心得体会:黄河输沙量研究的几个关键问题与思考
泥沙淤积对黄河防洪影响的几点思考
泥沙淤积对黄河防洪影响的几点思考第一篇:泥沙淤积对黄河防洪影响的几点思考泥沙淤积对黄河防洪影响的几点思考黄河防洪安全备受世人关注,为保证黄河防洪安全,以确保黄河花园口22300m3/s洪水不决口,建国以来,国家投入大量资金对黄河下游进行系统治理,取得了近六十年的黄河安澜。
但近十几年黄河下游频繁出现的“小流量,高水位”、“小洪水、大淹没”等新情况,使人们对泥沙灾害有了新认识。
本文结合黄委高级专业技术干部研讨“河流水沙灾害及其防治” 课目学习的体会和心得,简要阐述泥沙淤积对黄河防洪影响的几点思考。
一、黄河下游防洪目标及主要措施黄河防洪任务艰巨,水沙条件复杂,汛情瞬息万变,各级防指要有应对各种突发性、特殊性情况的思想准备和应急处置措施。
黄河防汛目标任务是:确保黄河花园口站22000m3/s及以下洪水大堤不决口,遇超标准洪水,做到有准备,有对策,尽最大努力,采取一切措施缩小灾害;确保设计标准内黄河控导工程安全;及时做好黄河滩区、滞洪区群众迁安避洪工作,确保群众生命安全,尽最大努力减少洪灾损失。
为保证黄河防洪安全,黄河下游已建成了以干流水库、堤防、河道整治工程为主体的“上拦下排,两岸分滞”的防洪工程体系。
上拦工程主要包括干流上的小浪底、三门峡等水库:五十多年来在黄河上、中游兴建大型水库22座,总库容617亿m3,已超出黄河的年平均径流量,对洪水的调控能力大大增强,加之人口增加和经济发展造成的引黄用水与日俱增,进入下游洪水的出现机遇大大减少。
4000m3/s 以上的洪水50年代年平均达6.3次,60—80年代年平均3.6次,90年代年平均0.9次进入21世纪还没有一次超过4000m3/s的洪水;下排工程主要包括黄河两岸大堤、险工及河道整治工程;两岸分滞是指黄河下游两岸开辟的东平湖、北金堤滞洪区。
同时,还建立了以地方行政首长负责制的“三位一体”军民联防体系和省、市、县、乡、村五级防汛组织。
二、水沙灾害定义河流整体上作为一个动态的反馈系统,以泥沙为中介,水流和河床相互作用,局部的水沙条件变化将会引起泥沙输移的变化,从而引起更大范围的调整。
心得体会:黄河输沙量研究的几个关键问题与思考
心得体会:黄河输沙量研究的几个关键问题与思考黄土高原的独特性质决定了黄河泥沙研究是一个永恒的课题。
进入21世纪以来,黄河输沙量突兀性减少,输沙量和含沙量之低是社会各界普遍未曾预料到的,黄河泥沙减少这一重大问题再一次摆在科技工作者面前。
黄河泥沙变化原因及未来状态关系到黄河及黄土高原的治理对策和决策,受到广大科技工作者和管理部门的高度关注。
目前,有关科研单位正在组织各方力量开展深入研究,笔者认为,当务之急是从宏观方面研究和解决如下几个关键问题。
黄河输沙量变化的阶段性与基准期确定问题黄河输沙量的年际变化过程具有显著的阶段性特征,其阶段可以用累计距平法、双累积曲线法、有序聚类方法等清晰辨识。
不同阶段的输沙量均值、变差系数等存在显著差异。
就黄河中游吴堡、龙门以及潼关水文站而言,输沙量突变点均发生在1979年;中游各支流水文站年输沙量发生突变的年份虽有所差异,但主要集中在20世纪70年代中后期。
不同学者采用不同方法辨识黄河干流或支流输沙量发生突变的更精确年份,结果往往大同小异。
目前,在水土保持措施等各种人类活动对产沙影响研究的定量评估中,参考期(基准期)及变化期各时段具体年份的划分“五花八门”。
通过绘制面平均降雨量与输沙量的双累积曲线,分析发现黄河河口镇至潼关区间(简称河潼区间)输沙量存在3个显著的阶段,即20世纪70年代之前、80~90年代以及21世纪以来3个时段。
根据我国使用年代的习惯,特别是在各种研究和政府文件中广泛使用年代的习惯,以及水土保持学科本身并非能达到很高精度,更出于便于比较同类研究成果,因此笔者建议:采用年代制,把基准期(参照期)临界年份确定为1979年,重点研究1979年之前、1980~1999年以及2000年以来3个阶段黄河及其支流输沙量变化情况。
对个别支流,2000年(临界年份)输沙量突变并不显著,可以采用两段制进行分析。
黄河流域降雨及人类活动对输沙量影响作用辨识问题河流输沙量受气候、地质地貌和人类活动等因素影响。
黄河调水调沙利弊之我见
黄河调水调沙利弊之我见【论文关键词】黄河调水调沙利与弊解析【论文摘要】黄河泥沙是黄河洪水威胁的症结所在,是黄河治理的难点。
黄河的防洪思想、防洪技术、防洪战略决策都着眼于这一点。
为确保黄河下游河道不抬高、不淤积、不断流,确保我国经济发展和沿黄地区的生命财产安全。
黄河水利委员会创立了举世瞩目用水治沙的历史先河。
“调水调沙”的设想经过实践的考验,正一步步走向成功,对防洪、治河、减淤等发挥了巨大作用,也具有较大的效益。
