一、研究背景及国内外研究概况

泾河、北洛河、渭河流域地处黄河中游地区，三大流域面积合计13.56万km²，占黄河流域总面积的18%，占黄河中游总面积的39.4%，是黄河泥沙及粗泥沙的重要来源区，水土流失严重。多年平均(1954～1996年)径流量合计86.85亿m³，占三门峡以上对应的多年平均径流量387.7亿m³的22.4%；多年平均输沙量合计4.75亿t，占三门峡以上对应的多年平均输沙量12.22亿t的38.9%。由于三大流域在黄河中游地区具有“承东启西”的过渡作用，在治黄大业中也占有重要的战略地位，因此，分析泾河、北洛河、渭河流域水土保持措施的减水减沙作用，研究其水沙变化趋势，对于全面、正确地分析黄河中游水沙变化原因和宏观治黄决策，对于分析20世纪90年代以来黄河下游出现的一些新情况和新问题，对于西部大开发中的生态环境建设和流域水资源合理开发利用，对于减轻渭河下游河道淤积，降低潼关高程，建设“模型黄土高原”，均具有重要的现实意义。从1988年至1992年，先后有水利部黄河水沙变化研究基金、黄河流域水土保持科研基金、国家自然科学基金等“三大基金”开展了泾河、北洛河、渭河流域水沙变化研究，取得了许多可贵的成果，有的研究甚至有重大突破。但由于三大流域水土保持措施减水减沙作用研究工作的复杂性，许多问题尚未得到根本解决。如对三大流域水土保持措施减水减沙作用计算方法、坡面措施特别是林草措施减洪指标体系、淤地坝减洪减沙作用计算方法等难点问题的研究有待进一步加强；对三大流域水土保持措施特别是林草措施保存率及保存面积的调查研究方法有待进一步科学化和规范化；对三大流域20世纪不同年代、重点是90年代（1990～1996年）“水保法”减水减沙作用研究尤其需要下大的工夫进行深入细致地研究。为此，水利部黄河水沙变化研究基金会于1999年又设立了第二期水沙基金项目——《泾河、北洛河、渭河流域水土保持措施减水减沙作用分析》，对三大流域水沙变化情况继续进行深化研究。

 “泾河、北洛河、渭河流域水土保持措施减水减沙作用分析”属水利部第二期黄河水沙变化研究基金项目。1999年4月黄河水利委员会黄河上中游管理局正式主持该项目研究，其中，黄委会西峰水土保持科学试验站具体承担泾河、北洛河流域研究任务，黄委会天水水土保持科学试验站承担渭河流域研究任务。2000年11月完成项目研究任务，提交研究报告。2001年5月项目通过水利部验收。根据黄河中游水土保持生态建设的新形势，项目组于2001年6月至2003年12月进行了后续研究。本次研究以泾河、北洛河、渭河等三大流域为研究对象，以“水保法”为重点，是在以往研究的基础上对泾河、北洛河、渭河三大流域水沙变化进行的一次较为深入细致的深化研究，资料系列延长至1996年。

二、技术原理与关键技术

在充分吸收黄河水沙变化研究“三大基金”、“八五”国家重点科技攻关项目及黄河上中游管理局“八五”重点课题成果的基础上，加强实地典型调查，充分利用黄河中游地区及三大流域小区水土保持径流泥沙测验资料，点面结合，以“水保法”研究为主，兼顾“水文法”研究，互相印证。

（一）“水保法”研究：

1、 对泾河、北洛河、渭河流域进行水土保持措施典型调查。充分利用三大流域各县土地详查资料，结合典型调查，落实水保措施的保存面积。林草措施保存率作为调研重点。

2、 全面收集黄河中游地区各地小区观测资料，建立一套科学系统的小区水土保持坡面措施减洪指标体系，并采用“降雨量同频率对应”方法推到三大流域。林草措施减洪指标体系作为重点。

3、 淤地坝减洪减沙作用计算方法研究。坝地减沙量包括拦泥量和减蚀量两部分；分淤平坝地及未淤平坝地两部分计算；再依流域洪沙比分淤平坝地及未淤平坝地两部分推算淤地坝减洪量。

