孤山川流域已有水土保持措施蓄水减沙效益计算成果分析

针对已有水土保持措施蓄水减沙效益计算成果存在同一流域同一时段差异较大的问题,以孤山川流域为例,介绍了已有水土保持措施蓄水减沙效益计算成果,在分析比较的基础上,认为其结果差异较大的原因是所采用的水土保持措施量和蓄水减沙指标不同引起的。为了解决差异,提高计算精度,今后要加强对基本资料、基本规律的研究,特别要加强对径流小区、小流域水土流失规律和水土保持效益的研究等。

孤山川流域1980s以来次降雨-产流-产沙变化

[目的]研究入黄支流降雨—径流—产沙变化规律,揭示黄河水沙变化成因。[方法]获取孤山川流域1985—2010年115场降雨事件数据,运用径流系数、产沙系数和弹性系数指标,分析孤山川流域近30年降雨—产流—产沙变化。[结果](1)与1980s相比,1990s的降雨多为短历时、弱雨强类型,2000s的降雨多为长历时、中雨强类型;2000s的降雨—产流能力和降雨—产沙能力减小最为突出,其平均径流系数、平均产沙系数分别约为1980s的50%和23%。(2)1980s—1990s降雨—产流弹性系数和降雨—产沙弹性系数分别为0.13,4.21;1980s—2000s降雨—产流弹性系数和降雨—产沙弹性系数分别为1.73,6.19。(3)径流系数与林草面积比、植被盖度、梯田面积比和骨干坝控制面积比的相关系数分别为-0.662 3,-0.911 4,-0.801 0和-0.821 4,产沙系数与林草面积比、植被盖度、梯田面积比和骨干坝控制面积比的相关系数分别为-0.887 7,-0.998 5,-0.962 9和-0.971 7。[结论]1980s以来,孤山川流域的降雨—产流能力和降雨—产沙能力发生明显变化,尤其2000年后的变化最为突出;降雨—产沙能力比降雨—产流能力对雨强变化更为敏感;植被盖度变化是下垫面因素中影响孤山川流域产流产沙能力变化的主要原因。

孤山川流域次洪水量和沙量影响因素分析

运用有序聚类法、MWP检定法和Mann-Kendall方法分析了孤山川流域场次洪水的水量、沙量和降雨量,认为天然时期和人类活动影响时期的分界点为1979年。利用天然时期的水文资料建立了次洪降雨—水量—沙量模型,并利用该模型分析了降雨变化和人类活动对1979年之后次洪水量和沙量的影响。结果表明:人类活动影响时期的1980—2010年,降雨变化和人类活动对次洪水量减少的影响分别占65.7%、34.3%,对次洪沙量减少的影响分别占72.9%、27.1%。

秃尾河、窟野河、孤山川流域土壤侵蚀类型区划分及泥沙来源分析

通过运用模糊聚类分析与综合分析相结合的方法，将毗邻的秃尾河、窟野河、孤山川三条河流域，划分为１１个基本土壤侵蚀类型区，分析了各类型区的泥沙来源及分布特点，为本区因地制宜地进行水土保持提供科学依据．

黄土高原孤山川流域水沙变化研究综述

基于现有研究成果,对黄土高原典型支流孤山川流域的水土保持蓄水拦沙效益评价方法及水沙变化模型进行了总结分析。结果表明:不同统计模型得出的水土保持效益存在一定差异,而建模所用资料的代表性不足和统计模型本身外延精度不高的缺陷应是引起该差异的主要原因。因此,加强具有物理基础的概念性流域水文模型在水沙变化分析中的应用研究是非常必要的。

基于临界雨强方法的孤山川水土保持效益评估

为了区分孤山川流域降雨变化和下垫面变化对产水、产沙的影响,经过统计分析,得到孤山川流域1970年前产水、产沙临界雨强均为12 mm/d,1970年后产流临界雨强增大到21 mm/d,产沙临界雨强增大到28 mm/d。通过建立孤山川流域有效降雨与产水、产沙的相关方程,评价了水土保持措施的减水减沙效果。结果表明:孤山川流域1970—2006年水土保持措施平均减水比例、减沙比例分别为45.4%、48.5%,水土保持措施的减水减沙效果略低于气候变化的效果,两者所起作用之比大致为4.7∶5.3;2000年以来水土保持措施减水减沙效果略高于气候变化效果,两者所起作用之比大致为6.2∶3.8。这说明2000年后黄土高原还林还草的生态建设使水土保持措施的减水减沙效果显著提高。

