输沙量、 蚀量与泥沙输移比的流域尺度关系 侵
土壤侵蚀类型及形式
植物侵蚀
人工植 被退化
人工植 被退化
2.4 土壤侵蚀形式
➢ 人为侵蚀（artificial shift erosion; man-made erosion）
即工程侵蚀
2.5 土壤侵蚀程度及强度
➢ 土壤侵蚀量
通常把土壤、母质及地表散松物质在外营 力的破坏、剥蚀作用下产生分离和位移的物 质量，称为土壤侵蚀量。
单位时间单位面积内产生的土壤侵蚀量， 称为土壤侵蚀速率(或速度)，或称为土壤侵蚀模数，
根据搬运的介质不同，分为流水搬运、冰川搬 运、风力搬运等。在搬运方式上也存在很多类型， 有悬移、拖曳（滚动）、溶解等。我国黄河每年 平均输沙16亿t，全世界每年有23～49亿吨溶解 质被搬运入海洋。
堆积作用(deposition)作用指被搬运的物质由于 介质搬运能力的减弱或搬运介质的物理、化学条 件改变，或在生物活动参与下发生堆积或沉积， 称为堆积作用或沉积作用。
2.4 土壤侵蚀形式
➢ 植物侵蚀
植物侵蚀（Plant erosion）也称生物侵蚀，指 植物在生命过程中引起的土壤肥力降低和土壤颗粒 迁移的一系列现象。
一般植物在防蚀固土方面有着特殊作用，但是在人为 作用下，有些植物对土壤产生一定的侵蚀作用，主要表现 在土壤肥力下降，土壤理化性质恶化。如部分针叶纯林地 土壤的通透性及其结构等物理性状，过度开垦种植导致土 壤肥力下降等。
冻融冰川作用
2.4 土壤侵蚀形式 ➢ 化学侵蚀
土壤中的多种营养物质在下渗水分作用下发生 化学变化和溶解损失，导致土壤肥力降低的过程称 为化学侵蚀（chemical erosion）。
主要包括水的化学侵蚀和垂直侵蚀等。 • 化学侵蚀表现形式：
–养分淋失（肥力下降）、土壤酸化、次生 盐渍化、喀斯特发育……
开发建设项目水土流失预测
开发建设项目水土流失预测————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：开发建设项目水土流失预测❖第一部分水土流失基础知识❖第二部分开发建设项目水土流失类型❖第三部分水土流失预测第一部分水土流失基础知识❖一、土壤侵蚀类型❖二、术语一、土壤侵蚀类型❖按导致土壤侵蚀的外营力种类划分❖1、水力侵蚀❖2、风力侵蚀❖3、重力侵蚀❖4、冻融侵蚀❖5、冰川侵蚀❖6、混合侵蚀❖7、化学侵蚀❖8、生物侵蚀1、水力侵蚀土壤及其母质或其它地面组成物质在降雨、径流等水体作用下，发生破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。
水力侵蚀的主要形式包括：雨滴击溅侵蚀面蚀：层状面蚀、砂砾化面蚀、鳞片状面蚀、细沟状面蚀（深、宽均不超过20cm）沟蚀：（1）黄土地区的侵蚀沟❖浅沟—深度达1m左右，宽深比接近1。
❖切沟：深度可达5～50m，沟宽远小于沟深，一般3～10m。
❖冲沟：沟道横断面为“U”字型。
❖河沟：沟头接近分水岭，沟道横断面为“U”字型或复“U”字型。
沟蚀：（2）土石山区的侵蚀沟❖荒沟：受基岩限制，侵蚀沟宽而浅。
山洪侵蚀波浪侵蚀2、风力侵蚀❖风力侵蚀系指土壤颗粒或沙粒在气流冲击作用下脱离地表，被搬运和堆积的一系列过程，以及随风运行的沙粒在打击岩石表面过程中，使岩石碎屑剥离出现擦痕和蜂窝的现象。
❖风力侵蚀主要表现为风蚀和风积。
风蚀形式：❖吹蚀:风将地面的松散沉积物或基岩上的风化产物吹走，使地面遭到破坏。
❖磨蚀：风沙流以其所含沙粒作为工具对地表物质进行冲击、磨蚀的作用。
风积作用：风沙流运行过程中，由于风力减缓或地面障碍等原因，使风沙流中沙粒发生沉降堆积时称为风积作用。
经风力搬运、堆积的物质称为风积物。
❖风沙流中沙粒运动的3种形式＜5% 起沙风速❖输沙率气流在单位时间单位宽度或面积所搬运的沙量叫做风沙流的固体流量，也称输沙率或风沙流强度（单位为g/cm· min或g/cm2· min）。
第二章 流域土壤侵蚀与泥沙输移
2.1流域地表侵蚀与泥沙来源
泥沙按照来源可分为两类： 1.从流域地表冲蚀而来的→（输沙量模数）； 2.从河床上冲起的。 以上两者在输送过程中可以相互置换。
地表侵蚀的影响因素：气候、土壤、地形地貌、人类活 动（害和利）
2.2泥沙的基本特征
泥沙的定义： 指流体在运动中受水流、风力、波浪、冰川及重力作用 移动后沉积下来的固体颗粒碎屑。 2.2.1泥沙的矿物特性及分类 1.泥沙的矿物组成 泥沙来源于岩石风化，而岩石的矿物组成不同，不同风 化作用和不同的颗粒大小，都影响着泥沙的矿物组成。
计算公式 SDR=R/T
其中： R为流域某一断面的输沙量 t/km2 T为流域断面以上单位流域总侵蚀量 t/km2 少数流域给予特别条件限制，如沟道
SDR=y/t
其中： y 为输沙量 t； t为流域侵蚀量 t。 SDR的值一般小于1 ，最大等于1。
2.3.2泥沙输移比的地域属性 地域属性：某一自然现象在陆地表面与自然地理要素的 关系。 泥沙输移比的地域规律： ① 构造抬升区，SDR较大，构造凹陷区，SDR较小。 ②高、中山区、石质山区SDR较大 ③丘陵区既是侵蚀区，又是堆积区，总体SDR较小。 2.3.3泥沙输移比的影响因素 地质地貌、流域尺度、形态及沟道特性、侵蚀物质的粒 径、土壤质地结构、植被和土地利用等。
2.泥沙的分类 分类方式：运动方式、矿物成分、粒径 ①不同粒径的颗粒形成的土壤具有不同的力学性质 ②不同粒径的颗粒具有不同的矿物组成 ③不同粒径的颗粒具有不同的物理化学特性 2.2.2泥沙的粒配特性 粒配影响泥沙的运动形式、沉速和含沙量、输移距离和 输移量。 任何河流的泥沙粒配不是固定的，而是沿程波动的（尤 其是库区上下游）。 2.2.3泥沙的絮凝特性 絮凝性：细颗粒泥沙抱成一团的现象。 影响因素：细颗粒的吸附作用
浅谈北江流域侵蚀产沙时序变化特征
浅谈北江流域侵蚀产沙时序变化特征摘要：利用北江流域的降雨径流泥沙资料，初步分析了流域降雨历时与径流含沙量和输沙量的关系，并表明了流域降雨侵蚀产沙过程的水沙传递关系。
关键词：降雨历时；径流含沙量；输沙量Pick to : the use of Beijiang Basin Rainfall Runoff and sediment data, a preliminary analysis of Basin Rainfall and runoff sediment concentration and sediment transport, and showed that the rainfall erosion sediment yield process of water and sediment transfer relationshipKey words: rainfall runoff; sediment; sediment问题提出的背景：流域产沙主要是其上的岩土在水力、风力、热力和重力等作用下的侵蚀和输移的过程。
在多数地区，水力侵蚀是流域产沙的主要形式。
流域产沙使耕田面积缩小，耕作层和肥分流失，毁坏农田，使河道、水库和渠道淤积，降低甚至丧失功能。
泥沙还是各种污染物的载体。
所以对于北江，作为珠江三大支流之一，分析其侵蚀产沙的特征对于沿海地区的经济发展有着极其重要的作用，即可以尽力避免如上所提到的一些危害。
解决方案所需考虑的因素：对于侵蚀产沙有如下影响因素：①降水，暴雨形成水量丰沛的地表径流，侵蚀强烈,对地面破坏力大。
而雨量相同,强度小的降水,对地面侵蚀弱，产沙少。
②岩土性质等地质条件，决定流域表面抗侵蚀能力。
③坡度大的流域，产沙量大。
④湿润地区植被良好，植物截留降雨，削弱溅蚀，延缓地表径流，减弱侵蚀作用。
半干旱区，植被稀少，集中的降水和径流对地表冲刷强烈。
干旱区,几乎无植被覆盖,地表裸露，风蚀严重。
浅析东江流域泥沙输移比
浅析东江流域泥沙输移比摘要：东江流域泥沙的输移比现状、输移比的时空变化及发展趋势，指出在特定的自然地理条件下，泥沙中推移质比倒较大．致使该区泥沙输移比远小于1，这是东江流域泥沙运移的重要特征；输移比在空间上有明显差异并且沿程逐渐增大。
从时间上看,输移比有不断减小的趋势．今后一段时间，随着区内河流径流量的减少和人为侵蚀作用的加剧，泥沙输移比仍会减小。
关键词；东江流域泥沙输移比发源于江西省赣州南部的东江，是珠江四大水系之一，地势自东北向西南倾斜，三面环山，一河中贯，山河交错，地势起伏，南濒南海。
本区因纬度差异和地势高低的不同，南北差异明显。
北部山地，日温差和年温差较大，冬冷夏热，具有大陆性气候特征。
年降雨量1600～2000毫米，可满足中亚热带农作物生长的需要。
南部属南亚热带季风气候区，年降雨量1800～2000毫米。
河源、博罗因受地形雨的影响，成为全省暴雨中心之一。
频发的暴雨、洪水、泥石流及日益频繁的人类各种不良工程活动，使水土流失正在加剧。
由于侵蚀物质较粗，常作为推移质被流水搬运并沿程沉积，这样就使根据河流输沙量确定出的侵蚀模数值常常偏小。
为了正确认识土壤侵蚀问题，给防治水土流失提供科学依据，有必要研究河流泥沙的输移比，以深刻揭示侵蚀产沙与河流泥沙运移沉积的规律。
一、输移比现状输移比是指流域实测输沙量与流域侵蚀总量之比。
当流域侵蚀物质愈是以悬移质状态被流水搬运时，所测得的输沙量与流域侵蚀量相差愈小，此时，河流泥沙输移比愈接近l，在中游的大部分地区输移比就属于这种情况_。
但是参与侵蚀的物质近较中游地区复杂多样，而且粗碎屑物质所占比例很大，一般小于1mm 的泥沙以悬移质的形式被流水搬运，而大于1mm的泥沙则以推移质形式被流水搬运，这部分推移质在河流全沙中的含量一般可达到或超过悬移质量。
该区河流泥沙的输移比普遍远小于1，这是东江流域泥沙运移中的一个重要特征。
河流泥沙的推移质量和悬移质量也不是固定不变的，随水动力和地貌等条件的变化可以互相转化。
黄河流域泥沙输移比与流域面积的关系
黄河流域泥沙输移比与流域面积的关系吴傲李天宏韩鹏摘要: 流域泥沙输移比反映了流域与外界进行水沙交换的能力，对揭示流域水沙输送模式、水沙通量变化和评价流域水保措施效益具有重要意义。
本文以黄河干流及其重点支流为研究对象，基于泥沙输移比的定义式，通过流域面积与侵蚀量和输沙量的关系，得到研究区域流域面积与泥沙输移比之间的关系式。
研究结果表明: 泥沙输移比随着流域面积增加迅速减小，并在流域面积为150 000km2 左右时达到最小值0. 183; 随后，泥沙输移比随流域面积增加也缓慢增加，但不超过0. 352。
对泥沙输移比和流域面积的小波降噪分析也佐证了黄河流域的泥沙输移比随尺度变化存在一个临界尺度，这种变化趋势与一般认为泥沙输移比随流域面积增大而减小的观点并不完全吻合。
研究结果可为流域水土保持和生态建设提供科学参考。
