水土保持综合措施拦沙的复合效应

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1、水土保持综合措施拦沙的复合效应

2、第1　黄河水利委员会总工办[文摘]本文从进行单项水土保持措施蓄水拦沙到综合措施蓄水拦沙机理的逻辑关系分析入手，研究分析了以流域地貌为单元的水土保持综合措施拦沙的复合效应。提出了一套相应的概化计算理论公式，修正了原有的水土保持水沙效应分析思路和方法，弥补了过去对各项措施拦沙由于概念模糊而造成重复计算的不足。[关键词]水土保持综合措施蓄水拦沙复合效应多沙粗沙区1问题的提出研究表明，流域水土保持治理措施体系的配置对蓄水拦沙作用具有很大影响。但是，多年来进行的水土保持蓄水拦沙效益研究和由此指导的水土保持综合治理规划，均注重的是单项措施的蓄水

3、拦沙效益，忽视了对不同措施配置体系蓄水拦沙综合效应的研究与分析。结果是无论流域大小、类型区如何，往往治理模式雷同、措施配置基本相似，效益计算也只是简单的线性叠加，难以做到科学规划、因地制宜。由此，国家虽然投入了大量资金，建设了不少工程和生物措施，但究竟效果如何，莫衷一是。因此，进行有关水土保持措施配置体系的蓄水拦沙复合效应研究，对进一步指导黄河流域黄土高原地区的水土保持生态工程建设具有十分重要的作用和意义。2水土保持措施从单项蓄水拦沙到综合蓄水拦沙的逻辑关系分析水土保持措施从布设的地貌部位来讲，分坡面措施和沟道措施两大类。其中坡面措施主要包括以水平梯田为主的基本农

4、田建设和造林、种草等3项主要措施，沟道措施（亦即沟道坝库工程措施）主要包括治沟骨干工程和淤地坝（分中、小型）。若从蓄水拦沙的角度考虑，坡面措施属于“面”工程，起就地蓄水减沙作用，其功能主要是通过改变微地形、地貌（梯田类）或植物冠层和地表枯枝落叶层（林草类）拦截降水、减轻溅蚀和增强地表入渗能力吸纳降水、径流从而达到蓄水减沙之目的。在能够发挥其功能及作用的范围内，很少经过产、汇流过程；而沟道措施则属于“点线”工程，起异地蓄水拦沙作用，其功能主要是通过人为修筑流域（或区域）出口断面及沿程调控工程以达到“以点（线）治面”、大范围蓄水拦沙之目的，必然经过产、汇流过程。通过对

5、坡面措施和沟道措施蓄水拦（减）沙作用及功能的比较，不难看出坡面措施能够有效发挥蓄水减沙作用的降水产沙频率远大于沟道措施的，亦即坡面措施只能局部拦蓄中高频率的中小洪水泥沙，而对超过一定数量的低频率大洪水泥沙则无能为力，只能由下游的沟道坝系工程承担；而沟道坝系工程在其设计洪水频率范围内，一般可做到兼收并蓄。3无措施情况下，流域不同地貌单元的产（输）沙量计算假定将梁峁坡（塬面）、沟谷坡（塬嘴坡）、沟谷底（沟谷）作为某流域土地类型分类的基本地貌单元，则该流域在无措施情况下的产（输）沙量平衡方程（假定流域泥沙输移比1:1）可用下式来表达：F=pFp+MgFg+MdFd………

6、…（1）式中：——流域年产沙（侵蚀）模数，t/km2.a；F——流域面积，km2；p、Mg、Md——分别为梁峁坡、沟谷坡、沟谷底的年侵蚀（输沙）模数，t/km2.a；Fp、Fg、Fd——分别为梁峁坡、沟谷坡、沟谷底的占地面积，km2。因F=Fp+Fg+Fd，上式也可以表达为：M=MpAp+MgAg+MdAd………………（2）式中：Ap、Ag、Ad——分别为梁峁坡、沟谷坡和沟谷底面积与流域面积之比，%。显然，对于任何流域而言，由于地形、地貌特点的不同，其Ap、Ag、Ad是不一致的；再加上气候、人类活动等其他因子的影响，Mp、Mg、Md也迥然不同。但借助于长期的观测与

7、研究分析，总可以得到Mp、Mg、Md比较确切的数值，由此可以得出无措施情况下流域不同地貌单元的产（输）沙量及其产（输）沙总量。4以流域地貌为单元，水土保持综合措施拦沙的复合效应概化计算4.1梁峁坡坡面措施的拦沙量及拦沙效率计算设梁峁坡上某一单项坡面措施的拦沙效率为ηpi，其实施面积为fpi，无措施情况下梁峁坡面的天然产沙模数为Mp，流域总体产沙模数为M，流域面积为F，则该流域梁峁坡坡面措施总的拦沙量（pηpifpi………………………（3）ηp=F）………………………（4）4.2沟谷坡坡面措施的总减沙量及减沙效率计算设沟谷坡上某一单项坡面措施的减沙效率为ηgi，其实

8、施面积为fgi，无措施情况下沟谷坡面的天然产沙模数为Mg，流域总体产沙模数为M，流域面积为F，则该流域梁峁坡坡面措施的总减沙量（Wsg）和总体减沙效率（ηg）分别为：