窟野河、孤山川、秃尾河 近期入黄泥沙及未来变化趋势分析

窟野河、孤山川、秃尾河三流域,是黄河中游多沙粗沙区的核心部分。三条河自1953年有观测资料以来,平均每年输入黄河的泥沙量为1.65亿t,其中粗沙量为0.89亿t。三条河各站1970年以来输沙量均为减少,其主要原因并非水土保持发挥了作用,而是由于降雨总量和降雨强度减少所致。神府煤田开发,至公元2000年平均每年将增加入黄泥沙量450万t。随着全球的增温,流域内的降雨量将会增加,植被的生境条件将得到改善,侵蚀产沙强度会随之减弱。但是,由于人口的增加,土地利用结构与垦殖指数都不会有明显的变化,所以流域的产沙不可能有大幅度的减少。

不同时间尺度孤山川流域水沙关系变化及驱动因素

以黄土高原孤山川流域为研究区,采用Mann-Kendall趋势检验和Pettitt突变检验分析年际尺度水沙变化趋势和突变年份。结果表明:孤山川径流量和输沙量于1965—2014年呈现极显著减少趋势(p<0.01),突变年份为1979年和1996年,据此将研究时段划分为基准期(1965—1979年)、过渡期(1980—1996年)和效益期(1997—2014年)。同基准期相比,过渡期年均径流深和输沙模数分别减少34.11 mm和401.48t/km^2,效益期减少65.05mm和213.09t/km^2。径流深低于10mm时,水沙关系较为离散;高于该值时,水沙关系变化相对稳定。过渡期人类活动的减水减沙贡献率分别为79.12%和86.45%,效益期人类活动减水减沙贡献率分别为86.45%和87.45%。

中尺度流域土地利用变化对土壤侵蚀的影响——以孤山川流域为例

[目的]探究中尺度孤山川流域土地利用/覆盖变化对土壤侵蚀的影响,为认识理解黄河泥沙变化,完善土壤侵蚀模型提供理论支持。[方法]根据TM影像及中国土壤流失方程(CSLE)获取流域土地利用/覆盖数据与表征土壤侵蚀的植被作用因子,通过土地利用变化转移矩阵,重点分析流域土地利用/覆盖变化引起的植被作用因子的变化。[结果]1975—1997年间,孤山川流域植被作用因子随着草地减少,耕地增加和植被覆盖度降低而增大,而在1997—2012年间,流域植被作用因子随着草地增加,耕地减少和植被覆盖度升高而增大。[结论]林地和草地是重要的林草措施,因此增加林草种植面积,对于减少土壤侵蚀具有重要意义。

孤山川流域水文特征变化及驱动因素

研究流域水文特征的变化及驱动因素对流域水资源开发利用与保护,水土保持及生态环境的建设具有指导意义。以孤山川流域为研究区,利用Kendall秩序相关法分析1956-2009年流域降水、径流、泥沙等水文要素的演化趋势,采用小波变换法对系列的周期进行提取,利用有序聚类法分析径流和泥沙序列的变异点,并分析气候变化和人类活动对水沙的影响情况。结果表明:近54年来孤山川流域实测降水量没有显著变化,而年径流量和输沙量显著减少;年径流量和输沙量序列都存在5、14和28年左右的周期,且均在1979年和1996年发生突变。气候变化和人类活动对年径流量减少的贡献率在不同时段有不同的值,在人类活动对下垫面影响的过渡期,贡献率分别为72.2%和27.8%;90年代中期到21世纪初,它们的贡献率分别是27.8%和72.2%。本研究将为孤山川流域水资源开发利用及优化配置提供科学借鉴。

气候变化和人类活动对孤山川流域次洪径流量和输沙量的影响

利用有序聚类法、MWP检定法分析出1979年为孤山川流域天然时期和人类活动影响时期水沙的转折点,采用1979年之前的资料建立模型,并将该时期的次洪水量和沙量作为基准,分析了气候变化和人类活动对1979年后次洪水量和沙量的影响。

