黄河中游多沙粗沙区淤地坝拦减粗泥沙分析

黄河中游多沙粗沙区淤地坝拦减粗泥沙分析 1～212冉大川 左仲国 上官周平 (1 黄河水利委员会黄河水利科学研究院 河南 郑州 450003; 2 中国科学院、水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业 国家重点实验室 陕西 杨凌 712100) 摘要:本文对地处黄河中游多沙粗沙区的河龙区间及四大典型支流皇甫川、窟野河、无定河和三川河流域淤地坝拦减粗泥沙进行了深入分析～计算了其不同年代淤地坝拦减粗泥沙量。通过分析实施淤地坝等水土保持 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 前后泥沙粒径的变化、淤地坝配置比例与减沙比例的变化后认为:淤地坝是快速减少入黄粗泥沙的首选 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 措施和第一道防线～具有明显的“拦粗排细”功能。只要河龙区间坝地的配置比例保持在2%左右～其减沙比例即可达到45%以上。当四大典型支流淤地坝配置比例平均达到2.5%时～淤地坝减沙比例平均可以达到60%。因此～为有效、快速地减少入黄泥沙尤其是粗泥沙～河龙区间水土保持措施应采用以淤地坝为主的工程措施与坡面措施相结合的综合配置模式～淤地坝的配置比例应保持在2%以上,减少黄河粗泥沙的重点支流应首选窟野河和皇甫川。 关键词:河龙区间 淤地坝 粗泥沙 粒径 淤地坝是指在沟道中以拦泥、缓洪、淤地造田、发展生产为目的而修筑的水土保持工程设施。长期的水土保持实践经验证明，淤地坝是黄土高原水土流失防治的重要措施，在水土流失治理中具有不可替代的作用;是快速减少入黄泥沙、减轻黄河下游河道泥沙淤积、实现“河床不抬高”最有效的工程措施;在黄土高 1 [1]原地区小流域治理中对泥沙具有绝对的控制性作用。根据笔者以往研究成果，作为黄河中游多沙粗沙区淤地坝分布最为集中的河口镇至龙门区间(简称河龙区间)，1970,1996年淤地坝减沙量占水土保持措施减沙总量的64.7%，接近65%。河龙区间淤地坝较多的四大典型支流皇甫川、窟野河、无定河和三川河流域，1970,1996年淤地坝减沙量分别占水土保持措施减沙总量的57.8%、37.2%、62.1%和72.2%。因此，淤地坝是拦减黄河中游泥沙的关键措施。 在黄河中游地区淤地坝减沙作用研究中，以往的研究侧重于对淤地坝拦减泥沙总量的研究，对淤地坝拦减粗泥沙(粒径d?0.05mm)研究不够。粗泥沙对黄河下游的危害最大。淤地坝在拦减泥沙的同时，也必然拦减粗泥沙。本文根据以往研究成果，对黄河中游多沙粗沙区淤地坝拦减粗泥沙情况进行了分析，以期对 2集中治理黄河中游1.88万km的粗泥沙集中来源区有所裨益。 1 河龙区间淤地坝拦减粗泥沙分析 1.1 淤地坝拦减粗泥沙量计算方法 分析淤地坝不同年代拦减粗泥沙量变化的关键是如何推求淤地坝拦减的粗泥沙量，以往研究很少涉及。本文研究特提出如下两种计算方法: 方法一:由于黄河中游地区缺乏淤地坝中淤积物实测泥沙粒径级配资料，淤地坝拦减的粗泥沙量，一般可按淤地坝所在流域出口水文站实测的悬移质泥沙颗粒级配中粒径d?0.05mm的沙重所占百分比(称为粗泥沙所占比例)与淤地坝减沙量相乘求得。其计算基于如下假定:流域内所有水土保持措施拦减粗泥沙的比例基本相同。计算 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 为: ?W=α??W (1)CSSB 2 式中，?W——淤地坝拦减的粗泥沙量(万t); CS α——粗泥沙所占比例(%); ?W——淤地坝减沙量(万t)。 SB 淤地坝中淤积物实测泥沙粒径级配资料的情况下，作为对淤地坝不同在缺乏 年代拦减粗泥沙量的宏观研究和估算，该方法不失为一种简便易行的有效方法，可以在实际中应用。 方法二:由于水土保持坡面措施(梯田、林地、草地)更多拦减的是细泥沙，拦减粗泥沙的能力一般小于拦减细泥沙的能力，而淤地坝具有明显的“拦粗排细”功能，因此，淤地坝拦减的泥沙中粗泥沙所占比例大于流域出口水文站实测的悬移质泥沙中粗泥沙所占比例，公式(1)计算结果偏小，应予修正。