黄河水沙与生态建设-0527

1、 2016.5.282016.5.28西安理工大学黄河水沙变化与黄土高原生态建设汇报人 ：李占斌 教授 任宗萍 讲师 气候变化2 淤地坝建设4 未来研究方向5 前 言1汇报提纲 植被和梯田3 黄河跨越9省，流域面积75万km2，年径流量不足长江1/19；承载：全国12%的人口、15%的耕地、14%的GDP；国家战略：“一带一路”的起点、生态文明建设的重点区域。1 1 1变化变化1：生态建设显著改变黄河干支流的年径流量：生态建设显著改变黄河干支流的年径流量黄河干流与主要支流年径流量、汛期径流量及非汛期径流量均黄河干流与主要支流年径流量、汛期径流量及非汛期径流量均呈减少趋势（呈减少趋势（Huang

2、 et al, 2004; Chen et al, 2007; Mu et al,2007）。）。黄河中游减水减沙量明显（姚文艺，黄河中游减水减沙量明显（姚文艺，2011）; 河龙区间及泾、河龙区间及泾、洛、渭、汾河洛、渭、汾河1997-2006年的水土保持措施减水量约占年径流年的水土保持措施减水量约占年径流量的量的40% （姚文艺，冉大川等，（姚文艺，冉大川等，2008、2011） 。窟野河窟野河潼关站沙量变化潼关站沙量变化潼关站水量变化潼关站水量变化 1随着燕儿沟流域治理度的逐渐增大，流域土地利用发生了明显改变，坡耕地大幅减少，水保措施面积不断增加，坝地面积合理增加并保持稳定；流域的径流模

3、数、侵蚀模数均显著降低。 变化变化2：生态建设显著改变土地利用和流域水沙过程：生态建设显著改变土地利用和流域水沙过程 1燕沟2003年雨水分配（万m3）降雨洪水径流基流(长流水)30554.63207.55100%0.15%6.90%0.101.0010.001998199920002001200220032004燕沟径流系数变化趋势%降雨径流长流水沟道径流沟道径流 + 泉水泉水山顶硬地面雨水山顶硬地面雨水集流场集流场沟道径流拦蓄沟道径流拦蓄三库协防三库协防变化变化3：生态建设显著改变黄土高原典型流域径流组成：生态建设显著改变黄土高原典型流域径流组成 1黄河水沙情势关系到黄河流域生态文明建设布

4、局，关系到国家扶贫攻坚战取得效果l一期水沙基金l八五攻关l水保基金l二期水沙基金l11.5/12.5科技支撑过去30年历史：n人类活动减沙 35.5亿tn水保减水 1015亿方哪项因素主导?暂态还是长效?未来50年? 黄河流域气温和降雨变化图过去3000年黄土高原降雨和气温呈波动变化趋势，近1000年来气温较过去2000年偏低1度左右2 近50年（1960-2010）黄土高原气候总体呈现暖干化趋势2研究发现，退耕后，降雨减少引起水沙变化仅占17% Early 1950s-Mid 1960sMid 1960s-Late 1970s Early 1980s-Late 1990s Year 1999

5、 Until NowStage1Stage 4Stage 3Stage 2Year 2000 Until NowStage 5 (1999)(2013)黄土高原植被盖度变化3植被盖度1999年的32%增加到2013年的60% 植被植被覆盖逐年明显增加，覆盖逐年明显增加，NDVI均值均值夏天夏天和中部丘陵区（丘和中部丘陵区（丘I, II）明显）明显增加增加 30年来植被覆盖度变化（暂用年来植被覆盖度变化（暂用NDVI代表代表;1982 - 2013）3 林地：林地：S=-56.523+116.520 log（V）-30.864log（PX）（n=57 r=0.722 F=29.37* ）草地：草

6、地：S=-26.902+105.368 log（V）-34.194log（PX）（n=40 r=0.737 F=21.95* ） 020406080100120100200300400500600700汛期雨量（mm）减沙效益（%）20%30%40%50%60%70%80%90%020406080100120100300500700汛期雨量（mm）减沙效益（%）20%30%40%50%60%70%80%90%年降雨条件下林草措施的减沙效益：年降雨条件下林草措施的减沙效益：3 小区小区水平梯田的减沙效益水平梯田的减沙效益 次降雨条件下小区水平梯田的减沙次降雨条件下小区水平梯田的减沙效益：效益：

7、当当PIPI303050mm50mm2 2/min /min 时，减沙效益时，减沙效益S S（% %）与）与PIPI3030 （mmmm2 2/min/min）的关系为：）的关系为： S= -0.5848（PI30）+130.07 3年降雨条件下小区水平梯田的减沙效益：年降雨条件下小区水平梯田的减沙效益： 在汛期（在汛期（5 59 9月）降雨量小于月）降雨量小于450mm450mm时，小区水平梯田的减沙效益均为时，小区水平梯田的减沙效益均为100%100%；大于大于450mm450mm时小区水平梯田的减沙效益平均为时小区水平梯田的减沙效益平均为95.4%95.4%。2010年各县梯田面积图 黄

8、土高原7省淤地坝分布图4淤地坝每年减少泥沙2-3亿吨；固碳2.3 *109kg；坝地农田面积占总农田面积的9%，但坝地农田产量是黄土高原总产量的20.5%； 淤地坝运淤地坝运行时期行时期沉积年限沉积年限沉积厚沉积厚度（度（m）土壤侵蚀强度土壤侵蚀强度（t/km2a）全期全期1959-19876.43412703初建期初建期1959-19632.77418339发展期发展期1964-19782.35510741稳定期稳定期11979-19871.30510044稳定期稳定期21987-20020.5512880泥沙淤积量与降雨对应泥沙淤积量与降雨对应4 时间序列的建立时间序列的建立缓和缓和剧烈剧

9、烈再剧烈再剧烈 绥德王茂庄流域绥德王茂庄流域-支沟支沟基于泥沙沉积旋回时间序列基于泥沙沉积旋回时间序列 ，划分了侵蚀三个阶段：侵，划分了侵蚀三个阶段：侵蚀剧烈阶段蚀剧烈阶段 ；侵蚀缓和阶段；侵蚀再次增大阶段。；侵蚀缓和阶段；侵蚀再次增大阶段。 产沙来源：产沙来源：来自沟壁、沟坡和坡耕地，分别占总产来自沟壁、沟坡和坡耕地，分别占总产沙量的沙量的68.52%、5.03%和和26.45%，表明，表明沟道的演化过程是小流域侵蚀产沙的主沟道的演化过程是小流域侵蚀产沙的主要过程。要过程。 YMGHYMGH =R01/ (R01+R02) =R02/ (R01+R02) 淤地坝淤地坝位移云图位移云图应力云图应力云图塑性状态分布塑性状态分布泾河流域（大尺度）：泾河流域（大尺度）： WS =16.8Wsj+239 大理河流域（中尺度）大理河流域（中尺度） ：WS =12.8Wsj+477 南小河沟小流域（小尺度）南小河沟小流域（小尺度） ：WS =1.016Wsj+6.1 淤地坝拦沙量淤地坝拦沙量与减蚀量的尺度关系与减蚀量的尺度关系断面断面编号编号沟道下切深沟道下切深(cm)平均每年切平均每年切深深(cm)断面断面有无有无淤地坝淤地坝断面平均断面平均侵蚀深侵蚀深(cm最大最大最小最小平均平均18.04.06.02.0无无2.47214.05.09.53.239.