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《西北农林科技大学》 2004年 博士论文
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人类活动对区域水土流失影响的定量评价

王飞  
【摘要】:人类活动影响水土流失的方式和类型多样,影响机理和过程复杂,定量评价人类活 动对区域尺度水土流失的影响,对客观认识其影响方向与程度、人类活动调控河道水沙 机理和开发建设环境保护与评价等研究有重要的理论意义,对水土保持规划、流域与河 道整治、减洪、减灾等生产和治理工作也有一定参考价值。 本研究系统分析了人类活动对水土流失影响的类型与特点,建立了人类活动对区域 水土流失影响研究数据库,结合大量野外实地调查资料,提出和建立了相应的区域尺度 定量评价参数、指标和模型,定量评价了水土保持和道路建设等典型人类活动对区域水 土流失的影响。主要结果如下。 1 结合现有文献和人类活动特点,系统分析了人类活动对水土流失影响的机理和方 式,认为人类活动对水土流失的影响类型多样,方向不同,具有明显的阶段性,人类活 动影响到水土流失动力、对象和过程的各个环节。 2 基于陕北各县(区)和多沙粗沙区地面坡度组成数据,提出和建立了区域侵蚀坡 面参数,该参数能够直观、定量地反映区域地貌和水土流失特征。水土流失治理等人类 活动可以通过改变区域侵蚀能量面参数,影响区域水土流失。研究表明,随着原地面坡 度增加,坝地减小侵蚀坡面面积和侵蚀能量的幅度迅速增大;随着原地表坡度增加,梯 田建设会导致区域侵蚀坡面参数增加,但可以明显减小侵蚀能量,如当原地表坡度为 5 °和 25°时,坡面侵蚀能量是相应梯田的 5.83 倍和 5.3 倍。根据该原理分析,结合 1998 年水土保持措施面积资料分析,黄河中游多沙粗沙区的坝地和梯田分别平均减小侵蚀能 量 2.4%和 12.6%,为此,梯田和坝地每年可以减少水土流失约 1.24 亿吨。 3 通过分析道路建设和运行对水土流失影响特点,建立了区域道路建设与运行水土 流失定量评价指标体系,结合 2000 年陕西省公路普查资料、地质资料和土地详查资料, 通过分区域野外调查,定量分析了区域道路建设与运行对水土流失的影响。分析认为陕 WP=6 北道路建设对地表扰动大,引起的水土流失强烈,如陕北公路建设施工期平均侵蚀模数 高达每年每平方公里 28-37.5 万吨,农村道路运行过程平均侵蚀模数为每年每平方公里 4.24 万吨;而对公路建设水土流失阶段性分析认为,运行期公路具有一定水土保持功能。 4 根据分时段河龙区间各支流和渭河流域水土保持治理措施类型、面积、减少径流 和泥沙量和降水量、径流量、输沙量和延河流域逐年径流量和泥沙粒级资料,定量评价 了区域水土保持措施对河流水沙的影响。 研究表明,与基期(1969 年以前)相比,随着流域治理水平的提高,河龙区间各支 流单位有效降雨产洪模数、有效降雨洪水输沙模数和洪水输沙模数均有不同程度减小; 治理后河龙区间各支流洪水含沙量和年含沙量均呈下降趋势,但洪水含沙量最大值有增 加趋势;延河甘谷驿水文站泥沙粒径月变化资料分析表明,随着水土保持工作的开展, 河流泥沙的中值粒径和平均粒径均呈显著变细趋势。 针对目前河道断流、输沙用水缺乏、泥沙淤积严重、水旱灾害多发等生态和环境问 题,提出了水土保持措施“减沙水代价”指标,并分析了河龙区间和渭河流域各水土保 持措施减沙水代价在类型和区域上的分异规律,研究认为,一般来说,坝地的减沙水代 价较小,而梯田、造林和种草的水代价较大,河龙区间措施减沙水代价与侵蚀强度和降 雨量之间关系密切;渭河流域不同措施类型和同类措施减沙水代价差异非常明显,在该 分异规律支持下,探讨了通过措施配置调节河流水沙的能力,模拟表明,不同措施及其 区域配置可以实现河道“相对减沙增流”的调控目的,从而增加河道输沙,减少泥沙淤 积,可以缓解流域水沙矛盾,促进区域可持续发展。


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