黃河以水少沙多著稱于世，天然時期多年平均輸沙量16億t/a（陜縣水文站，1919～1959年）。但是，2000～2020年，黃河實測輸沙量只有2.45億t/a，其減少程度遠超過20世紀的任何時期。在此背景下，由于黃河輸沙量受河（溝）道工程攔沙影響，而工程攔沙屬不可持續(xù)減沙，黃土高原的實際產(chǎn)沙情況及其變化趨勢成為黃河水安全保障規(guī)劃、重大工程布局與設(shè)計等高度關(guān)注的重大科學(xué)問題。本書采用遙感調(diào)查、實測數(shù)據(jù)分析和實地查勘等多種途徑，對1919年以來降雨、植被和梯田等可能影響流域產(chǎn)沙能力變化的因素進行了全面調(diào)查和分析，揭示了過去百年黃土高原產(chǎn)沙環(huán)境的變化過程、變化特點；采用歸因分析、數(shù)值模擬和科學(xué)試驗等多種手段，詮釋了植被、梯田和降雨變化對流域產(chǎn)沙的影響規(guī)律，構(gòu)建了大時空尺度的流域產(chǎn)沙情勢評價方法，基本闡明了黃土高原入黃沙量變化原因和現(xiàn)狀產(chǎn)沙情勢，并初步預(yù)測了未來產(chǎn)沙變化趨勢。
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目錄
序
前言
第1章 總論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究范圍 2
1.3 研究現(xiàn)狀 3
1.4 成果與創(chuàng) 6
第2章 數(shù)據(jù)采集與處理 25
2.1 土地利用 25
2.2 易侵蝕區(qū) 27
2.3 林草植被 29
2.3.1 數(shù)據(jù)來源 29
2.3.2 指標及計算方法 31
2.4 梯田數(shù)據(jù) 33
2.5 降雨數(shù)據(jù) 35
2.5.1 雨量站選擇 35
2.5.2 降雨指標 36
2.5.3 數(shù)據(jù)系列代表性 38
2.6 水沙數(shù)據(jù) 40
2.7 壩庫攔沙數(shù)據(jù) 42
第3章 產(chǎn)沙環(huán)境及產(chǎn)沙特點 44
3.1 降雨特點 44
3.2 地貌特點 48
3.3 典型類型區(qū)產(chǎn)沙特點 56
3.3.1 黃土高塬溝壑區(qū) 56
3.3.2 黃土丘陵溝壑區(qū)第5副區(qū) 59
3.3.3 砒砂巖區(qū) 62
3.4 天然沙量 63
3.5 天然徑流量 66
3.6 水沙量年內(nèi)年際分布 67
第4章 近百年產(chǎn)沙環(huán)境變化 73
4.1 1919～1979年的產(chǎn)沙環(huán)境 73
4.2 1978～2018年近40年林草植被變化 77
4.2.1 林草地面積變化 77
4.2.2 林草植被蓋度變化 79
4.2.3 植被類型變化 83
4.2.4 林草有效覆蓋率變化 85
4.3 近40年梯田變化 87
4.4 地表覆蓋變化綜合分析 88
4.5 降雨變化 93
第5章 梯田對流域產(chǎn)沙的影響規(guī)律及閾值 101
5.1 問題的提出 101
5.2 研究方法 102
5.2.1 回歸分析法 102
5.2.2 數(shù)字試驗法 104
5.3 梯田覆蓋率變化對流域產(chǎn)沙的影響規(guī)律 107
5.4 可有效遏制流域產(chǎn)沙的梯田閾值 109
5.5 梯田對洪水含沙量的影響 114
第6章 植被變化對流域產(chǎn)沙的影響規(guī)律及閾值 117
6.1 數(shù)據(jù)處理和樣本流域 117
6.2 流域尺度上林草變化與流域產(chǎn)沙的響應(yīng)關(guān)系 120