关键词: 黄河流域; 泥沙输移比; 流域面积; 小波分析中图分类号: TV142 文献标识码: A 文章编号: 0468-155X(2014) 01-0061-07Relationship between sediment delivery ratio and basin area in Yellow River basinWU Ao，LI Tian-hong，HAN PengAbstract: The ability of a basin to transfer water and sediment can be represented by the basin's Sediment Delivery Ratio (SDR) ．Studies of the SDR are not only significant to unfold the change of water-sediment flux and the shift of the pattern by which the watershed transfers water and sediment，but also helpful in making decision and taking measures for basin's soil and water conservation．With the gauged data in 1980s and soil erosion map obtained in the same period，taking the basins of the Yellow River mainstream and its major tributaries as the study area，using the definition of SDR，this paper studies the relationship between SDR and basin area．Results reveale that SDR sharply decreases as basin area increases．When the basin area is about 0. 15 million km2，SDR drops to its least value 0. 183．However，as the basin area increasing，SDR begins to increase slightly but is never larger than 0. 352．The wavelet analysis is applied to SDR and basin area data，and the results show that a threshold area exists in the variation trend of SDRs vs basin area．This result challenges the common knowledge that SDR tends to decrease as the basin area increases．The results are of high value of reference for basin soil and water conservation practices and ecological construction．Key words: Yellow River basin; sediment delivery ratio; basin area; wavelet analysis泥沙输移比(Sediment Delivery Ratio，简称SDR) 能将流域的输水和输沙两大功能关联起来，是衡量流域输水输沙特征的重要指标［1］，其影响因素涉及流域气候条件、地质地貌、土壤质地、植被和土地利用等［2］。
输沙量、 蚀量与泥沙输移比的流域尺度关系 侵
第29卷 第7期2010年7月地 理 研 究GEOGRAPH ICAL RESEARCHVol 129,No 17July,2010收稿日期:2009209210;修订日期:2009212212基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(2007CB 407203)作者简介:景可(19392),男,江苏省丹徒县人,研究员。
主要从事流域侵蚀产沙研究。
E 2mail:jingk @igsnrr 1ac 1cn*通讯作者:焦菊英(19652),女,博士,研究员,从事水土保持环境效应评价研究,E 2mail:jiaojuying @ya 2hoo 1com 1cn输沙量、侵蚀量与泥沙输移比的流域尺度关系)))以赣江流域为例景 可1,2,焦菊英1*,李林育1,张世杰1(11西北农林科技大学中国科学院水利部水土保持研究所,陕西杨凌712100;21中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101)摘要:输沙量、侵蚀量与泥沙输移比的流域尺度转换研究是当前流域侵蚀产沙研究领域的前沿课题,旨在通过尺度转换理论将坡面小区试验研究成果转换到流域的更大范围。
以赣江流域实测输沙量和计算侵蚀量与泥沙输移比数据为基础,探讨了该流域3个变量的流域尺度关系,进而研究分析了3个变量尺度转换的可能性。
3个变量与流域面积的关系散点图和相关方程都反映了这3者与流域面积不存在明显的相关关系,相悖于前人反比关系的结论。
文章还阐述了流域面积的内涵及输沙量、侵蚀量和输移比的影响因素与流域面积的关系,发现3个变量的影响因素与流域面积不存在尺度效应。
由此推断在赣江流域输沙量、侵蚀量和泥沙输移比实现尺度转换存在的可能性不大。
这一研究结论是否成立或是否具有普遍性意义还有待于更多流域的研究成果来进一步证实。
关键词:输沙量;侵蚀量;输移比;尺度转换;流域面积;赣江流域文章编号:100020585(2010)07211632081 问题的提出长时间以来,土壤侵蚀量的研究大都局限于坡面、小区和小流域的侵蚀试验研究,以此研究成果为基础建立的土壤侵蚀预报模型,其数量举不胜举。
我国主要江河流域土壤侵蚀量测算_李智广
第三 , 各流域水土保持进展差异较大 , 各地开发 建设规模 、进度不一致 , 对流域侵蚀与产沙影响有大 有小 , 要测算流域几十年的各年侵蚀量 , 决非易事 。
2 侵蚀量测算方 法
鉴于上述问题和流域内自然 、社会经济情况的 差异 , 本次测算采用分区或分段 , 以江河主要控制站 多年实测输沙资料为依据 , 利用河流泥沙输移比法 测算 , 最后将分区值加总得出 。在具体计算时 , 对因 建设库坝引起河流输沙量减少 , 用淤积资料或建库 前径流 —泥沙关系作还原计算 ;泥沙输移比的确定 利用调查研究成果 , 经多方面对比确定 。
Abstract In order to evaluate soil erosion condition in China , the soil erosion amount should to be calculated .Based on the existing research , the sediment investigation and soil erosion controlling data are collected . With methods of sediment delivery ratio(SDR)and soil conservation , the annual average soil erosion amount of Yellow river basin and Yangtze river basin etc .9 large rivers basins are calculated , which is 5.31 billion tons . The results are compared with relative researches , and differences of sediment delivery ratio among basin regionalization are discussed .Which shows that the gross amount of soil erosion of Yangtze river basin is the largest , Yellow river basin are less than Yangtze river basin , then the turn is Huaihe river basin , Pearl river basin , Liaohe river basin , Songhuajiang river basin , the Minjiang river basin and the Qiantang river basin are the least . Key words river basin ;erosion and sediment yield ;sediment delivery ratio(SDR);soil erosion amount
从河流输沙量看海岸侵蚀
从河流输沙量看海岸侵蚀海岸侵蚀是在海岸带范围内普遍发生的由自然因素和人为因素共同作用形成的一种海洋地质灾害，而从河流到海洋的泥沙或颗粒输移是全球地理化学循环的重要通道,从地质学和地貌学上讲,陆地——海洋泥沙输移也是全球侵蚀系统的关键因子, 它提供了一个衡量陆地侵蚀速率和全球陆地基面下降及侵蚀程度的通用性标准。
此外, 世界多数河流泥沙的大量输移均来源于农业用地的土壤侵蚀, 因此, 泥沙侵蚀量的大小也是全球土壤资源退化和减少的一个度量指标。
引起海岸侵蚀的自然因素有入海河流改道和输沙量减少、海面上升和风暴潮等，人为因素有在入海河流中上游建设水库拦蓄泥沙、沿岸挖沙和海滩采沙、不合理的海岸工程建设、破坏海岸湿地植被和防护林、不合理的滨海旅游项目建设等。
海岸侵蚀具有普遍性与严重性、原因多样性和人为因素突出性、突发性海岸侵蚀灾害严重等特点。
河流输沙量减少是影响海岸侵蚀的重要因子，而明显影响河流输沙量的几个重要因子是建库、土地开垦和使用方式变化、以及其它土地扰动活动(如采矿、水土保持措施和泥沙控制工程、以及气候变化等)；其中，有些因子将会引起输沙量的增加,而另一些因子(如水土保持措施、泥沙控制工程、建库等) 则可能引起输沙量的减少。
建坝供水、发电和防洪是世界许多地区水资源开发利用的主要目的,坝区泥沙淤积将导致坝下游输沙量的大幅减少,有研究认为建坝所引起的世界河流流量的减少超过40 % , 而与此同时, 坝区拦截了陆地——海洋泥沙通量的5%。
最为极端的例子是尼罗河上的阿斯旺大坝, 它使得该河的年悬移质输沙量从1000万吨几乎减少到零,类似情况还有美国的科罗拉多河，每年向加利福尼亚海湾排出泥沙量大约为100万吨 , 而1930年左右, 其年均输沙量为12500万吨-1500万吨, 比现在要大3个数量级。
因而，建库和拦河建筑物是造成河流输沙量减少的主要原因。
我国沿海是入海河流输出泥沙量巨大的地区, 泥沙量对海岸线的预测起到举足轻重的作用。
四川西部各流域
岷江流域杂谷脑河：杂谷脑河是岷江上游一级支流，发源于鹧鸪山脉 ，流经米亚罗、理县、薛城等地 ，于汶川县( 桑坪站) 汇入岷江，沿程设 有杂谷脑 、桑坪两处水文观测站 ，全长168km．杂谷脑河流域面积 4628 km 系川西高山林区 。
这里地处我国典型敏感带上 ，不但是我国西南部生态系统服务源区，也是成都平原 的天然屏障，同时是木材及林产品基地． 岷江为长江的一级支流, 年均径流量约 90×109 m3,为长江水量最大的支流。
都江堰以上为岷江上游,长约 340 km, 其中都江堰) 汶川河段长 80余公里。
沿途有杂谷脑河、 草坡河、 渔子溪、 寿江、 白沙河等支流汇入( 图 1)。
此段河流处于高山峡谷区,河谷深切, 河床比降为 8 ‰ , 其中福堂坝) 中滩堡(映秀镇)河段 23 km 内落差22.3 m,平均比降为9. 78 ‰。
岷江上游河床宽一般为 80~ 100 m, 年均输沙量为9. 635× 106t , 其中7. 765×10t 输入下游, 1. 87 × 106t 滞留于河道。
研究表明岷江上游在历史时期河流下蚀明显, 下侵蚀率为1. 19~ 1. 81mm/ a,其中都江堰河段为1. 81 mm/ a。
青衣江流域青衣江是岷江水系大渡河的主要支流，全长276公里，流域面积130000平方公里，其经纬位置在29°24′-30°56′N, 102°16′-103°42′E之间。
青衣江降水量丰富，一般年降水量在1000-2000毫米，分布较广的丘陵低山区≧10°长达210-300天，雨热同期的优越气候为农作物生长提供了良好的条件。
沱江沱江是长江流域在四川省境内的四大支流之一。
沱江流域位于富饶而美丽的四川盆地腹部丘陵区中部。
发源于川西北九顶山南麓,绵竹县断岩头大黑湾。
源头穿越崇山峻岭,流入成都平原,于金堂县赵镇接纳崛江分水—昆河、青白江及渝江,石亭江等四条上游支流后,穿龙泉山金堂峡,进入流域中下游绵延起伏的低山丘陵区简阳、资阳、资中、内瓜县、市)、富顺、沪县,至沪州市注入长江。
