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黄河中游植被恢复对流域侵蚀产沙的影响与治理前景 总被引：6，自引：0，他引：6
根据黄土高原不同自然带水环境和侵蚀环境的特点, 研究了黄河中游不同自然带植被类型的变化、林、草的分布界线及植被的恢复能力. 年降雨量530mm是黄河中游林、草分布的临界年降雨量. 在影响流域产沙的地带性、非地带性环境要素中, 悬移质泥沙中径(D50,mm)、林木覆盖率(V,%)起主要作用, 其中, 林木覆盖率(V,%)对流域产沙的影响权重仅小于泥沙中径(D50,mm)作用的3.4%, 近乎相等. 要有效的控制半干旱区、尤其是丘陵沟壑区的土壤侵蚀, 使输沙模数降到6000 t/km2以下, 仅靠林木自然恢复困难较大. 在退耕还林草建设中, 在坡面生物措施和沟壑工程措施治理基础上, 因地制宜的选好树种与人工造林(草), 重点县的流域林木覆盖率至少要达到30%以上. 与60年代以前降雨标准期相比随各期年降雨量的减少, 自然条件下的植物生产力都有不同程度的下降. 降雨量的减少是多年来造林草成活率低的重要原因. 根据年降雨量与自然植被生产力的回归模型, 可以分别得到目前或70年代以来任意时段, 恢复到标准期时所需的流域自然植被生产力和生态用水量的估测值. 从而为黄河中游林草恢复及治理前景提供了科学依据. 相似文献
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黄河中游多沙粗沙区的风水两相侵蚀产沙过程 总被引：32，自引：6，他引：26
以黄河中游各支流的资料为基础,提出了风水两相侵蚀产沙的概念,并建立了风水两相侵蚀产沙模式,从而为这一地区强烈的侵蚀产沙过程提出了新的解释.风力作用与水力作用在时间上是相异的,前者为高含沙水流搬运作用准备了大量粗颗粒泥沙,存贮在坡面、沟道和河道中;后者则形成了富含细颗粒的暴雨径流,为粗颗粒泥沙的搬运提供了动力条件.由此形成了高含沙水流,导致了这一地区高强度的侵蚀产沙过程. 相似文献
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由于高强度人类活动和极端降雨的影响,黄土塬沟道侵蚀剧烈,水土流失严重,塬面萎缩呈逐年加剧的趋势,对当地的生产生活和经济社会发展产生了严重影响.近几十年来,以固沟保塬为目标的水土保持工作取得一些进展,但对固沟保塬工程的基础研究相对薄弱,尤其是对水动力与人类活动双重作用下黄土塬沟道侵蚀扩张机理、不合理固沟保塬措施的水土灾变过程和控制因素缺乏深刻认识,塬区溯源侵蚀及塬面破碎化问题依然严重.基于这一现状,以黄土高原最大的塬面——董志塬为例,开展了黄土塬沟道侵蚀扩张机理与固沟保塬工程科学性研究,取得系列创新性认识,揭示了黄土垂直节理普遍发育及其对塬边侵蚀的控制作用,明确提出了塬面快速城镇化和交通路网扩张导致塬边和沟头冲刷的加剧,是现阶段董志塬沟道侵蚀剧烈和塬面萎缩的主要原因;阐明了地表水的不合理疏导和地下水位的抬升是影响沟头回填固沟保塬工程稳定性的关键,解释了两者导致回填沟头发生侵蚀灾变的机理和模式;提出固沟保塬“拦-蓄-排-固”的系统治理思路和发展水土保持与地质灾害防治相结合的固沟保塬模式.固沟保塬作为一项系统性的治理工程,需要生态、水保、地质和工程的多学科、多方法和多措施的结合,才能保证固沟... 相似文献
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植被-侵蚀动力学的初步探索和应用 总被引：13，自引：2，他引：13
