黃河中游近期水沙變化對(duì)人類(lèi)活動(dòng)的響應(yīng)
定 價(jià):80 元
- 作者:冉大川等著
- 出版時(shí)間:2012/4/1
- ISBN:9787030339331
- 出 版 社:科學(xué)出版社
- 中圖法分類(lèi):TV152
- 頁(yè)碼:262頁(yè)
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開(kāi)本:16K
本書(shū)以1996年以前黃河中游水沙變化研究成果為基礎(chǔ),通過(guò)系統(tǒng)分析黃河中游近期(1997~2006年)水沙變化特點(diǎn),剖析了人類(lèi)活動(dòng)對(duì)黃河中游近期水沙變化的影響程度,分析計(jì)算了黃河中游近期水利水土保持綜合治理等人類(lèi)活動(dòng)的減水減沙作用。主要研究?jī)?nèi)容包括黃河中游環(huán)境特征及近期水沙變化特點(diǎn)、黃河中游水沙變化水文分析、黃河中游水沙變化成因分析、淤地壩攔沙的泥沙級(jí)配組成分析、減水減沙計(jì)算結(jié)果的合理性論證等。同時(shí),對(duì)黃河中游近期水沙變化若干重要問(wèn)題進(jìn)行了探索研究,包括河龍區(qū)間近期水保措施攔減粗泥沙的不同作用、粗泥沙集中來(lái)源區(qū)攔沙工程的攔沙減淤效果、基于最大減沙效益的水保措施配置比例、生態(tài)修復(fù)對(duì)北洛河流域近期水沙變化的影響、近期治理對(duì)典型支流水沙關(guān)系的影響、涇河流域淤地壩攔沙對(duì)降雨的響應(yīng)和基于暴雨的水保措施減洪減沙作用、流域減沙效益的尺度效應(yīng)、晉陜蒙接壤地區(qū)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目對(duì)水土流失和水資源的影響評(píng)價(jià)等。
本書(shū)緊密結(jié)合黃河治理開(kāi)發(fā)與管理的重大科技需求,可供水土保持、河流泥沙、流域生態(tài)環(huán)境等研究領(lǐng)域的科技工作者和高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)師生參考。
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第1章緒論
1.1研究背景
黃河流域黃土高原地區(qū),西起日月山,東至太行山,南靠秦嶺,北抵陰山,涉及青海、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南等七。ㄗ灾螀^(qū)),總面積64萬(wàn)km2,其中水土流失面積45.4萬(wàn)km2,占總面積的70.9%,是我國(guó)乃至世界上水土流失最嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境最脆弱的地區(qū)。黃土高原地區(qū)水土流失面積中,侵蝕模數(shù)大于5000t/(km2?a)的強(qiáng)度水蝕面積14.6萬(wàn)km2,占黃河中游地區(qū)水土流失面積的32%,占全國(guó)同類(lèi)面積的39%;侵蝕模數(shù)大于8000t/(km2?a)的極強(qiáng)度水蝕面積8.5萬(wàn)km2,占黃河中游地區(qū)水土流失面積的18.7%,占全國(guó)同類(lèi)面積的64%;侵蝕模數(shù)大于15000t/(km2?a)的劇烈水蝕面積3.67萬(wàn)km2,占黃河中游地區(qū)水土流失面積的8%,占全國(guó)同類(lèi)面積的89%。局部地區(qū)的侵蝕模數(shù)甚至超過(guò)30000t/(km2?a)。黃土高原多年平均進(jìn)入三門(mén)峽的泥沙達(dá)16億t,年均含沙量37.8kg/m3,居世界各大河流之冠。黃土高原由于自然條件與人類(lèi)活動(dòng)的交織作用,形成了嚴(yán)重的水土流失。黃土高原的水土流失具有以下特點(diǎn):①水土流失面積大、強(qiáng)度高;②形態(tài)多樣,而溝蝕特別嚴(yán)重;③產(chǎn)沙區(qū)域集中;④水土流失的年際和年內(nèi)季節(jié)分布不均;⑤人為破壞新增水土流失十分嚴(yán)重。
