“十大孔兑”侵蚀产沙与风水两相作用及高含沙水流的关系

十大孔兑流域上游为薄层黄土覆盖的"砒砂岩"、中下游为风成沙。这种地表物质组成物质分布的配合,使得这一地区的风水两相作用最为典型,并在侵蚀产沙中起到主导作用。各风向风沙入河量与各风向出现频率之间存在较强的正相关,决定系数R2=0.7181,说明风沙入河量变化的71.8%可以用各风向出现频率的变化来解释。风沙被洪水输运的数量,不是依赖于风沙的供应条件,而是依赖于河道高含沙水流的液相搬运风沙的能力。当径流来自包括黄土和砒砂岩地区在内的全流域时,在风水两相侵蚀和高含沙水流输沙的共同作用下,产沙强度大大强化。在非高含沙水流情形下,西柳沟输沙量-径流量关系的斜率为270.33,而在非高含沙水流情形下,这一斜率高达1 650.30,是前者的6.10倍,说明进入高含沙水流范围以后,同样径流条件下的产沙量会大大强化。西柳沟、毛不拉孔兑的洪水泥沙绝大部分都是在高含沙水流的作用下产生的;西柳沟产沙量-降雨量幂函数方程的指数高达4.45,输沙率-流量关系幂函数方程的指数高达3.32,反映了高含沙水流对于西柳沟侵蚀产沙的支配作用。

黄河内蒙古段支流“十大孔兑”侵蚀产沙的时空变化及其成因

"十大孔兑"来沙造成黄河干流强烈淤积。为了通过流域治理来减轻泥沙灾害,研究"十大孔兑"侵蚀产沙过程具有重要意义。基于1960—2005年的河流输沙量、径流量和降雨量资料,运用统计方法进行了研究。结果表明:"十大孔兑"输沙量高度集中于几个大水大沙年份,其余年份对46年总输沙量的贡献很小。最大1年、最大3年、最大5年和最大10年的累积输沙量分别占到46年总输沙量的21.26%、37.18%、47.92%和69.29%。1960—1991年和1992—2005年两个时段相比,后一时段输沙量年均值减少了37%。这一差异可以用暴雨特征的差异和下垫面(如植被)的变化来解释。1991年以后,年降水量无明显变化,但最大1日降雨量在p<0.10的水平上呈现减小的趋势。虽然20世纪90年代西柳沟并未大规模实施水土保持治理,但由于农村富余劳动力转移,对土地的压力减轻,对植被的破坏大大减弱,使得植被逐渐恢复,NDVI呈增大趋势,因而侵蚀产沙减弱。"十大孔兑"产沙模数具有明显的空间分异特征,从西向东增大,在西柳沟达到最大值,然后再减小。流域自然地理因素具有明显的变化,从西向东,沙尘暴频率减小,降雨量增大。沙丘类型也发生了变化,由以流动沙丘为主变为以半固定沙丘为主,进入河道风沙的输沙强度减小。另一方面,水力驱动的侵蚀和泥沙输移从西向东增强。上述两种作用叠加的结果,在区域中部西柳沟附近出现了侵蚀产沙的峰值区。