RS的黃河中游多沙粗沙區(qū)土地利用變化分析

本文對地處黃河中游多沙粗沙區(qū)的河口鎮(zhèn)至龍門區(qū)間(簡稱河龍區(qū)間)及四大典型支流皇甫川、窟野河、無定河和三川河流域淤地壩攔減粗泥沙效果進行了深入分析,計算了不同年代淤地壩攔減粗泥沙量。通過分析實施淤地壩等水土保持措施前后泥沙粒徑的變化、淤地壩配置比例與減沙比例關系的變化后認為:淤地壩是快速減少入黃粗泥沙的首選工程措施和第一道防線,具有明顯的“攔粗排細”功能。只要河龍區(qū)間壩地的配置比例保持在2%左右,其減沙比例即可達到45%以上。當四大典型支流淤地壩配置比例平均達到2.5%時,淤地壩減沙比例平均可以達到60%。因此,為有效、快速地減少入黃泥沙尤其是粗泥沙,河龍區(qū)間水土保持措施應采用以淤地壩為主的工程措施與坡面措施相結合的綜合配置模式。淤地壩的配置比例應保持在2%以上。減少黃河粗泥沙的重點支流應首選窟野河和皇甫川。

利用壩地鉆探取樣資料,對黃河中游多沙粗沙區(qū)壩地淤積泥沙粒徑的空間變化進行了分析,結果表明:淤地壩對泥沙具有分選作用,壩前泥沙粒徑小于壩尾泥沙粒徑;泥沙顆粒越粗,這種分選作用越明顯。從而認為,在粗泥沙產沙區(qū)淤地壩能夠起到一定的淤粗排細作用。

黃河中游多沙粗沙區(qū)區(qū)域界定——三門峽水庫和黃河下游河道主要淤積物是粒徑ｄ≥0.05mm的粗泥沙。黃河中游多沙區(qū)有11.92萬km2，粗沙區(qū)7.86萬km2，兩者套繪在一起的多沙粗沙區(qū)面積7.86km2。重點治理該區(qū)嚴重的水土流失，是減少黃河下游淤積的關鍵。

從形成高濃度粗泥沙水流機理出發(fā)，綜合分析了不同地層侵蝕產沙對黃河粗泥沙的影響。分析認為，風沙和基巖產沙對黃河粗泥沙均有一定影響，但起關鍵作用的仍然是黃土。風沙、基巖、黃土產沙的綜合作用是形成黃河高濃度粗泥沙水流的重要原因，因此應從整體上綜合治理多沙粗沙區(qū)。

黃河中游多沙粗沙區(qū)水沙變化趨勢及其主控因素的貢獻率 作者：孫倩;于坤霞;李占斌;李鵬;張曉明;龔珺夫 作者機構：西安理工大學西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點實驗室,西安 710048;西安理工大學西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點實驗室,西安710048; 西安理工大學西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點實驗室,西安710048;中國科學 院水利部水土保持研究所黃土高原土壤侵蝕與旱地農業(yè)國家重點實驗室,楊凌 712100;西安理工大學西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點實驗室,西安710048; 中國水利水電科學研究院泥沙所流域水循環(huán)模擬與調控國家重點實驗室,北京 100048;西安理工大學西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點實驗室,西安710048 來源：地理學報 issn：0375-5444 年：2018 卷：073 期：005 頁碼：945-956 頁數(shù)：12

通過對黃河中游多沙粗沙區(qū)中d≥0.05mm和d≥0.10mm不同粗泥沙年輸沙模數(shù)級的區(qū)域分布及產沙量的分析,得出d≥0.05mm粗泥沙年輸沙模數(shù)大于等于2500、5000和10000t/km2的粗泥沙來源區(qū)面積分別為5.82萬、1.97萬和0.22萬km2,對應區(qū)域產生的全沙量分別占黃河中游多沙粗沙區(qū)全沙量的80.0%、35.6%和5.9%;d≥0.10mm粗泥沙年輸沙模數(shù)大于等于350、700、1400和2800t/km2的粗泥沙來源區(qū)面積分別為5.80萬、3.94萬、1.88萬和1.17萬km2,對應區(qū)域產生的全沙量分別占黃河中游多沙粗沙區(qū)全沙量的79.8%、58.3%、34.5%和24.2%。研究不同輸沙模數(shù)級的區(qū)域分布、面積及產沙量,為粗泥沙集中來源區(qū)界定提供支撐。

利用壩地鉆探取樣資料分析了泥沙空間分布規(guī)律,通過輸沙模數(shù)指標計算了黃河中游多沙粗沙區(qū)重點支流中各級泥沙的產沙量。結果表明:受水流分選作用的影響,表現(xiàn)出壩后淤積物粒徑比壩前淤積物粒徑粗的特點;受地表組成物質的影響,泥沙粒徑空間上整體呈現(xiàn)出由南向北逐漸變粗的趨勢;根據(jù)多沙粗沙區(qū)重點支流泥沙粒徑、產沙量分析結果和淤地壩分布情況,可有針對性的開展溝道攔沙工程來達到有效控制泥沙的目的。

