劉曉燕，董國濤，高云飛，夏潤(rùn)亮，孫　一，黨素珍

（1.黃河水利委員會(huì)，河南 鄭州　450003；2.黃河水利科學(xué)研究院，河南 鄭州　450003；3.黃河上中游管理局，陜西 西安　710021）

1　研究背景

1950年代初，黃秉維［1］將黃土高原劃分為9個(gè)土壤侵蝕類型區(qū)，其中的黃土丘陵溝壑區(qū)又劃分為5個(gè)副區(qū)。參考該成果及其后續(xù)成果［1-3］并結(jié)合近年實(shí)地考察可知，黃土丘陵區(qū)第五副區(qū)（以下簡(jiǎn)稱丘五區(qū)）主要分布在祖厲河流域和蘭州周邊地區(qū)、清水河中游、涇河支流馬蓮河上游、北洛河和無定河的源頭地區(qū)（圖1），面積5.3萬km2，尤以祖厲河-清水河-馬蓮河上游最為典型。

除莊浪河流域等蘭州以北地區(qū)外，丘五區(qū)水土流失總體上非常嚴(yán)重，1950—1970年代的侵蝕模數(shù)一般在5000～10 000 t/km2·a。在人類活動(dòng)較少的1954—1969年，潼關(guān)以上黃土高原年均入黃沙量約19.8億t（其中丘五區(qū)2.88億t），還原同期水庫攔沙量0.96億t/a后（其中丘五區(qū)0.11億t/a），則丘五區(qū)多年平均入黃沙量占同期黃土高原入黃沙量的14.4%。

迄今，有關(guān)黃土高原水土流失的研究主要集中在黃土丘陵第一～第三副區(qū)和黃土高塬溝壑區(qū)。對(duì)于丘五區(qū)和丘四區(qū)，雖然在典型支流水沙變化原因方面取得了一些認(rèn)識(shí)［4-6］，但對(duì)其產(chǎn)沙機(jī)制關(guān)注很少。本文擬從丘五區(qū)的氣候和下墊面特點(diǎn)入手，分析其泥沙來源、產(chǎn)沙特點(diǎn)及其影響因素，力圖揭示其產(chǎn)沙機(jī)制。

2　基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及研究區(qū)概況

2.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集與處理本文采用的降雨、蒸發(fā)、徑流和泥沙數(shù)據(jù)均來自黃河水文年鑒或黃河水文數(shù)據(jù)庫。采用的淤地壩及其攔沙量數(shù)據(jù)來自相關(guān)市縣的水保部門。

圖1　黃土丘陵溝壑區(qū)第五副區(qū)分布

為便于產(chǎn)洪產(chǎn)沙機(jī)制分析，借鑒徑流系數(shù)的含義，引入產(chǎn)洪系數(shù)和產(chǎn)沙指數(shù)的概念［7］，本文中它們是指流域內(nèi)單位降雨在單位面積上的產(chǎn)洪能力或產(chǎn)沙能力。產(chǎn)洪系數(shù)和產(chǎn)沙指數(shù)概念的引入，可使不同流域在相同降雨條件的產(chǎn)洪或產(chǎn)沙量有共同的比較基準(zhǔn)。計(jì)算公式分別為：

式中：FRi為產(chǎn)洪系數(shù)；Si為產(chǎn)沙指數(shù)，t/（km2·mm）；W為汛期（6—9月）洪量，可利用“枯季徑流法”計(jì)算得到，即“6—9月實(shí)測(cè)徑流量之和-（4×年內(nèi)最枯月徑流量）”，m3；Ws為年輸沙量，t；Ae為流域的易侵蝕區(qū)面積，指剔除流域內(nèi)地面坡度小于3°的河川地和平原區(qū)以及城鎮(zhèn)建設(shè)用地和石山區(qū)后的山丘區(qū)土地面積（km2），實(shí)際主要由不同植被蓋度的林草地（荒草地）坡耕地和梯田組成，是流域洪水泥沙的主要來源地；P25為日降雨大于25 mm的年降雨總量，mm。