黃河中游黃土高原地區(qū)水土流失類(lèi)型多樣,成因復(fù)雜。黃土丘陵溝壑區(qū)、黃土高塬溝壑區(qū)、土石山區(qū)、風(fēng)沙區(qū)等主要類(lèi)型區(qū)的水土流失特點(diǎn)各不相同。水蝕、風(fēng)蝕等相互交融,特別是由于深厚的黃土土層和其明顯的垂直節(jié)理性,溝道崩塌、滑塌、瀉溜等重力侵蝕異常活躍。嚴(yán)重的水土流失不僅造成了該地區(qū)的貧困,制約了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,而且加劇了荒漠化的發(fā)展和其他災(zāi)害的發(fā)生,特別是大量泥沙淤積在下游河道,使河床不斷抬高,成為地上懸河,大大加劇了洪水威脅。同時(shí),為減輕下游河道淤積,必須保證一定的沖沙用水,客觀上又減少了黃河流域的可調(diào)水量,加劇了水資源的供需矛盾(黃河水利委員會(huì),2002)。黃河流域水資源利用率已達(dá)到70%,遠(yuǎn)大于40%的國(guó)際限制標(biāo)準(zhǔn)。黃河已由過(guò)去的“善淤、善決、善徙”轉(zhuǎn)變?yōu)椤八、水臟、河懸”。黃河中游7.86萬(wàn)km2的多沙粗沙區(qū)尤其是1.88萬(wàn)km2的粗泥沙集中來(lái)源區(qū),水土流失尤為嚴(yán)重,是黃河流域水土保持綜合治理的重中之重。
1997年以來(lái)的10年間,黃河中游水土保持綜合治理力度明顯加大,水土保持生態(tài)工程建設(shè)、生態(tài)修復(fù)和封禁治理、淤地壩“亮點(diǎn)工程”建設(shè)等多種治理手段齊頭并進(jìn),治理速度明顯加快,治理度迅速提高。與此同時(shí),煤礦開(kāi)采、交通設(shè)施建設(shè)、水資源開(kāi)發(fā)利用等各種人類(lèi)活動(dòng)日益強(qiáng)烈。由于黃河中游下墊面發(fā)生了比較明顯的變化,由此對(duì)黃河中游水沙變化產(chǎn)生了新的影響并帶來(lái)了一系列新的問(wèn)題,徑流泥沙銳減趨勢(shì)更為明顯,急需開(kāi)展研究。為此,“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目――“黃河健康修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究”第一課題“黃河流域水沙變化情勢(shì)評(píng)價(jià)研究”(課題編號(hào):2006BAB06B01)和黃河水利委員會(huì)小浪底基礎(chǔ)研究項(xiàng)目――“小浪底水庫(kù)入庫(kù)水沙條件分析研究”(項(xiàng)目編號(hào):XLDYX07130)中,同時(shí)設(shè)立了“黃河中游水沙變化成因分析”專(zhuān)題,在以往研究的基礎(chǔ)上,對(duì)黃河中游近期(1997~2006年)水沙變化繼續(xù)開(kāi)展研究。
1.2黃河中游近期水土保持概況
1997年以來(lái),黃河中游地區(qū)水土保持工作進(jìn)展迅速。特別是江澤民同志作出“再造一個(gè)山川秀美的西北地區(qū)”的重要批示以來(lái),黃河中游地區(qū)水土保持工作進(jìn)入了快速發(fā)展的新階段。1997年國(guó)家開(kāi)始實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略;2000年以來(lái)黃河中游地區(qū)水土保持生態(tài)工程建設(shè)全面展開(kāi),生態(tài)修復(fù)和封禁治理試點(diǎn)工作相繼開(kāi)展;2003年開(kāi)始全面啟動(dòng)“亮點(diǎn)工程”――黃土高原地區(qū)水土保持淤地壩工程建設(shè)。黃河中游地區(qū)成為黃土高原和黃河流域水土保持工作大力開(kāi)展的主戰(zhàn)場(chǎng),以小流域?yàn)閱卧,打壩淤地,植?shù)種草,禁伐封育,退耕還林,實(shí)施綜合治理,水土流失治理速度明顯加快,綜合治理工作成效顯著,碩果累累。
