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基于土地利用变化的淤地坝坝系规划研究

作　者: 高照良
导　师: 李锐；杨新民
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 土壤学
关键词: 延河流域 生态建设 土地利用 减水减沙 淤地坝
分类号: S157
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


淤地坝是指在水土流失区各级沟道中修建的,以滞洪拦沙为目的的水土保持沟道工程。淤地坝在控制泥沙出沟,减少入黄泥沙,抬高侵蚀基准面等方面具有重要作用,同时,它还能通过拦沙淤地,建设高产稳产农田,对促进解决“三农”问题,巩固退耕还林成果,实现区域经济社会持续发展有重要意义。因此,水利部已决定将黄土高原淤地坝建设作为今后一个时期内我国水利水保建设的“亮点工程”之一,拟在黄土高原修建大量的淤地坝。淤地坝建设要依赖于土壤侵蚀所产生的泥沙。改革开放以来,黄土高原大规模的土地利用结构调整和水土保持生态建设对流域的水文情势、侵蚀产沙和河道输移等产生了极大的影响,而且这些影响还将随着生态建设与土地利用结构调整的深入进一步增强。随着侵蚀产沙及河道输沙状况的变化,区域坝系的建设规模、空间布局、建坝时序等重大决策也应随之发生调整,在单流域,单坝的设计和建设也会随之改变。但由于各种原因,以水土保持生态建设为核心的土地利用结构调整影响区域水文泥沙进而影响坝系建设规划的研究尚未得到人们的足够重视,亟须开展以研究区域土地利用结构变化对流域产水产沙的影响程度及其在时间和空间格局上的变化趋势,从而为黄土高原坝系规划布局提供科学依据。据此,本文以陕北延河流域为例,分析流域以水土保持生态建设为核心的土地利用变化情况,研究土地利用变化格局特别是植被建设对流域水沙的影响,探讨不同治理情势下流域淤地坝建设的规模和布局。本研究取得的主要成果如下:1、延河水沙变化对流域土地利用结构变化的响应根据延安站1959～2001年降水、径流和输沙的实测资料,采用双累积曲线法,确定了由于水土保持及其累计效应使流域径流和输沙发生显著变化的临界年份1970年和1994年,将延安站控制流域的水沙变化划分为三个时段,即I (1959～1969年)、II (1970～1994年)、III ( 1995～2001年);采用年均径流系数、年均侵蚀率和水沙比概念,应用水文法定量分析延安站水沙变化,表明,流域内水土保持生态建设使1970～1994年年均径流量减少2012.9万m3,占总径流的13.51%,年均输沙量减少1604.3万t,占总输沙34.46%;1994后较1970年前径流量减少4097.1万m3,占总径流的27.49%,输沙量减少1969.2万t,占总输沙的42.30%,水沙比分别减少24.04%和20.19%。根据安塞站、杏河站、枣园站1981～

