王茂沟流域概况、下垫面状况

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1、2 研究区概况 2 研究区概况研究区概况 2.1 典型小流域的选择典型小流域的选择 黄土高原是中国四大高原之一， 也是世界上著名的大面积黄土覆盖高原。 黄土丘陵沟壑区总面积为 21.78km2，占黄土高原总面积的 33.89%。而黄土丘陵沟壑区的水土流失面积为 20.33 km2，占黄土丘陵沟壑区总面积的 93.34%【41】。黄土丘陵沟壑区是我国水土流失最严重的地区，也是世界上水土流失最严重的地区之一，更是黄河泥沙的主要来源区。尤其是黄土丘陵沟壑区第一副区，土壤侵蚀模数达到 10000t/（km2.a） ，局部地区可以达到 3000040000 t/（km2.a） 。严重的水土流失引起了国务

2、院和有关部门的高度重视，投入了大量的人力、 物力来研究如何治理水土流失。 大量的研究和人民群众长期的生产实践证明，淤地坝能够有效地拦截沟道及坡面泥沙，并且能够滞洪和淤地，这一独特的沟道水土保持措施，在滞洪、拦泥和淤地中发挥了极其重要的作用。 王茂沟流域早在 1953 年就被列为水土保持试验、示范流域，1983 年又被列为国家重点流域，进一步开展治理。在长达 60 年的治理研究过程中，王茂沟流域坝系建设经过了试验示范阶段、坝系发展阶段、巩固提高阶段、相对稳定阶段的发展，到目前为止王茂沟流域淤地坝系已经处于基本稳定状态， 国内专家及学者， 也在王茂沟流域进行了大量的研究。因此选择王茂沟流域作为研究

3、流域是具有较强的典型性和代表性。 2.2 地理位置地理位置 王茂沟小流域是黄河水利委员会绥德水保站试验性治理小流域之一， 也是我国最早的治理试验小流域之一【42、43】。王茂沟小流域位于陕西省绥德县县城城北约 5km 处，是无定河中游左岸的支沟韭园沟的一条二级支沟，海拔约 9401200m，地理位置介于东经11020261102246，北纬 373413373603，流域面积 5.97km2，主沟长度 3.75km，流域平均宽度 1.46km，沟道平均比降 2.7%。 图 2-1 研究区地理位置图 Fig.2-1 The location of study area 王茂沟流域王茂沟流域 三维

4、空间图三维空间图 王茂沟流域 王茂沟流域地王茂沟流域地 理位置示意图理位置示意图 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2.3 自然概况自然概况 2.3.1 地形地貌地形地貌 王茂沟小流域属于黄土丘陵沟壑区第一副区， 地面主要由基岩和土状堆积物两部分物质构成。基岩主要是三叠纪砂页岩，部分沟道两侧可以看见高几米到几十米不等的岩壁。在沟坡下分布较少的紫红色粘土构成了土状堆积物。 黄土是此地区的主要土种， 黄土的这种有机质含量低、土质疏松、抗蚀能力差的特性决定了，黄土是此地区被侵蚀的主体。 流域内地表破碎，流域内地貌复杂，以梁峁为主，沟壑纵横，属于典型的黄土丘梁沟壑地貌。

5、土壤侵蚀以剧烈侵蚀为主，土地类型多样。通过 DEM 图（见图 2- 2）量算，王茂沟小流域坡度组成见表 2- 1，坡度分级图见图 2- 3。 表 2- 1 王茂沟流域坡度分类表 Tab.2- 1 Classification of ground slope in Wangmaogou watersheds 坡度 35 所占比例（%） 1.5 1.7 6.3 24.0 32.1 34.4 图 2- 2 王茂沟流域数字高程图 图 2- 3 王茂沟流域地面坡度分类 Fig.2- 2 The DEM in Fig.2- 3 Classification of ground slope in Wangm

6、aogou watersheds Wangmaogou watersheds 2.3.2 气象水文气象水文 王茂沟流域属于温带半干旱大陆季风气候，四季分明，温差较大，日照充足。春季干燥多风，夏季炎热，秋季凉爽，冬季严寒， 根据多年的观测资料统计显示，年平均气温8C，最低气温- 27C，最高气温 39C，日温差 29C 左右；多年平均无霜期 150190d；水面蒸发量最大 1600mm/a，平均 1519mm；风向除了汛期多为东南风外，其余月份都是西北风，风速最大为 40m/s，自然灾害频频发生。 a 降水降水 根据绥德水土保持试验研究站多年实测资料统计，年平均降水量为 475.1mm，年际变P