近期黃河流域水土保持工作以黃河粗泥沙集中來(lái)源區(qū)和溝道攔沙工程為重點(diǎn),堅(jiān)持綜合治理與預(yù)防監(jiān)督并進(jìn)、人工治理與生態(tài)自我修復(fù)相結(jié)合。水土保持綜合治理工作繼續(xù)穩(wěn)步推進(jìn),取得了新的成績(jī)。水土保持措施初步治理面積累計(jì)達(dá)21萬(wàn)km2。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),2006年黃河流域共完成水土流失綜合治理面積1.238萬(wàn)km2,其中,建設(shè)基本農(nóng)田140822hm2,營(yíng)造喬木林181666hm2、灌木林296517hm2、經(jīng)濟(jì)林135114hm2,人工種草220594hm2,實(shí)施封禁治理263309hm2。全年完成淤地壩建設(shè)326座,建成小型水利水保工程38552座(處)。
作為黃河中游地區(qū)水土流失最為嚴(yán)重省份之一的陜西省,多沙粗沙區(qū)面積4.35萬(wàn)km2,占黃河中游多沙粗沙區(qū)面積7.86萬(wàn)km2的55.3%;粗泥沙集中來(lái)源區(qū)面積1.504萬(wàn)km2,占黃河中游粗泥沙集中來(lái)源區(qū)面積1.88萬(wàn)km2的80%。改革開(kāi)放30年來(lái)累計(jì)投入治理資金60億元,實(shí)施綜合治理小流域2600多條,累計(jì)治理水土流失面積4.5萬(wàn)km2,年均攔蓄泥沙1.3億t。建設(shè)淤地壩4萬(wàn)座,其中延安、榆林兩市共有3.56萬(wàn)座;淤地6.6萬(wàn)hm2,年增產(chǎn)糧食3億kg。全省有72個(gè)縣實(shí)施了封山禁牧,封禁面積達(dá)到900萬(wàn)畝(折合60萬(wàn)hm2),退耕還林面積1528.8萬(wàn)畝(折合101.92萬(wàn)hm2),位居全國(guó)第一。全省林草覆蓋率已由30%提高到45%。
根據(jù)黃河中游水土保持委員會(huì)原主任委員、陜西省原省長(zhǎng)袁純清(現(xiàn)任中共山西省委書(shū)記)2007年9月在寧夏銀川召開(kāi)的黃河中游水土保持委員會(huì)第九次會(huì)議上所作的工作報(bào)告,2003年以來(lái),在黨中央、國(guó)務(wù)院的高度重視和關(guān)懷下,在國(guó)家有關(guān)部委的大力支持下,黃土高原地區(qū)水土保持生態(tài)建設(shè)取得了顯著成效,特別是作為全國(guó)水利建設(shè)“三大亮點(diǎn)”工程之一的淤地壩工程,建設(shè)速度加快,成效顯著,黃河上中游地區(qū)水土流失綜合防治工作取得了新的進(jìn)展。2003~2007年的4年間,國(guó)家先后安排專(zhuān)項(xiàng)資金開(kāi)展了125條小流域壩系試點(diǎn)工程建設(shè),目前已建成各類(lèi)淤地壩2995座,其中,骨干壩629座、中小型壩2366座,形成了寧夏聶家河、青海景陽(yáng)溝、甘肅稱(chēng)鉤河、內(nèi)蒙古西黑岱、陜西碾莊溝、山西康和溝、河南硯瓦河等一批防護(hù)體系完善、綜合效益好的壩系。這些淤地壩,使3000多平方千米的水土流失面積得到了控制,可蓄滯洪水4億m3,攔截泥沙5億t,淤地8萬(wàn)多畝(折合約5333hm2),發(fā)展水澆地、保護(hù)下游農(nóng)田10多萬(wàn)畝(折合約6667hm2)。