其修正计算公式为: ?W=K?[α??W] (2)CSSB 上式中K为修正系数，K，1.0。一般可根据流域内不同淤地坝淤积物实测泥沙粒径级配资料中粗泥沙所占比例的平均值β与临近淤地坝下游的水文站实测悬移质泥沙颗粒级配中粗泥沙所占比例的平均值α推求。即: 1 K=β/α (3)1 1.2 淤地坝拦减粗泥沙总体结果分析 黄河中游河龙区间自20世纪70年代以来，输沙量明显减少。根据韩鹏等人 [2]的研究，龙门水文站大于0.05mm的粗泥沙来量60年代为5.6亿t，70年代减少为2.25亿t ，80年代只有0.8亿t。相应的河流泥沙粒径也有细化的趋势，龙门水文站实测的中值粒径由60年代的0.0324mm、70年代的0.0285mm变为80 3 年代的0.0250mm。这种变化一方面固然有降雨减少的影响，另一方面，黄河中 游大规模的水土保持综合治理工作的深入开展，也是造成龙门水文站输沙量减 少、泥沙变细的重要原因。 根据黄河水利科学研究院在河龙区间粗泥沙集中来源区对54座淤地坝淤积 ?物钻探取样资料分析，淤地坝淤积物中粗泥沙所占比例平均为45%。结合河龙 区间其它支流淤地坝颗分资料，综合分析确定河龙区间淤地坝拦减粗泥沙量修正 系数K=1.5,1.76，平均值为K=1.64。根据水利部第二期黄河水沙变化研究基金 [1]项目“河龙区间水土保持措施减水减沙作用分析”淤地坝减沙量研究成果，按 照前述淤地坝拦减粗泥沙量的计算方法二和公式(2)，计算出河龙区间淤地坝拦 减粗泥沙量见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1。 表1 河龙区间淤地坝拦减粗泥沙量计算成果 粗泥沙 淤地坝 淤地坝 淤地坝 龙门站 龙门站 年 代 年输沙量 年粗沙量 比例 减沙量 减粗沙量 减沙比例中值粒径平均粒径(年) (亿t) (亿t) (%) (万t) (万t) (%) (mm) (mm) 1969年10.3 27.5 2.833 3320 1490 72.2 0.0324 0.0536 以前 1970,7.54 29.8 2.247 11660 5690 80.0 0.0285 0.0471 1979 1980,3.71 28.4 1.054 8850 4120 63.3 0.0250 0.0331 1989 1990,5.41 25.5 1.379 8040 3360 47.6 0.0219 0.0283 1996 1970, 5.57 28.2 1.571 9680 4480 64.7 0.0255 0.0370 1996 注:表中“淤地坝减沙比例”为淤地坝减沙量占水土保持措施减沙总量的百分比。 由表1可知，自20世纪70年代以来，河龙区间粗泥沙所占比例、淤地坝减 沙量和拦减粗泥沙量均呈下降趋势，淤地坝拦减粗泥沙量的时效性较为明显。河 龙区间不同年代淤地坝拦减粗泥沙量变化过程见图1。由此可见，70年代拦减粗 泥沙量最大，80年代、90年代(1990,1996年)拦减粗泥沙量明显减少，呈下 4 降趋势，但90年代下降速度比80年代缓慢。1970,1996年河龙区间淤地坝年均拦减粗泥沙4480万t，占河龙区间对应时段多年平均输沙量5.57亿t的8%，占多年平均粗泥沙输沙量1.571亿t的28.5%。 从各年代具体计算结果看，70年代河龙区间淤地坝年均拦减粗泥沙5690万t，80年代下降为4120万t，比70年代减少了1570万t，减幅为27.6%。90年代淤地坝年均拦减粗泥沙量仅为3360万t，比80年代又减少了760万t，减幅为18.4%，只占70年代淤地坝年均拦减粗泥沙量的59.1%，80年代的81.6%。27年间河龙区间淤地坝几乎丧失了40%的拦减粗泥沙能力，淤地坝年均拦减粗泥沙量的衰减速度相当快。 6000 5000 4000 3000 2000 拦减粗泥沙量(万t)1000 0 1969年以前1970,19791980,19891990,1996 年代 图1 河龙区间淤地坝拦减粗泥沙量变化过程 与此同时，在河龙区间90年代粗泥沙来量比80年代增大30.8%、年降雨量 [3]比80年代增大2%的情况下，黄河干流龙门水文站实测的泥沙中值粒径和平均粒径进入90年代后继续减小，来沙继续变细。