黃河泥沙減少的原因和今后泥沙狀況分析[古柏書苑]

1、黃河泥沙減少的原因和今后泥沙狀況分析（李文家） 一、實測水沙狀況及問題提出 實測水量和沙量情況見下表和以下兩圖。龍門、華縣、河津狀頭4站多年平均輸沙量，191959年和195699年兩個系列分別為16.5億t和12.7億t，相應的利津入海水量分別為484.7億立方米和318.3億立方米。在195699年系列中的196069年、197079年、198089年、199091年和19952004年分別為17.1億t、13.5億t、8.0億t、8.8億t和6.3億t，與此相應的利津入海水量分別為512.9億立方米、304.2億立方米、290.7億立方米、131.7億立方米和105.2億立方米。上述數(shù)據(jù)

2、對比看出，進入黃河的泥沙和利津入海水量，與相當于自然狀況下的191959年系列相比，1960年以后發(fā)生了較大差異，其變化的原因是什么和今后如何變化，關(guān)系到黃河防洪減淤工程體系的總體布局、規(guī)劃減淤工程的建設時機，本文對泥沙變化的原因和今后變化的情況進行初步分析。二、泥沙減少的主要因素泥沙減少的主要因素有水利、水保措施減沙和降雨變化兩項。對于水利、水保措施減少入黃泥沙，在水沙基金(一)、水沙基金(二)、水?；鹁C合、水?；?、“八五”攻關(guān)、自然科學基金和防洪規(guī)劃等7項工作中進行了研究，這7項工作有些還采用水保法和水文法兩種方法進行了計算。由于各項成果之間差異較大，現(xiàn)將水保法的平均成果列入下表。二、

3、泥沙減少的主要因素泥沙減少的主要因素有水利、水保措施減沙和降雨變化兩項。對于水利、水保措施減少入黃泥沙，在水沙基金(一)、水沙基金(二)、水?；鹁C合、水?；稹ⅰ鞍宋濉惫リP(guān)、自然科學基金和防洪規(guī)劃等7項工作中進行了研究，這7項工作有些還采用水保法和水文法兩種方法進行了計算。由于各項成果之間差異較大，現(xiàn)將水保法的平均成果列入下表。鑒于降雨變化統(tǒng)計分析工作量巨大，而河龍間區(qū)間多年平均來沙量約占4站沙量60，本文利用了水利部黃河水利委員會水文局有關(guān)同志對河龍區(qū)間歷年降雨的變化研究成果，來分析降雨變化情況。又由于河龍區(qū)間汛期來沙約占全年的90%，引起有效產(chǎn)沙的降雨為日暴雨量大于25mm的大雨和暴雨、

4、以及它們的籠罩面積和落區(qū)，本文在水文局同志研究成果中摘出了歷年日降雨量大于25mm的累計籠罩面積，歷年變化情況見下圖和下表。為了分析降雨變化對來沙的影響，本文分析了累計籠罩面積和來沙的關(guān)系，其關(guān)系點呈帶狀關(guān)系，但帶狀寬度大于汛期水量與來沙量的關(guān)系。得出主要結(jié)論是累計籠罩面積小于23.5萬平方公里時，年來沙隨著累計籠罩面積增加的幅度較小；累計籠罩面積大于23.5萬平方公里時，年來沙隨著累計籠罩面積增加的幅度急劇增加，其分界點比多年平均值小8.9萬平方公里。從上圖和表看出，50年代、60年代和70年代河龍間日降雨量大于25mm的累計籠罩面積年代平均值，大于多年平均值，其中50年代最大、60年代和7

5、0年代基本一致，說明這三個年代河龍區(qū)間來沙量較大。90年代累計籠罩面積比50、60、70年代小，與系列平均值基本相同；80年代和21世紀以后的幾年遠小于整個系列平均值，21世紀以后的幾年最小，河龍間來沙也到達80年實測資料各個年代的最小值，甚至還小于19221932年的連續(xù)枯水段。從上圖中看出，198287年和19992004年兩個6年系列可以引起有效產(chǎn)沙的降雨規(guī)律和產(chǎn)沙規(guī)律具有較強的一致性，這兩個系列河龍區(qū)間實測沙量分別2.49億t和2.11億t。三、泥沙減少的主要因素定量分析(泥沙還原)1、還原方法及成果鑒于泥沙主要來源于汛期，甚至大部分來源于79月份，本文點匯了1959年以前河口鎮(zhèn)、河龍

6、間、咸陽、張家山、狀頭、河津汛期(或者79月份)水量和全年沙量關(guān)系；然后利用各家采用水保法計算的上述六站各個時段減沙量平均值按照同比例放大相應年份的實測來沙，將汛期(或者79月份)天然來水和計算的沙量點匯在1959年以前的水沙關(guān)系上；最后對點群以外的個別點按離來沙的最近距離修正到點群內(nèi)，得到以下6個圖，這6個圖反映出的汛期(或者79月份)天然水量和沙量關(guān)系呈帶狀，表明同樣來水，由于降雨落區(qū)不同、降雨強度不同，造成的來沙量不同。按上述還原后的泥沙見下表。上6圖和上表反映出六站還原的結(jié)果表明：(1)還原沙量與實測沙量相比，水利水保措施各年代平均減沙量：196069年、197079年、198089年