但是,笔者认为,在看到有益方面的同时,也存在着这样或那样的不利因素,现结合实际,就调水调沙对黄河下游河道产生利弊问题谈几点粗浅的见解,仅供同仁参考。
1黄河泥沙的危害黄河水患,根在泥沙。
这条世界上含沙量最大的河流素有“斗水七沙”之称,每年携带16亿吨泥沙进入下游,其中有4亿吨淤积在下游河床,使之以每年平均10厘米的速度抬升,目前下游河床平均高出临河地面4-6米,形成举世闻名的“地上悬河”,“悬河”如同悬挂在下游两岸头上的一个大水盆,严重威胁着我国经济发展、社会稳定和沿黄地区的生命财产安全。
2什么是调水调沙所谓调水调沙,就是在充分考虑黄河下游河道输沙能力的前提下,利用水库的调节库容,对水沙进行有效的控制和调节,适时蓄存或泄放,调整天然水沙过程,使不适应的水沙过程尽可能协调,以便于输送泥沙,从而减轻下游河道淤积,甚至达到冲刷或不淤的效果,实现下游河床不抬高的奋斗目标。
3调水调沙有益方面3.1黄河下游主槽得到全线冲刷。
黄河下游的主要特征是善淤善徒,特别是主槽淤积越多,洪水威胁越大,冲决徒变的可能性亦越大。
而9次调水调沙的最大功效,就是使下游的主河槽得到了全线的冲刷。
最明显的是山东河段主河槽得到有效冲刷。
前三次调水调沙实验,艾山至利津段的总冲刷量为0.38亿吨,彻底消除了人们普遍担心的“冲河南、淤山东”的疑虑。
同时,调水调沙还提高了水资源的利用效率,若按照自然状态来水输沙,平均输送每吨泥沙需要121立方米水,而实施科学的调水调沙,平均输送每吨泥沙需要63立方米水。
心得体会:黄河干流河道采砂对生态环境的影响及对策
心得体会:黄河干流河道采砂对生态环境的影响及对策黄河干流河道采砂分为营利性采砂和公益性采砂,营利性采砂的无序开采问题已经对河势稳定、防洪安全、生态环境等造成了一定的负面影响。
黄河流域重要河道采砂规划对采砂的范围、采砂量、采砂时机和采砂方式等进行了统一规划,但河道采砂将不可避免地对生态环境造成一定的影响。
河道砂石是河床的重要组成部分,也是基础设施建设的重要物质资源。
近年来,随着黄河流域经济社会的快速发展,对砂石等建筑材料的需求量逐渐加大,采砂、取土的规模和范围迅速扩大,部分河段出现非法采砂活动,对河势稳定、防洪安全、通航安全、水生态环境保护、水文测验和沿河涉水工程及设施的运营造成了不利影响,并给采砂管理带来相当大的困难。
为此,水利部组织黄委开展了黄河流域重要河道采砂管理规划,分析评价规划方案对生态环境的影响,进而提出相应的对策,对于正确处理河道采砂与生态环境保护的关系,促进经济社会可持续发展具有重要意义。
黄河干流河道采砂现状及存在问题黄河干流河道采砂分为营利性采砂和公益性采砂两种。
基础设施建设、吹填造地、淘矿、烧砖等采砂属营利性采砂,加固堤防(吹填固堤)、滩区治理、河道整治、挖河疏浚、航道整治等采砂属公益性采砂。
黄河干流河道中能用于基础设施建设(建筑)的砂石比较少,主要分布在上中游河段。
黄河流域建筑采砂始于20世纪70年代,随着经济社会的快速发展,建筑砂石的需求量大幅增大,采砂规模及采砂量越来越大。
2008年黄河干流建筑用砂采砂量为846万吨(不包括非法开采量),占全流域的27.5%。
黄河流域公益性采砂主要集中在黄河下游。
黄河下游采砂用于机淤固堤始于1970年,1974年国务院批准正式列为防洪基建工程。
为了提高黄河下游堤防的防洪标准,黄委先后三次加高培厚了黄河大堤,共用砂量约为4亿立方米。
进入新世纪,黄委加强了黄河标准化堤防建设,2012年以后,先后启动了黄河下游近期防洪工程建设和“十三五”下游防洪工程建设。
心得体会:对黄河下游窄河段河道治理的思考
心得体会:对黄河下游窄河段河道治理的思考黄河是一条举世闻名的多泥沙河流,因其水少、沙多、水沙关系不协调,致使下游河道表现出“善淤、善徙、善决”的特点,由此带来了异常复杂的下游防洪安全问题和河道治理问题。
泥沙及河道冲淤是黄河下游难以治理的根本原因,因此,黄河下游防洪问题的焦点不仅在于流量的大小,更为重要的是水位的高低;也不仅在于流速的快慢,更为重要的是流向的多变。
解决黄河下游防洪安全问题,任务之一就要分析和解决黄河下游动床的整治问题,包括平面上对河势流向的控制,避免主流直冲大堤;垂向上对主河槽泥沙淤积的控制,防止因河槽萎缩导致主流摆动。
黄河流经陶城铺后,即进入了典型的弯曲型窄河段。
因河道特性和两岸国家重要基础设施以及社会、经济状况的特殊性,使其成为黄河防洪安全的重点河段。
该段(直到河口)河道是1855年河南兰考铜瓦厢决口改道北流后夺大清河形成的。
从陶城铺到宁海,河长322千米,两岸堤距1~3千米,河槽宽0.4~1.2千米,最窄处东阿艾山卡口宽度仅275米;河道纵比降1/10000;排洪能力11000立方米每秒。
目前,河床高于两岸地面4~6米,设防水位高出两岸地面8~12米,也属“二级悬河”。