(完整版)河流动力学三基试题参考答案
河流动力学三基试题参考答案一、基本概念1.泥沙输移比：某流域出口控制站实测的河流泥沙总量St与该流域的地表物质侵蚀总量Se之比，称为泥沙输移比。
2.推移质：泥沙以群体形式运动时，以滚动（包括层移）、跃移形式运动的颗粒统称为推移质。
3.悬移质：把悬浮在水流中，基本上与水流以相同速度作悬移运动的泥沙统称为悬移质。
4.高含沙水流：是指水流挟带的泥沙颗粒非常多，含沙量很大，以至于该挟沙水流在物理特性、运动特性和输沙特性等方面基本上不再像一般挟沙水流那样用牛顿流体描述。
5.异重流运动：两种或两种以上的流体相互接触，而流体间有一定的但是较小的重度差异，如果其中一种流体沿着交界面方向流动，在流动过程中不与其它流体发生全局性掺混现象的运动。
6.泥沙的水下休止角：将静水中的泥沙颗粒堆积起来，其堆积体边坡形成的稳定倾斜面与水平面的夹角称为泥沙的水下休止角。
7.含沙量：单位体积浑水中固体泥沙颗粒所占的比例，一般有重量含沙量和体积比含沙量。
8.等容粒径：与泥沙颗粒体积相同的球体直径。
9.中值粒径D50：累计频率曲线上纵坐标取值为50%时所对应的粒径值。
10.算术平均粒径D m：各粒径组平均粒径的重量百分比的加权平均值。
11.风化作用：岩石和矿物在地表环境中，受物力、化学和生物作用，发生体积破坏和化学成分变化的过程，称为风化作用。
12.泥沙的沉速：泥沙在静止清水中沉降速度达到恒定极限速度时，对应的沉速叫做泥沙的沉速。
13.泥沙的干容重：一般把单位体积沙样干燥后的重量称为干容重。
14.泥沙的容重：泥沙颗粒的实有重量于实有体积的比值（即排出空隙率在外）。
15.推移质输沙率：在一定水力、泥沙条件下，单位时间内通过过水断面的推移质数量称为推移质输沙率，用G b表示，单位一般用kg／s或者t／s。
16.泥沙的起动：设想在具有一定泥沙组成的床面上，使水流的速度由小到大逐渐增加，直到使床面泥沙(简称床沙)由静止转入运动，这种现象称为泥沙的起动。
鄱阳湖流域降雨侵蚀力变化及其对入湖悬移质输沙量的影响
第35卷第6期2021年12月水土保持学报J o u r n a l o f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .35N o .6D e c .,2021收稿日期:2021-05-21资助项目:国家自然科学基金项目(41671285,42077075) 第一作者:顾朝军(1990 ),男,江西上饶人,博士,工程师,主要从事生态水文及水土保持研究㊂E -m a i l :c h a o j u n gu 1990@163.c o m 鄱阳湖流域降雨侵蚀力变化及其对入湖悬移质输沙量的影响顾朝军,朱永清,李仁华,姚赫(长江水利委员会长江流域水土保持监测中心站,武汉430012)摘要:鄱阳湖是中国最大的淡水湖,揭示流域降雨侵蚀力时空演变及其对入湖泥沙的影响对科学指导流域生态保护与修复㊁促进流域生态文明高质量发展具有重要意义㊂基于鄱阳湖流域63个气象站1961 2017年逐日降雨量和鄱阳湖 五河 入湖悬移质输沙量(以下简称 输沙量 )年数据,采用M a n n K e n d a l l 非参数检验㊁双累积曲线㊁线性回归等方法,分析了流域降雨侵蚀力和入湖输沙量动态过程,定量评估了降雨侵蚀力变化和人类活动对入湖输沙量的影响㊂结果表明:鄱阳湖流域平均降雨侵蚀力为10034.1(M J㊃mm )/(h m 2㊃h ),介于6738.8~12734.8(M J ㊃mm )/(h m 2㊃h ),呈西南地区低㊁东北地区高的空间分布格局;降雨侵蚀力年际间呈不显著的上升趋势(P >0.05),在21世纪10年代最大,20世纪60年代最小㊂鄱阳湖入湖年均总输沙量1183.3ˑ104t ,呈极显著下降趋势(P <0.01),在20世纪70年代最大,21世纪00年代最小㊂入湖总输沙量和赣江㊁信江及修水输沙量分别在1992年㊁1999年后发生趋势性减少(P <0.01)㊂以输沙量突变前的时段为基准期,突变年份后人类活动和降雨侵蚀力变化对入湖总输沙量变化的影响程度分别为-138.1%和38.1%;对赣江入湖输沙量变化的影响程度分别为-125.8%和25.8%;对信江入湖输沙量变化的影响程度分别为-121.3%和21.3%;对修水入湖输沙量变化的影响程度分别为-141.4%和41.4%㊂近60年降雨侵蚀力变化表现为增加入湖输沙量,而人类活动(水库建设㊁水土保持和采砂活动)是鄱阳湖入湖输沙量减少的主要原因㊂关键词:降雨侵蚀力;输沙量;人类活动;鄱阳湖流域中图分类号:S 157.1 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2021)06-0045-10D O I :10.13870/j.c n k i .s t b c x b .2021.06.007C h a n g e o f t h eR a i n f a l l E r o s i v i t y i nP o y a n g La k eB a s i na n d I t s I n f l u e n c e o n S u s pe n d e dS e d i m e n tL o a d i n t o t h eL a k e G U C h a o j u n ,Z HU Y o n g q i n g,L IR e n h u a ,Y A O H e (Y a n g t z eR i v e rB a s i n M o n i t o r i n g Ce n t e rS t a t i o nf o rS o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n ,C h a ng j i a n g Wa t e rR e s o u r c e sC o mm i s s i o n ,W u h a n 430012)Ab s t r ac t :A s t h e l a r g e s t f r e s h w a t e r l a k e i nC h i n a ,r e v e a l i n g t h es p a t i a l -t e m po r a le v o l u t i o no f t h er a i n f a l l e r o s i v i t y a n d i t s i m p a c t s o n s e d i m e n t i n t o t h eP o y a n g L a k e i so f g r e a t s i g n i f i c a n c e t os c i e n t i f i c a l l yg u i d e t h e e c o l o g i c a l p r o t e c t i o na n d t h e d e v e l o p m e n t o f t h e h i g h -q u a l i t y d e v e l o p m e n t o f t h e e c o l o g i c a l c i v i l i z a t i o n i n t h e b a s i n .I n t h i s p a p e r ,c h a n g e o f t h e r a i n f a l l e r o s i v i t y i nP o y a n g L a k e b a s i n (P Y L B )a n d i t s e f f e c t s o n s u s p e n d e d s e d i m e n t l o a d (S S L )i n t o t h e l a k ew e r e i n v e s t i g a t e d b a s e d o n t h e d a i l y r a i n f a l l d a t a o f t h e 63w e a t h e r s t a t i o n s w i t h i n t h eP L Y Ba n d t h e a n n u a l S S L i n t oP o y a n g l a k e f r o mi t s f i v e t r i b u t a r i e s f r o m1961t o 2017,u s i n g th e n o n -p a r a m e t e rM a n n -K e n d a l l t e s t ,D o u b l e m a s sc u r v ea n dL i n e a rr e g r e s s i o n m e t h o d .T h er e s u l t ss h o w e d t h a t a n n u a l a v e r a g e r a i n f a l l e r o s i v i t y o f P Y L Bw a s 10034.1(M J ㊃mm )/(h m 2㊃h ),r a n g i n g f r o m6738.8t o 12734.8(M J ㊃mm )/(h m 2㊃h ).T h e s p a t i a l p a t t e r no f t h e r a i n f a l l e r o s i v i t y s h o w e d t h a t l o wr a i n f a l l e r o s i v i t y m a i n l y d i s t r i b u t e i n t h e s o u t h w e s t r e g i o n a n dh i g h r a i n f a l l e r o s i v i t y m a i n l y d i s t r i b u t e i n t h e n o r t h e a s t r e gi o n .T h e r a i n f a l l e r o s i v i t y s h o w e da n i n s i g n i f i c a n t i n c r e a s i n g t r e n d (P >0.05)d u r i n g 1961 2017,o fw h i c ht h e g r e a t e s t v a l u ew a s i n t h e 2010s a n d t h e s m a l l e s t i n t h e1960s .I nt h e s a m e p e r i o d ,t h ea n n u a l a v e r a ge t o t a l S S L i n t o t h e l a k ew a s 1183.3ˑ104t ,s h o w i n g a s i g n i f i c a n t d e c r e a s i n g tr e n d (P <0.01).T h e g r e a t e s t v a l u e o f t h e S S Lw a s i n t h e 1970s a n d t h e s m a l l e s tw a s i n t h e 2000s .T h e c h a n ge p o i n t s of t h e t o t a l S S L i n t o t h e l a k e Copyright©博看网 . All Rights Reserved.a n d t h eS S Lo f t h eG a n j i a n g r i v e r,X i n j i a n g R i v e ra n dS h u i s h u iR i v e rw e r e i n1992,a n d1999,r e s p e c