植被侵蚀动力学是一个新的边缘学科, 研究流域植被与侵蚀在人类活动影响下的演变规律. 讨论了作用于植被的各种生态应力, 给出了定量表达式并且统一在植被-侵蚀动力学方程组中. 推导得出了动力学方程组的理论解并且用于模拟黄土高原安家沟流域和云南小江流域的植被侵蚀演变过程, 结果表明动力学方程组精确地模拟了实际演变过程. 利用动力学方程组和特征参数作出了植被侵蚀状态图, 由此可以预测在停止人类干预后的植被发展趋势, 说明了有效治理所需的治理强度和控制侵蚀对植被发育的重要性. 植被侵蚀状态图还说明在雨量较丰、气温较高的云南高原小江流域, 减少侵蚀是改善植被的重要措施, 植被改善后比较稳定. 而在比较干旱、水土流失严重的黄土高原上, 增加植被能够明显地减少侵蚀, 但控制侵蚀对于促进植被发育没有太大的作用. 即使植被已经大大改善, 仍然不稳定, 还需要不断地护理才能维持植被的良性发育. 相似文献
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刘国纬 《中国科学:地球科学》2011,(10):1511-1523
从黄河下游平原沉降与沉积特性、黄河下游河道特性、黄土高原侵蚀特性、黄河中下游暴雨洪水特性等方面,阐述了黄河下游治理的地学基础的内涵,并指出自全新世以来,黄河下游的地学属性诸要素虽存在继承性演变,但并未出现根本性变化.基于对黄河下游地学属性的分析,提出了关于黄河下游治理的几点认识：（1）基于下游的堆积性河流属性,在河道治理诸措施中,放淤应当是第一位的;（2）基于下游河道的游荡属性,应在加固现有大堤的基础上给予河道必要的游荡空间;（3）基于黄河河口海洋动力弱和三角洲的演变规律,应给予黄河尾闾必要的摆动空间;（4）基于黄土高原侵蚀环境不会根本改变,中游治理应以缓解地形破碎程度,使高原地貌形态朝营造局部＂夷平面＂的方向改善,而生态治理则应以＂退田还草＂为努力方向;（5）基于不能排除未来出现历史上特大洪水的可能性,应继续以历史特大洪水作为下游防洪的设防对象;（6）提出＂治黄周期律＂概念,并指出不能希冀今天的黄河下游河道能够永续利用,未雨绸缪研究黄河下游人为改道和新的流路是必要的. 相似文献
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黄土高原地区侵蚀产沙的尺度效应研究初探 总被引：7，自引：0，他引：7
以黄河流域水文站的观测数据为基础, 对黄土高原地区产沙模数的尺度效应进行了分区研究. 研究表明, 不同分区的黄土、风沙、基岩的空间分布与组合关系不同、地形(坡度)不同, 其产沙模数随流域面积变化的趋势也不相同, 可以分为单调减小、单调增大、先增大而后减小、先减小而后增大等类型. 在对数据进行双对数转换后, 对上述尺度效应关系进行了线性和二次函数的拟合, 并分别针对这两种函数形式给出了校正方程. 依据所建立的校正方程, 将所有分区内各站点的产沙模数进行了1000 km2标准面积的校正以消除尺度的影响. 在此基础上使用Kriging插值法制作了消除尺度影响后的产沙模数图, 并将其与未进行尺度校正的产沙模数图进行了分析比较. 结果表明, 经尺度校正后, 重点侵蚀区域的位置大致相同, 但面积显著增大. 这主要是因为, 位于重点侵蚀区河流下游的站点经校正后, 其产沙模数有所增大. 相似文献
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黄土高原大理河流域水沙耦合模型应用研究 总被引：1，自引：1，他引：0
水沙模型是定量描述水沙关系及水沙规律的重要工具,现阶段国内外对于水沙模型的研究大都为基于某个典型流域的经验统计模型或基于流域大量基础资料的物理模型,极大限制了其使用范围及模拟精度.本文建立了结构与参数均具有物理意义的流域水沙耦合物理概念模型,其优点是物理概念清楚,模拟精度高,实用性强,易于深入研究泥沙基本规律.该模型将概念性水文模型和泥沙模型耦合,提出水流挟沙能力和土壤抗侵蚀能力概念,用对数曲线近似描述流域土壤抗侵蚀能力的空间变异性,在拜格诺河道水流悬移质泥沙公式基础上建立概念性沟蚀产沙公式,参照水流汇集相似性建立泥沙汇集演算公式.选取黄河中游大理河流域4个不同流域尺度的实际流域对模型进行应用检验,模拟结果表明,该模型的水流泥沙两部分均有很高的模拟精度,可以很好地模拟黄河中游地区不同流域尺度和年际尺度上的洪水过程和泥沙产生及输移过程,充分证明了该模型结构、参数和计算方法的合理性,可用于定量分析流域内各项水保措施的减水减沙效益及水沙关系变化趋势,对该模型的推广应用可做进一步分析研究. 相似文献
