中国江河水沙变化趋势与主要影响因素

量缺测的年份，利用多年平均径流量代替，以进一步分析全国年径流量的变化特征; 对于河流代表水文站年
输沙 量缺测 的年 份， 利用 代表 水文 站年 输沙 量与 径流 量的关 系估 算年 输沙 量， 以进 一步 分析 全国 年输 沙量 的
变化 特征 �
1 .3 分析方法
一般说 来， 河流 水文 站径 流量 和输 沙量 的变 化过程 是周 期性 的上 下变 化， 深入 分析 其变 化趋 势仍 有一 定
控制流域面积 /万 km 2
170 . 5 4 68. 22 13. 16 5 . 22 41. 5 2 5 2. 83 12. 76 2. 30 5 . 85 15 .0 0 1.0 0
388. 40
多年平均径流量 /亿 m 3
9 0 34 349. 9 290 . 7 15 . 62 2 849 65 3. 4 32. 80 20 0 . 2 5 73. 9 72. 78 15 . 70 14 0 90
� � 显的增加或减少( 或接近一个常数) ，相应的二阶导数接近于零( d2 W s / d 2 0 ) ，输沙量累积曲线为一直线，表
明水文站输沙量随时间没有明显的增大或减少趋势; 当 dW s /d 随时间逐渐减小( 或减少趋势) ，相应的二阶
导数 小于零 (
d2 W s
/d2
<
0
)
，输沙 量累积 曲 线 为一 上 凸 的 曲线 ，表 明 水 文站 输 沙 量 随 时 间 具有 明 显 的 减 少 趋
多年平均年输沙量 /亿 t
4. 140 11. 10 0 0 . 117 0 . 187 0 . 75 9 0 . 127 0 . 169 0 . 0 27 0 . 0 66 0 . 234 0 . 0 23 16. 90 0
1 .2 河流水沙资料处理方法
对于全国 11 条主要河流而言，由于各河流所处的战略地位和开发程度不同，国家对其重视程度和投入
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第4 期
胡春宏，等: 中国江河水沙变化趋势与主要影响因素
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表 1 选择的全国主要河流 代表水文站及其多年水沙特征值 � � � � � � � � � � � � � � � � � T� � � � � � � 1 � � � S� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �
从全国主要河流代表站总径流量和输沙量的双累计曲线进一步看出( 图 2) ，全国主要河流代表站总径流 量与输沙量双累计曲线是上凸的，且从 1960 年起逐渐偏向径流量，表明全国主要河流代表站总输沙量减小 幅度大于径流量的减小幅度，全国主要河流加权年平均含沙量逐渐减小，从 20 世纪 5 0 年代的 1. 74 kg /m 3 减至 70 年代的 1. 33 kg /m 3，90 年代减为 0 . 84 kg /m 3，20 0 1 20 0 8 年仅为 0 . 46 kg/m 3�
第 21 卷 第 4 期 20 10 年 7 月
水科学进展 AD V A N CES IN W A TE R S CIE NCE
V ol. 21 ，N o. 4 Ju l. ，20 10
中国江河水沙变化趋势与主要影响因素
胡春宏1，2，王延贵2，张燕菁2 ，史红玲2
( 1. 中国水利水电科学研究院，北京 10 0 0 44; 2. 国际泥沙研究培训中心，北京 10 0 0 44)
2 中国江河水沙变化趋势
2.1 水沙总量变化过程 结合选定的主要河流代表水文站，表 1 给出中国 11 条主要河流代表站的多年平均径流量和平均年输沙
量�由表可见，多年平均径流量最大的河流为长江，大通站多年均径流量为 9 0 34 亿 m 3; 其次为珠江，相应 的年均径流量为 2 849 亿 m 3�多年平均输沙量最大的为黄河，潼关站年均输沙量为 11. 1 亿 t; 其次为长江， 大通站年输沙量为 4. 14 亿 t�中国 11 条主要河流代表站的年径流量和输沙量的总和作为全国水沙变化趋势
1 中国江河水文控制站与资料整理