t i v e l y (P<0.01).T a k e n t h e p e r i o db e f o r e t h ec h a n g e p o i n t s o f t h e S S La s t h e b a s e l i n e p e r i o d,t h e c o n t r i b u t i o n r a t e o f h u m a na c t i v i t y a nd r a i n f a l le r o s i v i t y o n t h e t o t a l c h a n g e s of S S L i n t o t h e l a k ew a s-138.1%a n d38.1%, r e s p e c t i v e l y d u r i ng th e p e ri o d a f t e r t h e c h a n g e p o i n t.T h e c o n t r i b u t i o n r a t e o f h u m a n a c t i v i t y a n d r a i n f a l l e r o s i v i t y o n t h e S S Lc h a n g e s o f t h eG a nj i a n g r i v e rw a s-125.8%a n d25.8%,r e s p e c t i v e l y.T h e c o n t r i b u t i o n r a t eo f h u m a n a c t i v i t y a n d r a i n f a l l e r o s i v i t y o n t h e S S Lc h a n g e s o f t h eX i n j i a n g r i v e rw a s-121.3%a n d21.3%,r e s p e c t i v e l y. T h e c o n t r i b u t i o n r a t eo fh u m a na c t i v i t y a n dr a i n f a l l e r o s i v i t y o nt h eS S Lc h a n g e so f t h eX i u s h u i r i v e rw a s -141.4%a n d41.4%,r e s p e c t i v e l y.T h ec h a n g eo f r a i n f a l l e r o s i v i t y w a sa d v a n t a g e o u s t o i n c r e a s e t h eS S L i n t o t h e l ak e,a n dh u m a n a c t i v i t i e s,e.g.r e s e r v o i r c o n s t r u c t i o n,s o il a n dw a t e r c o n s e r v a t i o n a n d s a n dm in i n g w e r e t h em a i nd r i v i n g fo r c e s f o r t h e d e c r e a s e o f t h eS S L i n t o t h eP o y a n g L a k e i n t h e r e c e n t60y e a r s.K e y w o r d s:r a i n f a l l e r o s i v i t y;s u s p e n d e d s e d i m e n t l o a d;h u m a na c t i v i t y;P o y a n g L a k eB a s i n降雨侵蚀力是通用土壤侵蚀方程(U S L E)[1]和改进的通用土壤侵蚀方程(R U S L E)[2]的构成因子㊂降雨侵蚀力能全面表征降雨量㊁降雨强度㊁降雨历时和降雨动能等信息,可反映降雨对土壤侵蚀的综合影响,是广泛用于土壤侵蚀模型中表征降雨的因子㊂除U S L E和R U S L E外,国内土壤侵蚀模型,如L i u 等[3]的中国土壤流失预报方程(C S L E)㊁江忠善等[4]的坡面土壤侵蚀预报模型㊁范瑞瑜[5]的小流域年产沙模型等均采用降雨侵蚀力表征模型中的降雨因子㊂受气候变化和人类活动的影响,全球河流输沙量发生显著变化㊂W a l l i n g等[6]研究了全球145条较大河流输沙量变化发现,47.9%的河流输沙量显著减少,49.3%的河流输沙量保持稳定,仅2.8%的河流输沙量增加㊂作为引起水蚀的关键降雨因子 降雨侵蚀力,其与河流输沙量的关系研究越来越受到关注[7-8]㊂鄱阳湖是中国最大的淡水湖,是长江流域重要的通江湖泊之一,其水土流失和生态建设关系长江中下游的水环境及社会经济的发展[9]㊂鄱阳湖泥沙主要来源于赣江㊁抚河㊁信江㊁饶河和修水(简称 五河 ),五河输沙量占入湖输沙量的80%以上[10]㊂近年来,受气候变化和人类活动的影响,鄱阳湖季节性干旱频发㊁水质恶化㊁湿地生态系统遭受破坏[11],给流域生态环境治理造成严峻挑战㊂许多学者对入湖输沙量进行了大量研究,试图揭示流域水文情势变化规律及其原因㊂顾朝军等[12]研究了鄱阳湖赣江流域1962 2013年输沙量的变化过程及其对人类活动的响应指出,赣江输沙量呈显著的下降趋势,且水库建设是输沙量减少的主要原因;郭鹏等[13]等对鄱阳湖湖口㊁外洲㊁梅港1955 2001年径流输沙量变化进行研究发现,湖口站㊁外洲站输沙量呈显著的下降趋势;曾瑜等[14]分析了气候变化和人类活动对鄱阳湖入湖水沙的影响表明,入湖输沙量呈显著下降趋势,且在1985和2000年发生突变,水库拦沙是输沙量减少的主要原因㊂降水变化和人类活动对鄱阳湖入湖输沙量变化的影响已有大量研究[11-13],但较少涉及降雨侵蚀力与输沙量关系的研究,特别是缺乏整个鄱阳湖流域的系统研究[14]㊂降雨侵蚀力变化与河流输沙直接相关,研究降雨侵蚀力和输沙量的关系具有重要意义㊂鉴于此,本文基于鄱阳湖流域63个雨量站1961 2017年逐日降雨量及五河输沙量数据,分析了鄱阳湖流域及其支流降雨侵蚀力和输沙量的动态过程及二者相关关系,定量评估了降雨侵蚀力变化和人类活动对入湖输沙量的影响程度,以期为流域水土流失防治提供科技支持㊂1材料与方法1.1研究区概况鄱阳湖(115ʎ50' 116ʎ44'E,28ʎ25' 29ʎ45'N)位于长江中下游的南岸,江西省北部(图1),其承纳赣江㊁抚河㊁信江㊁饶河和修水的来水来沙,经调蓄后由湖口注入长江,是一个吞吐性㊁季节性的淡水湖泊㊂鄱阳湖流域面积16.22万k m2,占长江流域面积的9%,江西省面积的97%㊂五河流域总面积13.62万k m2,其中赣江流域面积最大,为8.12万k m2㊂鄱阳湖流域地形多样,主要由山地㊁丘陵和冲击平原构成,其中山地和丘陵主要分布在流域南部㊁西部和东部地区,平原主要分布在流域中部地区㊂流域属东南季风区的亚热带季风气候,降水丰富,时空分布不均,降雨强度大,多暴雨,易发生土壤侵蚀,导致大量泥沙进入湖区㊂1.2资料来源鄱阳湖流域63个气象站1961 2017年逐日降雨量数据来源于中国气象局网站(h t t p://d a t a.c m a.c n)㊂悬移质输沙量资料包括赣江的外洲站㊁抚河的李家渡站㊁信江的梅港站㊁饶河支流的渡峰坑站㊁修水支流的万家埠站1961 2017年的逐年数据,以上5个水文站控制面积占鄱阳湖流域总面积的75%,因此利用以上5个水文站输沙量之和代表入湖总输沙64水土保持学报第35卷Copyright©博看网 . All Rights Reserved.量㊂输沙量数据来源于‘长江流域水文年鉴“‘中国河流泥沙公报“和‘江西省水土保持公报“㊂气象站及水文站位置见图1㊂图1 鄱阳湖流域地理位置及所选气象水文站分布1.3 研究方法1.3.1 降雨侵蚀力计算 降雨侵蚀力计算采用国内广泛应用的章文波模型[15-16],模型结构为:M i =a ðk j =1(D j )b(1) b =0.8363+18.177p d 12+24.455p y 12(2) a =21.586b -7.1891(3)式中:M 为半月时段的侵蚀力值((M J ㊃m m )/(h m 2㊃h));k 为半月时段内的天数(d );D j 为半月时段内第j天的侵蚀性日降雨量(mm );要求D j >12mm ,否则D j =0;P d 12为日雨量大于侵蚀性降雨标准的日平均降雨量(mm );P y 12为侵蚀性降雨以上的年平均降雨量(mm )㊂半月时段的划分以每月第15日为界,前15天作前半月时段,该月剩下部分作为下半月时段,以此将全年依次划分为24个时段㊂1.3.2 时间序列年际变化趋势和突变分析 降雨侵蚀力及输沙量年际变化趋势分析采用M a n n -K e n d a l l (MK )秩次相关检验法㊂MK 法被广泛使用于水文气象要素时间序列检验中,该法的优点在于它不需要遵从一定的分布,也不受少数异常值的干扰,相比要求数据正态分布的线性趋势检验,更适用于时间序列趋势分析㊂MK 法检验统计量(Z m k )为正,表示序列呈增加趋势,为负表示序列呈减少趋势,显著性水平为0.05和0.01时的Z m k 临界值分别为ʃ1.96和ʃ2.58,其计算方法见文献[17]㊂输沙量突变分析采用双累积曲线法㊂双累积曲线法是目前用于水文气象要素一致性㊁长期演变趋势及辨析2个主控因素作用的最简单㊁最直观㊁最广泛的方法[18]㊂该法通过在1个坐标系中绘制2个变量的累积值产生双累积曲线,若二者的关系未发生系统性改变,则双累积曲线表现为一条直线;若二者关系发生系统性改变,则曲线会发生偏转,拐点对应的时间则为水文气象要素突变的时间[18]㊂1.3.3 输沙量变化影响程度评估 采用线性回归法定量评估降雨侵蚀力变化和人类活动对输沙量变化的影响程度[19-20]㊂该法基于突变分析,将突变前的时段作为基准期,突变后的时段作为变化期㊂基准期内人类活动微弱,可以认为输沙量主要由降雨侵蚀力控制,因此可构建基准期内输沙量(S L )与降雨侵蚀力(R E )的线性关系㊂S L =a R E +b(4)式中:a 和b 为回归参数,由最小二乘法求得㊂将变化期内的降雨侵蚀力值(R E ')代入公式(4)可得变化期内的计算输沙量(S L '计算)㊂S L '计算=a R E '+b(5)则降雨侵蚀力变化对输沙量的影响量(A S L R E )为:A S L R E =S L '计算-S L (6)人类活动对输沙量的影响量(A S L h u m a n )为:A S L h u m a n =ΔS L -(S L '计算-S L )(7)式中:ΔS L 为变化期和基准期实测输沙量平均值之差㊂2 结果与分析2.1 降雨侵蚀力时空变化特征2.1.1 降雨侵蚀力空间变化 鄱阳湖流域多年平均降雨侵蚀力空间上变化为6738.8~12734.8(M J㊃mm )/(h m 2㊃h),呈现西南低㊁东北高的分布格局(图2a)㊂降雨侵蚀力低值区位于遂川站附近,年降雨侵蚀力<8000(M J ㊃mm )/(h m 2㊃h );高值区位于婺源和资溪站周边,年降雨侵蚀力>11000(M J ㊃mm )/(h m 2㊃h )㊂降雨侵蚀力变异系数(C V )变化为0.260~0.355,属中等程度变异(图2b )㊂降雨侵蚀力C V 值除遂川和万安站的高值区外,其他地区呈自西南向东北方向逐渐增大趋势㊂2.1.2 降雨侵蚀力年际变化 鄱阳湖流域近60年多年平均降雨侵蚀力为10034.1(M J ㊃m m )/(h m 2㊃h ),多年平均C V 值0.223,最大值为2015年的15082.174第6期 顾朝军等:鄱阳湖流域降雨侵蚀力变化及其对入湖悬移质输沙量的影响Copyright©博看网 . All Rights Reserved.