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干旱地区土壤-植被-水文耦合、响应与适应机制 总被引：10，自引：0，他引：10
李小雁 《中国科学:地球科学》2011,(12):1721-1730
从单个植株、坡面和流域三个尺度综述了干旱地区土壤-植被-水文耦合与响应的研究进展,并提出今后研究中需要关注的科学问题.未来研究需要通过多学科交叉与融合手段,加强土壤-植被系统整体性综合集成研究,主要包括地上与地下过程、植被退化与恢复过程、自然与人为扰动过程、多尺度与多要素综合观测与模拟.初步提出干旱地区植被的水分聚集适应理论,分析并讨论了树干茎流水分聚集系统、灌丛斑块水分聚集系统和沟道河网水分聚集系统的组成、结构和特点,揭示了不同水分聚集系统对水分胁迫的适应机制,可为干旱地区植被恢复提供理论支撑和实践指导. 相似文献
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三峡工程运用后,坝下游荆江段来沙量大幅度减小,处于严重的不平衡输沙状态,次饱和水流冲刷河床使悬沙量沿程恢复.基于实测水沙资料,分析了三峡工程运用后荆江段非均匀悬沙恢复特点.提出了恢复效率的概念用以表征悬移质沿程恢复的程度,并根据实测水沙资料计算了荆江段1994-2017年非均匀悬沙的恢复效率.结果表明：三峡工程运用前,荆江段各粒径组悬沙恢复效率绝对值均接近0,故该时期内各粒径组泥沙冲淤幅度不大;三峡工程运用后,各粒径组悬沙恢复效率绝对值均明显增大,且粗沙（d>0.125 mm）恢复效率绝对值远大于细沙（d<0.125 mm）,故粗沙恢复程度更高.这主要是由于荆江段床沙组成中粗沙部分含量大,而细沙含量小.最后建立了三峡水库蓄水后非均匀悬沙恢复效率与来水来沙条件（来沙系数）的关系,结果表明：各粒径组悬移质恢复效率均与来沙系数呈正相关关系,全沙、细沙和中沙的决定系数（R2）分别为0.89、0.67和0.69,相关性较高,故荆江段各粒径组悬移质泥沙恢复效率较大程度上受到来水来沙条件的影响. 相似文献
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应用137Cs示踪技术破译黄土丘陵区小流域坝库沉积赋存的产沙记录 总被引：1，自引：0，他引：1
根据 泥沙的137Cs和粘粒含量变化，厚28.12 m的云台山沟坝库沉积剖面，区分出44次洪水沉积旋迴。剖面中部旋迴27的137Cs含量最高，加权平均值12.65 Bq&;#8729;kg-1，为1963年沉积；向上、向下137Cs含量逐渐降低，次顶部旋迴2.15Bq&;#8729;kg-1，底部旋迴0.92Bq&;#8729;kg-1。通过坝库修建、运行历史，旋迴泥沙137Cs含量的变化，次洪水产沙量和降水资料的对比分析，确定了这些洪水沉积旋迴的对应暴雨。云台山沟1960－70年期间，共发生产沙洪水44次，产沙2.36×106m3。年产沙次数1－10次不等，1961－1964年为多雨年份，秋季降水多，年产沙洪水7-10次；1960、1965－1969和1970年为少雨年份，每年仅1－3次洪水。年均产沙模数1.29×104t&;#8226;km-2&;#8729;a-1，略高于甘谷驿水文站以上延河上游的同期产沙模数1.11×104t&;#8226;km-2&;#8729;a-1，略低于相邻的安塞纸坊沟1980年前的实测产沙模数1.40×104t&;#8226;km-2&;#8729;a-1 。年产沙模数和汛期降水量（6～9月）相关较好。 相似文献