由表1可见，实施淤地坝等水土保持措施前(1970年以前)，龙门水文站实测泥沙中值粒径和平均粒径分别为0.0324mm和0.0536mm，在四个阶段中最大;实施淤地坝等水土保持措施后， 5 龙门水文站实测泥沙粒径逐年代变小，1970,1996年实测泥沙中值粒径和平均粒径分别为0.0255mm和0.0370mm，比1969年以前分别减小了0.0069mm和0.0166mm，减幅分别达到21.3%和31.0%。由于河龙区间1970,1996年淤地坝年均减沙比例高达64.7%，是主要的拦沙措施，因此，淤地坝等水土保持综合治理措施不仅具有减沙作用，还具有明显的“拦粗排细”作用。 另据黄河水利科学研究院对河龙区间粗泥沙集中来源区54座淤地坝坝前、坝尾淤积物泥沙粒径分析，坝前泥沙粒径小于坝尾，可见淤地坝对泥沙具有分选作用;在分选作用下到达坝前的泥沙粒径较细，对于排洪运行的淤地坝，其排出的泥沙粒径也就相对较细，从而起到了“淤粗排细”的作用。对于河龙区间产沙最粗(泥沙组成最粗)的皇甫川流域，其淤地坝坝前淤积物泥沙粒径细化趋势比产沙相对较细的无定河流域更为明显，说明在粗泥沙产沙区的淤地坝能够更好地 ?起到“淤粗排细”的作用。黄河龙门水文站不同年代泥沙粒径变化过程见图2。 0.06 0.05中值粒径 平均粒径0.04 0.03 粒径(mm)0.02 0.01 0 1969年以前1970,19791980,19891990,1996 年代 图2 黄河龙门水文站不同年代泥沙粒径变化过程 1.3 水土保持措施配置比例与减沙比例变化情况分析 6 水土保持措施配置比例是指某一单项水土保持措施保存面积占四大水土保持措施(梯田、林地、草地、坝地)总体保存面积的百分比;水土保持措施减沙比例是指某一单项水土保持措施减沙量占四大水土保持措施减沙总量的百分比。河龙区间水土保持措施配置比例及减沙比例计算成果见表2;不同年代水土保持 、图4。 措施配置比例及减沙比例柱状图分别见图3 由此可以看出，自20世纪70年代开始，河龙区间水土保持措施的配置比例从大到小依次是林地、梯田、草地及坝地;减沙比例从大到小依次是坝地、林地、梯田和草地。其中梯田和坝地的配置比例依时序下降，林地的配置比例依时序逐步上升，草地的配置比例依时序波动下降。 表2 河龙区间水土保持措施配置比例及减沙比例计算成果 年代(年) 比例(%) 梯田 林地 草地 坝地 配置比例 20.3 67.2 10.1 2.4 1969年以前 减沙比例 9.0 15.8 3.0 72.2 配置比例 19.6 69.2 8.1 3.1 1970-1979 减沙比例 6.4 12.2 1.4 80.0 配置比例 14.9 74.4 8.2 2.5 1980-1989 减沙比例 7.7 26.8 2.2 63.3 配置比例 14.0 76.3 7.6 2.1 1990-1996 减沙比例 10.0 38.8 3.6 47.6 7 90 1969年以前80 1970-197970 1980-198960 1990-199650 40 30配置比例(%)20 10 0 梯田林地草地坝地 图3 河龙区间不同年代水土保持措施配置比例 8 90 1969年以前80 1970-197970 1980-198960 1990-199650 40 30减沙比例(%)20 10 0 梯田林地草地坝地 图4 河龙区间不同年代水土保持措施减沙比例 河龙区间水土保持措施的减沙比例与配置比例的关系比较复杂。就单项水土保持措施而言，梯田的配置比例从70年代的19.6%下降为90年代的14.0%，下降了5.6%，但对应的减沙比例却由70年代的6.4%上升为90年代的10.0%，上升了3.6%。减沙比例与配置比例呈反比关系，说明梯田的质量和 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 在不断提高，减沙能力增大。林地的配置比例由70年代的69.2%上升为90年代的76.3%，上升了7.1%，对应的减沙比例由70年代的12.2%上升为90年代的38.8%，上升了26.6%。林地减沙比例与配置比例呈正比关系，减沙比例增幅是配置比例增幅的3.75倍，减沙作用比较明显。