1 .1 流域代表水文控制站选择 在中国 主要 江河 流域 内， 布置 了大 量的 水文 控制 站， 而且 不同的 水文 站控 制不 同的 流域 面积 ，这 些水 文
站监 测流域 内不 同区 域的 水沙 变化 过程 �为 便于 有效 地反 映河流 整个 流域 的水 沙变 化特 点， 选择 流域 代表 水 文站是必要的�流域代表水文站应具有如下特点: 应具有较大的流域控制面积，控制流域大部分区域;
表 2 全国主要河流代表站总径流量与输沙量的年代变化
� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � T� � � � � � 2 � � D� � � � � � � � � � �
� � � � � � � � � � � � �
时段 195 1 1960 1961 1970 1971 1980 1981 1990 1991 200 0 20 0 1 200 8
也有 一定的 差异 ，水 文资 料的 系统 观测 也不 同， 一些 河流 水文资 料观 测的 起始 年份 较晚 ，甚 至有 些年 份出 现
漏测 现象 ，特别 是泥 沙资 料缺 测现 象比 较普 遍， 给深 入研 究全国 水沙 变化 趋势 带来 了一 定的 困难 �为 便于 水
沙变化的深入分析和水沙资料的完整性，对资料缺测的年份进行了如下的处理: 对于河流代表水文站年径流
应具 有长系 列的 水沙 观测 资料 �根 据流 域河 道 分布 特 点 ，可 以 选 择数 个 水 文站 � 结合 各 流 域 河流 分 布 特 征，�中国河流泥沙公报�公布的 11 条主要河流选定的代表水文站如表 1 所示［1］�
收稿日期: 20 0 9-0 8-0 6 基金项目: 国家自然科学基金创新研究群体基金资助项目 ( 5 0 7210 0 6) ; 国家杰出青年基金资助项目 ( 5 0 725 930 ) 作者简介: 胡春宏( 1962 - ) ，男，浙江慈溪人，博士，教授级高级工程师，主要从事水力学及河流动力学研究�
势; 当� dW s / d 随时间逐渐增大( 或增大趋势) ，相应的二阶导数大于零( d2 W s / d 2 > 0 ) ，输沙量累积曲线为一
上凹 的曲线 ，表 明水 文站 输沙 量随 时间 具有 明显 的增加 趋势 �
Βιβλιοθήκη Baidu对于水 文站 径流 量的 变化 过程 和输 沙量 与径 流量的 变化 关系 也可 以采 用上 述分 析方 法�
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水科学进展
第 21 卷
分析的� 基础，称为代表站总径流量和代表站总输沙量�图 1 和表 2 分别为 195 0 20 0 8 年全国主要河流代表 站总 径流量 与总 输沙 量的 变化 过程 和不 同年 代水沙 特征 值 �由 图看出 ，全 国主 要河 流代 表站 总径 流量 累计 变 化过程线成直线，表明全国主要河流总径流量随时间没有明显的趋势性增加或减小，20 世纪 5 0 年代代表站 总径流量为 14161 亿 m 3，70 年代减至 1330 6 亿 m 3，90 年代增至 145 26 亿 m 3，在多年平均值 140 90 亿 m 3 上 下波动�全国主要河流代表站总输沙量累计变化过程线总体为上凸型曲线，其中 1960 年前基本为直线，表 明年输沙量变化不大，平均年输沙量为 26. 43 亿 t; 1960 年后，总输沙量累计过程线开始向右偏离原趋势， 表明受人类活动的影响，年总输沙量逐渐减小，从 20 世纪 5 0 年代的 26. 43 亿 t减小至 70 年代的 17. 64 亿 t， 到 90 年代减为 12. 18 亿 t，20 0 1 20 0 8 年仅为 5 . 95 亿 t，减幅达 65 % �
多年平均
年均径流量 /亿 m 3 14 161 1 3889 1330 6 1 3625 14 5 26 1 2 936 14 0 90
年均输沙量 /亿 t 24. 631 22. 15 6 17. 643 13. 80 5 12. 183 5 . 95 2 16. 90 0
平均含沙量 /( kg�m -3) 1. 74 1. 60 1. 33 1. 0 1 0 . 84 0 . 46 1. 23