黃河中游水土保持委員會(huì)第八次會(huì)議召開(kāi)以來(lái)的兩年間,黃河上中游地區(qū)共完成水土流失初步治理面積2.5萬(wàn)km2,其中,建設(shè)基本農(nóng)田470萬(wàn)畝(折合約31.33萬(wàn)hm2),營(yíng)造水土保持林草2600萬(wàn)畝(折合約173.33萬(wàn)hm2),實(shí)施生態(tài)修復(fù)面積4500km2;黃河水土保持生態(tài)工程、國(guó)家農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)水土保持工程等重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目取得了新進(jìn)展,建成了一大批示范工程。水土保持預(yù)防監(jiān)督工作深入開(kāi)展,完成了涉及10余個(gè)行業(yè)的300多個(gè)大中型開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的執(zhí)法督察,大幅度提高了開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的水土保持方案審批率、監(jiān)測(cè)監(jiān)理實(shí)施率、規(guī)定費(fèi)用收繳率和竣工設(shè)施驗(yàn)收率,使水土保持“三同時(shí)”制度得到進(jìn)一步落實(shí),有效遏制了人為的水土流失現(xiàn)象。
長(zhǎng)期的水土保持實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明,淤地壩是黃土高原水土流失防治的重要措施,在水土流失治理中具有不可替代的作用;它是快速減少入黃泥沙、減輕黃河下游河道泥沙淤積、實(shí)現(xiàn)“河床不抬高”最有效的工程措施,在黃土高原地區(qū)小流域治理中對(duì)泥沙具有絕對(duì)的控制性作用。根據(jù)以往研究成果(冉大川等,2000),作為黃河中游多沙粗沙區(qū)淤地壩分布最為集中的河口鎮(zhèn)至龍門(mén)區(qū)間(簡(jiǎn)稱(chēng)河龍區(qū)間),1970~1996年淤地壩減沙量占水土保持措施減沙總量的64.7%。1970~1996年,河龍區(qū)間淤地壩較多的四條典型支流皇甫川、窟野河、無(wú)定河和三川河流域的淤地壩減沙量分別占水土保持措施減沙總量的57.8%、37.2%、62.1%和72.2%。因此,淤地壩是攔減黃河中游泥沙的關(guān)鍵措施和主要工程措施。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),黃土高原現(xiàn)有10萬(wàn)多座淤地壩,截至2006年年底,黃土高原淤地壩累計(jì)攔截入黃泥沙逾210億t。
黃土高原地區(qū)水土流失十分嚴(yán)重,每年輸入黃河的泥沙達(dá)16億t。黃土高原土質(zhì)疏松、溝壑縱橫,長(zhǎng)度大于0.5km的溝道就有27萬(wàn)多條,入黃河泥沙總量的60%以上都來(lái)自這些溝道。在長(zhǎng)期的治理實(shí)踐中,當(dāng)?shù)剞r(nóng)民群眾創(chuàng)造出了在溝道建設(shè)淤地壩的水土保持工程措施。根據(jù)調(diào)查,一座大型淤地壩平均可攔截泥沙8000t,中型淤地壩平均可攔截泥沙6000t,小型淤地壩平均可攔截泥沙3000t。從2003年起,水利部安排專(zhuān)項(xiàng)資金,啟動(dòng)實(shí)施了黃土高原地區(qū)水土保持淤地壩試點(diǎn)工程。淤地壩試點(diǎn)工程涉及陜西、甘肅、寧夏、青海、山西、內(nèi)蒙古等6省(自治區(qū))。到2006年年底,這些省區(qū)總共建成各類(lèi)淤地壩2995座,形成了一批防護(hù)體系完善的壩系。根據(jù)水利部初步測(cè)算,加上早年建設(shè)的淤地壩,目前黃土高原的淤地壩已達(dá)10萬(wàn)多座。僅2003年以來(lái)建設(shè)的淤地壩就使3000多平方千米的水土流失面積得到控制,累計(jì)蓄滯洪水4億m3,攔截泥沙5億t。