為了查清黃河泥沙特別是粗泥沙的主要來源地，探索多沙粗沙區(qū)產沙輸沙規(guī)律和治理開發(fā)方略。黃委會1995年將“黃河中游多沙粗沙區(qū)區(qū)域界定及產沙輸沙規(guī)律研究”列為水土保持科研基金重點項目，組織有關單位進行協(xié)作研究。經過黃委會水文局、水科院、陜西師大、中科院地理所、內蒙古水科院、黃委會綏德水

《黃河中游多沙粗沙區(qū)區(qū)域界定及產沙輸沙規(guī)律研究》通過鑒定驗收

通過黃河下游多斷面、多鉆孔、深層次泥沙淤積物取樣級配分析,認為在1960年三門峽水庫運行前,下游河道主槽淤積物中0.1mm以上泥沙占一半。以0.1mm為粗泥沙集中來源區(qū)界定研究中的粗泥沙界限,0.1mm的粗泥沙輸沙模數(shù)1400t/(km2.a)為粗泥沙集中來源區(qū)界定指標,界定出黃河中游粗泥沙集中來源區(qū)面積為1.88萬km2。該區(qū)面積僅占黃河中游多沙粗沙區(qū)面積(7.86萬km2)的23.9%,但該區(qū)產生的全沙量、d≥0.05mm和0.1mm的粗泥沙量分別占多沙粗沙區(qū)相應輸沙量的34.5%,47.6%和68.5%,說明該區(qū)是名符其實的產粗泥沙“大戶”,是當前黃河粗泥沙“源頭”治理的重中之重。

利用d≥0.10mm的粗泥沙輸沙模數(shù)≥1400t/(km2.a)的指標在黃河中游多沙粗沙區(qū)中界定出粗泥沙集中來源區(qū)面積為1.88萬km2,該面積占黃河中游多沙粗沙區(qū)面積的23.9%,年產沙量為4.08億t,占多沙粗沙區(qū)年產沙總量的34.5%,產生d≥0.05mm和d≥0.10mm的粗泥沙量分別為1.52億和0.61億t,占多沙粗沙區(qū)相應輸沙量的47.6%和68.5%,該區(qū)是名符其實的產粗泥沙“大戶”。

作者以長川流域附近的阿貴廟自然保護區(qū)的主要植被類型為對照,通過對黃河中游砒砂巖地區(qū)長川流域內的各土地利用/覆蓋類型之間的生物多樣性的比較分析,綜合評價了人類土地利用活動對當?shù)厣锒鄻有缘挠绊?。結果表明:沙棘(hippophaerhamnoides)灌叢、草地、油松(pinustabuliformis)林地和中間錦雞兒(caraganainter-media)灌叢等土地利用類型的生物多樣性指數(shù)較高;進一步運用s?renson指數(shù)分析發(fā)現(xiàn),僅中間錦雞兒灌叢、草地和油松林三類與主要自然植被類型有著較高的相似性,其s?renson指數(shù)均在40%左右。綜合考慮shannon-wiener指數(shù)與s?renson指數(shù),草地、中間錦雞兒灌叢、油松林地等類型對當?shù)匚锓N多樣性的影響相對較弱,有利于當?shù)匚锓N多樣性的保護,在植被恢復和建設過程中應相對增大種植比例。

選擇黃河中游多沙粗沙來源較為集中的皇甫川、孤山川、窟野河、禿尾河、佳蘆河、無定河等流域,對比分析了河流粗泥沙含量和平均粒徑年內變化規(guī)律及其空間差異。結果表明:軟弱砂巖出露區(qū)的皇甫川流域,河流攜帶的粗泥沙含量及平均粒徑與徑流量年內變化趨勢一致,軟弱易蝕巖層出露面積比例越大,這一趨勢就越明顯;風沙區(qū)分布面積較大的禿尾河和無定河等流域,隨著夏季水流侵蝕能力的增強,懸移質平均粒徑并未明顯增大,甚至降水集中和多暴雨的7~8月的平均粒徑和粗泥沙含量小于冬季的,這些流域內基巖產沙對河流泥沙貢獻不大,懸移質中的粗泥沙應主要來源于風沙。

在錢寧等［１］關于黃河中游粗泥沙來源宏觀分析的基礎上，本文進一步考慮了區(qū)域地貌特征及近年來人類活動因素的影響，對黃河中游粗沙來源區(qū)進行了更為詳細的分區(qū)對比研究，并結合典型流域產沙及河道淤積歷史剖面分析，全面探討了入黃泥沙來源這一問題。本項工作是在前人工作的基礎上取得的一個進展。分析表明，７０年代以來由于水土保持工作的大規(guī)模開展，黃河中游的粗泥沙明顯減少，但黃河中游地區(qū)仍是黃河主要的粗泥沙來源區(qū)，其中又以窟野河、皇甫川和無定河流域粗泥沙產量最大，占黃河中上游流域粗沙產量的８５％以上。這三個流域應作為黃河中游水土保持的重點地區(qū)，并應相應提高該區(qū)域水保措施的防洪標準。