孤山川流域水沙变化情况分析

选择高石崖站作为孤山川流域代表站,采用年降雨量、年径流量和年输沙量序列资料,用滑动分析法分析序列的变化趋势,用传统的数理统计法检验序列的一致性,用滑动t检验、有序聚类法和Mann-Kendall检验法分析序列突变情况。结果表明:高石崖站年径流量、年输沙量序列发生了非一致性变异,突变年份为1996年,下垫面变化是孤山川流域水沙变化的主要原因。

孤山川流域水沙变化趋势的分析

通过对孤山川流域降雨、径流和输沙资料的综合分析,给出了以有效降雨量和降雨强度为参数的预估产水产沙量的经验关系式,以计算值与实测值比较,二者较为吻合。文章还对流域水利水保措施的减水减沙效益进行了估算。

孤山川流域降水变化特征及趋势分析

依据孤山川流域1956—2006年逐月实测降水资料,采用Mann-Kendall检验法、五点滑动平均法、R/S分析法等方法对孤山川降水进行分析。结果表明:孤山川流域降水主要集中于7、8、9三个月,年内分配极不均匀;降水序列存在明显减少趋势,且季降水序列分别存在着不同的变化趋势,夏季有明显减少趋势,冬季相反有增加趋势,春秋二季减少趋势不显著;经Mann-Kendall检验法、R/S分析表明孤山川流域降水减少趋势有持续性。

孤山川流域岩土侵蚀及防治对策探讨

孤山川属黄河一级支流,全长79.4 km,流域面积1272 km2。流域内地貌为沙盖黄土丘陵沟壑、黄土丘陵沟壑,基岩沟谷丘陵与河流阶地等,岩土侵蚀类型有五:一是风力侵蚀—风沙侵蚀;二是降雨对谷坡面的面状冲刷—坡面侵蚀;三是地表径流对谷底的侧蚀—沟谷侵蚀;四是滑塌对谷坡坡体的破坏—重力侵蚀;五是人力侵蚀。本文根据上述侵蚀类型提出了不同的防治对策。

孤山川流域近30年土壤侵蚀时空动态特征分析

针对区域水土保持效益评价、土壤流失治理的需求,选择黄土高原土壤侵蚀较为严重的孤山川流域为研究区,定量研究了孤山川流域近30a的土壤侵蚀时空变异特征。结果表明,1975~2006年间,研究区土壤侵蚀的变化分两个阶段。第一阶段为1975~1986年,土壤侵蚀强度加剧,侵蚀面积增加了138.13km2,流域东南部增加最多;第二阶段为1986~2006年,全流域土壤侵蚀强度减弱,侵蚀面积减少了163.09km2,1986年和1997年,东部地区减弱趋势更明显。中度以上的土壤侵蚀主要发生在高程1 070~1 300m处,都对应于18°~35°的陡坡地;1975年和2006年,中度以上侵蚀分别集中在900~1 150和1 300~1 800,单位为MJ·mm·hm-2·h-1。流域土壤侵蚀主要发生在耕地和林地。1975~2006年,耕地面积减少,林草地面积增加,土地利用向良性循环发展。可为认识黄土丘陵沟壑区I副区土壤侵蚀规律和该区土壤侵蚀防治宏观决策提供科学支撑。

下垫面变化条件下孤山川流域产流模式辨析研究

黄土高原入黄径流量锐减成为近年关注的热点.本研究基于对黄河中游重点水土保持区孤山川流域1965~2006年125场降雨洪水资料分析,综合水文学方法与数理统计等方法,辨析了孤山川流域下垫面条件变化对洪水特征和产流模式的响应规律.结果表明:孤山川流域洪水仍以超渗产流为主,但3个阶段1965~1979年、1980~1998年及1999~2006年所占比例逐阶段下降,依次为71.67%、58%、40%,蓄满产流和混合产流发生比例增加.同时表明林草面积增加27.83%,汇流时间增加22.47%,流域蓄水容量增加30.35%.研究结果有助于深入认识黄土高原重点水土流失区产水规律,为该区开展生态建设提供科学依据.