根據(jù)國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目第一課題第二專(zhuān)題承擔(dān)單位黃河水利委員會(huì)(簡(jiǎn)稱(chēng)黃委會(huì))黃河上中游管理局2008年10月30日提供的最新數(shù)據(jù),截至2006年年底,黃河中游地區(qū)(河龍區(qū)間及涇洛渭汾河)水土保持措施累計(jì)保存面積1122.33萬(wàn)hm2。其中,梯田累計(jì)保存面積285.25萬(wàn)hm2,林地累計(jì)保存面積595.3萬(wàn)hm2,草地累計(jì)保存面積144.0萬(wàn)hm2,壩地累計(jì)保存面積13.12萬(wàn)hm2,封禁治理累計(jì)保存面積84.66萬(wàn)hm2,治理度為39.1%。
1.3黃土高原近期生態(tài)變遷
退耕還林種草和實(shí)施生態(tài)修復(fù)是黃土高原近期生態(tài)變遷的主要影響因素。自1997年8月江澤民同志發(fā)出“再造一個(gè)山川秀美的西北地區(qū)”的號(hào)召以來(lái),國(guó)家實(shí)行“退耕還林,封山綠化,個(gè)體承包,以糧代賑”的政策,大大促進(jìn)了黃土高原地區(qū)的生態(tài)環(huán)境建設(shè)。近年來(lái),退耕還林種草規(guī)模很大,進(jìn)展很快。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),退耕還林工程自1999年開(kāi)始試點(diǎn),2002年全面啟動(dòng),實(shí)施范圍涉及25個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)的2279個(gè)縣(含縣級(jí)單位)、3200多萬(wàn)農(nóng)戶、1.24億農(nóng)民。
截至2007年,已累計(jì)完成退耕地造林1.39億畝、荒山荒地造林2.05億畝、封山育林0.2億畝,國(guó)家已投資1300多億元。
黃土高原近期生態(tài)變遷以陜西省最為明顯。陜西省地處黃土高原腹地,西部大開(kāi)發(fā)10年來(lái),生態(tài)環(huán)境有了明顯改觀,生態(tài)狀況實(shí)現(xiàn)了從“整體惡化、局部好轉(zhuǎn)”向“總體好轉(zhuǎn)、局部良性循環(huán)”的歷史性轉(zhuǎn)變。陜西省把生態(tài)環(huán)境建設(shè)作為實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)的切入點(diǎn),組織實(shí)施了退耕還林、天然林保護(hù)和“三北”防護(hù)林建設(shè)等林業(yè)重點(diǎn)工程和大規(guī)模的水土保持生態(tài)建設(shè)工程,森林覆蓋率由1999年的32.55%提高到現(xiàn)在的37.26%,是歷史上增幅最大、增長(zhǎng)最快的時(shí)期。退耕還林染綠了陜西版圖,2000年的《陜西遙感植被覆蓋圖》上陜西北部一片土黃色,2009年的圖上整個(gè)陜西基本被綠色覆蓋,長(zhǎng)城沿線風(fēng)沙區(qū)由2000年的黃色變?yōu)?009年的綠黃色,部分區(qū)域變?yōu)榈G色;陜北黃土高原、渭北旱原一帶由2000年的綠黃色變?yōu)?009年的淡綠色,延安市北部各縣(區(qū))現(xiàn)已基本轉(zhuǎn)變?yōu)橹懈采w度植被,部分區(qū)域已成為高覆蓋度植被。國(guó)家作出退耕還林的重大決策后,延安市在全國(guó)率先開(kāi)展了大規(guī)模的退耕還林,全國(guó)退耕還林第一縣――吳起縣通過(guò)退耕還林還草,使森林覆蓋率由1997年的13.2%提高到2009年的38.2%,土壤年侵蝕模數(shù)由1.53萬(wàn)t/km2下降到0.54萬(wàn)t/km2。退耕還林使延安市林地面積覆蓋率提高了9個(gè)百分點(diǎn),水土流失治理程度提高了25%,生態(tài)環(huán)境惡化的勢(shì)頭已初步遏制(趙俠,2010)。