草地的减沙作用微弱，减沙比例与配置比例呈反比关系。尽管草地的配置比例在90年代比70年代下降0.5%的情况下，对应的减沙比例上升了2.2%，但各年代减沙比例最大值仅为3.6%，仍在4%以内。坝地的减沙比例与配置比例呈正比关系，配置比例从70年代的3.1%下降为90年代的2.1%，只下降了1.0%，对应的减沙比例却由70年代的80.0%下降为90年代的47.6%，下降了32.4%，坝地的减沙作用衰减非常突出;配置比例的较小变化能引起减沙比例的较大变化。表2的计算成果表明，只要河龙区间坝地的配置比例保持在2%左右，其减沙比例即可保持在45%以上。因此，为有效、快速 9 地减少入黄泥沙，河龙区间水土保持措施应采用以淤地坝为主的工程措施与坡面措施相结合的综合配置模式;淤地坝的配置比例应保持在2%以上。 2 典型支流粗泥沙来量及粒径变化情况 皇甫川、窟野河、无定河、三川河是河龙区间的四条典型支流，淤地坝工程较多。其中皇甫川、窟野河、无定河又是黄河中游粗泥沙的集中来源区。三川河流域泥沙较细。四条典型支流的水土保持措施中减沙最大的主要水土保持措施均为淤地坝。仍按照前述淤地坝拦减粗泥沙量的计算方法二，计算出四条典型支流淤地坝拦减的粗泥沙量分别见表3,表6。其中各典型支流的修正系数K根据各自流域内淤地坝的淤积物颗分资料和其它资料综合分析确定。皇甫川流域K=1.68，窟野河流域K=1.52，无定河流域K=1.42，三川河流域K=1.22。 表3 皇甫川流域淤地坝拦减粗泥沙量计算成果 粗泥沙淤地坝 淤地坝 淤地坝 年输沙量 年粗沙量 中值粒径平均粒径年 代 比例减沙量 减粗沙量 减沙比例 (万t) (万t) (mm) (mm) (%) (万t) (万t) (%) 1954,6180 49.9 3080 47 38 40.7 0.066 0.156 1969 1970,6245 51.2 3200 189 163 43.3 0.066 0.154 1979 1980,4280 48.6 2080 580 474 57.2 0.051 0.150 1989 1990,3030 43.7 1320 970 712 64.2 0.046 0.148 1996 10 表4 窟野河流域淤地坝拦减粗泥沙量计算成果 粗泥沙 淤地坝 淤地坝减淤地坝 年输沙量 年粗沙量中值粒径平均粒径年 代 比例 减沙量 粗沙量 减沙比例 (万t) (万t) (mm) (mm) (%) (万t) (万t) (%) 1956,12860 41.2 5300 104 65 55.8 0.0783 0.0897 1969 1970,13990 42.8 5990 299 194 52.9 0.0616 0.1154 1979 1980,6710 50.0 3355 301 230 42.1 0.0557 0.1388 1989 1990,8330 45.1 3760 602 413 42.9 0.0488 0.1175 1996 表5 无定河流域淤地坝拦减粗泥沙量计算成果 粗泥沙 淤地坝 淤地坝减淤地坝 年输沙量 年粗沙量中值粒径平均粒径年 代 比例减沙量 粗沙量 减沙比例 (万t) (万t) (mm) (mm) (%) (万t) (万t) (%) 1956,21500 33.2 7140 1130 532 76.7 0.0358 0.0520 1969 1970,11600 36.4 4220 4810 2485 84.1 0.0347 0.0519 1979 1980,5270 31.4 1655 2750 1227 62.5 0.0336 0.0493 1989 1990,9730 25.8 2510 1280 468 32.9 0.0288 0.0428 1996 表6 三川河流域淤地坝拦减粗泥沙量计算成果 粗泥沙 淤地坝 淤地坝减淤地坝 年输沙量年粗沙量中值粒径平均粒径年代 比例减沙量 粗沙量 减沙比例 (万t) (万t) (mm) (mm) (%) (万t) (万t) (%) 1959, 3840 18.5 710 117 27 68.8 0.0247 0.0378 1969 1970, 1830 19.8 362 641 155 85.1 0.0228 0.0352 1979 1980, 964 17.4 168 896 190 74.9 0.0189 0.0284 1989 1990, 1080 12.0 130 827 121 67.2 0.0172 0.0267 11 1996 由表3,表6的计算结果可以看出: (1)黄河中游粗泥沙集中来源区实施水土保持治理后，皇甫川、无定河流域泥沙中值粒径和平均粒径均有细化的趋势;窟野河流域泥沙中值粒径也有细化的趋势，但平均粒径却呈波动增大趋势。