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黄河中游小北干流河段为典型的游荡型河段,主槽经常发生摆动,揭示主槽摆动特点对研究该河段的河床演变规律具有重要意义.以1986-2001年小北干流段汛后卫星遥感资料与实测29个淤积大断面地形资料为基础,计算了断面及河段尺度的主槽摆动宽度与强度,定量分析了持续淤积期小北干流段的主槽摆动特点及其主要影响因素.计算结果表明:主槽摆动方向具有往复性,断面主槽摆动宽度沿程变化表现为上段大、中下两段小的特点,其中禹门口-庙前段多年平均主槽摆动宽度和强度分别为1151 m/a和0.70,是小北干流段中主槽摆动最为剧烈的河段;建立了小北干流段主槽摆动强度与上游水沙条件(来沙系数)与下游侵蚀基准面(潼关高程)之间的单因素及多因素响应关系,并对综合关系式进行了率定与验证.在综合关系式中,主槽摆动强度随来沙系数和潼关高程的增大而增大,且两者在该关系式中的占比平均值分别为89.3%和10.7%,说明水沙条件是影响黄河中游小北干流段主槽摆动强度的主要因素,潼关高程是次要因素.采用该经验公式得到的计算值与实测值总体符合较好,可用于计算和预测小北干流段持续淤积期的主槽摆动过程. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2015,(7)
分析了黄河水体中悬浮颗粒物(SPM)、溶解硅(DSi)、生物硅(BSi)、植硅体和其他相关参数,旨在揭示自然过程与人为活动对黄河输送硅的影响.结果表明,黄河中溶解硅浓度自1986年以来明显下降;1986~2010年,约有34%的溶解硅因土壤侵蚀的减少而滞留在黄河流域.来源于高等植物的植硅体占河流生物硅的67.2%~96.3%,并以平滑棒形为主要形态.由于含沙量大,黄河生物硅浓度普遍高于世界其他河流,在近黄河口处的利津站位,BSi/(BSi+DSi),BSi/SPM比值分别为0.5和0.003,这表明黄河悬浮颗粒物携带的生物硅是河流输送硅的一个重要组成部分.黄河中相对较高的生物硅含量反映了黄河流域浑浊度与土壤侵蚀程度较高;源自黄土高原巨大的泥沙通量可能是导致黄河中生物硅含量较高的原因,这与世界河流系统生物硅通量随产沙模数增大而增加的趋势相一致.在黄河口外的渤海沉积物中的生物硅也主要由植硅体所构成,平滑棒形同样是其主要的形态.研究表明,由河流输送的生物硅主要由来源于表层土壤侵蚀的植硅体所构成,其也是近岸水域硅生物地球化学循环的重要部分. 相似文献
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土壤孔隙特征对黄土高原植被恢复下的“土壤水库”重建有着重要影响. 本文采用时空互代的方法, 利用CT(Computed Tomography)扫描和图像处理技术, 对黄土高原子午岭林区5个植被自然恢复演替阶段样地表层15~57 mm的土壤孔隙参数进行了定量分析. 结果表明, 在植被自然恢复演替过程中, 土壤孔隙数、孔隙度、孔隙成圆率和分形维数等孔隙参数得到极显著地提高(P<0.01), 表现的规律为顶级群落阶段>先锋乔木阶段>灌丛群落阶段>草地群落阶段>弃耕地阶段, 说明植被自然恢复能明显促进土壤孔隙状况的提高, 并且这种作用随着恢复演替时间的延长和植被类型的改变逐渐增强, 最终在顶级群落阶段土壤孔隙参数达到最优. 土壤有机质含量与各孔隙参数之间均有极显著(P<0.001)的线性关系, 有机质累积量的增加可能是植被自然恢复过程中土壤孔隙特征变化的主要原因之一. 相似文献
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气候变化和人类活动对黄土高原植被覆盖变化的影响 总被引：24，自引：0，他引：24
