取不同侵蚀类型区8个水文站控制区,利用RUSLE模型,结合水文站实测输沙数据,分析了不同侵蚀类型区泥沙输移比的时空变化特征。结果表明:(1)松花江流域各侵蚀类型区均以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,而草地、旱地和裸地侵蚀模数均呈现依次增大趋势,且大于该区容许土壤流失量,特别是松岭站、碾子山站、大石寨站和大山咀子站水文站控制区裸地土壤侵蚀模数均大于20 000t/(km2·a),达到剧烈侵蚀程度。不同侵蚀类型区之间侵蚀模数表现为丘陵沟壑区Ⅰ>丘陵沟壑区Ⅱ>天然林区>漫川漫岗区。(2)松花江流域不同侵蚀类型区泥沙输移比总体上表现为漫川漫岗区>丘陵沟壑区Ⅱ>丘陵沟壑区Ⅰ>天然林区。(3)同一侵蚀类型区不同年际间泥沙输移比波动起伏,而从20世纪60年代到80年代,人类活动影响较小的天然林区和丘陵沟壑区Ⅱ不同时期平均泥沙输移比相差不大,人类活动剧烈的漫川漫岗区和丘陵沟壑区Ⅰ平均泥沙输移比则表现为波动式递增。研究结果对于了解东北黑土区土壤侵蚀和泥沙输移规律,明确该区域土壤侵蚀机理和治理目标具有指导意义。

长江上游紫色丘陵区土壤侵蚀与泥沙输移比研究——以涪江流域为例

通过涪江流域水文站控制区域的地貌与土地利用类型的综合分析,以不同土地利用类型地块作为侵蚀量计算单元,计算每个流域发生侵蚀的地块（即旱坡地、陡坡旱地、有林地、疏林地、草地、灌木地和裸地）侵蚀量,得到全流域年均侵蚀量为2 460万t/a,年均侵蚀模数为813.9 t/（km2.a）,上游山地区侵蚀模数〉1 000 t/（km2.a）,紫色丘陵区侵蚀模数500~800 t/（km2.a）;流域平均泥沙输移比为0.83,上游泥沙输移比〉0.90,中下游丘陵区泥沙输移比在0.30~0.80之间,而在流域上中游山地丘陵衔接的冲洪积扇区的年均泥沙沉积量约144万t/a;流域泥沙输移比与流域面积不存在固定的线性关系,其根本原因在于流域面积是度量衡单位,而不是影响因素。

松花江流域不同空间尺度典型流域泥沙输移比及其影响因素

为在不同空间尺度上对东北黑土区流域侵蚀产沙建立宏观认识,以松花江流域为研究区,选择不同尺度的典型流域,通过收集降水、遥感影像和土地利用资料,计算不同尺度流域土壤流失量;采用流域出口量水堰和水文站径流泥沙观测资料,计算流域输沙量,从而得出不同空间尺度典型流域悬移质泥沙输移比（SDR）。研究区小尺度流域全年SDR为0.33,大中尺度流域SDR变化于0.005~0.365之间,平均仅0.051。本区SDR存在显著的季节差异：小尺度流域雨季SDR为0.38,春季融雪侵蚀期仅为0.17;流域面积（A）和主河道比降（SLP）是影响大中尺度流域SDR的重要因素;SDR与A呈幂函数递减关系,这在丘陵漫岗区更为显著;山区的流域的SDR随SLP的增加而递增。研究成果有助于建立本区土壤侵蚀与流域产沙之间的定量关系,为流域水土保持规划提供科学依据。

流域泥沙输移比研究进展

基于对已有泥沙输移比相关研究的总结,探讨了泥沙输移比的定义和作用。根据泥沙输移比的内涵,结合影响泥沙输移比的因素,分析了泥沙输移比的计算方法。基于国内外泥沙输移比计算的实例,总结了主要流域泥沙输移比数值的变化范围。目前泥沙输移比计算仍以对流域侵蚀和输移数据的统计分析为主,由于对泥沙输移比的理解有所不同,不同研究获得的计算公式形式多样,且往往针对具体的研究区域,适用性差。如何构建适用局部较大区域的泥沙输移比计算公式仍是今后需要解决的难题之一。

泥沙输移比及其尺度依存研究进展

泥沙输移比是反映流域侵蚀产沙及输移能力的指标,对评价水土保持减沙效益有重要意义。基于对国内外泥沙输移比研究的系统梳理,1阐述了泥沙输移比的内涵,并对泥沙输移比基本定义中不同学科常用的表征变量作了清晰的界定,流域产沙量所涵尺度较流域输沙量小,且泥沙输移比与归槽率无论在内涵及定量描述上均不可等同;2归纳提出泥沙输移比现存的测算方法,包括4种形式的类比计算法和3种形式的建模计算法,并分别评述了其优缺点;3揭示了泥沙输移比的影响因素随时空尺度变化表现出分异性;4基于对泥沙输移比内涵与测算中的"尺度问题"以及泥沙输移比是否存在尺度效应等问题剖析,明确了泥沙输移比客观存在着尺度依存性及其尺度域。

我国流域泥沙输移比研究进展

从研究内容和研究方法两个角度,详细阐述了我国在泥沙输移比研究中取得的主要成果,指出:①泥沙输移比的研究涉及到土壤侵蚀学、地貌学、地质学、生态学和环境学等多门学科,我国研究者所进行的泥沙输移比的研究还很不成熟,许多问题还处于定性描述或者推理性解释的阶段;②大部分泥沙输移比模型都是在几个特殊的区域利用20世纪60年代的观测资料建立起来的,针对目前流域内降水、下垫面状况均有改变的情况,需要应用新的观测资料,采取多种研究方法深入研究流域泥沙输移比的变化特征。