7、DF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2 研究区概况 化比较大，降水量最大发生在 1964 年多达 735.3mm，最小发生在 1956 年仅 232mm，两者相差了 2 倍多。年内分配极不平衡，79 月降水量能够占到全年降雨量的 64%之多，且特点为暴雨，历时短，强度大，灾害严重。 b 径流径流 根据王茂沟沟口把口站 19542000 年的实测资料统计分析，王茂沟小流域多年平均径流量 275 万 m3，平均径流深 39.2mm。降水的多少影响着径流的大小，1977 年是丰水年，年径流总量 1476 万 m3， 1955 是枯水年，年径流总量仅有 108 万 m3。径

8、流主要来源于降雨所产生的洪水，79 三个月的径流总量能够占到全年径流总量的 60%以上，多年平均流量 0.020.06m3/s。 c 泥沙泥沙 王茂沟小流域的泥沙主要来源于沟道和滑坡崩塌带来的松散堆积物。 风力侵蚀带来了大量的松散物质，在重力侵蚀的作用下，坡面剥蚀不断加剧，沟道和坡面松散堆积物不断积累，一遇暴雨，洪水携带大量固体物质倾泻而下。根据绥德水土保持试验研究站统计资料，王茂沟多年平均输沙量 5.91 万 t，最大年输沙量 95.9 万 t（1977 年） 。 2.4 社会经济状况社会经济状况 据调查资料显示，截至 2009 年底，流域共有户数 210 户，人口 852 人，人口密度为1

9、43人/km2， 总劳动力为309人。 流域总土地面积809hm2， 耕地248.1hm2， 人均耕地0.29hm2。统计近几年的粮食产量数据，流域人均粮食产值为 375.4kg。 流域主要经济是农业生产， 据统计， 2009 年流域农业生产值 31.6 万元， 人均收入 830元，经济水平低下。 2.5 土壤侵蚀情况土壤侵蚀情况 a 土壤侵蚀方式土壤侵蚀方式 王茂沟小流域土壤侵蚀以水力侵蚀为主，在沟谷地，伴有重力侵蚀。水力侵蚀又可以分为雨滴溅蚀、细沟侵蚀、沟蚀、和洞穴侵蚀。在梁峁坡顶，由于坡面平缓、地表径流少，主要是雨滴溅蚀。细沟侵蚀以梁峁坡面为主，沟蚀主要发生在流域内的沟道和沟头地段，洞穴

10、侵蚀多发生在地表松散、 地表径流充足且有足够表流渗入的谷头。 重力侵蚀经常发生在沟谷边坡，侵蚀形态主要有滑坡、崩塌、泄溜等，侵蚀多发生在沟谷、沟缘断面。 b 土壤侵蚀特点土壤侵蚀特点 由于受到水力侵蚀和重力侵蚀的双重作用，王茂沟梁峁地带由面蚀向细沟侵蚀演变，并发展成切沟，进一步形成冲沟。冲沟形成以后，切面切割进一步加剧，地面坡度会越来越陡，重力侵蚀进一步加剧。 c.土壤侵蚀强度划分土壤侵蚀强度划分 土壤侵蚀强度的划分，是根据利用形态和成因相结合的原则。按侵蚀形态分布规律、现有治理措施的布局、侵蚀地貌的差异，把地貌划分成两个区域，再根据治理措施和侵蚀PDF 文件使用 “pdfFactory Pr

11、o“ 试用版本创建 模数作为侵蚀强度的示意指标进行划分，划分为微度侵蚀区、轻度侵蚀区、中度侵蚀区、强度侵蚀区、极强度侵蚀区及剧烈侵蚀区共六个区域。 （1）微度侵蚀区（） ：年侵蚀模数在 1000t/km2以下，面积为 0.42km2，占总面积的 7.4%，分布在主沟及支沟的坝地等区域。 （2）轻度侵蚀区（） ：年侵蚀模数在10002500 t/km2之间，面积 1.49km2，占总面积的 26.3%，主要分布在沟间地内的水平、隔坡梯田及坡度小于 10的坡面。 （3）中度侵蚀区（） ：年侵蚀模数在25005000 t/km2之间，面积 0.66km2，占总面积的 11.6%，主要分布在有治理措施