（二）“水文法”研究：

根据三大流域水文站网布设情况，对降雨资料进行系列化处理和代表性分析；分水文站进行减水减沙作用计算；在水文分析中将洪水与常水分开计算，再合并说明减水作用；对洪水与洪沙进行重点研究。

三、研究达到的技术指标和经济价值

（一）截止1996年底，泾河、北洛河、渭河流域累计保存梯田面积81.05万hm²、林地135.264万hm²、草地34.754万hm²、坝地1.252万hm²。

（二）本次研究“水保法”计算成果表明：1970～1996年，泾河、北洛河、渭河流域水土保持措施合计年均减少洪水1.875亿m³，年均减少洪沙0.743亿t。各支流具体研究成果如下：

1、 泾河流域“水文法”计算成果表明：1970~1996年，泾河流域年均总减水量7.851亿m³，其中人类活动年均综合减水5.487亿m³，占总减水量的70%；降雨影响年均减水2.364亿m³，占总减水量的30%。1970~1996年，泾河流域年均总减沙量0.709亿t，其中人类活动年均综合减沙0.559亿t，占总减沙量的79%；降雨影响年均减沙0.150亿t，占总减沙量的21%。人类活动减水减沙居主导地位。

泾河流域“水保法”计算成果表明：1970~1996年，泾河流域水利水保措施及其它因素年均综合减水6.537亿m³，其中年均减洪2.167亿m³；年均综合减沙0.475亿t，其中年均减洪沙0.422亿t。“水文法”与“水保法”减水减沙成果基本接近。

2、 北洛河流域（状头以上）1970～1996年水利水保措施及人类活动年均减少洪水8420万m³，减洪效益21.4%；年均减水27790万m³，减水作用24.7%。其中刘家河以上的黄土丘陵沟壑区年均减少洪水1450万m³，减洪效益10.4%；年均减水2740万m³，减水作用9.9%。

北洛河流域（状头以上）1970～1989年水利水保措施年均减少洪沙1250万t，减洪沙效益15.4%；年均减沙1540万t，减沙效益16.4%。其中刘家河以上年均减少洪沙804万t，减洪沙效益10.9%；年均减沙895万t，减沙效益11.9%。

北洛河流域人为新增水土流失随年代时序有较大的增加，1990～1996年人为年均增沙1770万t，分别是70、80年代的2.3倍和1.7倍；增沙量所占比例最大的项目是毁林开荒，其次为陡坡开荒。

3、 经用“水文法”分析计算，1970～1996年渭河流域综合治理年均减水21.58亿m³，其中年均减洪11.37亿m³；年均减沙6400万t，其中年均减洪沙量5840万t。

经用“水保法”分析计算，渭河流域1970～1996年年均减水25.50亿m³，其中年均减洪量8.23亿m³；年均减沙4765万t，其中年均减洪沙量3960万t。

（三）以“等效替代法”计算，泾河、北洛河、渭河流域在1970～1996年的27年间，因年均减少洪沙0.743亿t，累计实现减沙效益约26亿元；可减少冲沙用水15亿m³。其中淤地坝年均减少洪沙0.17亿t，累计实现减沙效益约6亿元。截止1996年底，三大流域梯田累计保存面积81.05万hm²，每年至少增产粮食6.27亿kg。

四、研究的重大突破和创新

（一）“水文法”方面：

1、对降雨资料全部进行了查缺补漏和系列化处理及代表性分析。

2、在径流变化研究中将洪水、常水分开研究，突出了对洪水的研究。

3、对泾河、渭河流域20世纪90年代（1990～1996年）水沙变化进行了水文分析。

（二）“水保法”方面：

1、加强水保措施数量的核实。选择依据性较强的面上基本资料，加强野外实地典型调查；分区核实了三大流域水保措施的保存面积。

2、坡面水保措施减洪减沙计算方法有新的突破。在水保坡面措施减洪减沙作用计算中采用了“串联法”进行研究，注重了坡面与沟道、洪水与泥沙的有机联系。

3、对淤地坝减洪量及拦泥量计算方法进行了重大改进：将淤地坝的减洪量分为淤平坝地的减洪量和仍在拦洪时期淤地坝的减洪量两部分，分别进行计算；将淤地坝的减沙量分为拦泥量和减蚀量两部分，分别进行计算；在拦泥量计算中又分为已淤成坝地拦泥量和未淤成坝地拦泥量两部分。