泥沙输移比影响因子及其关系模型研究现状与评述

泥沙输移比是目前预测流域产沙量的一种较实用的方法.本文介绍了国内外泥沙输移比研究的主要成果。分析并总结了泥沙输移比与流域面积、降雨／径流、地质地貌及泥沙颗粒因子之间的影响关系及其关系模型。最后,结合我国泥沙输移比研究的实际情况,提出了我国今后一定时期内在泥沙输移比研究方面的发展设想。

基于水文要素的黄土丘陵区次降雨泥沙输移比模型

以黄土丘陵区桥沟小流域为研究对象,利用该流域不同地貌部位的野外径流场及沟道水文站网观测资料,探讨了小流域次暴雨泥沙输移比的时空变化特征。依据相关分析法,确定了影响桥沟流域次降雨泥沙输移比的主导因素。结果表明,径流侵蚀力、泥沙相对重率、降雨特性、土壤前期含水量是影响桥沟流域次降雨泥沙输移比的主导因子。采用统计回归方法,建立了黄土丘陵区桥沟流域次降雨泥沙输移比模型。

山区流域泥沙输移比计算公式

本文在分析影响泥沙输移比主要因素的基础上，分别对坡面上单位面积输沙率ｑｓ和坡面上单位面积产沙率Ｓｙ进行了量纲分析，得出了ｑｓ和Ｓｙ的数学表达式，从而获得了山区流域泥沙输移比的计算式。采用湖北省石桥铺径流实验站的实测降雨、径流和泥沙统计资料对泥沙输移比公式进行了验证，其相关系数为０．８５，因此本文推出的计算泥沙输移比的公式是合理的。

四川省紫色土地区小流域次降雨泥沙输移比探讨

选取四川省南部县鹤鸣观小流域与李子口小流域为研究区,在分布式侵蚀产沙模型侵蚀量计算值的基础上,探讨了小流域次降雨泥沙输移比。结果表明,在这两个流域,影响次降雨泥沙输移比的主要因素不同。在鹤鸣观小流域降雨量与径流深是影响泥沙输移比的主要因素,而在李子口流域,其主要因素为径流深与降雨强度。主要原因是鹤鸣观小流域的面积远小于李子口流域的面积,并且次降雨泥沙输移比随着流域面积增加而输移比逐渐减小。通过分析鹤鸣观小流域与李子口小流域次降雨泥沙输移比与降雨量、前期含水量、径流系数的关系得到了两个流域次降雨泥沙输移比公式。

黄土丘陵沟壑区不同空间尺度流域泥沙输移比研究

泥沙输移比是定量表征流域内侵蚀产沙一河道输沙特征的重要指标。探讨了不同尺度流域泥沙输移比计算的可能性与方法，以黄土丘陵沟壑区的径流小区、小流域、水文站实测资料为基础，利用径流小区观测资料和单元小流域侵蚀模数2种方法，对4种空间尺度流域的泥沙输移比进行了估算。结果表明：（1）对于面积在10～100km2的小流域，利用2种方法计算的泥沙输移比结果非常接近，说明在没有小区观测资料时，用单元小流域计算流域泥沙输移比是可行的。（2）对于土壤侵蚀类型单一的水文站控制流域，在没有面积〈1km2单元小流域资料的情况下，可以用面积1～10km2小流域或面积10～100km2小流域作为单元小流域来计算泥沙输移比；而对于侵蚀类型不同的支流其误差范围有些偏大。（3）流域治理措施的实施对于泥沙输移比的减少具有明显的效果，但治理措施减沙效应的发挥具有一定的滞后性。

黄河流域泥沙输移比与流域尺度的关系研究

泥沙输移比是研究流域泥沙侵蚀与泥沙入河量关系的指标。通过对黄河、延河、杏子河、纸坊沟四级流域尺度上泥沙输移比的研究,分析了黄河流域泥沙输移比与流域尺度的关系。结果表明,杏子河流域泥沙输移比大于1,而黄河、延河、纸坊沟流域的泥沙输移比均小于1。在黄河、延河、杏子河三级流域中,流域泥沙输移比随流域尺度增大呈明显减小趋势,而杏子河与纸坊沟流域的泥沙输移比随流域尺度增大而增大。随着流域尺度增大,被侵蚀的泥沙在输移过程中沉积下来的概率增大,就可能出现泥沙输移比随流域尺度增大而减小的现象,但这种可能性能否转化成现实,还受制于流域其他因素的影响。

泥石流泥沙输移比的概念与计算方法探讨

通过泥石流SDR,可将泥石流流域侵蚀产沙、泥沙输移及泥石流沟道和入汇处主河河床演化有机地联系起来,用于推求流域的土壤侵蚀量,泥石流沟道的冲刷与淤积状况,泥石流所输送的泥沙进入主河的数量,以及对下游河道演变、水库使用年限的影响程度等方面。但目前泥石流SDR的研究还没有开始,在分析泥石流输沙特征的基础上,将SDR引入泥石流输沙的研究中,并将泥石流SDR分解为反映泥石流沟输沙能力的沟道泥石流SDR和反映主河输移泥石流泥沙能力的汇口泥石流SDR两个环节。给出了根据定义使用实际的监测数据计算两类泥石流SDR的具体方法,并在蒋家沟中实施,计算出蒋家沟2007年的一场泥石流过程中沟道SDR为0.14,入汇主河后的悬移质汇口泥石流SDR为0.36。泥石流SDR的模型计算法方面也根据定性分析列出了可能的影响因子,在总结河流SDR的研究成果和分析泥石流输沙特性的基础上进行了模型建立方法的初步探讨。