大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，黃土高原大多數(shù)降雨并不產(chǎn)流產(chǎn)沙，如天水呂二溝1945—1975年共降雨1226次，其中的產(chǎn)流降雨僅82次。王萬忠［8］發(fā)現(xiàn)，黃土地區(qū)日降雨達(dá)到25 mm時(shí)土壤侵蝕達(dá)到“強(qiáng)度”標(biāo)準(zhǔn)。分別采用日降雨大于10、25和50 mm的年降水量等降雨指標(biāo)，劉曉燕［9］分析了流域尺度上林草覆蓋率與產(chǎn)沙指數(shù)的響應(yīng)關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用“日降雨大于25 mm的年降水總量（P25）”計(jì)算產(chǎn)沙指數(shù)時(shí)關(guān)系曲線的相關(guān)程度更高，并考慮到黃土高原水土流失區(qū)洪量和沙量的高度相關(guān)性［10］，因此本文采用P25作為可致流域產(chǎn)洪產(chǎn)沙的高效降雨指標(biāo)。

產(chǎn)沙模數(shù)是指流域單位面積的多年平均產(chǎn)沙量，單位t/（km2·a）。其中，產(chǎn)沙量是指通過流域出口斷面的泥沙總量［11］，是土壤侵蝕在流域把口斷面的響應(yīng)。利用空間分辨率為2.1 m的衛(wèi)星遙感影像，提取了相關(guān)支流2012年梯田面積；利用空間分辨率為8 km的衛(wèi)星遙感影像，獲取了相關(guān)支流1982—2017年植被歸一化指數(shù)（NDVI）。

本文所謂的“林草植被”，是草、灌、喬木的統(tǒng)稱，在丘五區(qū)實(shí)際上主要為草本植物，零星分布小灌木。利用空間分辨率為30 m的衛(wèi)星遙感影像，通過土地利用分析和植被蓋度分析，獲取了相關(guān)支流1978、1998、2010和2013年的林草植被蓋度和林草植被覆蓋率。其中，林草植被蓋度是丘陵區(qū)林草地（含荒草地）的植被蓋度，即林草葉莖正投影面積占林草地面積的比例；林草植被覆蓋率的含義與“森林覆蓋率”相似，它是易侵蝕區(qū)內(nèi)的草灌喬葉莖正投影面積占易侵蝕區(qū)面積的比例［7］，以從水土流失角度凸顯黃土高原的自然植被特點(diǎn)。

表1　丘五區(qū)的降雨特征及其與其它地區(qū)比較

2.2氣候特點(diǎn)丘五區(qū)主要分布在降雨量少、暴雨不多的黃土高原西北部。該區(qū)年均降雨量為250～400 mm，水面蒸發(fā)量900～1400 mm。與黃河中游的其它類型區(qū)相比，丘五區(qū)的降雨相對(duì)“溫和”：1966—2014年，在參與統(tǒng)計(jì)的2270個(gè)站年中，丘五區(qū)大暴雨和暴雨的發(fā)生幾率分別為0.7%和16.7%，日降雨量大于50 mm和100 mm的年降雨總量分別只有12.2 mm和0.8 mm（指面平均雨量），遠(yuǎn)低于河龍區(qū)間和涇河流域的平均水平，見表1。

2.3下墊面特點(diǎn)

（1）土壤特點(diǎn)。丘五區(qū)地表土壤主要為黏性較弱的沙化黃土、灰鈣土或灰褐土，土質(zhì)疏松，厚度50～200 m不等，表層風(fēng)蝕嚴(yán)重，因此，丘五區(qū)也被稱為風(fēng)蝕沙化丘陵區(qū)。河谷中偶見第三紀(jì)紅土，但鮮見基巖出露。據(jù)實(shí)測(cè)資料，該區(qū)河流的懸移質(zhì)中值粒徑為0.015～0.025 mm，局部達(dá)0.025～0.035 mm，較河龍區(qū)間的懸移質(zhì)細(xì)，與渭河流域接近。