7、和199099年分別為2.14億t、3.98億t、5.36億t和3.93億t。與各家利用水保法計算平均值相比，各個年代分別多0.72億t、0.97億t、0.43億t和1.38億t，各家利用水保法計算的20世紀90年代水利水保措施平均減沙減沙量偏大較多，本人認為主要原因是計算水利水保減沙效益時受20世紀80年代后黃河來沙較少的情況影響，是可以理解的。(2)還原沙量與16.54億t相比，降雨變化減少的來沙量，196069年、197079年、198089年和199099年分別少為2.93億t、0.99億t、3.28億t和4.02億t(3) 還原沙量與16.54億t相比，80年代以來沙量減少的原因，水

8、利水保措施降與降雨變化80年代分別占62%和38%，90年代則分別占49%和51。(4)192029年和199099年兩個長期連續(xù)枯水段的天然沙量分別為11.62億t和12.52億t，199099年比192029年多0.9億t，分別比現(xiàn)規(guī)劃采用五站沙量16.54億t少4.92億t和4.02億t，為降雨較少引起的。(5)195699年(水資源規(guī)劃采用系列)天然沙量16.20億t，比現(xiàn)狀采用的191959年天然沙量16.54億t少0.34億t。若今后規(guī)劃設計的系列改為與水資源規(guī)劃采用系列一致，五站沙量為16.2億t，扣除渭河下游和小北干流淤積0.30.5億t，潼關(guān)天然沙量為15.715.9億t，即

9、仍維持目前采用的16億t。2、成果合理性分析將各站總圖中水沙特點相近的時段抽出來分別進行對比，判斷其合理性。以河龍間為例，將系列分為三組，195059年、196069年和197079年為一組，192131年、198089年和199099年為一組，198287年和199904年為一組，從上圖中抽出，點匯出如下三個圖。上述三組圖各次的點群基本集中，即利用河龍間各個時段水保法平均值作為基數(shù)、將河龍間實測沙量同比例放大、然后將放大后沙量與天然汛期水量關(guān)系點匯到各次的天然汛期水量和年沙量關(guān)系圖上、對嚴重偏離天然水沙關(guān)系的個別點進行修正的還原方法和得出的天然沙量基本合理。四、水利水保措施減沙作用預估規(guī)劃水

10、平年包括2020年水平、2030年水平，并展望長期。1、2020年水平水利水保措施減沙量預估包括到2020年已有水利水保措施減沙量維持和新增水利水保措施減沙量。利用還原法得到的成果對各家利用水保法計算的水利水保措施各年代減沙量平均至進行校核，結(jié)果見下表和以下兩圖。現(xiàn)狀水利水保措施減沙量的維持：水利措施的引沙繼續(xù)維持0.51億t；水利措施的面上水庫工程，已建水庫已基本淤滿，再新建的可能性不大，但是已建水庫仍起到抬高侵蝕基準面的減沙作用，減沙量按現(xiàn)狀的20%計，即減沙0.26億t。水保措施的林、草、田坡面措施，因規(guī)劃措施大部分是對已經(jīng)治理過重復治理，即起到維持現(xiàn)狀坡面措施，繼續(xù)維持1.24億t；水

11、保措施的淤地壩2005年以前建設淤地壩大部分已淤滿，抬高侵蝕基準減沙作用按現(xiàn)狀的30計，即減沙0.26億t。即現(xiàn)狀水利水保措施到2020年維持減沙量2.27億t。新增水保措施減沙量：根據(jù)水土保持規(guī)劃，大部分林、草建設安排是過去治過幾遍的區(qū)域，使林草能夠保持下去，新增林、草面積很少，因此，安排的林草建設增加的減沙作用甚微。近期每年建設骨干壩約400座，到2020年可以建設約5000座，考慮單獨立項的粗泥沙集中來源區(qū)攔沙一期工程建設1140道壩，總體可以建設淤地壩約60007000道，按在多沙粗沙區(qū)建設6500道，減沙量2.53.0億t，需要說明的是建設在多沙粗沙區(qū)的骨干壩大約占70%，該減沙目標

12、預估略有偏大。到2020年，水利水保措施平均每年減沙量4.775.27億t。2、2030年水平及長期水利水保措施減沙量預估鑒于大部分骨干壩設計攔沙年限為1520年，到2030年，2011年以前建設的淤地壩全部淤滿，20112015年建設的淤地壩部分淤滿，老淤地壩加高和新建淤地壩投資相當，如果在20212030年期間淤地壩建設速度按照2020年以前速度建設，到2030年可以在2020年減沙的基礎上增加減沙約1.0億t，即水利水保措施減沙達到約5.776.27億t。按照上述速度，2050年淤地壩基本建設完成，20312050年水利水保措施減沙維持5.776.27億t。以后逐步衰減，至2070年左右

13、及其以后，主要靠坡面措施和淤地壩抬高侵蝕基準面減沙，水利水保措施平均每年減沙約4億t，以后長期維持在此數(shù)。五、結(jié)論根據(jù)以上分析得到如下結(jié)論：1、天然水沙系列采用。天然水沙系列采用19562000年系列，黃河天然水資源量535億立方米，泥沙16億t，與水資源規(guī)劃采用系列一致。2、20世紀80年代和90年代泥沙少的原因。與16.54億t相比，80年代和90年代來沙分別少8.65億t和7.96億t，泥沙減少的原因是水利水保措施減沙和降雨變化少來沙，這兩個的因素，80年代分別為5.36億t和3.28億t，90年代分別為3.93億t和4.02億t，3、2020年水平、2030年水平和2050年水平水利水保措施減沙量。在堅持現(xiàn)狀林、草、骨干壩的建設速度基礎上，并對粗泥沙集中來源區(qū)攔沙工程單獨立項建設，2020年水平，水利水保措施減沙5億t，即在現(xiàn)狀減沙4億t基礎上再增加1億t。2030年水平，水利水保措施減沙6億t，即在20