小浪底水库是黄河下游防洪安全的关键工程,它的建成和运用成为治黄史上的重大历史事件,其运用方式决定着当前和今后相当长时期内下游河道治理的基本方向。
小浪底水库已运用近17年,它给下游窄河段带来了怎样的变化,下游窄河段的治理将如何应对?对此,笔者通过观察和分析黄河的历史、现状和未来趋势,进行了多角度、多层次地分析和思考。
小浪底水库运用后下游窄河段的变化1986年黄河上游龙羊峡水库建成运用以后,下游来水、来沙减少,而且来水减少的幅度远大于来沙减少的幅度。
20世纪90年代后,黄河出现频繁断流,最为严重的1997年甚至出现了下游几乎全面断流(长达X4千米,约占下游长度的90%)、利津水文站持续断流226天的严重局面。
黄河下游成了季节性河流,致使下游河床快速淤积抬高,年均抬高0.1米左右,主槽过流能力由1986年前的5000立方米每秒左右降至不足2000立方米每秒,同时加剧了“二级悬河”的形成和发育,使得下游防洪形势进一步恶化和复杂;由于水流动能不足,使下游河槽严重弯曲、萎缩,河势发生变化,原有的险工和控导工程相当一部分脱溜,失去了作用。
黄河治水心得
黄河治水心得黄河治水心得篇1黄河治水心得黄河是中华民族的母亲河,也是世界上著名的长河。
黄河长期的泥沙淤积和频繁发生的洪水灾害一直是治理的难题。
作为一个长期从事黄河治理工作的人,我在这里分享一些我的心得体会。
1.长期规划,分段治理。
黄河的治理不能仅仅着眼于一时一地,必须从流域的角度进行长期规划。
同时,黄河的泥沙淤积和洪水灾害在不同河段表现出不同的特点,因此需要分段治理。
2.科学治水,尊重自然。
黄河的泥沙主要来自于流域内丰厚的土壤和雨水。
传统的洪水防治方式往往通过修筑堤坝等手段阻拦洪水,但这种方式破坏了自然的生态平衡。
我们应当采取科学的方法,例如提高流域内的水土保持率、运用先进的水文监测技术等,使黄河自然而然地自我调节。
3.强化公众参与,提高治理效果。
黄河治理需要全社会的参与和支持。
我们可以通过宣传教育、推广先进的治水技术等方式,提高公众的环保意识和参与度,从而更好地保护和治理黄河。
4.坚持问题导向,精准施策。
黄河治理中面临的问题有很多,如水土流失、河床淤积、洪水灾害等。
我们必须针对具体问题制定具体的治理措施,提高治理效果。
5.创新科技,提升治理能力。
在科技快速发展的背景下,我们可以利用新技术新方法,如大数据、人工智能等,提升黄河治理的能力和效果。
以上是我的黄河治水心得,希望能对黄河的治理和保护工作有所帮助。
黄河治水心得篇2黄河治水心得应由本人根据自身实际情况书写,以下仅供参考,请您根据自身实际情况撰写。
黄河是中国最重要的河流之一,也是中华民族的发源地之一。
黄河的治理和保护对于中国的经济发展和社会稳定具有重要意义。
以下是我对黄河治水的一些心得和体会。
首先,黄河治理需要全社会的共同努力。
黄河的治理不仅仅是政府和水利部门的责任,也需要广大人民群众的积极参与。
只有全社会共同努力,才能有效地治理黄河。
其次,黄河治理需要科学规划。
黄河治理需要遵循科学规律,制定科学合理的规划。
只有科学规划,才能有效地治理黄河。
黄河泥沙输沙模拟实验与河道形态演变研究
黄河泥沙输沙模拟实验与河道形态演变研究黄河是中国的母亲河,它孕育了人民的文明。
然而,随着人类活动的增加和工业发展的速度加快,黄河面临着越来越多的挑战,其中最主要的一个就是泥沙输沙。
泥沙输沙是指河道中的泥沙经由水流运输的过程。
在黄河这样流域面积广、人口密集、生态环境脆弱的河流中,泥沙输沙对于河道的形态演变具有着至关重要的影响。
因此,研究黄河泥沙输沙模拟实验与河道形态演变,对于解决黄河泥沙输沙问题具有重要意义。
在黄河泥沙输沙研究中,泥沙输沙模拟实验是非常重要的手段。
泥沙输沙模拟实验是指在实验室内通过模拟黄河水流条件,模拟泥沙流动的过程,以此来研究泥沙输沙。
通过实验,可以观察泥沙在不同水流条件下的运动状况,并通过实验数据来研究泥沙输沙的规律和机制。
黄河泥沙输沙模拟实验的主要难点在于如何模拟黄河的水流条件。
黄河是中国第二长河流,流经中国多个地区,河道的情况也各不相同。
因此,在进行泥沙输沙模拟实验时,需要根据实际的黄河水流条件进行设计。
实验室内通常会使用模拟黄河水流的装置,如喷射泵等,来模拟黄河的水流条件。
此外,还需根据实际情况添加不同类型的沉积物,如含有不同粒度的沙子、石子等。
通过泥沙输沙模拟实验可以得到大量的数据,这些数据可以帮助研究者了解泥沙在河道中的运动规律和模式。
同时,这些数据也可以被用于模拟黄河的泥沙输沙情况,帮助我们更好地了解百年来黄河的形态演变,并预测未来的形态。
在河道形态演变研究中,泥沙输沙是一个极为重要的因素。
泥沙的运动和沉积是决定河道形态演变的关键因素。
泥沙运动的速度和方向、沉积物的粒度大小等,都会影响到河道的演变。
黄河是一个非常典型的例子。