（2）植被特點(diǎn)。降雨條件顯然是決定自然植被蓋度和類型的關(guān)鍵因素。許炯心［12］統(tǒng)計(jì)分析了黃土高原各地的自然植被初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）與當(dāng)?shù)啬昃涤炅康年P(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與降雨量為450 mm的地區(qū)相比，降雨量250 mm地區(qū)的NPP只有前者的1/7。因此，受氣候條件和立地條件限制，丘五區(qū)的林草植被總體較差，1970年代末的植被蓋度一般不足30%。2007—2009年以后，隨著封禁政策持續(xù)推進(jìn)，加之農(nóng)村常住人口減少和經(jīng)濟(jì)環(huán)境改善，丘五區(qū)植被也明顯改善，但植被現(xiàn)狀仍與黃土高原東部和南部存在較大差距（圖2）。2012年以來，丘五區(qū)的林草植被蓋度大體穩(wěn)定在38%～44%，而河龍區(qū)間黃土丘陵區(qū)已達(dá)55%～80%；植被類型以草本植物為主。

圖2　丘五區(qū)1982—2017年植被變化

（3）地形特點(diǎn)。2010年以來，筆者曾數(shù)十次考察黃土高原，通過大量觀察和比較，認(rèn)為丘五區(qū)的地形特點(diǎn)可總結(jié)為：周邊是地表“光滑”的黃土梁或峁，中部是黃土盆地（或稱掌地）或沿河階地（但各地的盆地面積相差很大），見圖3。因丘五區(qū)大多暴雨較少、但風(fēng)力侵蝕甚強(qiáng)烈［1］，因此周邊黃土丘陵的侵蝕溝不太發(fā)育，地表顯得非常“光滑”，這與陜北黃土丘陵的“破碎”形成了鮮明對(duì)照。與黃土高塬溝壑區(qū)相似，丘五區(qū)的盆地（掌地）也由平原和深溝組成，其河（溝）床也普遍表現(xiàn)出陡然下切的現(xiàn)象、且無基巖出露。總體上看，丘五區(qū)大體上是黃土丘陵溝壑區(qū)和黃土高塬溝壑區(qū)的結(jié)合產(chǎn)物，擁有山丘坡溝系統(tǒng)和塬區(qū)坡溝系統(tǒng)等兩個(gè)子系統(tǒng)，但其“山丘坡溝系統(tǒng)”的峁邊線沒有黃土丘陵第一和第二副區(qū)那樣明顯。

圖3　丘五區(qū)的典型地形

（4）社會(huì)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)。黃秉維［1］1955年在描述丘五區(qū)的特征時(shí)寫道：丘五區(qū)“墾殖指數(shù)低，有一些輪荒地，畜牧有相當(dāng)比重”，這與筆者近年實(shí)地考察看到情景基本一致。因雨水蓄存能力差，丘五區(qū)的黃土丘陵坡面主要有荒草地（偶有零星人工喬木）和梯田兩種土地利用類型，坡耕地不多；盆地或階地是村鎮(zhèn)集聚地和主要的農(nóng)業(yè)耕作區(qū)。目前，雖有一些偏遠(yuǎn)山區(qū)實(shí)施了移民搬遷，但禁牧力度總體不高。多次實(shí)地考察期間，時(shí)常看到成群的羊兒在山上啃草，這是當(dāng)?shù)刂脖粻顩r較差的社會(huì)因素。此外，因地表徑流不僅量少，且多為苦咸水，位于丘五區(qū)的清水河和祖厲河流域都在河川臺(tái)地上大力發(fā)展揚(yáng)黃灌溉；相比之下，馬蓮河上游和北洛河源頭區(qū)的灌溉面積極小。