全文目录


摘要  5-8
Abstract  8-17
第一章 绪论  17-25
  1.1 立题背景和科学意义  17-19
  1.2 研究目标和研究内容  19-20
    1.2.1 研究目标  19
    1.2.2 研究内容  19-20
      1.2.2.1 预测水土保持生态建设条件下延河流域未来20 年土地利用格局变化  19-20
      1.2.2.2 水土保持生态建设对延河流域径流泥沙的影响  20
      1.2.2.4 延河流域淤地坝坝系规划和布局  20
  1.3 技术路线与研究方法  20-25
    1.3.1 技术路线与研究资料  20-21
      1.3.1.1 技术路线  20-21
      1.3.1.2 研究资料  21
    1.3.2 研究方法  21-25
      1.3.2.1 马尔可夫链预测流域未来土地利用变化  21
      1.3.2.2 对比分析法  21-22
      1.3.2.3 双累积曲线法(水保法)  22
      1.3.2.4 水文分析法  22-23
      1.3.2.5 回归分析法  23
      1.3.2.6 理论计算法和实地踏勘法  23-25
第二章 综述  25-47
  2.1 影响淤地坝规划的因素  25-26
    2.1.1 气候和自然地理因素  25-26
    2.1.2 人为活动因素  26
    2.1.3 社会经济状况  26
  2.2 淤地坝规划及其方法研究  26-34
    2.2.1 淤地坝规划布局研究  26-29
      2.2.1.1 淤地坝发展历程  26-27
      2.2.1.2 坝系规划布局研究  27
      2.2.1.3 防洪保收条件下的淤地坝坝系规划布局研究  27-28
      2.2.1.4 淤地坝坝系优化规划规划研究  28
      2.2.1.5 相对稳定淤地坝坝系规划规划研究  28-29
    2.2.2 淤地坝规划布局方法研究  29-34
      2.2.2.1 综合平衡规划布局法  29-31
      2.2.2.2 系统工程规划布局法  31-34
  2.3 土地利用/覆被变化对流域水沙变化的影响研究  34-37
    2.3.1 土地利用/覆被变化的研究方法  34
    2.3.2 土地利用/覆被变化模型  34-35
    2.3.3 我国土地利用研究进展  35-36
      2.3.3.1 统计模型  35-36
      2.3.3.2 马尔可夫模型  36
      2.3.3.3 系统动力学模型  36
      2.3.3.4 GTR 模型  36
    2.3.4 土地利用/土地覆被变化对水文环境的影响  36-37
  2.4 水土保持对流域水沙影响研究  37-47
    2.4.1 水土保持对流域水沙影响的研究方法  37
    2.4.2 水文法  37-40
    2.4.3 水保法  40-43
      2.4.3.1 坡面水土保持措施减水减沙指标  40-41
      2.4.3.2 水土保持措施面积  41-42
      2.4.3.3 水沙趋势预测  42-43
    2.4.4 水土保持对流域洪水影响  43-44
    2.4.5 淤地坝的减水减沙效益研究  44-47
第三章 延河流域概况  47-60
  3.1 流域自然和社会概况  47-55
    3.1.1 地理地貌  47-49
    3.1.2 土壤植被  49-50
    3.1.3 气象水文  50-53
    3.1.4 社会经济条件  53-55
  3.2 延河流域水土流失  55-57
    3.2.1 水土流失概况  55
    3.2.2 水土流失特点  55-56
    3.2.3 水土流失成因  56-57
  3.3 延河流域水土保持治理情况  57-60
    3.3.1 治理现状  57
    3.3.2 延河流域主要水土保持生态工程项目建设情况  57-58
    3.3.3 延河流域淤地坝现状  58-60
第四章 水土保持生态建设引起流域水沙变化及预测  60-83
  4.1 延河流域水沙关系分析  60-65
    4.1.1 延河流域水沙变化  60
    4.1.2 延安站水沙变化  60-65
      4.1.2.1 年输沙量与年径流量关系分析  61-62
      4.1.2.2 水沙变化的基本特征与时段划分  62
      4.1.2.3 水沙变化规律分析  62-64
      4.1.2.4 降雨产流产沙模型  64-65
      4.1.2.5 水沙变化定量分析  65
  4.2 主要支流水文站的水沙变化分析  65-74
    4.2.1 概况  65-66
    4.2.2 各站水沙变化  66-68
    4.2.3 水沙变化的基本特征与时段划分  68
