人类活动对区域水土流失影响的定量评价

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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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