在过去的几百年中,黄河经历了多次大规模的漂移,其中最著名的就是太行山下游段的“八百里黄河发大水”。
这次洪水导致黄河漂移了数百公里,形态发生了巨大的变化。
在黄河的流域中,泥沙输沙是导致形态演变的主要原因之一。
为了更好地研究黄河的形态演变,需要从多个角度对泥沙输沙进行研究。
黄河水库群水沙资源化联合调度管理的若干思考
黄河水库群水沙资源化联合调度管理的若干思考1、2022年黄河秋汛洪水泥沙调度管理实践1.1、调度过程自8月下旬~10月中旬,黄河流域泾渭洛河和三花间消失了历史上少有的50余天的持续性降雨,干、支流相继消失10多次洪水,其中渭河发生了“首尾相连”的6次洪水过程。
调度经受了以下阶段:第一阶段:拦洪蓄水、削峰减灾。
9月6日之前,由于小浪底水库未达到后汛期(9月11日~10月23日)汛限水位248m,考虑2022年黄河下游供水及引黄济津水资源的平安,水库以拦洪蓄水、削峰为主运用,按调度方案逐步向后汛期汛限水位过渡(9月1~10日是汛限水位的过渡期)。
其次阶段:防洪预泄、调水调沙。
9月6日小浪底水库水位达到245.83m,库内已经形成浑水水库,浑水层厚约24m,坝前淤积面高程达到182.5m.预估将来6d潼关站径流量约10.5亿m3、小花间径流量5.3亿m3.假如连续实行拦洪蓄水运用方式,小浪底水库水位将很快突破248m,对后汛期水库防洪运用、库区减淤、闸门防淤堵和发电平安等将产生严峻影响。
小浪底水库从9月6日根据防洪预泄调度运用,并结合实施调水调沙。
9月17日小浪底水库浑水层全部泄完,坝前淤积面降低至179m以下;同时,黄河下游兰考段消失漫滩,由于“二级悬河”形势严峻,漫滩洪水快速形成几米深的堤沟河,对黄河大堤平安产生威逼,给整个黄河流域的防洪形势增加了不利因素;引黄济津也已经开头,国家防办对降低引黄济津的含沙量提出了要求;小浪底水库水位已接近250m,即将达到进行大坝250~260m水位蓄水检验的条件。
综合考虑这些因素,小浪底水库9月18日结束了防洪预泄调度,改为按日均400m3/s 下泄。
第三阶段:确保大坝、兼顾下游。
渭河第四号洪峰9月21日已在华县站形成,9月23日小浪底水库水位达到253.75m.小浪底水库大坝为新坝,为保证大坝平安,打算250~260m阶段蓄水水位要缓慢抬升,9月底前不得超过255m,10月底前不得超过260m.小浪底水库以确保大坝平安为主、兼顾减轻下游防洪抢险压力、削减下游滩区损失,按掌握花园口流量不超过2700m3/s拦洪控泄运用。
心得体会:黄河泥沙入黄的机制及过程探讨
心得体会:黄河泥沙入黄的机制及过程探讨黄河是举世闻名的多沙河流,水少沙多、水沙关系不协调是黄河区别于其他江河的基本特征,也是黄河复杂难治的症结所在。
黄河中游的潼关水文站控制了黄河90%的流域面积、90%的径流量和几乎全部的泥沙,分析潼关水文站不同时期水沙量变化可以看出,20世纪60年代以来,受气候变化和人类活动的影响,黄河径流量、输沙量呈减少趋势。
黄河水沙变化尤其是泥沙量的变化引起了国内外有关专家的高度关注。
黄河水沙变化不仅影响到黄河冲积性河道的冲淤发展趋势,而且关系到重大治黄规划的实施、治黄战略的确定以及重大水利枢纽工程的布局和建设时机等。
相关部门开展了大量研究,但由于研究采用的资料和方法不同,研究成果差别较大,未能形成对入黄泥沙量变化的统一认识。
另外,以往对黄河泥沙变化的研究多侧重于坡面、沟道侵蚀产沙过程,对产沙入沟或入河后发生的河流输沙过程考虑较少,导致无法深入区分“产沙”和“输沙”的概念差异。
侵蚀产沙的主要机制侵蚀产沙主要是指地表物质(包括成土母质)在侵蚀营力作用下所发生的分散及相对初始位置的移动。
根据侵蚀力的不同,可分为水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀和冻融侵蚀4种类型。
黄河流域主要产沙区的产沙方式包括风力侵蚀、水力侵蚀和重力侵蚀,其中风力侵蚀产生的入黄泥沙占比较小,成因复杂多样,一般不作为研究重点。
因此,本文主要分析黄河流域主要产沙区的水力侵蚀和重力侵蚀两种产沙方式。
1.水力侵蚀水力侵蚀是指以地面的水流为动力冲走土壤产生的侵蚀作用,也称为水蚀,是全球分布最为广泛的侵蚀产沙类型。
水力侵蚀是黄河流域主要产沙区分布最广泛、最重要的土壤侵蚀方式。
除了部分沙丘沙地区和植被茂密的山区外,几乎在所有降雨及产生地表径流的地区都可以见到水力侵蚀。
即便是在局部干旱区域,夏季暴雨产生的侵蚀也是塑造地面的重要侵蚀方式之一。
从成因上看,黄河流域黄土高原地区大部分地面起伏较大,植被覆盖率较低,组成物质较为松散,暴雨多发,是水力侵蚀广泛分布的主要原因。
研究黄河的收获和感悟
研究黄河的收获和感悟
自古以来,黄河就是中国文明的摇篮之一。