三川河流域泥沙中值粒径和平均粒径也有细化的趋势。 (2)皇甫川、窟野河两条粗沙支流淤地坝拦减粗沙量呈上升趋势。但皇甫川和窟野河流域具体变化过程又有不同:1980年以前窟野河流域拦减粗泥沙量大于皇甫川;1980年以后皇甫川流域拦减粗泥沙量却大于窟野河且增幅明显大于1980年以前。两条折线交叉点值约为200万t/年左右(见图5)。 (3)无定河、三川河两条支流淤地坝拦减粗泥沙量呈下降趋势。无定河流域淤地坝拦减粗泥沙量70年代最大，以后随着时间的延续呈下降趋势且变化幅度较大;三川河流域淤地坝拦减粗泥沙量80年代达到最大，进入90年代后有所下降，但不同年代变化幅度较小。其淤地坝拦减粗泥沙量变化过程分别见图6、图7。 (4)黄河中游粗泥沙集中来源区实施水土保持治理后，皇甫川、无定河、三川河流域粗泥沙所占比例均有减小的趋势;窟野河流域却呈波动增大的趋势。80年代为最大。这主要是窟野河流域80年代开矿新增水土流失引起的。窟野河流域蕴藏有丰富的煤炭资源，20世纪80年代开发的大型露天煤矿神(木)府(谷) 2煤田，面积3214km，地质储量339亿t，主要分布在窟野河神木以上至转龙湾区间的干支流两侧。诸多的研究已经证明，开矿会使河流泥沙粒径变粗，从而抵消淤地坝等水土保持措施对河流泥沙粒径的影响。 12 800 700 皇甫川600 窟野河500 400 300 200拦减粗泥沙量(万t) 100 0 1969年以前1970-19791980-19891990-1996 年代 图5 皇甫川、窟野河流域淤地坝拦减粗泥沙量变化过程 3000 2500 2000 1500 1000 拦减粗泥沙量(万t)500 0 1969年以前1970-19791980-19891990-1996 年代 图6 无定河流域淤地坝拦减粗泥沙量变化过程 13 200 180 160 140 120 100 80 60 40拦减粗泥沙量(万t)20 0 1969年以前1970-19791980-19891990-1996 年代 图7 三川河流域淤地坝拦减粗泥沙量变化过程 3 典型支流淤地坝配置比例及减沙比例计算成果 ;二者对河龙区间四大典型支流淤地坝配置比例及减沙比例计算成果见表7应的柱状图分别见图8、图9。从20世纪70年代开始，四大典型支流中只有皇甫川流域淤地坝的配置比例和减沙比例呈同步上升的趋势:90年代与70年代相比，在淤地坝配置比例增大了34.6%的情况下，减沙比例增大了48.3%。减沙比例的上升趋势表明其减沙能力还未达到最大。其余三大典型支流淤地坝的配置比例和减沙比例均呈同步衰减的趋势:90年代与70年代相比，窟野河、无定河、三川河流域淤地坝配置比例分别减小了26.7%、33.3%和25.0%，减沙比例分别减小了18.9%、60.9%和21.0%。 从各支流淤地坝配置比例与减沙比例的关系看，皇甫川流域只要淤地坝配置比例达到2%以上，减沙比例即可达到40%，减沙效益明显;窟野河流域当淤地坝配置比例达到1%以上时，减沙比例可以达到40%以上，减沙效益也十分明显;无定河流域当淤地坝配置比例达到1.5%以上时，减沙比例可以达到30%以上;三川河流域当淤地坝配置比例达到4%左右时，减沙比例可以达到75%左右。显 14 然，窟野河流域达到同样减沙比例所需要的淤地坝配置比例最低，三川河最高，皇甫川和无定河基本相当。1970,1996年27年平均，当四大典型支流淤地坝配置比例平均达到2.5%时，淤地坝减沙比例平均可以达到60%。因此，淤地坝依然是四大典型支流减沙首选的水土保持工程措施。尤其是皇甫川流域，来自沙圪堵以上的水量占总来水量的44.7%，沙量占总来沙量的51.7%，是流域径流、泥 [4]沙尤其是粗泥沙的主要来源地。