(M J㊃mm)/(h m2㊃h),最小值为1963年的5487.9 (M J㊃mm)/(h m2㊃h),极值比为2.748(表1)㊂5个子流域降雨侵蚀力变化于8741.1~12059.6(M J㊃mm)/(h m2㊃h),其中饶河流域最大,赣江流域最小㊂C V值变化与降雨侵蚀力变化一致,极值比为2.472~3.696,其中赣江流域C V值和极值比较小,表明赣江流域降雨侵蚀力年际波动相对其他支流较弱㊂图2鄱阳湖流域降雨侵蚀力和变异系数空间变化表1鄱阳湖流域1961-2017年降雨侵蚀力流域均值/(M J㊃mm㊃h m-2㊃h-1)变异系数最大值/(M J㊃mm㊃h m-2㊃h-1)最小值/(M J㊃mm㊃h m-2㊃h-1)极值比Z m k年变化率/(M J㊃mm㊃h m-2㊃h-1㊃a-1)鄱阳湖流域10034.10.22315082.15487.9 2.748 1.868N S34.9赣江流域8741.10.20411966.14841.4 2.472 1.341N S18.8抚河流域10543.60.28018230.65510.9 3.3080.637N S28.7信江流域11352.40.30121356.95655.0 3.777 1.429N S44.3饶河流域12059.60.30620731.16458.0 3.210 1.725N S61.0修水流域9678.30.27917128.04634.2 3.696 1.637N S36.7注:极值比=最大值/最小值;N S表示未通过0.05显著性水平㊂鄱阳湖流域1961 2017年降雨侵蚀力年际变化呈不显著的上升趋势(图3a)㊂降雨侵蚀力的MK趋势检验统计量(Z m k)为1.868,为正且<1.96,表明降雨侵蚀力年际呈不显著的上升趋势,上升速率为34.9 (M J㊃mm)/(h m2㊃h㊃a)㊂五河流域的降雨侵蚀力Z m k介于0.637~1.725,均呈不显著的增加趋势,增加速率变化于18.8~61.0(M J㊃mm)/(h m2㊃h㊃a),其中饶河流域最大,赣江流域最小(表1)㊂不同年代鄱阳湖流域降雨侵蚀力差异明显(图3b)㊂2010 2017年降雨侵蚀力最大,达到11472.6 (M J㊃m m)/(h m2㊃h),高出多年平均值14%;其次是1990 1999年,降雨侵蚀力为11257.0(M J㊃m m)/(h m2㊃h),高出多年平均值11.8%;降雨侵蚀力最小的是1961 1969年,仅为9061.2(M J㊃m m)/(h m2㊃h),低于多年平均值9.9%;1970 1979年㊁1980 1989年和2000 2009年降雨侵蚀力略低于多年平均值㊂2.2输沙量变化特征2.2.1输沙量年际年代变化鄱阳湖流域入湖总输沙量多年平均值为1183.3ˑ104t/a,C V值为0.571,极值比为9.5(表2),表明入湖输沙量年际波动大于降雨侵蚀力㊂5条支流入湖输沙量变化为(36.3~ 771.0)ˑ104t/a,C V值为0.56~0.74,极值比为13.65~ 41.55,年际波动均大于降雨侵蚀力㊂近57年入湖总输沙量呈极显著的下降趋势(Z m k=-5.462),下降速84水土保持学报第35卷Copyright©博看网 . All Rights Reserved.率为26.6ˑ104t /a (表2和图4a)㊂5条支流中,赣江和信江入湖输沙量Z m k 为负,且<-2.56,表明赣江和信江入湖输沙量呈显著的下降趋势,其下降速率分别为23.0ˑ104,3.1ˑ104t /a;抚河㊁饶河和修水入湖输沙量Z m k 均未达到显著性水平,表明该3条支流入湖输沙量年际变化趋势不显著㊂图3 降雨侵蚀力年际和年代变化表2 鄱阳湖流域五河入湖输沙量流域均值/104t变异系数最大值/104t最小值/104t极值比Z m k 年变化率/(104t㊃a -1)总输沙量1183.30.5712740.0288.39.50-5.462**-26.6赣江771.00.6741916.7111.017.27-6.792**-23.0抚河137.30.560352.025.813.65-0.879N S-0.5信江194.80.604500.926.319.05-3.693**-3.1饶河44.00.743155.03.741.551.176N S 0.3修水36.30.641112.56.417.66-1.253N S-0.3 注:极值比=最大值/最小值;N S 表示未通过0.05显著性水平;**表示趋势达0.01显著性水平㊂鄱阳湖各年代入湖输沙量整体呈减少趋势(图4b )㊂1961 1969年㊁1970 1979年和1980 1989年入湖输沙量分别高出多年平均值32.9%,45.6%和31.2%;1990 1999年入湖输沙量为1107.1ˑ104t/a ,接近多年平均值;2000 2009年和2010 2017年入湖输沙量分别低于多年平均值56.0%和48.3%㊂图4 入湖总输沙量年际和年代变化特征2.2.2 输沙量与降雨侵蚀力关系 影响河流输沙量的因素可简化为2个因素即降雨(以降雨侵蚀力表征)和下垫面变化(用人类活动表征)㊂鄱阳湖降雨侵蚀力与入湖总输沙量双累积曲线在1992年出现拐点,且变化后拟合斜率k 变小,说明自1992年以后人类活动使输沙量减少(图5a )㊂支流中,赣江在1992年㊁信江和修水流域在1999年降雨侵蚀力与入湖输沙量双累积曲线斜率降低,说明突变后人类活动使其输沙量减少(图5b ㊁图5c ㊁图5d)㊂降雨侵蚀力是影响流域侵蚀产沙的主要驱动因子,点绘不同时期鄱阳湖流域降雨侵蚀力与输沙量关系,可进一步解释输沙量变化原因㊂鄱阳湖入湖总输沙量在1992-2017年的相关点均在相关线下侧,说明在相同降雨侵蚀力下,突变后河流输沙量明显减少(图6a )㊂支流中,赣江(图6b )㊁信江(图6c )和修水(图6d )入湖输沙量在突变年份后,相同降雨侵蚀力94第6期 顾朝军等:鄱阳湖流域降雨侵蚀力变化及其对入湖悬移质输沙量的影响Copyright©博看网 . All Rights Reserved.条件下亦明显降低㊂不同时期输沙量与降雨侵蚀力线性关系见表3㊂不同时期输沙量与降雨侵蚀力均具有显著的线性正相关关系㊂拟合线性方程斜率为单位降雨侵蚀力下的输沙量,可表征为单位侵蚀力的产沙能力㊂突变年份后,输沙量与降雨侵蚀力线性方程斜率显著下降,表明突变年份后单位降雨侵蚀力的产沙能力显著降低㊂图5入湖输沙量与降雨侵蚀力双累积曲线图6不同时期入湖输沙量与降雨侵蚀力散点图2.3不同驱动因素对输沙量变化的影响鄱阳湖入湖总输沙量和赣江㊁信江和修水入湖输沙量计算值和实测值见图7㊂入湖输沙量计算值在突变年份前与实测值接近,而突变年份后入湖输沙量计算值明显高于实测值,表明入湖输沙量的减少主要受人类活动的影响㊂05水土保持学报第35卷Copyright©博看网 . All Rights Reserved.表3 鄱阳湖流域不同时期入湖输沙量与降雨侵蚀力线性关系流域年份线性方程决定系数R 2方差检验入湖总输沙量1961 1991y =0.2976x -1235.000.840P <0.011992 2017y =0.1146x -494.860.411P <0.011961 2017y =0.1174x +5.010.151P <0.01赣江1961 1991y =0.2437x -931.590.847P <0.011992 2017y =0.0809x -359.280.296P <0.011961 2017y =0.1078x -171.340.137P <0.01信江1961 1998y =0.0272x -65.2250.670P <0.011999 2017y =0.0177x -99.5110.717P <0.011961 2017y =0.0219x -54.2110.404P <0.01修水1961 1998y =0.0069x -23.440.553P <0.011999 2017y =0.0041x -16.180.653P <0.011961 2017y =0.0056x -17.880.422P <0.01流域实测入湖输沙量突变年份后降低,而降雨侵蚀力增加(表4)㊂1992 2017年鄱阳湖入湖总输沙量相对1961 1991年减少51.7%,降雨侵蚀力增加16.0%,这表明降雨侵蚀力变化有利于增加入湖输沙量,入湖输沙量的减少完全由人类活动导致㊂以1961 1991年为基准期,降雨侵蚀力变化和人类活动对入湖总输沙量的影响程度分别为38.1%和-138.1%㊂支流中,突变后降雨侵蚀力变化和人类活动对赣江输沙量变化的影响程度分别为25.8%和-125.8%,对信江输沙量变化的影响程度分别为-121.3%和21.3%,对修水输沙量变化的影响程度分别为-141.4%和41.4%㊂图7 入湖输沙量计算值与实测值年际变化15第6期 顾朝军等:鄱阳湖流域降雨侵蚀力变化及其对入湖悬移质输沙量的影响Copyright©博看网 . All Rights Reserved.表4 鄱阳湖流域不同时期降雨侵蚀力变化与人类活动对入湖输沙量变化的影响流域时期实测输沙量/(104t㊃a -1)降雨侵蚀力/(M J ㊃mm ㊃h m -2㊃h -1㊃a -1)计算输沙量/(104t㊃a -1)输沙量变化量/(104t㊃a -1)降雨侵蚀力影响值/(104t㊃a -1)百分数/%人类活动影响值/(104t㊃a -1)百分数/%1961 19911548.59351.71992 19991182.011972.22046.0-366.5497.5135.7-864.1-235.7入湖总量2000 2009625.310171.61614.8-923.266.37.2-989.5-107.22010 2017605.211472.61960.7-943.3412.243.7-1355.5-143.71992 2017747.810847.81853.9-800.7305.438.1-1106.0-138.11961 19911089.89910.71992 1999638.112350.91388.2-451.6298.566.1-750.1-166.1赣江2000 2009322.410009.61125.1-767.435.34.6-802.7-104.62010 2017229.711856.41289.4-860.1199.623.2-1059.7-123.21992 2017391.011298.21269.9-698.8180.225.8-878.9-125.8信江1961 1998237.211100.01999 200985.810742.0239.5-151.42.31.5-153.7-101.52010 2017142.913390.5298.6-151.461.440.5-212.8-140.51998 2017109.911857.2264.4-127.427.221.3-154.5-121.3修水1961 199842.111760.61999 200918.611095.043.3-23.51.25.0-24.6-105.02010 201732.814806.257.7-23.515.666.6-39.1-166.61998 201724.612657.649.4-17.57.341.4-24.8-141.43 讨论降雨侵蚀力是土壤侵蚀模型(U S L E ㊁R U S L E ㊁C S L E 等)中的重要参数,本文利用鄱阳湖流域63个雨量站逐日降雨资料,研究了流域降雨侵蚀力变化及其对入湖输沙量的影响,结果可为土壤侵蚀评估㊁流域环境治理提供科技支持㊂流域多年平均降雨侵蚀力为10034.1(M J ㊃mm )/(h m 2㊃h ),高于黄河流域中游的黄土高原地区(1301.5(M J ㊃mm )/(h m 2㊃h ))[21],低于珠江流域中下游的广东省(13758.0(M J ㊃mm )/(h m 2㊃h ))[22]㊂区域之间差异主要是气候不同造成[23]㊂黄土高原属于大陆季风区,年降水量不足500mm ,因此降雨侵蚀力较小;广东省属于海洋性季风区,年降水量>1500mm ,且该区频发暴雨,导致降雨侵蚀力较大㊂鄱阳湖流域降雨侵蚀力年际变化趋势不显著但存在上升倾向(图3),表明流域土壤侵蚀风险值有所增加,今后应加强流域生态治理,这与全国其他区域研究[20]结果一致㊂河流输沙量主要受气候因素和下垫面条件影响[24-27]㊂降雨因子是气候因素中影响输沙量的主要因子,而降雨侵蚀力是公认的表征降雨潜在侵蚀能力的关键指标㊂地表下垫面条件主要包括土壤㊁地质地貌以及植被覆盖㊁土地利用㊁水利水保工程等一系列人类活动㊂土壤㊁地质地貌在短期内相对不变,因此河川输沙量主要由降雨侵蚀力和人类活动控制[26-27]㊂鄱阳湖流域降雨侵蚀力存在上升倾向,而入湖输沙量呈显著的下降趋势,表明鄱阳湖入湖输沙量减少主要受人类活动的影响(表4)㊂为发展农田水利,鄱阳湖流域大力修建和加固水利设施㊂据第一次水利普查结果显示,江西省已建水库10785座,总库容302.82亿m 3㊂1985年前,修建大中型水库共148座,总库容为84.25亿m 3;其中赣江流域86座,总库容为52.41亿m 3;抚河流域17座,总库容为16.3亿m 3;信江流域30座,总库容为10.16亿m 3;饶河流域10座,总库容为3.49亿m 3;修河流域5座,总库容为1.87亿m 3㊂1986 2005年,流域内兴建水库31座,总库容为33.63亿m 3[28]㊂特别是赣江1990年万安水库的建成,直接导致了赣江和入湖总输沙量在1992年发生显著减少(图5)㊂大量水库建设导致河道输沙量被拦截淤积,下游输沙量减少,这是导致入湖输沙量减少的主要原因[14,19]㊂另一方面,鄱阳湖流域大规模的水土保持也导致输沙量减少㊂二十世纪80年代以来,长江流域水土流失治理开始由试点小流域转变到重点防治阶段㊂鄱阳湖流域以江西省兴国县实施塘背河小流域综合治理为开始(1980年),逐步扩展到1988年的赣江流域水土保持重点防治工程,累计完成水土流失治理面积4163k m 2,二十世纪90年代后发展为全流域规模㊂据统计[29],2004年底,江西省实施的鄱阳湖流域水土25水土保持学报第35卷Copyright©博看网 . All Rights Reserved.保持重点治理一期工程,共完成小流域治理207条,治理面积达157501.8h m2㊂大规模水土保持措施,导致流域土地利用发生显著改变㊂与1985年相比, 2000年流域内耕地面积减少372.96k m2,林地面积增加216.51k m2[30],流域水土流失防治效果增强㊂同时,林地增加导致流域森林覆盖率显著增加[19](20世纪90年代森林覆盖率是20世纪70年代的2倍),林冠截流量提高,地表径流减少,坡面径流侵蚀能量降低,使得坡面进入河道的泥沙降低,从根本上减少了入湖输沙量[19]㊂值得注意的是,入湖输沙量的减少亦受采砂活动的影响㊂邬国锋等[31]采用遥感技术对鄱阳湖流域采砂情况的研究发现,2003长江禁止采砂后,大量采砂船进入鄱阳湖北部和赣江,导致河道输沙量明显下降㊂4结论(1)鄱阳湖流域近57年降雨侵蚀力均值为10034.1(M J㊃m m)/(h m2㊃h),年际变化趋势不显著但具有上升倾向(Z m k=1.87),上升速率34.9(M J㊃m m)/ (h m2㊃h㊃a)㊂年代间,2010 2017年降雨侵蚀力最大,高出多年平均值14.0%;20世纪60年代最小,低于多年平均值9.9%;20世纪70年代㊁20世纪80年代和21世纪00年代的降雨侵蚀力均接近多年平均值㊂(2)1961 2017年鄱阳湖入湖输沙量多年平均值为1183.3ˑ104t/a,呈显著下降趋势(Z m k=-5.46),下降速率为26.6ˑ104t/a㊂年代间,20世纪60年代㊁20世纪70年代㊁20世纪80年代入湖输沙量分别高于多年平均值32.9%,45.6%和31.2%;20世纪00年代和2010 2017年分别低于多年平均值56.0%和48.3%,20世纪90年代接近多年平均值㊂(3)鄱阳湖入湖总输沙量在1992年发生突变,突变后入湖输沙量减少51.7%,降雨侵蚀力增加16.0%㊂突变后入湖输沙量与降雨侵蚀力的相关关系减弱,单位降雨侵蚀力的产沙能力降低㊂以1961 1991年为基准期,降雨侵蚀力对入湖总输沙量变化的影响程度为38.1%,人类活动的影响程度为-138.1%;水库建设㊁水土保持和河道采砂是鄱阳湖入湖输沙量减少的主要原因㊂致谢:本文在完成过程中,中国科学院水利部水土保持研究所穆兴民研究员㊁高鹏研究员等提出一些修改意见和建议,在此深表感谢㊂参考文献:[1] W i s c h m e i e rW H,S m i t hDD.P r e d i c t i n g r a i n f a l l e r o s i o n l o s-s e s:A g u i d e t o c o n s e r v a t i o n p l a n n i n g[M].W a s h i n g t o nDC:U S D A A R S,1978:34-38.[2] R e n a r dK G,F o s t e rG,W e e s i e sG A,e t a l.P r e d i c t i n gs o i l e r o s i o nb y w a t e r:A g u i d e t oc o n s e r v a t i o n p l a n n i n gw i t h t h er e v i s e du n i v e r s a l s o i l l o s se q u a t i o n(R U S L E)[M].W a s h i n g t o nDC:U S D A-A R S,1997:25-31. 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汇报人：张晓明 中国水利水电科学研究院
364.99 367.93
114.58 318.72 -250.41 68.61
52.18 54.74 22.66 44.17 -29.52 56.57
降水影响 变化值 变化率(%)
-46.27 18.48
-8.01
27.15
藉河流域 14000
Q/mm ΔQtot/mm ΔQclim/% ΔQhum/% 12000
1.20
1.25
1.30
地貌分形维数D i
流域地貌分形维数与年泥沙输移比
1.2
流域面积与年泥沙输移比
0.9
0.6
0.3
0.0 0
10
20
30
40
50
60
70
流域面积F (km2)
李青云等
F(km2)
SDR
0.01
0.95
0.02
0.96
0.02
0.87
0.02
0.97
0.02
1.02
0.03
0.77
0.03
0.82
0.03
0.76
0.03
0.83
0.04
0.72
0.12
0.70
0.98
0.48
1.20
0.54
1.20
0.58
1.50
0.34
3.00
0.49
3.20
0.44
6.70
0.39
22.90
0.31
32.50
0.30
33.20
0.23
35.50
0.24
Roehl
F(km2)
SDR
1.02
黄河中游黄土粒度组成细，其河流的自然 泥沙输移比接近于1(张信宝等，2006)
《土壤侵蚀原理》与《水土保持学》名词解释
《土壤侵蚀原理》及《水土保持原理》两本书上的水土保持名词解释1、土壤侵蚀（soil erosion）——土壤及其母质在水力、风力、冻融、重力等外营力作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。
土壤在外营力作用下产生位移的物质量，称土壤侵蚀量（the amount of soil erosion）。
2、流域产沙量（sediment yield）——在特定时段内通过小流域出口某一观测断面的泥沙总量。
3、水土流失（water and soil loss）——在水力、重力、风力等外营力作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，包括土地表层侵蚀及水的损失，亦称水土损失。
4、水土保持（water and soil conservation）——防治水土流失，保护、改良与合理利用山丘区和风沙区水土资源，维护和提高土地生产力，以利于充分发挥水土资源的经济效益和社会效益，建立良好生态环境的事业。
5、地质侵蚀（geological erosion）——就是在地质营力作用下，地层表面物质产生位移和沉积等一系列破坏土地资源的侵蚀过程。
6、加速侵蚀（accelerated erosion）——指由于人们不合理活动，如滥伐森林、陡坡开垦、过度放牧和过度樵采等，再加之自然因素的影响，使土壤侵蚀速率超过正常侵蚀（或自然侵蚀）速率，导致土壤资源的损失和破坏。
7、正常侵蚀（normal erosion）——指的是在不受人类活动影响下的自然环境中，所发生的土壤侵蚀速率小于或等于土壤形成速率的那部分土壤侵蚀。
8、面蚀（surface erosion）——斜坡上的降雨不能完全被土壤吸收时在地表产生积水，由于重力作用形成地表径流，开始形成的地表径流处于未集中的分散状态，分散的地表径流冲走地表土粒。
9、沟蚀（gully erosion）——集中的地表径流冲刷地表，切入地面带走土壤、母质及破碎基岩，形成沟壑的过程。
10、山洪侵蚀（torrential flood erosion）——在山区、丘陵区富含泥沙的地表径流、经过侵蚀沟网的集中，形成突发洪水，冲出沟道向河道汇集，山区河流洪水对沟道堤岸的冲淘、对河床的冲刷或淤积过程。
水利工程：河流与海岸动力学题库知识点
水利工程：河流与海岸动力学题库知识点1、问答题简述潮流的作用？正确答案：潮汐是在太阳和月球引力作用下发生的海面周期性涨落现象。
潮汐作用主要表现在两个方面：一是潮汐的涨落，使海面发生周期性的垂直运动；二是使（江南博哥）海面水体产生水平方向整体运动形成潮流。
2、问答题什么是造床流量？说明其在实际工程中的重要意义。
为什么可以用平滩流量表示造床流量？正确答案：对某一时段内平均意义上的均衡河道形态来说，真正起到控制、主导作用的流量应是一个中等流量。
从理论上说，天然的流量变化过程所形成的均衡河道形态，可以通过在河道中恒定施放这一中流量和相应含沙量而塑造出来，这即是Inglis于1949年所提出的造床流量概念。
平滩水位指在滩槽分明的河流里，主槽充满之后、与新生河漫滩表面齐平的水位。
之所以选择用平滩流量代表造床流量，是由于它标志了来水来沙的动力作用从塑造主槽到塑造滩地的一个转折点，从而在河道形态演变中有重要意义。
3、问答题简述地转柯氏力影响？正确答案：考虑北半球的情况，潮波沿x方向传播，按潮波方向来定义渠道左右岸。
受地转柯氏力影响，柯氏力促使潮流向其运动方向的右侧偏移，右岸高潮位高，低潮位低；右岸潮差要大于左岸潮差。
4、填空题沿岸沙坝和（）是沙质海岸的重要特性构造。
正确答案：滩肩5、名词解释床沙质正确答案：悬移质中较粗的一部分以及绝大部分推移质来自相邻的上游段及本河段的河床，是从床沙中被带起进入运动的泥沙；床沙质与河床的冲淤变化有密切的联系，所以又称“造床质”。
6、填空题波浪按形态可以分为规则波和（）。
正确答案：不规则波7、名词解释海岸侵蚀正确答案：指海水动力的冲击造成海岸线的后退和海滩的下蚀。
8、填空题方向谱是一种（）。
正确答案：二维谱9、问答题简述波浪斜向入射沿岸流生成机理？正确答案：波浪斜向入射进入具有无限长平直岸线且等深线相互平行的近岸区时，沿岸流的驱动因素是破波带内沿岸方向辐射应力切向分量在向岸方向的变化。
小流域治理措施对泥沙输移比的影响
ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｒ ｔ ｉ ｉｃ ｆ ｉ ｌ ａ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｅ ｘ ｔ ｒ ｅ ｍｅ ｌ ｙ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ．Ｕｎ ｄ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｓ ｕ ｆ ｒ ａ ｃ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｄ ｅ ｌ ｉ ｖ ｅ ｒ ｙ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｉ ｎ Ｊ ｉ ｕ ｙ ｕａ ｎ ｇ ｏ ｕ ｓ ｍａ ｌｌ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｓ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ
减 少、 沉积和输移 比的改 变， 在 水土保持措施 达到 一定程度 时才逐 步显现 出来， 小流域泥沙输移比 变化 的影响 因素 中， 流 域 内人为沉积汇 （ 淤积 ） 的作用明显大于坡 面水土保持措 施 的效果。 因此 ， 现行 生 态环境 建设 中， 在 注重坡 面治理措施
合理配置的基础上 ， 更要 加 强 小 流域 沟道 泥 沙拦 截 工程 的 建设 。
关
键
词 ：土壤侵蚀 ；下垫面；泥 沙输移 比；韭 园沟 小流域
文献 标 志 码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ — １ ３ ７ ９ ． ２ ０ １ ３ ． （ ） １ ． ０ ２ ５
中 图 分 类 号 ：Ｓ １ ５ ７
ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｔ ｏ １ ． ０ ｆ ｏ ｒ ５ ０ ｙ ｅ ａ ｓ ；ｔ ｒ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ａ ｇ ｒ ａ ｄ ｕ ａ ｌ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｏ ｆ ａ ｔｉ ｒ ｉ ｆ ｃ ｉ ａ ｌ ｓ ｏ ｉ ｌ ａ ｎ ｄ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｅ ｖａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｓ ｅ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｔ ｒ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｔ ｏ ０． ２ ７ ．Ｔｈ ｉ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｓ ｈ ｅ ｄ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｌ ｉ ｖ ｅ ｙ ｒ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ，ｔ ｈ ｅ ｉ ｆ ｒ ｓ ｔ ｓ ｏ ｉ ｌ ａ ｎ ｄ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｔ ｏ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ａ ｃ ｅ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｔ ａ ｒ ｅ ｇ ｒ ａ ｄ ｕ ａ ｌ ｌ ｙ ｒ ｅ ｖ ｅ ｌｅ ａ ｄ，ｆ ｏ ｌ ｌ ｏ ｗｅ ｄ ｂ ｙ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｓ ｈ ｅ ｄ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ｔ ｈ ａ ｎ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｌ ｅ ｏ ｆ ａ ｎ ｔ ｈ ｒ ｏ ｐ ｏ ｇ ｅ ｎ ｉ ｃ ｄ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎ ｋ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｎ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｎ ｔ ｌ ｙ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｓ ｌ ｏ ｐ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｉ ｌ Ｃ Ｏ ｎ ｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ，ｉ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｎ ｏ ｔ ｏ ｎ ｌ ｙ ｔ ｏ ｆ ｏ ｃ ｕ ｓ
工程师考试 第四部分水土保持
第四部分水土保持大纲：一、基础知识1.掌握土壤侵蚀的概念、类型、特点及影响因素2.掌握土地资源类型，熟悉土地评价的程序和方法二、水土保持规划及措施1.掌握水土保持综合调查的内容及方法2.掌握水土保持重点防治区的划分标准及防治对策3.掌握不同水土保持综合措施的内容4.了解水土保持效益与经济评价的内容与方法5.熟悉开发建设项目水土保持方案编制内容及规划一、土壤侵蚀土壤侵蚀的基本概念：《中国大百科全书·水利卷》土壤侵蚀：在水力、风力、冻融、重力以及其他外营力作用下，土壤、土壤母质及岩屑、松散岩层被破坏、剥蚀、转运和沉积的过程。
水土流失：在水力、重力、风力等外营力作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，也称为水土损失。
土壤侵蚀强度：单位时间、单位面积上土壤侵蚀量的大小。
土壤侵蚀模数Ms：每年每平方公里的土壤侵蚀量，单位：吨/（平方公里·年）。
每年侵蚀掉土层的平均厚度Ds，单位：mm/年允许土壤流失量T：土壤侵蚀速率与成土速率相平衡，或长时期内保持土壤肥力和生产力不下降情况下的最大土壤流失量，单位：t/(km2·a)输沙量：单位时间内单位水体携带泥沙的量，包括流域土壤与岩层被侵蚀后通过各级支流进入河流的泥沙及河水对河床、河岸的冲刷和坍塌的泥沙量。
单位：吨/年。
输沙模数：指河流某断面以上单位面积上所输移的泥沙量，一般以吨/（平方公里·年）表示。
泥沙输移比：流域某一断面的输沙量与断面以上流域总侵蚀量之比。
土壤侵蚀强度分级：分级侵蚀模数t/(k m2·a)1微度或无明显侵蚀<200,500,10002轻度侵蚀(200,500,1000)～25003中度侵蚀2500～50004强度侵蚀5000～80005极强度侵蚀8000～150006剧烈侵蚀>15000土壤侵蚀的类型：黄土高原区：1000 t/(km2·a)；南方红壤丘陵区、西南石山区：500 t/(km2·a)；东北黑土区和北方土石山区：200 t/(km2·a)按侵蚀外营力分：水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀（滑坡、崩塌、泥石流）、冻融侵蚀、冰川侵蚀水力侵蚀按侵蚀形态分：面蚀（溅蚀、片蚀和细沟侵蚀）、沟蚀、洞穴侵蚀（陷穴、跌穴）等重力侵蚀分为：滑坡、崩塌、泥石流等按侵蚀影响因素：自然侵蚀、人为加速侵蚀土壤侵蚀分类一级类型二级类型三级类型四级类型水力侵蚀面状侵蚀溅蚀、片蚀、细沟侵蚀按侵蚀模数划分沟状侵蚀浅沟、切沟、悬沟、冲沟按沟壑密度划分洞穴侵蚀水刷窝、跌穴、陷穴按发育分布密度划分风力侵蚀吹蚀、磨蚀重力侵蚀泻溜、滑坡、崩塌冻融侵蚀冻融风化、泥流复合侵蚀泥石流、崩岗土壤侵蚀的特点与危害破坏土地吞蚀农田降低土壤肥力，加剧干旱发展淤积抬高河床，加剧洪涝灾害淤塞水库湖泊，影响开发利用现状：根据水利部遥感中心1990年调查统计，全国土壤侵蚀面积达492万km2，占国土面积的51%，其中水力侵蚀面积179万km2，风力侵蚀面积188万km2，冻融侵蚀面积125万km2。
河流治理影响泥沙输移比的结果分析
水 利科 技 与 经 济
Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｃｏ ｎｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｎｃ ｙ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅｃ ｏ ｎ ｏ ｍｙ
Байду номын сангаас
Ｖｏ １ ． １ ９ Ｎｏ ． ７
Ａ ｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ａｔ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ，ｔ ｈ ｅ ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ，ｗｅ ｍｕ ｓ ｔ ｆ ｏ ｃ ｕｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ
ｅ ｒ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ，ｉ ｔ ｉ ｓ ｎ ｅ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｙ ｒ ｔ ｏ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｃ ｅ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ
［ 中图分类号 ］ Ｔ Ｖ ２ １ ２ ． ５ “ ［ 文献标识码 ］ Ｂ ［ 文章编号 ］ １ ０ ０ ６— ７ １ ７ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７— ０ ０ ３ ２— ０ ２
Ｒｉ ｖ ｅ ｒ Ｒｅ ｇ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｆ ｆｅ ｃ ｔ Ｓ ｅ ｄ ｉ ｍｅ ｎｔ Ｄｅ ｌ ｉ ｖ ｅ ｒ ｙ Ｒａ ｔ ｉ ｏ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
在 一 定 程 度 上 对河 流 土 壤 侵 蚀 产 生 的 泥 沙 进 行 输 移 的 指 标 。它与水土保持 措施 之 间的关 系非 常紧密 ， 在 很多 学
国家开放大学治河工程泥沙网上作业答案整理
国家开放大学治河工程 泥沙网上作业答案整理TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-TYYUA162】单选题：（共 10 道试题，每题 4分）1、在粒径级配曲线上，粗细沙重 量各占一半时相应的粒径叫A．d 50 2、泥沙粒配曲线越陡，表示某一 粒径范围内的泥沙所占的重量较B．多 3、泥沙粒配曲线粒径变化范围 小，沙样颗粒组成较 A．均匀 4、（ ）是河道泥沙的主要来源A．水土流失 5、在静水中量测泥沙颗粒的沉降 速度来推求泥沙的粒径。