生態(tài)修復(fù)是在特定的區(qū)域內(nèi),依靠生態(tài)系統(tǒng)的自組織和自調(diào)控能力的單獨(dú)作用,或依靠生態(tài)系統(tǒng)的自組織和自調(diào)控能力與人工調(diào)控能力的復(fù)合作用,使部分或完全受損的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到相對(duì)健康的狀態(tài)。水土保持生態(tài)修復(fù)是具有普遍意義的生態(tài)修復(fù)的一種類(lèi)型(楊?lèi)?ài)民等,2005)。根據(jù)黃委會(huì)黃河上中游管理局有關(guān)資料(梁其春等,2007),1998年以來(lái),黃河上中游各省(自治區(qū))按照水利部治水新思路,結(jié)合黃土高原實(shí)際,將水土保持生態(tài)修復(fù)工作作為生態(tài)環(huán)境建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容來(lái)抓,積極開(kāi)展生態(tài)修復(fù)試點(diǎn)工作。2001年,黃委會(huì)在黃河上中游地區(qū)啟動(dòng)實(shí)施了兩期水土保持生態(tài)修復(fù)試點(diǎn)工程,涉及7省(自治區(qū))20個(gè)縣(旗),封育保護(hù)面積達(dá)1300km2;2002年,在總結(jié)首批試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,水利部又在黃河上中游7。ㄗ灾螀^(qū))22個(gè)縣的6300km2范圍內(nèi),啟動(dòng)實(shí)施了全國(guó)水土保持生態(tài)修復(fù)試點(diǎn)工程。目前黃河上中游7。ㄗ灾螀^(qū))已有54個(gè)地(市)、294個(gè)縣(市、旗)實(shí)施封禁保護(hù)面積近30萬(wàn)km2,陜西、青海、寧夏3。ㄗ灾螀^(qū))人民政府發(fā)布了實(shí)施封山禁牧的決定;山西、內(nèi)蒙古、甘肅、河南4。ㄗ灾螀^(qū))的36個(gè)地(市)、168個(gè)縣(旗、區(qū))出臺(tái)了封山禁牧政策。青海省在黃河源區(qū)12萬(wàn)km2范圍內(nèi)實(shí)施了水土流失預(yù)防保護(hù)工程。黃河上中游地區(qū)的封山禁牧在規(guī)模、范圍和成效方面取得了歷史性突破。
實(shí)施生態(tài)修復(fù)后,修復(fù)區(qū)灌草萌生的速度明顯加快,裸地自然郁閉,植被覆蓋度大幅度提高,生態(tài)環(huán)境明顯改善。根據(jù)黃河上中游地區(qū)24個(gè)試點(diǎn)縣的監(jiān)測(cè)結(jié)果,修復(fù)區(qū)林草總蓋度在60%以上的面積由修復(fù)前的297km2增加到1262km2,林草覆蓋度由實(shí)施前的27.5%提高到60%,草場(chǎng)每公頃平均產(chǎn)草量由3000kg提高到30000kg。植被由單一種類(lèi)向復(fù)合型、多種群發(fā)展。項(xiàng)目區(qū)最明顯的變化是山變綠、水變清、動(dòng)物種類(lèi)數(shù)量明顯增多。寧夏鹽池縣和靈武縣修復(fù)三年后,基本控制了風(fēng)沙危害,連片的浮沙地和明沙丘基本消失,冬春兩季大風(fēng)彌漫的現(xiàn)象基本得到控制,水土流失強(qiáng)度明顯降低。通過(guò)封山禁牧、疏林補(bǔ)植、退耕種草、人工撫育等措施,地上生物量、枯落物量明顯增加,植被截持降水能力和土壤攔蓄徑流能力有了不同程度的提高,水土流失強(qiáng)度明顯減弱。
植被的恢復(fù)或重建是黃土高原生態(tài)環(huán)境建設(shè)的核心,也是建立一個(gè)“山川秀美”