3　流域泥沙來源

大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，日降雨大于25 mm的降雨是導(dǎo)致黃土高原產(chǎn)洪產(chǎn)沙的高效降雨［8-9］。然而，在年降雨量250～400 mm的丘五區(qū)，日降雨大于25 mm和50 mm的年總雨量不足河龍區(qū)間的1/2和1/3，大暴雨更少（表1）。因此，即使當(dāng)?shù)攸S土丘陵坡面上的植被較差，也鮮見細(xì)溝發(fā)育（圖4），說明坡面侵蝕強(qiáng)度不大。2017年6—8月，清水河折死溝流域下游經(jīng)歷了7次大雨或暴雨，但實(shí)測(cè)的坡面含沙量不足200 kg/m3。

圖4　丘五區(qū)的黃土丘陵

圖5　丘五區(qū)的河道

研究表明，黃土丘陵溝壑區(qū)坡面徑流下溝可使溝谷產(chǎn)沙量增大50%左右［10，13］。不過，因黃土丘陵第五副區(qū)的坡面更不利于降雨入滲，故下溝徑流量的比例更大。因此，在坡面來水和盆地自產(chǎn)徑流的共同作用下，盆地和階地的溝（河）岸和溝（河）床成為流域泥沙的重要來源地。丘五區(qū)盆地溝（河）內(nèi)的水力侵蝕和重力侵蝕均十分嚴(yán)重，其劇烈程度在黃土丘陵其它副區(qū)極為少見。近年實(shí)地考察期間，隨處可見因河道水流掏刷所導(dǎo)致的河岸崩塌和滑坡（圖3、圖5和圖6）。2017年9月，筆者從馬蓮河洪德斷面沿東川上行，在約4 km范圍內(nèi)，看到了12處大型滑坡，每個(gè)滑坡體都不少于1000 m3；從折死溝溝口上行，在不足2 km的河段內(nèi)，遇到3處體積約1000 m3的滑坡。

圖6　河岸崩塌

圖7　丘五區(qū)的潛蝕

丘五區(qū)坡面水流的入?yún)R，不僅有常見的支毛溝-干溝-河道方式，還有大量水流從兩側(cè)岸邊直接進(jìn)入河道，因跌水在河溝兩岸形成陡峭的邊壁（圖3和圖5）。在折死溝中游河段，周邊丘陵所產(chǎn)的洪水被盆地截留，之后從側(cè)向向河道排泄，導(dǎo)致近河灘地上形成大量與河道貫通的陷穴（圖7），成為當(dāng)?shù)厮η治g的重要方式——洞穴潛蝕。

一定量級(jí)的水流是河溝內(nèi)侵蝕產(chǎn)物被搬運(yùn)出流域的動(dòng)力，而流域的產(chǎn)沙強(qiáng)度取決于河溝內(nèi)的流量大小。由此推測(cè)，從小流域的毛溝、支溝和干溝，再到大中流域的河道，隨著匯入水量的增加，產(chǎn)沙強(qiáng)度必然逐步增加，該推斷得到了實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的證明。2001年前后，折死溝流域新建了26座淤地壩，利用各淤地壩控制面積和截止2015年底的攔沙量，點(diǎn)繪了每座淤地壩控制面積與其區(qū)內(nèi)產(chǎn)沙模數(shù)的關(guān)系（圖8），結(jié)果表明，淤地壩控制區(qū)的產(chǎn)沙模數(shù)隨單壩控制面積的增大而增加；榆中縣2005年汛前共建成中型淤地壩6座（單壩控制面積1.2～1.5 km2）、大型淤地壩2座（單壩控制面積3.5～4 km2），至2008年底，中型淤地壩均無淤積物，但大型淤地壩卻監(jiān)測(cè)到1萬m3/座的淤積量。