利用GIMMS和SPOT VGT两种归一化植被指数(NDVI)数据对黄土高原地区1981~2006年期间植被覆盖的时空变化进行了研究, 并从气候变化和人类活动的角度分析了植被覆盖变化的原因. 黄土高原地区植被覆盖经历了以下4个阶段: ① 1981~1989年植被覆盖持续增加时期; ② 1990~1998年以小幅波动为特征的相对稳定时期; ③ 1999~2001年植被覆盖迅速下降时期; ④ 2002~2006年植被覆盖进入迅速上升时期. 黄土高原地区植被覆盖变化存在显著的空间差异, 内蒙古和宁夏沿黄农业灌溉区和鄂尔多斯退耕还林还草生态恢复区的植被覆盖明显提高, 而黄土丘陵沟壑区和六盘山、秦岭北坡等山地森林区的植被覆盖明显退化. 从不同的植被类型来看, 沙地、草地和耕地的NDVI上升趋势显著, 而森林植被的NDVI呈明显的下降趋势. 研究表明: 植被覆盖变化是气候变化和人类活动共同作用的结果. 黄土高原地区气候变暖在加剧土壤干燥化抑制夏季植被生长的同时, 提高了春、秋季节植被生长活性, 延长了植被生长期. 黄土高原地区植被覆盖和降水关系密切, 降水变化是植被覆盖变化的重要原因. 农业生产水平的提高致使农业区NDVI在不断上升, 同时, 正在黄土高原大规模进行的退耕还林还草工程建设, 其生态效应也正在呈现. 相似文献
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洞庭湖退田还湖及其生态恢复过程分析 总被引：14，自引：4，他引：10
洞庭湖曾是我国第一大淡水湖泊,盛期面积达6000km2以上,具有调蓄长江中游洪水的巨大生态服务功能.但经过近百年来的沧桑变迁,湖泊发生了巨大变化,由于泥沙的严重淤积和围湖垦殖活动,湖泊面积已萎缩至2625km2,为我国第二大淡水湖泊.湖泊萎缩削弱了其生态服务功能,并由此引发了江湖洪水愈演愈烈的形势.1998年长江流域洪涝灾害之后,中国政府及时提出了"退田还湖"等洪水治理的32字指导原则,湖区各地随即积极开展了"退田还湖、平垸行洪和移民建镇"等工程.本文针对湖区退田还湖双退堤垸的生态恢复过程,选择湖南省汉寿县的青山垸进行了跟踪研究.结果显示了湖泊湿地恢复的阶段性特征,并为我国日益严重的湖泊富营养化问题的治理,提供了新的途径和可供参考的科学依据. 相似文献
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洞庭湖洲滩土壤种子库对土壤水分变化的响应 总被引：1，自引：1，他引：0
由于三峡大坝及上游水库群的运行,长江中下游水域水文节律随之发生了改变,导致洞庭湖枯水期提前,进而影响洞庭湖洲滩植被及其土壤种子库的分布格局.本研究在洞庭湖4个自然保护区内选取共11个典型洲滩湿地,沿由水到陆方向根据植被类型将洲滩分为泥沙洲滩、泥沙—湖草洲滩过渡带、湖草洲滩、湖草—南荻洲滩过渡带、南荻洲滩5种洲滩类型.通过样带—样方法调查和采样,并结合湿润和水淹两种条件下的土壤种子库萌发实验,分析了土壤水分变化对洲滩种子库萌发特征的影响及土壤种子库与地表植被的关系.结果显示:①土壤含水量沿水到陆方向由泥沙洲滩向南荻洲滩递减;②不同类型洲滩土壤种子库密度没有显著差异;③温室萌发实验中,水淹条件下土壤种子库物种丰富度和种子库密度显著降低,东洞庭湖自然保护区土壤种子库物种丰富度和种子库密度较高;④地表植被物种丰富度高于土壤种子库,泥沙洲滩土壤种子库与地表植被物种组成的Jaccard相似性指数最低.此外,虉草(Phalaris arundinacea)、芦苇(Phragmites communis)、南荻(Miscanthus sacchariflorus)等只在地表植被中存在,而陌上菜(Lindernia procumbens)、通泉草(Mazus japonicus)等只在种子库中存在.结果表明,在进行湿地植被恢复时,不能仅依靠种子库移植技术,还要考虑湖区季节性的水位变化以及个别物种的特异性,配合有针对性的水文调控机制及相关的人工措施恢复其原有植被. 相似文献