6.2.1 黃土丘陵第1～4副區(qū) 121
6.2.2 黃土丘陵第5副區(qū)和黃土高塬溝壑區(qū) 127
6.2.3 粗泥沙產(chǎn)區(qū) 129
6.3 植被改善對流域產(chǎn)沙的削減機制 132
6.3.1 植被改善對流域產(chǎn)洪的影響 132
6.3.2 植被對坡面流影響的試驗研究 134
6.3.3 植被對產(chǎn)沙影響的理論分析 139
6.4 可有效遏制流域產(chǎn)沙的林草有效覆蓋率閾值 145
6.5 林草梯田耦合作用機制 147
6.6 林草梯田耦合時的流域產(chǎn)沙響應(yīng) 150
第7章 降雨對流域產(chǎn)沙的影響規(guī)律 153
7.1 雨強對沙峰含沙量的影響 153
7.1.1 問題的提出 153
7.1.2 樣本流域及數(shù)據(jù)處理 155
7.1.3 不同空間尺度的雨強-含沙量響應(yīng)關(guān)系 156
7.1.4 極限含沙量出現(xiàn)的原因 161
7.1.5 下墊面變化的影響 164
7.2 雨強對流域產(chǎn)沙的影響 166
7.2.1 高雨強降雨對流域產(chǎn)沙量的貢獻 166
7.2.2 流域產(chǎn)沙量對雨強的敏感性 167
7.3 可致流域產(chǎn)沙的降雨閾值變化規(guī)律 169
7.3.1 問題的提出 169
7.3.2 樣本流域及其數(shù)據(jù)處理 170
7.3.3 降雨閾值識別方法 173
7.3.4 林草覆蓋變化對降雨閾值的影響 176
7.3.5 黃土丘陵區(qū)降雨閾值變化規(guī)律 179
第8章 流域下墊面減沙作用計算方法 184
8.1 降雨和下墊面減沙作用分割方法 184
8.1.1 方法原理 184
8.1.2 模型構(gòu)建 186
8.1.3 降雨指標的敏感性分析 191
8.2 溝道工程攔截沙量 193
8.3 不同類型區(qū)產(chǎn)沙指數(shù)計算方法 196
8.3.1 黃土丘陵溝壑區(qū) 196
8.3.2 黃土高塬溝壑區(qū) 199
8.3.3 方法驗證 201
8.4 下墊面各要素減沙貢獻分割方法 202
第9章 黃土高原入黃水沙變化原因 205
9.1 近60年下墊面減沙量變化 205
9.2 現(xiàn)狀下墊面在長系列降雨下的產(chǎn)沙情勢 213
9.2.1 降雨和下墊面情景設(shè)計 213
9.2.2 產(chǎn)沙量計算結(jié)果 215
9.2.3 合理性分析 217
9.3 含沙量變化原因 224
9.3.1 高含沙水流的特征與形成 224
9.3.2 影響含沙量的主要因素 229
9.3.3 近年含沙量銳減原因 231
9.4 坡面要素變化對洪量的影響 234
9.5 徑流情勢變化 239
第10章 未來水沙情勢預(yù)測 243
10.1 氣候情景設(shè)計 243
10.2 梯田發(fā)展趨勢 245
10.3 林草植被變化趨勢 247
10.3.1 近年植被改善的驅(qū)動力 248
10.3.2 林草植被發(fā)展趨勢 254
10.3.3 林草植被逆向發(fā)展的風(fēng)險 261
10.4 近年實測水沙變化特點 262
10.5 下墊面情景設(shè)計 266
10.6 黃土高原產(chǎn)沙情勢預(yù)測 268
10.7 暴雨情況下黃河來沙情勢分析 274
10.7.1 降雨情景設(shè)計 274
10.7.2 預(yù)測結(jié)果 278
10.7.3 重力侵蝕影響 281
10.8 黃河未來水沙情勢預(yù)測 284
參考文獻 292
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