通過來沙粒徑、輸沙模數(shù)、水土流失面積占流域面積的比例等指標遴選出黃河粗泥沙集中來源區(qū)重點治理的支流。按水文站實測懸移質粒徑粗細分析的重點支流的排序為:皇甫川、窟野河、禿尾河、佳蘆河、孤山川、無定河、延河和清澗河;根據(jù)各支流壩地淤積物鉆孔取樣分析的d≥0.10mm泥沙所占百分數(shù)由大到小排序是:窟野河、皇甫川、清水川、孤山川、石馬川、禿尾河、無定河、佳蘆河、烏龍河、延河和北洛河;在此基礎上,再按粗泥沙輸沙模數(shù)大小最后遴選的重點治理支流的順序是:窟野河、皇甫川、清水川、禿尾河、孤山川、石馬川、佳蘆河、烏龍河、無定河。

來自黃河水利委員會等單位的最新研究成果——《黃河中游多沙粗沙區(qū)區(qū)域界定及產沙輸沙規(guī)律研究》表明：黃河中游7．86萬平方千米的多沙粗沙區(qū)是造成黃河三門峽庫區(qū)和黃河下游淤積的主要泥沙來源區(qū)。該區(qū)域包括陜北、晉西、內蒙古南部和甘肅東部的44個縣，其中55％的多沙區(qū)在陜西省。

本文首先討論了黃河粗泥沙界限的確定方法，認為以下游淤積物中占多數(shù)的觀點來確定黃河粗泥沙粒徑界限較好，經分析淤積物中００２５ｍｍ以上的泥沙占多數(shù)，００５ｍｍ以上的泥沙近半數(shù)；然后討論了中游多沙粗沙區(qū)區(qū)域界定的兩種方法，認為指標法能夠直觀反映出多沙粗沙區(qū)的位置；最后用００５ｍｍ和００２５ｍｍ兩種界限分析了多沙粗沙區(qū)面積，分別為８１５萬ｋｍ２和６９９萬ｋｍ２，兩者位置和面積比較接近，但在治理方略上有一定差異，前者強調治溝治基巖，后者強調溝坡兼治。

利用三角坐標對黃河中游5條支流懸移質顆粒級配資料進行了分析,發(fā)現(xiàn)黃河中游的高含沙水流粒徑組成大致在如下范圍之內:0.010mm的粒徑占60%~90%。因各支流所在流域差異,使其高含沙水流的粒度組成也有所差異,但均集中于一定的粒徑配比范圍內。

黃河中游粗泥沙集中來源區(qū)現(xiàn)狀治理措施年攔沙能力為1.03億t,占區(qū)域年泥沙流失量4.08億t的25.2%。其中:淤地壩(系)年攔沙能力為2757萬t,占現(xiàn)狀措施年攔沙能力的26.8%;水庫年攔沙能力為2688萬t,占現(xiàn)有措施年攔沙量的26.1%;治坡措施年攔沙能力為4842萬t,占現(xiàn)狀措施年攔沙量的47.0%。

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基于黃河中游河口-龍門區(qū)間實地考察和對1964—1989年的實測資料進行時空變化分析,結果發(fā)現(xiàn):該區(qū)水力、風力變化對河流產出的粗泥沙的量和質的變化具有一定的分異控制作用,水力對河流的輸沙量的變化起主導作用,而風力對粗泥沙占全沙的百分比變化起主導作用。隨著降雨量的減少和風沙活動的減弱,黃河中游河流輸沙量和粗沙比有不同程度的減少,輸沙量減少明顯,減沙比在50%～70%之間,而粗沙比的變化要小得多,減少量在10%～20%之間。

利用1976年landsatmss、1989年landsattm、2000年landsatetm+和2010年tm遙感影像,運用gis和景觀生態(tài)學方法,分析了1976—2010年疏勒河中游玉門市土地利用/覆被和景觀格局的變化.結果表明:1976—2010年間,玉門市土地利用類型轉移的主要方向是草地和戈壁轉化為耕地、耕地轉化為建設用地、草地轉化為戈壁;土地利用變化經歷了\"緩慢變化-急劇變化-顯著變化\"的過程,景觀密度持續(xù)增大,最大斑塊指數(shù)先增大后減小,面積加權形狀指數(shù)增大,形狀趨于不規(guī)則;斑塊間的最鄰近距離減小,景觀逐漸向具有多種要素的密集格局演變,更加破碎;不同斑塊間的分離度減小;景觀的多樣性和均勻度先減小后增加.農業(yè)人口增長和經濟發(fā)展是研究區(qū)土地利用/覆被變化的最直接驅動力,氣候和政策因素也是重要的影響因素.