作为中国第二大河流,黄河不仅是我国的母亲河,也是我国的经济命脉。
近年来,我对黄河进行了深入的研究,从中获得了不少收获和感悟。
首先,黄河的历史与文化价值让我深感敬畏。
黄河流域是中华文明的发源地之一,曾经孕育了大量的先民文化。
从新石器时代的仰韶文化、龙山文化,到商代的夏、商、西周,再到春秋战国时期的齐、晋、秦、楚等诸国,黄河流域的历史文化遗存无处不在。
在对黄河的研究中,我更深刻地感受到了我国悠久的历史和丰富的文化底蕴。
其次,黄河的生态环境问题让我深感忧虑。
黄河流域是我国的重要农业产区,也是我国工业化进程中的重要支撑地区。
长期以来,由于人类活动和自然因素的影响,黄河流域的生态环境受到了极大的破坏,黄河水质污染、河岸破坏、湖泊消失、水土流失等问题日益严重。
在对黄河的研究中,我更深刻地认识到保护环境、治理污染的紧迫性和重要性。
最后,黄河的发展与利用也给我带来了启示。
黄河是我国的重要水资源,也是我国的重要能源基地。
黄河流域拥有丰富的水力资源,开发利用这些水力资源不仅可以满足人民生产生活需求,也可以为国家经济发展做出重要贡献。
在对黄河的研究中,我更深刻地认识到科学利用水资源的重要性和必要性。
综上所述,黄河是我国的重要河流,其历史文化价值、生态环境问题、发展利用等方面都值得我们去深入研究。
研究黄河,不仅让我
们更好地认识和了解我们的祖先,更让我们深刻认识到保护环境、科学利用水资源的重要性和必要性。
关于黄河水沙形势及对策的思考
㊀收稿日期:2020-07-14㊀基金项目:国家重点研发计划项目(2016YFC0402403)㊀作者简介:刘晓燕(1964 ),女,河南永城人,教授级高级工程师,博士,近年主要从事黄河水沙变化研究工作㊀E⁃mail:liuxiaoyan@yrcc.gov.cnʌ水文泥沙ɔ关于黄河水沙形势及对策的思考刘晓燕(黄河水利委员会,河南郑州450003)摘㊀要:水少沙多是黄河的突出特点㊂进入21世纪,黄河天然径流量减少了20%,取用水量却不断增加㊂近10a黄河头道拐至花园口河段和全河的地表水资源利用率已分别达60%和80%,水少问题更加突出,缺水已经成为黄河流域面临的最大问题;节水潜力是有限的,将黄河下游分水指标过多调整给上中游又将导致不健康河段更长,因此建议尽快开工建设南水北调西线工程,并兴建多年调节水库,提高黄河蓄丰补枯的能力㊂2000 2019年,潼关年均输沙量仅2.45亿t/a, 沙多 压力有所缓解,但还原坝库拦沙量后的流域产沙量为5.64亿t/a,仍然远高于黄河下游的承受能力㊂未来,如果能将林草梯田覆盖程度提高至理想情景,流域产沙量可降低至4亿 5亿t/a;但是,黄土高原植被极易受人畜破坏而退化,若退化至2010年水平,龙华河 四站沙量将反弹至6.7亿 7.1亿t/a㊂因此,黄河水沙调控工程和防洪工程的规划设计必须为未来沙量反弹留足空间㊂为控制入黄沙量在低位水平㊁支撑黄河长治久安,黄土高原应优先重视现状林草植被的维护,并改进黄土丘陵沟壑区第五副区产沙的控制措施㊂关键词:黄河;水情;沙情;对策;建议中图分类号:TV121;TV141+.3;TV882.1㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀doi:10.3969/j.issn.1000-1379.2020.09.007㊀TheWaterandSedimentSituationandCountermeasureLIUXiaoyan(YellowRiverConservancyCommission,Zhengzhou450003,China)Abstract:TheoutstandingfeaturesoftheYellowRiverarelesswaterandmoresediment.From2000tillnow,thenaturalrunoffoftheYellowRiverhasdecreasedby20%butthewaterwithdrawalhasbeenincreasing.Inrecent10years,thesurfacewaterutilizationrateofthemiddlereachesfromToudaoguaitoHuayuankouofthewholeriverhasreachedto60%and80%respectively,thuswatershortagehasbecomethebiggestproblemoftheYellowRiverBasin.Sincethewater⁃savingpotentialislimited,anditwouldmakelongerunhealthyreachesifwetransferpartofthewaterrightsfromthepeoplearoundthelowerreachestothepeoplearoundupperandmiddlereaches,thispapersuggestedtobuildtheWestRouteProjectoftheSouth⁃to⁃NorthWaterTransferassoonaspossibleandbuildcarry⁃overstoragereservoirstoimprovetherunoffsupplyingabilityduringdryyears.From2000to2019,thesedimentloadoftheYellowRiverwasonly0.245billiont,thesedimentpressurehadbeeneased.Butifwerestorethesedimentinterceptedbydams,wewouldfindthattheactualproducedsedimentoftheLoessPlateaushouldbe0.564billiont,whichisfarbeyondtheriverbed sbearingcapacityofthelowerYellowRiver.Inthefuture,thesedimentproductionloadwouldbedecreasedto0.4-0.5billiontifthevegetationandterracegrowtoitsidealcoverage.ButthevegetationoftheLoessPlateauiseasytodeterioratewhendisturbedbyhumanandlivestock.ThesedimentloadoftheYellowRiverwouldreboundto0.67-0.71bil⁃liontevenifthevegetationhasmerelydeterioratetotheleveloftheyear2010.Therefore,thispaperagreedtoplananddesignthekeywaterandsedimentregulationprojectsaccordingtothepresentlowsedimentleveltemporarily,butwemustreserveenoughroomforrebuildingtomeetthefuturechallengeofsedimentrebounding.InordertocontrolthesedimentloadatthelowlevelandtomaintaintheYellowRiversafe⁃ty,preservingthecurrentvegetationshouldbethefirstcountermeasuretakeninLoessPlateauandthemeasuresofcontrollinggully⁃bankandriverside⁃bankerosionshouldbeimprovedintheNo.5sub⁃regionofgulliedrollingloessarea.Keywords:YellowRiver;water;sediment;situation;countermeasure㊀㊀黄河水沙情势是实施黄河流域生态保护和高质量发展战略的基础条件,是黄河重大水沙调控工程布局及运用方式㊁河道工程布置㊁流域内水资源配置和跨流域调水工程决策等的基础㊂因此,笔者拟重点讨论黄河面临的水沙形势与挑战,旨在为宏观决策提供参考㊂1㊀流域概况及数据来源黄河流域地跨青藏高原㊁黄土高原和黄淮海平原三个台阶㊂兰州以上地区多属青藏高原㊁局部属黄土高原,年均降水量490mm,是黄河径流的主要来源区,年均贡献约57%的径流量㊁但取用水量仅占全河的7%㊂流域中部是群山㊁平原和沙漠环绕的黄土高原,年均降㊃43㊃第42卷第9期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀人㊀民㊀黄㊀河㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Vol.42,No.9㊀㊀2020年9月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀YELLOW㊀RIVER㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Sep.,2020㊀㊀水量440mm,是黄河泥沙和污染物的主要来源地㊂黄河下游是地上悬河,汇入水沙和废污水很少,为黄淮海平原地区人民的生产生活用水提供了便利㊂黄河最突出的特点是水少沙多㊁水沙异源㊂在人类活动相对较少的时期,黄河陕县站实测输沙量高达16亿t/a(1919 