圖8　折死溝流域淤地壩控制區(qū)產(chǎn)沙模數(shù)與控制面積的關(guān)系

祖厲河流域幾乎全部位于丘五區(qū)，在揚(yáng)黃灌溉工程投運(yùn)前的1960—1968年，流域內(nèi)梯田很少、且無壩庫工程（即輸沙量近似等于產(chǎn)沙量）。表2是其1960—1968年不同河段的實(shí)測(cè)輸沙量、降雨量和產(chǎn)沙強(qiáng)度，其中產(chǎn)沙指數(shù)采用產(chǎn)沙模數(shù)除以P25得到，以反映相同降雨條件下的流域產(chǎn)沙強(qiáng)度。由表2可見，祖厲河上游的降雨量P25是下游的兩倍左右，但從上游到中游、再到下游，產(chǎn)沙模數(shù)和產(chǎn)沙指數(shù)卻越來越大。由此可見，河（溝）道對(duì)流域產(chǎn)沙的貢獻(xiàn)率相當(dāng)大，正如牛最榮所說［14］，祖厲河泥沙主要來自兩部分：一是流域坡面受雨水沖刷而形成的坡面侵蝕；二是水流沖擊黃土河岸造成兩岸崩塌而形成的河道侵蝕。

表2　祖厲河流域不同區(qū)域的產(chǎn)沙強(qiáng)度對(duì)比（1960—1968年）

清水河流域也是如此。清水河下游馬家河灣斷面以下屬干旱草原區(qū)，流域面積1465 km2，多年平均降雨量P25只有25 mm。1959—1970年（注：不含1962—1964年，因馬家河灣站同期缺測(cè)），馬家河灣和泉眼山站年均輸沙量分別為2972萬t和4939萬t，即馬家河灣至泉眼山區(qū)間輸沙模數(shù)達(dá)13 427 t/（km2·a）。這說明區(qū)間河道大量加沙。據(jù)實(shí)地觀測(cè)，該區(qū)間河道所加泥沙主要來自河岸崩塌。

丘五區(qū)各地丘陵與盆地的面積比例差別較大，河溝來沙占比也有所不同?；谒亮魇ё顕?yán)重、丘五區(qū)特征不太突出的祖厲河會(huì)寧以上1957—1972年降雨-產(chǎn)沙關(guān)系推算，祖厲河流域同期的面上來沙應(yīng)不超過4450萬t/a（含支毛溝的產(chǎn)沙量），但實(shí)際來沙6360萬t/a，說明河（溝）床產(chǎn)沙量可能占流域沙量的30%以上?；趫D8和流域把口斷面輸沙量推算，2001—2015年，折死溝黃土丘陵區(qū)的產(chǎn)沙模數(shù)只有1000 t/（km2·a）左右，但流域同期實(shí)際輸沙模數(shù)約3000 t/（km2·a）（還原水庫攔沙量后），說明河（溝）床產(chǎn)沙占比可能達(dá)2/3，該結(jié)論與卜崇德［15］的觀點(diǎn)基本一致。隨著周邊丘陵植被進(jìn)一步改善和越來越多梯田建成，雖然流域總產(chǎn)沙量會(huì)逐步降低，但河（溝）道產(chǎn)沙占流域沙量的比例將更高。

丘五區(qū)的泥沙來源特點(diǎn)與其“黃土丘陵區(qū)和黃土高塬區(qū)的結(jié)合產(chǎn)物”的地貌特征密切相關(guān)。在地處黃土高塬區(qū)的西峰南小河溝（流域多年平均降雨量544 mm，侵蝕模數(shù)4000 t/（km2·a）），溝床的瀉溜和沖刷量達(dá)流域產(chǎn)沙量的83%，塬面徑流集中下溝是溝床產(chǎn)沙的主要驅(qū)動(dòng)力［16］，這與丘五區(qū)的情況相似。不過，與黃土高塬區(qū)相比，由于周邊大面積黃土丘陵區(qū)的匯水，中部盆地的溝床所接納的徑流量更大，因此，盡管降雨量遠(yuǎn)小于南小河溝，但祖厲河和清水河丘五區(qū)的侵蝕模數(shù)卻高達(dá)6000～8000 t/（km2·a）。

4　影響產(chǎn)沙的下墊面因素

丘五區(qū)產(chǎn)沙動(dòng)力主要是周邊黃土丘陵所產(chǎn)的洪水。除降雨因素外，凡能夠削減丘陵產(chǎn)洪的因素，即為影響流域產(chǎn)沙的關(guān)鍵因素。

