1981年因故停测,后于1986年恢复观测,但站址下迁,控制面积626km2。鉴于皇甫川大规模治理始于1980年以后,为比较准确的分析皇甫川流域的径流泥沙来源,选取受人类活动影响较小的资料系列(1960~1979年),将皇甫川以上分为沙圪堵站控制区和沙圪堵以下、十里长川至皇甫站两部分进行资料统计与计算。根据计算结果,来自沙圪堵以上的水量占皇甫站总来水量的44.7%,沙量占皇甫站总来沙量的51.7%,来自沙圪堵至皇甫川及十里长川的来水来沙量分别占总来水来沙量的55.3%和48.3%。另据长滩水文站不完整的水文资料(1986~1994年)统计,来自长滩以上的水量占皇甫站对应总来水量的8.5%,沙量占皇甫站对应总来沙量的15.9%,同期来自沙圪堵以上的水量占皇甫站总来水量的40.5%,沙量占48.6%,则来自沙圪堵、长滩至皇甫区间的来水来沙量分别占皇甫站总来水来沙量的51.0%和35.5%,说明皇甫川的径流主要来自沙圪堵、长滩至皇甫区间,其次是沙圪堵以上;泥沙主要来自沙圪堵以上,其次是沙圪堵、长滩至皇甫区间。来自长滩以上的水沙量较少。
3.2 坡面与沟道径流泥沙来源分析 小流域是水土流失从坡面至沟道发生发展的基本单元。皇甫川小流域侵蚀地貌与丘(一)区其他小流域很类似,也是以现代沟缘线为界分为沟间地和沟谷地两大区,流域平均沟壑密度为4.2km/km2,沟间地坡度一般小于25°,沟谷地突变,形成大于45°的沟坡。根据黄委会绥德科学试验站郝建忠等人1991年对绥德、米脂、子洲、离石等8条小流域资料分析,求得流域沟壑密度同沟谷地占流域面积比例的关系式为:F1=35.8+1.576Gm式中:F1为沟谷地占流域面积的比例,(%);Gm为流域沟壑密度(km/km2)。 由上式求得皇甫川流域沟谷地占流域面积的比例为42.4%,相应沟间地所占比例即为57.6%。 根据韭园沟和王家沟的小区观测资料,求得两流域沟间地平均径流模数为17133.5m3/km2,沟谷地平均径流模数为38367.5m3/km2;两流域沟间地平均输沙模数为9551t/km2,沟谷地平均输沙模数为26547.5t/km2。假定皇甫川流域沟谷地与沟间地的径流模数和输沙模数之比(亦即侵蚀模数之比)和韭园沟、王家沟的平均值之比一致,通过联解沙量平衡方程组,即可求得皇甫川流域不同地貌类型径流泥沙来源,见表2。可见,皇甫川流域沟谷地是径流、泥沙的主要来源区,沟谷地产流量占流域总产流量的62.2%,沟谷地产沙量占流域总产沙量的67.2%,其径流、输沙模数分别是流域径流、输沙模数的1.5倍和1.6倍,是沟间地的2.2倍和2.8倍。1956~1998年,皇甫流域年均径流量为15360万m3,其中沟谷地来水量为9554万m3,沟间地来水量为5806万m3;年均输沙量5050万t,其中沟谷地来沙量为3394万t,沟间地来沙量为1656万t。 表2 皇甫川流域不同地貌类型径流泥沙来源计算成果(1956~1988年) | 控制面积/km2 | 年均径流量/万m3 | 年均径流模数/(m3/km2) | 沟谷地径流模 数/(m3/km2) | 沟间地径流模数/(m3/km2) | 3199 控制面积/km2 3199 | 15360 年均输沙量/万t 5050 | 48015 年均输沙模数/(t/km2) 15786 | 70486 沟谷地输沙模数/(t/km2) 25005 | 31498 沟间地输沙模数/(t/km2) 8998 |
3.3 不同出露岩层产粗沙量估算 皇甫川流域是黄河中游河龙区间粗沙的主要来源区。根据景可等人利用粒度分析法的研究成果,皇甫川流域基岩、黄土及风沙产粗沙平均量分别占年均产粗沙总量的69.5%、30.4%和0.1%。皇甫川流域多年粗泥沙平均来量为2970万t,则基岩、黄土及风沙产粗沙量多年平均分别为2064.1万t、902.9万t和3.0万t,见表 3。 另据徐建华等人的最新研究成果[2],皇甫川流域主要产沙地层为砒砂岩,其次为黄土,风积沙地层产沙较少。其面积分别占流域面积的54.9%、28.3%和16.8%,而产沙量却分别占总产沙量的71.5%、27.2%和1.3%,则砒砂岩、黄土及风积沙产粗沙量多年平均分别为2123.6万t、807.8万t和38.6万t。因此,砒砂岩(基岩)地层应成为皇甫川流域今后 | 表3 皇甫川流域岩层产粗泥沙量估算(单位:万t) | 岩层 | 基岩 | 黄土 | 风沙 | 合计 | 多年平均产粗沙量 占总(%) | 2064.1 69.5 | 902.9 30.4 | 3.0 0.1 | 2970.0 100 |
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治理的重中之重。二者相比,主要研究结论基本相同。虽然风沙产沙量差别较大,但仍属同一数量级。
4 流域水沙变化趋势分析
4.1 降雨变化趋势 皇甫川流域多年平均(1954~1998年)汛期降雨量占年降雨量的比重达79.5%,7+8月降雨量占年降雨量的比重达54.3%以上。从各年代的降雨量变化情况看,以1969年前作为基准期,70、80、90年代均有不同程度的减少。以年降雨为例,减少百分比分别为8.6%、15.7%和2.3%,80年代减少百分比最大。此外,流域90年代降雨比80年代有所增加,年、汛期及7+8月降雨量增幅分别为15.9%、8.2%和3.0%。
4.2 径流变化趋势 皇甫川流域多年平均汛期径流量占年径流量的比重为82.0%,7+8月径流量占年径流量的比重为46.9%。从各年代径流量变化情况看,以1969年前作为基准期,70、80、90年代年径流量减少的百分比分别为16.4%、39.6%和53.1%。90年代径流量比基准期减少的百分比均在40%以上;7+8月径流量比基准期减少了42.8%,比70年代减少47.8%,比80年代减少31.5%。
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