但淤地坝等主要水保措施都集中在黄土丘陵沟壑区的十里长川等地，纳林川沙圪堵以上的砒砂岩地区由于治理难度较大，水保措施尤其是坝库工程较少。当淤地坝建设的重点从十里长川转移到纳林川沙圪堵以上后，其减沙作用尤其是减少粗泥沙的作用将更为明显，拦减粗泥沙潜力巨大。 表7 河龙区间四大典型支流淤地坝配置比例及减沙比例计算成果 年代(年) 比例(%) 皇甫川 窟野河 无定河 三川河 平均 配置比例 1.8 1.3 1.8 4.6 2.38 1969年以前 减沙比例 40.7 55.8 76.7 68.8 60.5 配置比例 2.6 1.5 2.4 4.4 2.73 1970-1979 减沙比例 43.3 52.9 84.1 85.1 66.4 配置比例 2.6 1.2 1.9 3.9 2.40 1980-1989 减沙比例 57.2 42.1 62.5 74.9 59.2 配置比例 3.5 1.1 1.6 3.3 2.38 1990-1996 减沙比例 64.2 42.9 32.9 67.2 51.8 15 51969年以前4.51970-197941980-19893.51990-19963 2.5 2 1.5 淤地坝配置比例(%)1 0.5 0 皇甫川窟野河无定河三川河 图8 河龙区间四大典型支流不同年代淤地坝配置比例 1969年以前901970-1979801980-1989701990-199660 50 40 30 20淤地坝减沙比例(%) 10 0 皇甫川窟野河无定河三川河 图9 河龙区间四大典型支流不同年代淤地坝减沙比例 4 黄河中游支流及干流水文站长时段粒径变化情况 16 从黄河中游部分支流及干流水文站长时段的粒径变化情况来看(表8)，实施水土保持综合治理后(一般以1970年为界)，泥沙中值粒径明显变细。粒径变化以皇甫川、秃尾河、无定河三条支流最为明显。根据以往研究分析，河龙区间降雨的减少和河道冲淤都不是影响河流泥沙变细的因素，因此，水土保持便成为 [5]可能导致河流泥沙变细的主要因素。河龙区间实施的水土保持措施主要有梯田、林草、淤地坝，水利措施主要是水库和灌区。水土保持措施通过增大地面糙率、减缓坡度，使得水流侵蚀和输沙能力降低，从而起到减沙效果。不仅如此，各支流上的大小水库和淤地坝大多具有明显的拦减粗泥沙和排放细泥沙的作用，这些水利水土保持措施的综合作用最终使进入河流的泥沙变细。黄河中游河龙区间干流及部分支流水文站实施水土保持措施前(1970年以前)、实施水土保持措施后(1970,1996年)长时段的粒径变化情况见图10。由此可以看出，绝大部分流域实施水土保持综合治理后的泥沙中值粒径和平均粒径同时变细。窟野河温家川水文站控制流域实施水保治理后，由于开矿等人为新增水土流失导致泥沙平均粒径变粗，引起毗邻的黄河干流府谷水文站实测泥沙平均粒径也相应变粗;佳芦河申家湾水文站进入20世纪90年代后，由于开矿和特大暴雨的共同影响，中值粒径和平均粒径急剧变粗，多年的水土保持治理成果被抵消殆尽，必须引起高度重视。 表8 黄河中游支流实施水土保持前后的泥沙粒径变化情况 水保前d水保后d水保前d水保后d5050avg avg河 流 水文站 (mm) (mm) (mm) (mm) 皇甫川 皇 甫 0.0660 0.0556 0.1560 0.1511 孤山川 高石崖 0.0453 0.0401 0.0666 0.0618 窟野河 温家川 0.0783 0.0564 0.0897 0.1249 秃尾河 高家川 0.0948 0.0694 0.1581 0.1402 0.04660.1072佳芦河 申家湾 0.0422 0.0608 (0.0344) (0.0595) 无定河 白家川 0.0358 0.0329 0.0520 0.0488 17 清涧河 延 川 0.0317 0.0271 0.0416 0.0359 湫水河 林家坪 0.0298 0.0219 0.0492 0.0374 三川河 后大成 0.0247 0.0200 0.0378 0.0306 黄 河 府 谷 0.0259 0.0255 0.0399 0.0467 黄 河 吴 堡 0.0288 0.0276 0.0472 0.0425 黄 河 龙 门 0.0324 0.0255 0.0536 0.0370 注:(1)资料系列截止1996年，部分水文站缺1994年资料。