的黃土高原的基礎(chǔ)。中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所信忠保等通過(guò)分析國(guó)際廣泛使用的美國(guó)航空航天局(NASA)全球監(jiān)測(cè)與模型研究組(GIMMS)發(fā)布的MVC和比利時(shí)佛萊芒技術(shù)研究所發(fā)布的SPOTVGT兩種植被遙感數(shù)據(jù),揭示了1981~2006年黃土高原植被覆蓋變化情況。研究表明,黃土高原地區(qū)植被覆蓋經(jīng)歷了以下4個(gè)階段:①1981~1989年植被覆蓋持續(xù)增加時(shí)期;②1990~1998年以小幅波動(dòng)為特征的相對(duì)穩(wěn)定時(shí)期;③1999~2001年植被覆蓋迅速下降時(shí)期;④2002~2006年植被覆蓋迅速上升時(shí)期。黃土高原地區(qū)植被覆蓋變化存在顯著的空間差異。內(nèi)蒙古和寧夏沿黃農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)和鄂爾多斯退耕還林還草生態(tài)恢復(fù)區(qū)的植被覆蓋明顯提高,而黃土丘陵溝壑區(qū)和六盤(pán)山、秦嶺北坡等山地森林區(qū)的植被覆蓋明顯退化。從不同的植被類(lèi)型來(lái)看,沙地、草地和耕地的歸一化植被指數(shù)(NDVI)上升趨勢(shì)顯著,而森林植被的NDVI呈明顯的下降趨勢(shì)。植被覆蓋變化是氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)共同作用的結(jié)果。黃土高原地區(qū)氣候變暖在加劇土壤干燥化、抑制夏季植被生長(zhǎng)的同時(shí),提高了春、秋季節(jié)植被生長(zhǎng)活性,延長(zhǎng)了植被生長(zhǎng)期。黃土高原地區(qū)植被覆蓋和降水關(guān)系密切,降水變化是植被覆蓋變化的重要原因。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提高致使農(nóng)業(yè)區(qū)NDVI在不斷上升,同時(shí),正在黃土高原大規(guī)模進(jìn)行的退耕還林還草工程建設(shè),其生態(tài)效應(yīng)也正在呈現(xiàn)(信忠保等,2007)。
這一研究從另一個(gè)角度證明了我國(guó)自退耕還林政策試點(diǎn)實(shí)施以來(lái),雖然降水量有所下降,但黃土高原的植被覆蓋率明顯提高,這對(duì)退耕還林政策的效果是一個(gè)肯定。
該研究還表明,氣候變化是黃土高原地區(qū)植被覆蓋時(shí)空變化的重要影響因素,但人類(lèi)活動(dòng)也是不可忽視的驅(qū)動(dòng)因素之一。這一研究工作的創(chuàng)新之處在于,基于兩種遙感植被數(shù)據(jù),從氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)兩個(gè)方面探討了植被覆蓋變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制,其研究結(jié)果對(duì)于理解植被變化對(duì)全球氣候變化的響應(yīng),特別是幫助理解陸地生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化驅(qū)動(dòng)機(jī)制有著重要的意義,也對(duì)評(píng)估當(dāng)前黃土高原生態(tài)植被恢復(fù)的效果有一定意義。
其他眾多研究表明,1998年以來(lái),黃土高原林草覆蓋率的顯著增加可能是黃土高原生態(tài)環(huán)境變化的最大因素。黃土高原近期生態(tài)環(huán)境變化與水土保持措施實(shí)施進(jìn)度的加快、大面積退耕還林草的實(shí)施、淤地壩建設(shè)力度的加強(qiáng)、大面積封禁治理的實(shí)施和大規(guī)模農(nóng)村剩余勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移有密切的關(guān)系(許炯心,2010)。
1.4研究目的與意義
黃河中游黃土高原嚴(yán)重的水土流失是黃河泥沙問(wèn)題和下游河道淤積的根源,也是我國(guó)的頭號(hào)生態(tài)問(wèn)題。黃河中游河龍區(qū)間流域面積13萬(wàn)km2,占黃河流域總面積79.5萬(wàn)km2的16%,來(lái)水量?jī)H占全河水量的15%,來(lái)沙量卻占全河沙量的56%,多年平均含沙量高達(dá)128.0kg/m3,是黃河流域的主要產(chǎn)沙區(qū);龍門(mén)至潼關(guān)區(qū)間流域面積為19萬(wàn)km2,占黃河流域總面積的24%,來(lái)水量占全河水量的22%,來(lái)沙量占全河沙量的34%,多年平均含沙量53.8kg/m3,僅次于河龍區(qū)間(水利部黃河水利委員會(huì),2006)。