图 1 全国主要河流代表站 总年径流量和输沙量的变化过程 � Fig. 1 � Variationprocesses inth e total annu al ru noffand sedim entload forth e t pical h drologicals tationinm ainrivers
流域
代表水文站
长江 黄河 淮河 海河 珠江 松花江 辽河 钱塘江 闽江 塔里木河 黑河 合计
大通 潼关 蚌埠 +临沂 石闸里 +响水堡 +张家坟 +下会 高要 +石角 +博罗 佳木斯 铁岭 +新民 兰溪 +诸暨 +花山 竹岐 +永泰 阿拉尔 +焉耆 莺落峡
注: 多年平均值是指 195 0 20 0 5 年期间的平均值�
关键词: 主要河流; 水沙变化; 变化趋势; 影响因素; 中国
中图分类号: TV 15 2
文献标志码: A
文章编号: 1 0 0 1 -6791 ( 20 1 0 ) 0 4-0 5 24-0 9
中国许多河流，特别是北方河流，每年输送大量的泥沙�据不完全统计，中国 11 条主要河流多年平均 输沙量约 16. 9 亿 t，其中仅黄河�长江的年输沙量就高达 1 5 . 2 亿 t�泥沙具有两重性，即资源性和灾害性， 既给 人民生 命财 产带 来灾 害， 长期 以来 也塑 造了 美丽 富饶的 平原 陆地 ，逐 渐成 为资 源而 被人 类利 用� 随着 流 域内 人类活 动频 繁和 气候 降水 条件 的变 化， 特别 是流 域修 建水利 水保 工程 和加 强植 被建 设， 流域 产流 产沙 将 发生 变化 ，导致 江河 水沙 条件 也发 生显 著变 化� 河流 水沙 变化不 仅关 系到 河流 本身 的发 展， 而且 也反 映了 流 域的 环境特 性� 水土 流失 程度 及人 类活 动的 影响 �在 水利 规划 �防 洪减灾 �水 资源 利用 和保 护� 水土 保持 及 生态 环境建 设等 方面 的工 作中 ，河 流水 沙变 化问 题也 是必须 考虑 的主 要因 素� 对于 许多 河流 ，特 别是 多沙 河 流而 言， 泥沙治 理十 分重 要， 治水 必治 沙� 河流 水沙 变化 对中 国 经济 发 展和 水 利 工程 建 设 具有 重 要 的 影响 ， 甚至 成为社 会经 济可 持续 发展 的制 约因 素， 因此 ，全 面了 解全 国主要 河流 径流 量和 输沙 量的 变化 情况 十分必 要�本文对中国 11 条主要江河水沙总量和各条河流水沙量变化及其影响因素进行了分析，试图为中国江河 治理 和流域 社会 经济 发展 提供 科技 支持 �
摘要: 通过选定中国主要河流的代表水文站，分析了中国主要河流代表站总径流量和总输沙量的变化趋势�结果表 明，全国主要河流代表站总径流量随时间没有明显的趋势性 增加或减 小，多年平均 径流量为 1 4 0 90 亿 m 3; 年总输 沙量在 1 960 年前变 化 � 不大，1960 年后逐渐减小，从 20 世纪 5 0 年代的 26. 43 亿 t减小至 20 0 1 20 0 8 年间的 5 . 95 亿 t; 平均含沙量则从 5 0 年代 的 1 . 74 kg/m 3 减至 20 0 1 20 0 8 年 间的 0 . 46 kg/m 3�中国南 方主要 河流和 主要内陆 河流 的代表站径流量没有明显的增加或减少趋势，北方河流代表站径流量除淮河�松花江外，具有明显的减少趋势; 中 国各主要河流代表站年输沙量除塔里木河外，都有不同程度的减少，其中北方河流的减小幅度较大�影响中国主要 河流水 沙变化的主要因素分为自然和人类活 动因素， 其中自 然因素 包括流域 降雨量 变化和 流域下 垫面条件 ; 人类 活动因素包括水土保持措施�水库工程�流域调水调沙及引水引沙�河道采砂等�
的难 度， 因此， 本文 主要 采用 水文 站径 流量 和输 沙量的 累计 值的 变化 过程 进行 分析 �假 设河 流水 文站 总输 沙
量( 即输沙量的累计值 W s ) 随时间的变化过程用以下函数表示:
Ws = ( )
(1)
其导数 W s = dW s � / d ( 输沙量累积曲线的切线斜率) 代表总输沙量随时间的变化率，当 dW s / d 随时间无明