流域侵蚀产沙平衡研究进展

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1、流域侵蚀产沙平衡研究进展摘要：介绍了国内外流域侵蚀产沙平衡研究的主要成果。分析了流域泥沙的主要来源及国内外泥沙来源的主要研究方法；介绍了侵蚀泥沙的坡面～河道运移过程、坡面～河道耦合关系的研究现状；提出了当前河道泥沙存蓄与输移研究的主要问题，并分析了该领域目前研究的现状；对比分析了目前流域侵蚀产沙平衡研究中几个主要模型的适用范围与优缺点；提出了我国未来流域侵蚀产沙平衡研究中应注重发展的主要问题。关键词：侵蚀产沙平衡研究现状未来发展　　泥沙产生的危害是多种多样和广泛的，泥沙产生危害的形式取决于泥沙的数量和特性，而泥沙的数量和特性则受到侵蚀、输移和沉积

2、过程的影响。为了了解泥沙危害的根本原因，确定引起这种危害的泥沙的来源，并提出可行的控制措施，就需要对这些过程有所了解。因此，流域侵蚀产沙平衡计算对泥沙的控制是十分有意义的。一项完整的泥沙平衡计算应包括流域内泥沙的输入、移动和沉积的计算，也就是应当提出：①表土和基岩的泥沙侵蚀速率，详细的侵蚀过程；②沉积的速率及地形地貌变化的详细过程；③泥沙从流域中流失的速率；④泥沙来源及沉积的空间分布情况等。1流域侵蚀产沙平衡研究中的沙源与来沙量问题对于一个汇流封闭的流域而言，河流泥沙的来源主要有三个方面：坡面来沙；沟道、河岸侵蚀；人类活动输入泥沙(如弃渣等)。一

3、般情况下，坡面和沟道来沙是河流泥沙的主要来源，由于流域内土地利用方式等条件的不同，流域的不同位置对泥沙的贡献也不同。另外，在人类活动相对频繁的道路、排水沟等也是河流泥沙的重要来源和泥沙输送的重要通道。不同的土地利用方式及土壤地质条件等究竟对河流泥沙的贡献有多大一直是人们关注的主要问题，这对于调整土地利用方式及流域规划是十分有意义的。目前国内外在该方面的研究较多，尤其是我国对黄河流域泥沙来源与来沙量的研究取得了丰硕的成果，为流域泥沙治理提供了重点区域和治理方略。蒋德麒［1］对小流域坡沟泥沙分析认为，黄河中游小流域泥沙主要来源于沟道，但分析中未考虑坡

4、面径流通过沟坡时增加的泥沙；一些学者［2～4］对坡面径流下沟对沟谷的影响研究结论差异较大，石辉认为差异的原因除研究方法不同外，可能是研究流域发育阶段不同所致；景可、徐建华等人［5，6］对黄河粗泥沙来源的界限、数量等进行了研究；王晓［7］采用“粒度分析法”对砒砂岩不同侵蚀类型区小流域泥沙来源的分析表明，泥沙主要来源于沟谷地；张平仓等人［8］分析了皇甫川流域各种产沙地层的产沙特征及机械组成，并与河口悬移质泥沙对比分析，得出流域不同地层的相对产沙量；陈浩［9］运用成因分析法的概念分析认为，黄河中游小流域的泥沙主要来自于坡面。从泥沙理化性质分析泥沙来源在

5、我国黄河流域沙源分析中应用较为成熟，尤其是对黄河粗泥沙来源的研究更为深入，但黄河粗泥沙是在黄河这种特殊环境中产生的，并不意味着在其它流域有着同样的运用意义；杨明义等人［10］应用137Cs研究了安塞纸坊沟流域的泥沙来源情况，表明小流域泥沙主要来源于沟谷地。利用示踪法可望深化对泥沙运移、沉积过程的认识，在侵蚀动力学等研究中也可有广阔的前景。国内外学者也较多的利用水文站泥沙资料进行沙源分析。利用观测站资料研究时，泥沙测定只能给出输沙量的非经常样本。通常利用水沙关系曲线来推算缺测日输沙量；径流小区资料分析也是研究泥沙来源的常用方法。小区多选择在泥沙侵蚀

6、与输移的典型区，进行定点人工观测或进行室内外模拟试验。小区试验为流域内不同地貌部位及土地利用方式产沙量的区别提供了有效的依据，但观测结果多应用于小流域泥沙研究中，如何将小区和小流域研究成果应用到较大流域，是目前泥沙研究中的重点和难点之一；大面积的人工调查进行沙源和来沙量研究费时费力，目前多采用大面积人工或遥感调查与径流小区和典型小流域资料相结合的方法进行大面积的沙源分析。我国关于流域沙源与来沙量的研究主要集中于黄河流域，这些研究对解决该区泥沙问题提供了很好的依据，也为其他河流的研究积累了经验。2侵蚀泥沙的坡面～河道耦合关系侵蚀泥沙的坡面～河道过程

7、是泥沙运移过程中相对复杂的一个阶段。这个阶段水流汇集程度较弱、规律性较差，加之环境因素多变，对泥沙运移的影响较大。在此阶段中泥沙就地拦蓄的作用对流域农业及非农业应用都会起到很大的作用，尤其是流域内不同泥沙拦蓄设施的引入对泥沙分布及运移的连通性影响较大。许多研究表明，只有部分坡面侵蚀泥沙直接被输送到了河道，并且输送泥沙量受到土地利用、地形、降雨类型等的影响。流域面积越大水流的规律性就越强，坡面向河道输沙的耦合关系就越弱［11］。2.1坡面侵蚀研究目前国外已经建立起ichaelC等人［２３］通过实地测量对次降雨侵蚀泥沙的坡面～河道过程进行描述，但若要

8、了解区域泥沙运移的一般规律还需要进行长期的观测；JolantaS.3河道泥沙的输移与存蓄变化平衡关系关于河道泥沙输移有三个关键性问题：河