黄土丘陵区雨强对水流含沙量的影响.pdfVIP

第74 卷第9 期 地 理 学 报 Vol.74, No.9 2019 年9 月 ACTA GEOGRAPHICA SINICA September, 2019 黄土丘陵区雨强对水流含沙量的影响 1 2, 3 4 刘晓燕 ，刘昌明 ，党素珍 （1. 黄河水利委员会，郑州450003 ；2. 中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101； 3. 北京师范大学，北京 100875；4. 黄河水利委员会黄河水利科学研究院，郑州450003 ） 摘要：以黄土丘陵区的3 个典型小流域为重点对象，基于不同时期实测的1300多对雨强和含 沙量数据，分析了不同空间尺度情况下的雨强—沙峰含沙量关系。结果表明：在峁坡尺度上， 含沙量总体上随雨强的增大而增大；但在既有峁坡、也有沟坡的各级流域尺度上，无论流域层 级高低或面积大小，雨强对含沙量的影响均存在明显的阈值现象，当雨强超过该阈值后，洪水 含沙量不再随雨强增大而增大。雨强阈值随林草覆盖程度增大而增大，如研究区在1956- 1969 年下垫面情况下的雨强阈值为10~ 15 mm/h 、1990- 1997年为20 mm/h ，目前估计达40 mm/h 。由 于流域尺度上雨强大于10~ 15 mm/h 的降雨几乎每年都有发生、20 世纪50-80 年代的林草植被 变化不大，加上黄土丘陵区产沙主要靠坡面水流对地表土壤的冲刷，而贴地表水流的流速不会 随流量的增大而无限增加等原因，形成了20 世纪90 年代以前黄土区支流的年最大含沙量基本 稳定的现象。 关键词：黄土高原；黄土丘陵区；雨强；含沙量；影响 DOI: 10.11821/dlxb201909002 1 引言 含沙量、输沙量、流量和洪量是黄土高原洪水的主要特征指标，其中含沙量不仅是 洪水的特征指标、计算输沙量的关键参数，还与输沙模数一起共同构成流域产沙强度的 表征指标，因此备受人们的关注。目前，有关黄土高原洪水含沙量的研究主要涉及3 个 [1-4] [5] 方面：① 高含沙水流的形成和输移过程 、高含沙水流的侵蚀 （冲刷）力 和高含沙 [2-3, 6] 水流在黄土高原的空间分布特点 ；② 土壤粒径组成、植被盖度、坡长、沟壑密度、 [7- 12] [6, 12- 18] 汇流面积和坝库等下垫面要素对含沙量的影响 ；③ 降雨对含沙量的影响 。在雨 2 强与产沙的关系方面，以 “侵蚀模数≤ 1 t/km ”为标准，周佩华等提出了可产沙降雨的 [13-14] 雨强阈值 ，但针对的是产沙量，而非含沙量。 [17-18] 在雨强—含沙量的关系方面，现有文献多为室内试验成果 ，以原型黄土高原为研 2 究对象的文献很少。基于对径流小区 （面积60 m ）观测数据的分析，张旭昇等认为雨强 越大、产沙越多，雨强与含沙量的相关性较差的原因是降水侵蚀过程因下垫面不均一性 [12] 而出现