把这种方 法叫 C．水析法 6、天然河道的水流都是 A．紊 流 7、泥沙球度系数可以反映出泥沙 偏离球体的程度，球度系数 ψ 大，说明它与球体的偏离 C．小 8、已知 d75=，d25=,泥沙的分选系 数是 B． 9、不能满足通航要求的滩地称为B．浅滩10、沙样经（ ）的恒温烘干后， 其质量与原状沙样体积的比值叫泥 沙的干密度B．1000C~1050C 单选题：（共 10 道试题，每题 3 分） 1、悬移质中的（ ）在床沙中大量 存在，它能从河床中补给，起到塑 造河床的作用 A．造床质 2、某宽浅河段水深 h=， /=，临 底处 a=的含沙量为 Sa=10 kg/m3 则距河底 4m 处的含沙量为 B． 3、某平原河流水深为 h=，水流流 速为 m/s，相应的悬移质泥沙沉速 为=s，k =m3，m=。
则水流挟沙力 为（ ）kg/m3 C． 4、由于异重流的惯性作用比重力 作用相对突出，因此异重流具有 （ ）能力。
B． 爬高 5、泥沙淤积深度越浅，干密度越 （ ），变化范围大 C．小 6、水流垂线平均 U( )起动流速 Uc ，则泥沙不起动，河床稳定A．小于 7、当水流含沙量 s（ ）水流挟沙 力 s* ，河床不冲不淤 B．等 于 2、当水流含沙量 s 水流挟沙力s*，河床 C.淤积2、某平原河流水深为 h=3.0m，水 流流速为 1.0 m/s，相应的悬移质 泥沙沉速为=2.09cm/s，k =0.15kg/m3，m=。
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第29卷 第7期2010年7月地 理 研 究GEOGRAPH ICAL RESEARCHVol 129,No 17July,2010收稿日期:2009209210;修订日期:2009212212基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(2007CB 407203)作者简介:景可(19392),男,江苏省丹徒县人,研究员。
主要从事流域侵蚀产沙研究。
E 2mail:jingk @igsnrr 1ac 1cn*通讯作者:焦菊英(19652),女,博士,研究员,从事水土保持环境效应评价研究,E 2mail:jiaojuying @ya 2hoo 1com 1cn输沙量、侵蚀量与泥沙输移比的流域尺度关系)))以赣江流域为例景 可1,2,焦菊英1*,李林育1,张世杰1(11西北农林科技大学中国科学院水利部水土保持研究所,陕西杨凌712100;21中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101)摘要:输沙量、侵蚀量与泥沙输移比的流域尺度转换研究是当前流域侵蚀产沙研究领域的前沿课题,旨在通过尺度转换理论将坡面小区试验研究成果转换到流域的更大范围。
以赣江流域实测输沙量和计算侵蚀量与泥沙输移比数据为基础,探讨了该流域3个变量的流域尺度关系,进而研究分析了3个变量尺度转换的可能性。
3个变量与流域面积的关系散点图和相关方程都反映了这3者与流域面积不存在明显的相关关系,相悖于前人反比关系的结论。
文章还阐述了流域面积的内涵及输沙量、侵蚀量和输移比的影响因素与流域面积的关系,发现3个变量的影响因素与流域面积不存在尺度效应。
由此推断在赣江流域输沙量、侵蚀量和泥沙输移比实现尺度转换存在的可能性不大。
这一研究结论是否成立或是否具有普遍性意义还有待于更多流域的研究成果来进一步证实。
关键词:输沙量;侵蚀量;输移比;尺度转换;流域面积;赣江流域文章编号:100020585(2010)07211632081 问题的提出长时间以来,土壤侵蚀量的研究大都局限于坡面、小区和小流域的侵蚀试验研究,以此研究成果为基础建立的土壤侵蚀预报模型,其数量举不胜举。
土壤侵蚀预报模型的研究目的是预报不同土地利用类型下的侵蚀量,但在实际的侵蚀预报过程中发现,已有的大量小区或坡面侵蚀预报模型难以推广到较大的流域或区域范围内应用,由此使大量土壤侵蚀量的研究成果束之高阁。
侵蚀预报模型的研究历史有百年之久,但时至今日并没有诞生一个理想的用于大中流域或区域的土壤侵蚀预报模型,甚至小流域的土壤量预报都未能完全实现。
为此,如何将室内外试验成果应用到更大范围,这一现实需求引发众多研究者深思,由此而引申出一个尺度转换的科学问题。
尺度转换是当今环境地学的热点课题,对土壤侵蚀领域而言,所谓尺度至少包括时间和空间两种尺度,当前更多的是关心空间尺度问题,即如何将坡面或小流域尺度的研究成果转换到大中流域尺度,或由大中流域转换到小流域,这就是所谓空间尺度转换。
至今在土壤侵蚀量尺度转换研究文献中,对尺度大小还没有一个绝对的衡量标准,也就是说多大的规模属大尺度,什么样规模属小尺度,还没有1164 地 理 研 究29卷一个共识[1~11]。
如有以流域为标准将大流域(>3000km 2)命其大尺度,小流域(<100km 2)命其为小尺度,中流域(100~3000km 2)为中尺度[12];但也有以流域中沟道大小理解为不同尺度,如将黄土高原岔巴沟的干沟和支沟也理解为不同尺度[5]。
尺度转换理论应用于土壤侵蚀研究在我国是近期的事,因而被业内人士称之为前沿研究,寄希望于通过尺度转换研究使得小区或坡面试验的土壤侵蚀研究成果能在更大尺度上图1 赣江流域主要水文(泥沙)站分布图F ig 11 Locat ions of the main hydrological stations in the Ganjiang River Basin得以应用实现。
其实这一所谓前沿课题在其他相关科学领域仅是一般问题,已有一套成熟的转换机制。
尺度转换理论在土壤侵蚀领域已有的研究文献中还未显示出应用的可能性[3~6,11,12]。
尺度转换理论能否应用到流域输沙量、土壤侵蚀量和泥沙输移比等方面,能否同其他有关学科一样顺利地实现大小尺度转换,这是共同关心的问题。
能否实现转换的关键,是要分析输沙量、侵蚀量和泥沙输移比是否存在尺度效应,只有存在尺度效应,方能有尺度转换的可能性。
那么输沙量、侵蚀量和泥沙输移比与流域面积是否存在尺度效应,这恐怕是尺度转换研究的重点问题。
Lam 等定义了四种与空间现象有关的尺度[14],而本文所要讨论的尺度主要就是指流域空间尺度,更具体一点说就是流域规模大小与输沙量、侵蚀量和泥沙输移比的关系。
为此这里的尺度效应是否可以理解为就是面积效应,也就是说这三个研究对象随着流域面积的放大或缩小产生某种变化,变化有无规律。
本文将通过江西省赣江流域内各水文站控制流域的输沙量、侵蚀量和泥沙输移比与流域面积关系的研究,探讨这三个量的尺度效应与尺度转换的可能性。
2 输沙量的流域尺度关系211 输沙量的流域分布赣江流域自20世纪50年代布设水文站,前后陆续地布设了23个水文站,由于建站的时间不同步,观测的年限也不尽相同;同时还由于管理体制的变化,所有水文站的泥沙资料只刊布到1987年,部分站增加了2000~2005年的泥沙资料。
本文所用的水文泥沙资料至1987年,而大多数站只有10年的数据。
对全流域的23个水文站统计分析,其中5个站属于干流控制站,其余为支流控制站,见图1。
由图所见,水文站的空间分布不均7期景可等:输沙量、侵蚀量与泥沙输移比的流域尺度关系1165匀,总体上上游分布密度大于中游,更大于下游,大的一级支流基本都有控制站,有的还有两个,而多数支流只有一个或者缺失控制站,二级支流中只有个别支流有控制站。
每个水文站的控制面积大小相差也很悬殊,最小的只有230km2,最大的外洲站控制面积达到8万km2,最大的区间控制面积超过1132万km2。
各控制水文站的年均输沙量(或年均输沙模数)都不尽相同,见表1。
表1赣江流域水文站控制区的输沙模数Tab11The sediment tr ansport modulus in the contr o l areas of hydrological stations in the G anjiang Riv er Basin水系水文站集水面积(km2)输沙模数(t/km2#a)水文站控制区间区间面积(k m2)区间输沙模数(t/km2#a)绵江瑞金911295瑞金以上911295湘水麻州1758187麻州以上1758187濂水羊信江56995羊信江以上56995梅川汾坑6366199汾坑以上6366199贡水峡山15975226峡山至瑞金、麻州、羊信江、汾坑区间6371279潋水东村579583东村以上579583平江翰林桥2689404翰林桥至东村区间2110356桃江枫坑口3679164枫坑口以上3679164桃江居龙滩7751207居龙滩至枫坑口区间4072244吉亭水麟潭1076101麟潭以上1076101营前水麻子南230106麻子坝以上230106唐江水麻桑382459麻桑以上382459章水坝上7657171坝上至麟潭、麻子坝、麻桑区间5975170赣江棉津36818240棉津至坝上、峡山、翰林桥区间2746403左溪南溪910306南溪以上910306禾水永新2690109永新以上2640109禾水上沙兰5257115上沙兰至永新区间2617121赣江吉安56223181吉安至棉津、南溪、上沙兰区间13238309乌江新田3496136新田以上3496136赣江峡江62742163峡江至新田、吉安区间300585袁水茅州311095茅洪以上31109512锦江贾村575287贾村以上575287赣江外洲*80948134外洲至峡江、茅洪、贾村区间2436--*注:12外洲至峡江区间缺输沙模数,那是因为外洲年输沙量小于峡江、茅洪、贾村三站输沙量之和,是负数;22表1资料来自长江流域水文年鉴。
212输沙量与流域面积关系依据表1中的流域面积和相应的输沙模数点绘了图2。
图2是控制站(包括区间)年均输沙模数与对应流域面积的散点关系图;同时还对各流域的流域面积(x)与相应输沙模数(y)进行回归分析,得到分析方程:y=-010111x+246141,r=01254(1)赣江流域面积与流域输沙模数的相关系数只有01254,可见它们的相关性不显著。
1166 地 理 研 究29卷由图2和回归方程的结果看出,赣江流域输沙模数与流域面积不存在一个固定趋势性关系,也就是说流域输沙模数不是随着流域面积的增加而减小,即不存在前人所持的输沙模数与流域面积呈反比关系的现象[16,17],这与笔者等对长江上游和黄河中游的流域面积与输沙模数关系研究结果是吻合的[18]。
3 侵蚀量的尺度关系311 关于侵蚀量资料来源流域侵蚀量与流域面积是否存在某种关系,其实这并不重要,它不是人们特别关心的问题,关心最多的还是不同规模流域的侵蚀量如何获取到。
研究侵蚀量的尺度关系,首要图2 流域面积与输沙模数散点关系图Fig 12 T he r elation gr aph of basin areas andsediment transport modulus的是流域侵蚀量获取。
赣江流域侵蚀量的求得分两部分,首先是由泥沙输移比定性指标判定那些是泥沙输移比接近1的流域[19],这些流域的侵蚀量大体上由输沙量替代,如赣江的禾水流域的永新站以上、营水前流域的麻子坝站以上、古亭水流域的麟潭站以上流域泥沙输移比接近1,因而侵蚀量近于输沙量;而其余输移比明显不是1的流域侵蚀量求算过程是:先是对流域进行地貌分类,然后再对每个地貌类型进行地块划分,每类地块的侵蚀强度是依据附近相同地块类型定位观测的侵蚀量资料,将地块侵蚀强度乘以地块面积,得到地块的侵蚀量,再将流域内各地块侵蚀量相加,最后得到流域总侵蚀量¹[20]。
赣江各水文站控制流域的平均侵蚀模数见表2。
312 侵蚀量与流域面积的关系侵蚀量与流域面积关系这一命题前人还没有研究过,也还没有文献涉及到这一问题,图3 流域侵蚀模数与流域面积散点关系图Fig 13 The r elation scatter diagram of basinerosion modulus and basin ar eas本文仅是尝试性研究,从流域泥沙输移比考虑,该研究还是很有必要的。
首先点绘了表2中流域面积与相应流域侵蚀模数的散点关系(图3)。
由图3,散点图上点子分布无规则,没有一个趋势性的关系,也就是侵蚀模数与流域面积没有一个规律性的趋势关系,即既无正向,也无反向的线性关系。