1959年)㊁是长江年输沙量的4倍,但全河天然径流量仅为580亿m3/a(1919 1975年)㊁只有长江天然径流量的1/17㊂黄土高原年均产沙量占黄河流域产沙总量的97%,但其对黄河径流量的贡献仅约15%,流域中部的径流实际主要来自黄土高原周边的土石山区和风沙区㊂笔者采用的实测水量和输沙量数据均来自‘中华人民共和国水文年鉴“(黄河流域卷)㊂供水量㊁用水量和天然径流量数据均来自1998 2018年的‘黄河水资源公报“㊂采用的黄土高原入黄沙量,是黄河循化至青铜峡区间㊁河口镇至龙门区间㊁汾河河津㊁北洛河头㊁泾河张家山和渭河咸阳站的输沙量之和,其中1933 2019年采用实测输沙量数据,1919 1932年采用黄河水利委员会水文局插补延长的沙量数据㊂基于实测输沙量,还原坝库拦沙量和引水引沙量,可得到流域产沙量,其中坝库拦沙量为调查分析成果㊁引水引沙量为实测数据㊂采用的1956 2019降水数据主要来自水文年鉴㊁部分来自国家气象中心共享网站,进而提取并计算了黄河主要产沙区日降雨量大于25mm的年降雨总量,称为有效雨量㊂1919 1955年,因雨量站稀少,利用全国1990 2009年网格化气候数据集[1]提供的黄土高原汛期降雨量和1956 2009年实测的有效降雨数据,推算了黄河主要产沙区的有效雨量,故可靠度略低㊂采用的 林草地面积 是流域易侵蚀区内林地和草地面积的总和,系利用遥感影像(分辨率30m)㊁依据‘土地利用现状分类“(GB/T21010 2007)提取得到,与水土保持部门的统计口径不同㊂其中,流域的 易侵蚀区面积 是剔除建设用地㊁石质山区㊁平缓的河川地和平原后的流域面积,是流域泥沙的主要产地㊂采用 NDVI 和 林草植被盖度 表征林草地的植被覆盖程度,其中NDVI是利用遥感影像提取的可反映植被生长状况的指数;利用遥感影像获取的NDVI值,可计算出林草植被盖度[2]㊂2㊀水㊀情2.1㊀近年来水形势水少是黄河的自然特点㊂1919 1975年,还原人类用水和水库蓄变量后,黄河天然径流量花园口站为559亿m3/a㊁利津站为580亿m3/a㊂2016年,黄河流域人均水资源量为408m3,只有全国平均水平的1/5,若扣除向其他流域的供水量,则黄河流域实际的人均水资源量仅332m3㊂由于水少,旱灾一直是黄河流域人们生产生活面临的主要灾害㊂据‘黄河流域水旱灾害“[3],黄土高原平均每10㊁5㊁2㊁1.25a,就有53%㊁49%㊁36%㊁22%的面积发生重度旱灾;北宋以前,山西㊁河南两省平均每百年发生严重干旱次数分别为6.2次和3.2次,但13 19世纪分别增加到49次和17次㊂1972 1999年,黄河下游有22a发生断流,其中1997年利津断面全年有226d断流㊁甚至发展到距入海口704km的开封㊂更为严峻的是,随着流域地下水开采㊁坝库蒸发㊁梯田建设和林草植被的改善等,黄河的河川径流量仍在减少㊂2000 2018年,在流域降水量略偏丰情况下(偏丰1.6%),花园口断面天然径流量只有463亿m3/a㊂从流域主要来水区降水与径流的关系变化看(见图1,图中 基准年 的时段选择考虑了下垫面变化特点),流域产流能力的降低,主要发生在以黄土高原为主体的流域中部地区;在以青藏高原为主体的兰州以上地区,其降水 径流关系变化不大㊂图1㊀黄河流域降水—径流关系变化情况展望未来,虽然地下水开采量可能会略有下降,但是林草梯田覆盖率仍将略有提高㊁坝库水面蒸发量也将有所增加,因此黄河河川径流量有进一步减少的可能性㊂㊃53㊃2.2㊀供用水量变化在黄河河川径流量减少20%的形势下,流域供水量持续增加㊂1950年前后,黄河流域内外取用水量不足100亿m3/a(耗水量约65亿m3/a),主要在花园口以上地区㊂2007 2018年,流域内外总取用黄河水量517亿m3/a,其中农业取用水345.6亿m3/a㊁占总量的66.9%㊂宁蒙灌区和下游引黄灌区是主要的农业用水户,分别占全河灌溉用水量的39.5%和28.0%㊂黄河流域供水水源以地表水为主,目前占76%㊂1998 2002年,流域上中游地区地表水取水量为260亿m3/a㊁耗水量为182亿m3/a㊂2010 2018年,取水量和耗水量分别为277亿m3/a和207亿m3/a,耗水量约为1950年前后的3倍㊂基于用水类别口径一致的2003 2018年‘黄河水资源公报“,用水增加最多的是包括城镇公共用水㊁居民生活用水和生态环境用水在内的 大生活 用水,由2003年的45.5亿m3增加到2018年的89.2亿m3,即15a增加约1倍㊂工业用水自1998年后快速增加,至2011 2012年达到峰值(约78亿m3/a),之后因老旧企业被淘汰或节水改造㊁新企业全面采用空气冷却和干排灰渣等节水技术,至2018年逐渐回落到2003年前后的量级(约65亿m3/a)㊂目前,限于黄河分水指标和取水工程条件的约束,黄河上中游有大批工农业项目因缺水而难以上马,更有大量生活在干旱区的贫困农牧民等待异地安置㊂有关研究表明[4-5],至2050水平年,黄河上中游地区工业和生活的刚性缺水为64亿 