涇河、北洛河、渭河(不包括涇河)、汾河等四大支流即在龍門(mén)至潼關(guān)區(qū)間。黃河為患,根在泥沙;害在下游,根在中游。黃土高原嚴(yán)重的水土流失不僅直接威脅著黃河流域作為“能源流域”的生態(tài)安全,制約著我國(guó)能源、礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)等經(jīng)濟(jì)發(fā)展重大戰(zhàn)略布局的實(shí)現(xiàn),且多年平均進(jìn)入黃河的16億t泥沙所形成的“地上懸河”一直威脅著黃河下游的防洪安全。黃土高原生態(tài)脆弱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復(fù)重建既是我國(guó)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重點(diǎn),也是我國(guó)中長(zhǎng)期科技發(fā)展的重點(diǎn)研究領(lǐng)域和優(yōu)先主題。雖然關(guān)于黃土高原水土流失規(guī)律、治理技術(shù)有了很多成果,取得了年均減少入黃泥沙量3.0億t的顯著效果,但與該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)的要求相比還有很大差距。加之氣候變化及不斷增強(qiáng)的多種人類(lèi)活動(dòng)所形成的多元干擾環(huán)境,使得黃土高原水土流失仍然相當(dāng)嚴(yán)重,在黃土高原水土流失治理及黃河中游水沙變化評(píng)價(jià)研究中仍有很多關(guān)鍵技術(shù)沒(méi)有突破,需要進(jìn)行系統(tǒng)、深入的分析。
目前,黃河水資源的開(kāi)發(fā)和綜合利用程度在我國(guó)各大江河中是比較高的,黃河治理也取得了巨大成就。然而,隨著流域水利建設(shè)的不斷發(fā)展,水土保持工作的深入擴(kuò)大,水資源開(kāi)發(fā)利用程度的持續(xù)提高以及氣象水文的變化,黃河水沙情勢(shì)不斷改變,特別是自20世紀(jì)80年代中期以來(lái),來(lái)水來(lái)沙量明顯減少,水沙關(guān)系也發(fā)生很大調(diào)整,并由此給治河和水資源開(kāi)發(fā)利用帶來(lái)一系列新問(wèn)題。其中,黃河中游近期(1997~2006年)水沙變化問(wèn)題尤為突出和明顯。1997年以來(lái),在黃河流域仍呈降水持續(xù)偏枯的同時(shí),人類(lèi)活動(dòng)的影響更為強(qiáng)烈,特別是中游水土保持治理力度逐漸加大,如1997年以來(lái)國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略決策的實(shí)施;2000年以來(lái)河龍區(qū)間水土保持生態(tài)工程建設(shè)的全面展開(kāi)及生態(tài)修復(fù)和封禁治理試點(diǎn)工作的開(kāi)展;2003年開(kāi)始全面啟動(dòng)的“亮點(diǎn)工程”――黃土高原水土保持淤地壩工程建設(shè)等。隨著退耕還林還草、淤地壩建設(shè)等水土保持治理力度逐漸加大,煤礦開(kāi)采、交通設(shè)施建設(shè)、水資源開(kāi)發(fā)利用等人類(lèi)活動(dòng)也顯著加劇。由于黃河中游水土流失治理速度明顯加快,治理標(biāo)準(zhǔn)不斷提高,大規(guī)模、高標(biāo)準(zhǔn)的水土保持生態(tài)建設(shè)和日益強(qiáng)烈的人類(lèi)活動(dòng)已經(jīng)對(duì)河龍區(qū)間和涇河、北洛河、渭河、汾河等四大支流的水沙變化產(chǎn)生了新的影響。