4、人为活动增洪增沙指标采用的是实际调查值，比较可靠。尤其是对北洛河、泾河流域毁林开荒及陡坡开荒增洪增沙作用进行了深入分析。

5、在“水保法”减水减沙量计算中，分区计算与合并计算相结合，并进行了减沙量计算结果的验证和水土保持减水减沙效益比的分析。

6、对泾河、北洛河、渭河流域20世纪90年代（1990～1996年）水土保持措施减水减沙作用进行了深入分析。

根据查新报告，尚未见有与本项目研究创新内容相同的文献报道。

五、研究成果的主要用途

本项目经过近两年的研究和三年的后续研究，在泾河、北洛河、渭河流域水保措施典型调查与保存面积核实、林草措施保存率调查、坡面水保措施尤其是林草措施减洪指标体系研究、淤地坝减洪减沙量计算方法研究、人为新增水土流失成因分析、流域水沙变化水文分析及20世纪90年代（1990～1996年）水土保持措施减水减沙作用分析等方面，均有重大突破和创新。本项研究成果对减少入黄泥沙，减轻下游河道淤积，促进黄河中游地区水土保持工作，具有十分显著的生态效益、社会效益和经济效益；对于加快黄河中游多沙粗沙区水土流失防治，改善生态环境，建设秀美山川，指导这一地区的开发建设和人类活动具有重要的现实意义。项目研究成果科学地阐明了水土保持在三大流域治理和经济建设中的地位和作用，具有很高的应用价值；为黄土高原和黄河中游地区流域综合治理规划编制、水土保持生态环境建设、合理开发利用水资源和渭河下游防洪减淤等提供了科学依据。尤其是为2003年水利部三大“亮点”工程之一的《黄河流域黄土高原地区水土保持淤地坝建设规划》编制提供了科技支撑，实现了科技成果向生产力的转化。在黄河中游地区尤其是泾河、北洛河、渭河流域水土保持生态建设规划及淤地坝建设规划及实施中具有广阔的推广应用前景。

六、研究成果的应用情况

黄委会黄河上中游管理局规划设计研究院作为《黄河流域黄土高原地区水土保持淤地坝建设规划》的编制单位，广泛应用了该项目的研究成果和确定的淤地坝减洪、拦泥、减沙指标进行规划编制，使用效果良好。该规划于2003年6月以“中华人民共和国水利部”的名义上报国家发展与改革委员会。2003年11月8日，在山西太原召开的黄河中游水土保持委员会第七次会议郑重宣布：黄土高原淤地坝工程全面启动。陕西省和甘肃省在三大流域淤地坝规划编制中，也广泛应用了本项目的研究成果，取得了良好的社会效益。2002年9月合作出版《黄河水沙变化研究》（第二卷）专著一部；在《水利学报》、《水土保持学报》、《水土保持研究》、《中国水利》、《中国水土保持科学》、《人民黄河》、《中国水土保持》等国家cn级核心学术刊物及第十二届国际水土保持大会（isco2002）、首届“黄河国际论坛”(iyrf2003)、第九次河流泥沙国际学术讨论会（9isrs）、全国水土流失与江河泥沙灾害及其防治对策学术研讨会、第八届海峡两岸水土保持与生态环境保护学术研讨会等国际、国内大型学术会议上发表、交流并入选论文20篇。

此外，本项目研究成果被中国科学院、水利部水土保持研究所唐克丽研究员主编的《中国水土保持》（科学出版社，2004年4月第一版）等多部专著应用。

七、研究达到的水平

2001年5月25日，该项目在北京通过水利部黄河水沙变化研究基金会专家委员会及管理委员会的联合验收。2004年2月25日，该项目在北京通过由水利部国际合作与科技司组织的鉴定，受到以中国工程院徐乾清院士为主任的9名与会的国内著名水文泥沙及水土保持专家的高度评价。鉴定意见认为，“该项目研究总体上达到国际先进水平。其中对淤地坝减洪减沙作用的研究方法达到国际领先水平。” 2004年5月20日，该项目被黄委会黄河上中游管理局技术委员会评为科技进步成果特等奖。