基于現(xiàn)有認(rèn)識(shí)，改善林草植被，能夠削減洪峰和洪量［17］。因此，周邊黃土丘陵的植被狀況是影響丘五區(qū)產(chǎn)沙的重要因素。采用文獻(xiàn)［9］同樣的數(shù)據(jù)處理方法，分別點(diǎn)繪了丘五區(qū)和丘一區(qū)～丘三區(qū)的林草覆蓋率與產(chǎn)沙指數(shù)的關(guān)系，結(jié)果見圖9。由圖9可見，在大空間尺度上，丘五區(qū)的林草覆蓋率～產(chǎn)沙指數(shù)關(guān)系與其它副區(qū)大體一致，或略偏下。

圖9　林草植被覆蓋率-產(chǎn)沙指數(shù)關(guān)系

圖10　折死溝流域降雨-產(chǎn)沙關(guān)系變化

基于圖9，在林草植被覆蓋率小于20%范圍內(nèi)，流域的產(chǎn)沙指數(shù)劇烈波動(dòng)。以折死溝流域?yàn)槔?970年代末林草覆蓋率為17.5%，2016年林草覆蓋率為21%，由圖10可見，較之1959—1967年，除受趙家樹水庫投運(yùn)影響的2012年外，其2008—2016年的降雨-產(chǎn)沙關(guān)系仍無顯著變化。

進(jìn)一步分析圖9表明，林草覆蓋率大于20%后，產(chǎn)沙指數(shù)將隨林草覆蓋率增大而迅速下降，林草覆蓋率大于60%后流域產(chǎn)沙即可基本遏制。目前，盡管丘五區(qū)林草狀況均較1970年代改善，但絕大部分地區(qū)林草覆蓋率仍只有16%～27%。

除林草植被外，梯田也是能夠削減河溝洪水的有效措施，進(jìn)而減少流域產(chǎn)沙。1970年代，祖厲河上中游的林草覆蓋率為16.3%、梯田占比5.4%；2014年，祖厲河上中游梯田占比達(dá)28.4%，林草覆蓋率達(dá)29.9%。隨著流域內(nèi)大規(guī)模梯田建成，加之植被改善，祖厲河流域洪量大幅減少，見圖11（a），進(jìn)而使下游河道沖刷大幅減輕、產(chǎn)沙大幅減少，見圖11（b）。

圖11　祖厲河流域水沙變化

遺憾的是，盡管改善林草和修建梯田可有效削減丘陵區(qū)產(chǎn)流量，但實(shí)地考察看到，在年降雨量350 mm以下地區(qū)，受氣候和社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境制約，目前不僅植被很差，而且梯田極少。

將周邊丘陵所產(chǎn)洪水就地利用也是實(shí)現(xiàn)丘五區(qū)減沙的重要措施。丘五區(qū)的地表徑流多為苦咸水，而且總產(chǎn)水量只有4億～5億m3，因此，放棄該區(qū)徑流對(duì)黃河水資源供需形勢(shì)影響不大。

需要指出，由于目前丘五區(qū)的溝床遠(yuǎn)沒有切割到基巖，因此改善植被和修建梯田雖可以減少流域產(chǎn)沙，但不能停止河溝內(nèi)的侵蝕發(fā)育。實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，即使小流量，也能引起丘五區(qū)河岸出現(xiàn)崩塌或滑坡。以祖厲河為例，盡管流域林草梯田覆蓋率已達(dá)58%（2012年），但因區(qū)內(nèi)苦咸水難以利用，加上揚(yáng)黃灌溉的退水回歸河道，在近10年流域有效降雨P(guān)25偏少21%、P50偏少32%的情況下，入黃沙量仍基本維持在1000萬t/a左右（注：在人類活動(dòng)很少的天然時(shí)期，祖厲河年均入黃沙量約6000萬t）。與祖厲河相比，清水河揚(yáng)黃灌溉的退水量更大，因此若還原壩庫攔沙，其近10年年均產(chǎn)沙量仍達(dá)2300萬t/a（注：在人類活動(dòng)很少的天然時(shí)期，清水河年均入黃沙量約4600萬t）。