    4.2.4 各站实测水沙变化  68-69
    4.2.5 各站典型年((1996)产流产沙的分析  69-70
    4.2.6 相似降雨次洪水对比分析  70-71
    4.2.7 降雨产流产沙模型  71-74
      4.2.7.1 降雨产流模型  71-73
      4.2.7.2 水土保持减水减沙效益定量分析  73-74
  4.3 流域植被建设的减沙效益分析  74-78
    4.3.1 小流域概况  74
    4.3.2 坡面径流小区  74-78
      4.3.2.1 植被变化对径流小区汛期产流的影响  75-76
      4.3.2.2 植被变化对径流小区汛期产沙的影响  76
      4.3.2.3 产流产沙与植被度的相关分析  76-77
      4.3.2.4 流域植被建设及土地利用变化  77
      4.3.2.5 植被建设对流域产流产沙的影响  77-78
    4.3.3 不同尺度流域减沙效果对比分析  78
  4.4 不同尺度流域林草覆被率减沙效果分析  78-81
    4.4.1 林草覆被率与减沙效益的计算方法  78-80
    4.4.2 延河流域(2001-2020 年)植被建设减蚀效益  80-81
      4.4.2.1 延河流域2000 年侵蚀模数计算  80
      4.4.2.2 延河流域(2001-2020)20 年植被建设减少侵蚀量  80
      4.4.2.3 三个水土流失分区(2001-2020)20年植被建设减少侵蚀量  80-81
  4.5 小结  81-83
第五章 延河流域生态建设与土地利用变化及其预测  83-93
  5.1 土地利用动态及其预测技术思路  83-85
    5.1.1 马尔可夫预测原理及方法  83-84
    5.1.2 土地利用预测技术思路  84-85
  5.2 延河流域土地利用动态  85-87
    5.2.1 研究方法  85-86
    5.2.2 延河流域土地利用动态分析  86-87
  5.3 延河流域土地利用预测  87-92
    5.3.1 延河流域土地利用马尔可夫预测  87-89
    5.3.2 考虑退耕还林草影响的延河流域土地利用马尔可夫预测  89-92
      5.3.2.1 生态建设和退耕还林(草)工程对延河流域土地利用的影响  89-90
      5.3.2.2 考虑生态建设和退耕还林(草)影响的马尔可夫预测  90-92
  5.4 小结  92-93
第六章 基于生态建设的延河流域淤地坝规划布局  93-106
  6.1 延河流域淤地坝规划方法和技术思路  93-95
    6.1.1 规划方法  93
    6.1.2 规划技术路线  93-95
  6.2 不考虑退耕还林的延河流域淤地坝建设规模和规划  95-103
    6.2.1 流域沟道特征与建坝条件评价  95-97
    6.2.2 淤地坝建设现状及评价  97
    6.2.3 沟道坝系建设的指导思想和原则  97-98
      6.2.3.1 沟道坝系建设的指导思想  97
      6.2.3.2 淤地坝建设原则  97-98
    6.2.4 淤地坝工程规划目标  98
    6.2.5 坝系工程建设规模和规划  98-103
      6.2.5.1 单坝设计标准及枢纽组成  98-99
      6.2.5.2 骨干坝建设规模  99-101
      6.2.5.3 中小型淤地坝建设规模  101-102
      6.2.5.4 淤地坝工程总规模  102
      6.2.5.5 淤地坝实施进度安排  102-103
  6.3 考虑退耕还林的延河流域淤地坝建设规模和规划  103-104
    6.3.1 依据减沙目标确定流域淤地坝需求规模  103
    6.3.2 流域总侵蚀量的确定  103
    6.3.3 退耕还林减少的侵蚀量对应的淤地坝规模确定  103-104
    6.3.4 考虑水土保持生态建设的流域淤地坝坝系布局调整  104
  6.5 考虑退耕还林的流域淤地坝规划可行性论证  104
  6.6 小结  104-106
第七章 结论与展望  106-110
  7.1 延河流域水土保持生态建设引起的水沙变化及预测  106-107
  7.2 延河流域土地利用动态及其预测  107-108
  7.3 基于水土保持生态建设的延河流域淤地坝规划布局研究  108-109
  7.4 有待完善的几个问题  109-110
参考文献  110-116
致谢  116-118
作者简介  118-119
附表  119-122
附图  122

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中图分类: > 农业科学 > 农业基础科学 > 土壤学 > 水土保持
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