黃河泥沙減少的原因和今后泥沙狀況分析[古柏書(shū)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(shí)測(cè)水沙狀況及問(wèn)題提出 實(shí)測(cè)水量和沙量情況見(jiàn)下表和以下兩圖。龍門(mén)、華縣、河津狀頭4站多年平均輸沙量，191959年和195699年兩個(gè)系列分別為16.5億t和12.7億t，相應(yīng)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(yīng)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(duì)比看出，進(jìn)入黃河的泥沙和利津入海水量，與相當(dāng)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(shè)時(shí)機(jī)，本文對(duì)泥沙變化的原因和今后變化的情況進(jìn)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(xiàng)。對(duì)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(xué)基金和防洪規(guī)劃等7項(xiàng)工作中進(jìn)行了研究，這7項(xiàng)工作有些還采用水保法和水文法兩種方法進(jìn)行了計(jì)算。由于各項(xiàng)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(xiàng)。對(duì)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(xué)基金和防洪規(guī)劃等7項(xiàng)工作中進(jìn)行了研究，這7項(xiàng)工作有些還采用水保法和水文法兩種方法進(jìn)行了計(jì)算。由于各項(xiàng)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(jì)分析工作量巨大，而河龍間區(qū)間多年平均來(lái)沙量約占4站沙量60，本文利用了水利部黃河水利委員會(huì)水文局有關(guān)同志對(duì)河龍區(qū)間歷年降雨的變化研究成果，來(lái)分析降雨變化情況。又由于河龍區(qū)間汛期來(lái)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(jì)籠罩面積，歷年變化情況見(jiàn)下圖和下表。為了分析降雨變化對(duì)來(lái)沙的影響，本文分析了累計(jì)籠罩面積和來(lái)沙的關(guān)系，其關(guān)系點(diǎn)呈帶狀關(guān)系，但帶狀寬度大于汛期水量與來(lái)沙量的關(guān)系。得出主要結(jié)論是累計(jì)籠罩面積小于23.5萬(wàn)平方公里時(shí)，年來(lái)沙隨著累計(jì)籠罩面積增加的幅度較??；累計(jì)籠罩面積大于23.5萬(wàn)平方公里時(shí)，年來(lái)沙隨著累計(jì)籠罩面積增加的幅度急劇增加，其分界點(diǎn)比多年平均值小8.9萬(wàn)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(jì)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(shuō)明這三個(gè)年代河龍區(qū)間來(lái)沙量較大。90年代累計(jì)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(jì)以后的幾年遠(yuǎn)小于整個(gè)系列平均值，21世紀(jì)以后的幾年最小，河龍間來(lái)沙也到達(dá)80年實(shí)測(cè)資料各個(gè)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(gè)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(qiáng)的一致性，這兩個(gè)系列河龍區(qū)間實(shí)測(cè)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(lái)源于汛期，甚至大部分來(lái)源于79月份，本文點(diǎn)匯了1959年以前河口鎮(zhèn)、河龍

6、間、咸陽(yáng)、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(jì)算的上述六站各個(gè)時(shí)段減沙量平均值按照同比例放大相應(yīng)年份的實(shí)測(cè)來(lái)沙，將汛期(或者79月份)天然來(lái)水和計(jì)算的沙量點(diǎn)匯在1959年以前的水沙關(guān)系上；最后對(duì)點(diǎn)群以外的個(gè)別點(diǎn)按離來(lái)沙的最近距離修正到點(diǎn)群內(nèi)，得到以下6個(gè)圖，這6個(gè)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(lái)水，由于降雨落區(qū)不同、降雨強(qiáng)度不同，造成的來(lái)沙量不同。按上述還原后的泥沙見(jiàn)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(shí)測(cè)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(jì)算平均值相比，各個(gè)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(jì)算的20世紀(jì)90年代水利水保措施平均減沙減沙量偏大較多，本人認(rèn)為主要原因是計(jì)算水利水保減沙效益時(shí)受20世紀(jì)80年代后黃河來(lái)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(lái)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(lái)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(gè)長(zhǎng)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(shè)計(jì)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(diǎn)相近的時(shí)段抽出來(lái)分別進(jìn)行對(duì)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(diǎn)匯出如下三個(gè)圖。上述三組圖各次的點(diǎn)群基本集中，即利用河龍間各個(gè)時(shí)段水保法平均值作為基數(shù)、將河龍間實(shí)測(cè)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(diǎn)匯到各次的天然汛期水量和年沙量關(guān)系圖上、對(duì)嚴(yán)重偏離天然水沙關(guān)系的個(gè)別點(diǎn)進(jìn)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(yù)估規(guī)劃水

10、平年包括2020年水平、2030年水平，并展望長(zhǎng)期。1、2020年水平水利水保措施減沙量預(yù)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(duì)各家利用水保法計(jì)算的水利水保措施各年代減沙量平均至進(jìn)行校核，結(jié)果見(jiàn)下表和以下兩圖?，F(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(kù)工程，已建水庫(kù)已基本淤滿，再新建的可能性不大，但是已建水庫(kù)仍起到抬高侵蝕基準(zhǔn)面的減沙作用，減沙量按現(xiàn)狀的20%計(jì)，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(duì)已經(jīng)治理過(guò)重復(fù)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(shè)淤地壩大部分已淤滿，抬高侵蝕基準(zhǔn)減沙作用按現(xiàn)狀的30計(jì)，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(shè)安排是過(guò)去治過(guò)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(shè)增加的減沙作用甚微。近期每年建設(shè)骨干壩約400座，到2020年可以建設(shè)約5000座，考慮單獨(dú)立項(xiàng)的粗泥沙集中來(lái)源區(qū)攔沙一期工程建設(shè)1140道壩，總體可以建設(shè)淤地壩約60007000道，按在多沙粗沙區(qū)建設(shè)6500道，減沙量2.53.0億t，需要說(shuō)明的是建設(shè)在多沙粗沙區(qū)的骨干壩大約占70%，該減沙目標(biāo)

12、預(yù)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(zhǎng)期水利水保措施減沙量預(yù)估鑒于大部分骨干壩設(shè)計(jì)攔沙年限為1520年，到2030年，2011年以前建設(shè)的淤地壩全部淤滿，20112015年建設(shè)的淤地壩部分淤滿，老淤地壩加高和新建淤地壩投資相當(dāng)，如果在20212030年期間淤地壩建設(shè)速度按照2020年以前速度建設(shè)，到2030年可以在2020年減沙的基礎(chǔ)上增加減沙約1.0億t，即水利水保措施減沙達(dá)到約5.776.27億t。按照上述速度，2050年淤地壩基本建設(shè)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(zhǔn)面減沙，水利水保措施平均每年減沙約4億t，以后長(zhǎng)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(jì)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(lái)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(lái)沙，這兩個(gè)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(jiān)持現(xiàn)狀林、草、骨干壩的建設(shè)速度基礎(chǔ)上，并對(duì)粗泥沙集中來(lái)源區(qū)攔沙工程單獨(dú)立項(xiàng)建設(shè)，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(chǔ)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