5　洪水泥沙特點(diǎn)

在丘五區(qū)，可致產(chǎn)流的高效降雨P(guān)10只有150～200 mm、不足河龍區(qū)間的70%，這在地勢(shì)平坦、長(zhǎng)期干旱的黃土盆地區(qū)產(chǎn)流很少，因此，能夠匯入河道的洪水主要來自周邊的黃土丘陵。理論上，因地表糙率小，丘五區(qū)的黃土丘陵更容易產(chǎn)流。但是，由于“中部盆地接續(xù)周邊丘陵”的特殊地形，丘五區(qū)的黃土丘陵區(qū)來水多被下部的盆地或階地承接、截留（圖3），因此，相同林草梯田覆蓋率情況下的產(chǎn)洪系數(shù)并不高，見圖12。

含沙量高是丘五區(qū)洪水的突出特點(diǎn)。利用黃土丘陵第一、第二和第三副區(qū)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，文獻(xiàn)［9］曾對(duì)流域林草植被狀況與水流含沙量的關(guān)系進(jìn)行過分析。采用同樣的數(shù)據(jù)處理方法，本文將丘五區(qū)的數(shù)據(jù)與丘一、丘二和丘三區(qū)的數(shù)據(jù)點(diǎn)繪在一起，結(jié)果見圖13。由圖13可見，與黃土丘陵其它副區(qū)相比，在相同植被情況下，丘五區(qū)水流的含沙量更高。造成這個(gè)現(xiàn)象的原因，既有流域產(chǎn)洪量偏少的因素，也與“流域泥沙主要產(chǎn)自溝（河）道”的特點(diǎn)有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)［18］，在治理程度較高的丘五區(qū)小流域，壩庫所攔泥沙的83.6%來源于庫區(qū)溝岸的重力侵蝕。

圖12　丘五區(qū)與其它區(qū)產(chǎn)洪能力對(duì)比

圖13　林草地蓋度與年最大含沙量的關(guān)系

對(duì)于植被改善程度不大的丘五區(qū)河流，如果不能大幅削減河川徑流量，即使大量梯田投運(yùn)使洪量和輸沙量大幅減少，其洪水含沙量仍將維持較高水平。近十年，祖厲河入黃沙量減少85%，但沙峰含沙量?jī)H降低7.8%；清水河入黃輸沙量減少81%，但洪水含沙量甚至沒有明顯變化，見圖14。

圖14　丘五區(qū)典型支流來沙變化

6　初步結(jié)論

（1）丘五區(qū)主要分布在年均降雨量為250～400 mm、暴雨不多的黃土高原西北部，區(qū)內(nèi)土壤沙化嚴(yán)重、土體結(jié)構(gòu)疏松、坡面植被稀疏；地表“光滑”的黃土丘陵群包圍著一片黃土盆地或掌地，是丘五區(qū)地形的突出特點(diǎn)，外觀上大體是黃土丘陵溝壑區(qū)和黃土高塬溝壑區(qū)的結(jié)合產(chǎn)物。

（2）丘五區(qū)的泥沙不僅產(chǎn)自周邊丘陵，而且相當(dāng)部分來自中部黃土盆地的河（溝）岸崩塌或滑坡，有些地方的溝谷產(chǎn)沙貢獻(xiàn)甚至達(dá)2/3。從支毛溝到干溝和河道，隨著匯入水量增加，流域產(chǎn)沙強(qiáng)度逐級(jí)增大。

（3）周邊黃土丘陵所產(chǎn)洪水，是中部黃土盆地河（溝）岸崩塌或滑坡的主要?jiǎng)恿?。改善周邊丘陵區(qū)的植被覆蓋狀況、修建梯田或其它坡面雨洪利用工程，都可有效控制丘五區(qū)產(chǎn)沙量。目前，該區(qū)仍然植被較差、且改善潛力有限，許多地方梯田很少，加之侵蝕溝遠(yuǎn)未切割到基巖的宏觀背景、大部分泥沙產(chǎn)自河溝的自然特點(diǎn)，故丘五區(qū)近年來沙減幅不大。

