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黄土丘陵沟壑区淤地坝拦沙及其河流输沙效应

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摘要

黄土高原严重的水土流失及其对黄河输沙的影响一直都是相关研究的热点问题.近年来,黄河输沙量快速减少,潼关站年均输沙量已由上世纪70年代前的16.0亿t锐减到2000-2015年的2.6亿t,已明显改变了以往人们对黄河泥沙的认识.淤地坝拦沙对黄河输沙量减少的贡献如何?现存淤地坝的淤积速度与拦淤潜力如何?这些都是认识近年来黄河输沙量锐减的重要环节.因此,本研究在黄河中游典型支流延河和皇甫川选取具有不同代表性的2个坝系作为研究对象,根据钻孔取样、淤积层次甄别及与产流降雨事件的对应分析,结合1∶10000地形图与全站仪测量,建立淤地坝库容曲线来估算泥沙淤积量,进而反演淤地坝的淤积过程,并结合研究区已有文献中淤地坝拦沙数据,分析了退耕前后多个时段不同类型区淤地坝拦沙变化特征,并在估算不同年代典型支流淤地坝的拦沙量的基础上,探讨了淤地坝拦沙作用对支流输沙变化的影响及贡献.结果表明:延河坊塌和皇甫川满红沟淤地坝次拦沙模数变化较大,最大值分别是最小值的6～23倍和9～13倍;年拦沙模数随时间变化呈显著减小趋势.退耕后,第一副区、第二副区淤地坝的平均拦沙模数分别为7820.0t/(km2·a)、2750.4t/(km2·a),显著小于退耕前;砒砂岩丘陵沟壑区在退耕后的淤地坝平均拦沙模数(11252.4t/(km2·a))也小于退耕前(15504.1t/(km2·a)),但并不显著.在极端暴雨事件下淤地坝拦沙作用明显,延河流域在2010-2015年的暴雨年份,淤地坝年均拦沙量较2000-2009年增加了两倍以上;在于洲"7.26"暴雨条件下,淤地坝拦沙模数高达10470t/km2～53462t/km2.对于河流输沙量的减少,降水变化的影响在突变后逐渐减弱,人类活动的影响却在逐渐增强,而淤地坝的拦沙贡献则相反.2000年以后延河与皇甫川输沙量减幅达到85％以上,而淤地坝拦沙量的贡献率分别小于10％和20％,说明淤地坝的拦沙作用在减弱,而植被的减沙作用在增强.总之,土壤侵蚀仍然是黄土高原地区主要的生态环境问题,特别是在以砒砂岩区,需要投入更多的努力加强水土保持工作.

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