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不同区域典型支流水沙变化对退耕还林等坡面工程的响应
2013年进展报告
专题负责人: 温仲明
2013年12月16日
报告摘要
根据专题任务与目标,本年度开展的工作主要有:收集整理了延河流域与皇甫川流域的径流、泥沙、气象、影像、数字地形等基础数据;完成了两个典型流域的土地利用变化分析;分析了53年来黄土高原降雨及极端事件时空变化,并重点分析了极端降雨的时空变化;比较了森林/非森林流域径流稳定性及演变趋势对比分析;基于MMF模型,完成了径流与泥沙模拟需要的参数率定,对延河流域的径流产沙进行了模拟;采用野外量测的方法,调查延河流域暴雨集中区不同植被覆盖下的土壤侵蚀产沙情况。
在上述调查研究的基础上,本年度取得的主要进展有:1)延河流域的植被覆盖变化较大,林地覆盖率逐步增加,在2000年后,林草植被覆盖增加显著,而耕地比例则从1978年的66.82%降低至2000年的30.84%,再降低至2010年的16.05%;皇甫川流域的土地利用格局总体上以草地为主,且多年来的耕地、林地及草地面积比例变化较小;2)黄土高原区域年降雨量呈不显著减少趋势,同时降雨量带南移,雨季稍有推迟,尤其是暴雨、大暴雨事件重现期延长;3)林区流域和非林区流域径流量年际尺度分布表现出一致的强变异性,年内分布均为双峰型特征,但林区流域峰型平缓,非林区流域峰型陡峭;无论径流过程或径流量年变化,林区稳定性要明显优于非林区流域;4)MMF模型对径流的模拟精度要显著高于对泥沙的模拟精度,可能的原因,是MMF模型没有考虑淤地坝对泥沙的淤积过程;5)在暴雨集中区,坡耕地的土壤侵蚀量最大,大概是果园地的2倍,草地的4倍,而林草地几乎没有侵蚀;就不同植被结构而言,土壤侵蚀量分别是草本结构>灌草结构>乔草结构>乔灌草结构,具有良好结构的乔灌草群落在本次暴雨中的土壤侵蚀量微弱,大多数并没有侵蚀发生;调查还表明,在植被覆盖大于60%时,土壤侵蚀量渐趋稳定,并且土壤侵蚀微弱,与前人径流小区或观测小区得到的结果一致。专题在上述研究的基础上,发表论文6篇。
报告正文
研究内容与目标
根据项目任务,本专题的主要任务是:
1)了解黄土高原退耕还林(草)工程及生物措施历史演变及现状;
2)退耕还林(草)等生物措施蓄水拦沙的机理及其尺度效应;
3)不同区域典型支流水沙突变对退耕还林(草)工程的响应。
专题的研究目标有:
(1)实现小区及流域尺度植被减水减沙效益评估及尺度转换;
(2)阐明植被减水减沙机理及流域尺度植被对减水减沙的贡献
(3)评价退耕还林(草)工程对黄河水沙变化的贡献
(4)发表论文3-5篇,其中SCI论文1-2篇
本年度开展工作情况
根据课题任务要求,本年度开展的主要工作有以下几个方面:
1、收集研究区的泥沙水文、数字地形、遥感影像等基础数据,并对遥感影像进行解译,获取典型流域多年来的土地利用变化尤其是植被覆盖变化数据信息,退耕以来的植被覆被变化过程。
2、分析了53年来黄土高原降雨及极端事件时空变化,了解黄土高原降雨的变化及其空间差异,并重点分析了极端降雨的时空变化。
3、选择森林区、费森林区的典型流域,开展了森林/非森林流域径流稳定性及演变趋势对比分析,了解不同区域的典型流域的径流变化趋势,以为了解植被变化对径流的影响提供依据。
4、采用MMF模型,结合延河流域已经开展的工作,率定了模型需要的参数,模拟了延河流域植被减水减沙变化。
5、针对延安地区2013年度暴雨频发情景,组织调查了暴雨发生集中区不同植被类型下的土壤侵蚀调查,了解不同植被覆盖状况下的侵蚀产沙情况。
年度研究进展
1、数据收集
本研究选择的典型流域分别为皇甫川流域和延河流域,其中皇甫川流域干流长137km,流域面积3246 km2 ,地处黄土高原与鄂尔多斯高原的交接地带,属于水蚀风蚀过渡区,是黄河粗泥沙产区及泥沙来源的主要地区。按不同地表物质分布和侵蚀差异可将流域划分为黄土丘陵沟壑区、沙土丘陵沟壑区 、砒砂岩丘陵沟壑区。而延河流域全长286.9 km ,流域面积7725km2 ,是黄河右岸、中游区上段的河口镇至龙门段的一级支流。流域内黄土丘陵沟壑面积占全流域的90% ,其中延长以上为黄土梁峁状丘陵沟谷区,安塞—延长之间沿河一带为河阶地,延长以下为黄土宽梁残塬沟谷区,流域出口处为黄土覆盖石质丘陵沟谷区。两个典型流域在黄土高原水系中的具体位置如下图所示:
根据任务需要,本年度从不同途径,收集整理两个典型流域的泥沙水文、气候、数字地形及遥感影像等数据,具体数据信息为:
① 延河流域
遥感影像: 1978(MSS),1990-2012(TM)
DEM: 5m/25m
气象数据:1960s-径流泥沙: 1970-2010
遥感影像: 1978(MSS),1990-2012(TM)
DEM: 5m/25m
气
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