12、的谷坡地、未治理坡地、覆盖度比较小的林草地。 （4）强度侵蚀区（） ：年侵蚀模数在50008000 t/km2之间，面积 1.93km2，占总面积的 34.0%，主要分布在有治理措施的坡度大于 15的荒坡地。 （5）极强度侵蚀区（） ：年侵蚀模数在800015000 t/km2之间，面积 1.10km2，占总面积的 19.4%，主要分布在沟间地没有治理的坡面下部。 （6）剧烈侵蚀区（） ：年侵蚀模数在1500037000t/km2之间，面积 0.09km2，占总面积的 1.6%，主要分布在没有治理的谷坡和各级沟道上游及源头。王茂沟小流域土壤侵蚀强度分布图见图 2- 4。 图 2- 4 王茂沟流

13、域土壤侵蚀分布图 Fig.2- 4 The distribution of soil erosion intensities in Wangmaogou watersheds PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 3 王茂沟流域淤地坝系演变历史与流域下垫面调查 5 3 王茂沟流域淤地坝系演变历史与流域下垫面调查王茂沟流域淤地坝系演变历史与流域下垫面调查 3.1 调查方法调查方法 在确定了典型流域的基础上，通过查阅文献、走访群众、实地测量等方式进行调查。 查阅资料主要是针对历史上在哪个时期修建了哪些淤地坝， 这些淤地坝又在哪个时期哪场暴雨中被冲毁或者被损坏， 损坏后是

14、否进行了重新修建等内容。 由于当时的试验条件较差，技术较落后，文字资料比较少，因此只能从现有的期刊、水土保持成果汇编及刊印的书本入手进行资料收集。 在资料的收集与查阅过程中与黄河上中游管理局及绥德水保站等单位合作，查阅有关淤地坝资料及暴雨洪水资料。 群众走访主要是针对历史上没有文字记载， 但事实上发生过较大洪水而且对淤地坝产生了重大影响的事件进行走访， 主要调查洪水演进过程、 水毁程度及发生水毁的原因等情况。 实地测量主要针对王茂沟小流域现存淤地坝工程运行情况、 经受 2012 年 7 月 15 日的暴雨考验后的完好状况进行测量，包括坝高、控制面积、淤满程度、损坏情况等内容。 典型流域的调查包

15、括了流域地理位置、地形地貌、降雨、土壤、植被、土地利用、社会经济、坝系空间布局、坝系工程建设过程与现状、坝系工程安全问题及原因等。对历史洪水的调查包括了降雨量、降雨历史、降雨过程、溃坝情况及原因等。 3.2 王茂沟流域淤地坝演变历史与现状王茂沟流域淤地坝演变历史与现状 3.2.1 演变历史演变历史 王茂沟流域作为水土保持试验、示范流域，又作为国家重点流域，从 1953 年就开始了淤地坝建设与研究工作。该流域从 1953 年在流域沟口修建第一座沟淤地坝开始，到目前为止，经过了近 60 年的建设，经历了坝系初建阶段，坝系改（扩）建阶段，坝系调整阶段， 最后到达坝系的相对稳定阶段。 基本上每个阶段都

16、有新建淤地坝或者修整与加固加高淤地坝，也有部分淤地坝被洪水冲毁。 （1） 坝系初建阶段（19531963 年） 这一阶段属于探索阶段，依据“全面规划，因地制宜，小型为主，小多成群，上蓄下种” 的原则进行布设和应用， 淤地坝采用 5 年一遇暴雨洪水进行设计， 初步建成了以防洪、拦泥、淤地为目的的淤地坝系。 1953 年，首先在主沟沟口修建了一座中型淤地坝王茂沟 1 号坝，开始了以治沟修坝为主的综合治理。该坝建成后，当年汛期就已淤满；计划于 1954 年进行扩建，但是受到了地形条件的限制，坝体不能再进一步加高，于是在王茂沟中游修建 2 号淤地坝，用来替代 1 号淤地坝的拦蓄作用，实行上坝滞洪拦泥，下坝种植的“上蓄下种”思想。与此同时，各支沟也相继节节修坝，干支沟的建坝顺序