（4）丘五區(qū)產(chǎn)洪能力不高，但洪水含沙量高。由于相當(dāng)部分泥沙產(chǎn)自盆地河（溝）岸崩塌或滑坡，因此，即使未來年輸沙量大幅減少，其洪水含沙量也仍會(huì)維持較高水平。

基于近年實(shí)地調(diào)查和有限的水文分析，得到的初步結(jié)論仍較為粗淺。目前，丘五區(qū)大部分地區(qū)仍是黃土高原林草梯田覆蓋較差的地區(qū)，需要加大對(duì)該區(qū)研究和治理力度。

參考文獻(xiàn)：

［1］黃秉維.編制黃河中游流域土壤侵蝕分區(qū)圖的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)［J］.科學(xué)通報(bào)，1955（12）：14-21.

［2］水利部黃河水利委員會(huì).黃河流域地圖集［M］.北京：中國地圖出版社，1989.

［3］黃河上中游管理局.黃河流域水土保持圖集［M］.北京：地震出版社，2012.

［4］包淑萍，王生鑫.清水河流域水沙變化分析［J］.人民黃河，2016，38（3）：25-29.

［5］許志文，謝玉亭.祖厲河流域的水沙特性及水土保持減沙效益分析［J］.水利水電技術(shù)，1990（9）：51-54.

［6］崔亮.氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)祖厲河輸沙量變化的影響分析［J］.中國水土保持，2017（2）：35-38.

［7］劉曉燕.黃河近年水沙銳減成因［M］.北京：科學(xué)出版社，2016.

［8］王萬忠.黃土地區(qū)降雨特性與土壤流失關(guān)系的研究［J］.水土保持通報(bào)，1983（8）：7-13.

［9］LIU Xiaoyan，YANG Shengtian，DANG Suzhen，et al.Response of sediment yield to vegetation restoration at a large spatial scale in the Loess Plateau［J］.Science China（Technological Sciences），2014，57（8）：1482-1489.

［10］冉大川，趙力儀，張志萍，等.黃土高原不同尺度水保坡面措施減輕溝蝕作用定量研究［J］.水利學(xué)報(bào)，2010，41（10）：1135-1141.

［11］中國大百科全書水利卷編委會(huì).中國大百科全書·水利卷［M］.北京：中國大百科全書出版社，1992.

［12］許炯心 .黃土高原植被-降水關(guān)系的臨界現(xiàn)象及其在植被建設(shè)中的意義［J］.水利學(xué)報(bào)，2005，36（6）：1233-1239.

［13］王文龍，雷阿林，李占斌，等.黃土區(qū)坡面侵蝕時(shí)空分布與上坡來水作用的實(shí)驗(yàn)研究［J］.水利學(xué)報(bào)，2004（5）：25-29.

［14］牛最榮.祖厲河泥沙特性及流域生態(tài)環(huán)境建設(shè)［J］.東北水利水電，2002，20（5）：43-44.

［15］卜崇德.寧夏黃丘五副區(qū)小流域治理的研究與實(shí)踐［J］.中國水土保持，1996（12）：12-14.

［16］劉曉燕，劉斌，楊勝天.黃土高塬溝壑區(qū)產(chǎn)沙驅(qū)動(dòng)力及減沙潛力分析［J］.人民黃河，2014，36（5）：1-3.

［17］蘭躍東，康玲玲 .森林植被和小流域生態(tài)修復(fù)對(duì)水沙變化的影響研究［J］.水土保持通報(bào)，2010，30（1）：35-38.

［18］張富，趙守德.黃丘五副區(qū)土地利用方式與土壤侵蝕關(guān)系研究［J］.中國水土保持，1993（1）：17-21.