佳芦河申家湾水文站括号内为 截止1989年的资料。表中部分数据来自参考文献[5]。 (2)d代表中值粒径，d代表平均粒径。泥沙颗粒级配资料系列中1980年以前的“粒50avg 径计法”资料已全部改正为“吸管法”资料。 0.18 水保前中值粒径0.16 水保后中值粒径0.14 水保前平均粒径0.12 水保后平均粒径0.1 0.08 粒径(mm)0.06 0.04 0.02 0 皇 甫 高石崖 温家川 高家川图10 河龙区间实施水保治理前后泥沙粒径变化情况 申家湾 白家川 延 川 林家坪 后大成5 减少黄河粗泥沙的重点支流应首选窟野河和皇甫川 府 谷 在河龙区间的诸多支流中，以皇甫川、窟野河、无定河三条支流对黄河泥沙吴 堡 龙 门2的贡献最大。这三条支流水文站控制流域面积合计为4.15万km，占河龙区间总面积的37%，但其多年平均(1956,1996年)输沙量却占到河龙区间多年平均(1950,1996年)输沙量的40%，多年平均粗泥沙输沙量占到45%。这三条 2支流中又以窟野河和皇甫川为甚，两条支流面积合计1.18万km。在仅占河龙 18 区间11%的面积上，其多年平均粗泥沙输沙量占到河龙区间的27%，接近30%。因此，减少黄河粗泥沙的重点应放到这两条流域上来。控制这“一河一川”的粗泥沙入黄，将大大改善目前黄河下游严重淤积的不利状况。根据目前黄河中游水土保持措施在中小洪水时减沙效果明显而在大洪水时减沙作用有限甚至增沙的实际情况，为了减少大洪水时入黄泥沙剧增、防止出现大洪水破坏水土保持措施尤其是冲毁淤地坝而导致增沙的现象发生，这两条流域以淤地坝为主的水土保持生态工程建设必须提高防洪标准。 6 结论 (1)淤地坝是快速减少入黄粗泥沙的首选工程措施和第一道防线，具有明显的“拦粗排细”功能。 (2)只要河龙区间坝地的配置比例保持在2%左右，其减沙比例即可达到45%以上。 (3)当皇甫川、窟野河、无定河、三川河等四大典型支流淤地坝配置比例平均达到2.5%时，淤地坝减沙比例平均可以达到60%。 (4)为有效、快速地减少入黄粗泥沙，河龙区间水土保持措施中淤地坝的配置比例应保持在2%以上。 (5)减少黄河粗泥沙的重点支流应首选窟野河和皇甫川。 参考文献 [1] 冉大川，罗全华，刘斌，等.黄河中游地区淤地坝减洪减沙及减蚀作用研究. 水利学报，2004，35(5):7,13. [2] 韩鹏，倪晋仁. 黄河中游粗泥沙来源探析. 泥沙研究，1997(3):48,55. 19 [3] 冉大川，柳林旺，赵力仪，等. 黄河中游河口镇至龙门区间水土保持与水沙变化. 郑州:黄河水利出版社，2000. [4] 冉大川，高健翎，赵安成，等. 皇甫川流域水沙特性分析及其治理对策. 水利学报， 2003，34(2):122,128. [5] 韩鹏，倪晋仁. 水土保持对黄河中游泥沙粒径影响的统计分析. 水利学报，2001(8):69,74. 注:本文刊于《水利学报》2006年第4期(EI检索收录) Analysis of sediment accretion dam damming and reducing grit in yellow river midstream heavy sediment and grit area 1,212RAN Da-chuan ， ZUO Zhong-guo， SHANGGUAN Zhou-ping (1 Yellow River Institute of Hydraulic Research, YRCC, Zhengzhou, Henan 450003; 2 State key laboratory of soil erosion and dryland farming, Institute of soil and water conservation, Chinese Academy of Sciences, Ministry of water resources, Yangling, Shaanxi, 712100, china) Abstract: In this article, damming and reducing grit of sediment accretion dams located in yellow river midstream heavy sediment and grit areas Helong intervening area and the four typical tributaries: Huangfuchuan, Kuyehe, Wudinghe and Sanchuanhe basin is analysed profoundly, the quantities of grit dammed and reduced by these sediment accretion dams in different periods are computed. By analyzing the varieties of sediment grain size, sediment accretion dam allocation proportion and reduced sediment mass proportion before and after putting sediment accretion dam and other water-and-soil conservation measures into practices, the author considers that sediment accretion dam is the preferred mechanical practice and the first defence of reducing grit that 20 entering into yellow river in short time, it has obvious “damming grits and discharging fines” function. As long as the proportion of sand accretion area in Helong intervening area is kept at 2 percents or so, the proportion of reduced sediment mass will be more than 45 percents. If the average proportion of sand accretion area in the four typical tributaries is 2.5 percents, the average proportion of reduced sediment mass can be 60 percents. Therefore, in order to reduce sediment especially grit that entering into yellow river in short time effectively, the synthesized allocation modes that using mechanical practice of sediment accretion dam chiefly associating with slope measures should be taken as water-and-soil conservation measures in Helong intervening area, the allocation proportion of sediment accretion dam should be kept at more than 2 percents; the two basins Kuyehe and Huangfuchuan should be preferred as the main tributaries that reducing grit in yellow river. Key words: Helong intervening area;sediment accretion dam;grit;grain size 21