84亿m3㊂严重缺水,已经成为制约黄河上中游地区生态保护㊁脱贫攻坚和高质量发展的瓶颈㊂3㊀沙㊀情20世纪80年代以来,黄河来沙量逐渐减少,其中2000 2019年为2.45亿t/a㊂在此背景下, 黄河变清 成为当下热议,更有呼吁按 来沙2亿 3亿t/a 修改黄河重大工程的布局㊁规模及运行方式㊂不过,基于过去10a的研究,笔者认为该想法可能过于乐观㊂3.1㊀黄土高原产沙变化黄土高原的土壤要变成黄河 泥沙 ,需要经历侵蚀㊁产沙和输沙这三个环节,淤地坝㊁水库和引水引沙主要在 输沙 环节起作用,土壤㊁地形㊁植被是影响侵蚀产沙的关键下垫面因素㊂由于坝库拦截和引水引沙等,黄土高原各支流实测输沙量往往小于流域产沙量㊂1919 2019年黄土高原入黄沙量㊁产沙量和产沙指数变化见图2,其中:产沙量是输沙量㊁坝库拦沙量和引水引沙量的总和;产沙指数是指流域易侵蚀区内单位有效降雨在单位面积上的产沙量[2],可代表下垫面的产沙能力㊂调查分析表明,1960年以来黄土高原坝库(不含干流水库)拦沙量为1.85亿 3.25亿t/a,其中:20世纪70年代为3.25亿t/a(淤地坝拦沙2.15亿t/a),2000 2019年拦沙2.36亿t/a(淤地坝拦沙1.48亿t/a)㊂图2㊀1919 2019年黄土高原入黄沙量㊁产沙量和产沙指数变化情况分析图2可知:(1)20世纪80年代以来,黄土高原的入黄沙量㊁实际产沙量和相同降水情况下的产沙能力均表现为下降趋势,2000年以来降幅更大㊂(2)2000 2019年,黄土高原入黄沙量和产沙量分别为3.15亿t/a和5.64亿t/a,即44%的产沙被 截留 在当地㊂(3)考虑降雨因素,20世纪70年代产沙指数最高(即当时林草梯田覆盖程度最低),20世纪90年代的产沙指数与20世纪20年代相当㊂(4)与1919 1959年均值相比,2000 2009年和2010 2019年的下垫面产沙能力分别下降了57%和80%㊂由此可见,黄土高原下垫面产沙能力的明显降低,主要发生在近20a㊂3.2㊀未来沙情预测2000年以来,由于44%的泥沙被坝库等截留在当地,因此黄土高原入黄沙量只有3.15亿t/a㊂然而,坝库的拦沙作用是不可持续的,将随拦沙库容淤满而结束㊂据调查[6-7],目前约46%的大中型坝和95%的小型坝已经失去拦沙能力,仍可发挥拦沙作用的大中型坝仅约7600座,至2050年可能只剩2500座㊁相应的拦沙能力仅约3300万t/a㊂水库情况与之相似,而且近30a新建水库极少[8],故未来拦沙作用更小㊂通过淤地坝拦沙而形成的坝地具有持续减沙的能力,但目前的坝地面积仅900km2,故减沙作用有限,为0.20亿 0.22亿t/a㊂梯田是近30a黄土高原产沙量减少的重要因素㊂截至2017年,潼关以上黄土高原地区共建成梯田3.6㊃63㊃万km2,其中90%以上分布在严重水土流失区㊂考虑在流域尺度上梯田的 本地 和 异地 减沙作用[9],现状梯田可减沙约5亿t/a(与陕县 16亿t/a 口径一致,下同)㊂按照近村近路㊁确有需求的原则,有关单位测算了黄土高原地区的梯田建设潜力[10],约为10812km2,其中黄河主要产沙区为5500km2㊂不过,由于很多梯田潜力区的现状林草梯田覆盖率已达60%以上,因此测算的减沙潜力只有0.3亿 0.5亿t/a㊂实际上,新增梯田的效益更多体现在农民增收㊂林草植被改善是近年最受关注的减沙因素㊂由于扩耕和人畜破坏,林草植被在20世纪70年代达到谷底[11],20世纪80年代以后逐渐恢复,2000年以来恢复更快㊂基于笔者对植被变化对流域产沙影响规律的认识[2],推算2016 2019年林草植被可减沙7亿t/a㊂遥感监测结果表明,1978 2018年,只有河龙区间和北洛河上游的林草地面积增加了10410km2,十大孔兑地区略有增加,其他地区反而因扩耕等减少了7451km2,因此,现状林草减沙量的90%以上得益于植被盖度提高㊂不过,植被盖度继续提高的潜力有限:图3是1981年开始封禁的固原云雾山㊁1998年开始封禁的安塞和神木自然修复样地的跟踪监测结果,由图可见,在无人畜干扰情况下,植被封育17 19a即可达盖度峰值[12];遥感调查也表明,2016 2019年,绝大部分地区的植被盖度增幅已不足3%㊂也就是说,经过20a左右的修复,2018年前后的林草植被盖度已基本达到现状自然和社会环境下的潜力值,目前,仅清水河上中游㊁泾河流域西北部和无定河上游仍有少量潜力㊂图3㊀黄土高原典型地区植被盖度变化情况㊀㊀值得注意的是,植被盖度也是最易退化的因子㊂理论上植被盖度应随降水丰枯而增减,但分析植被生长期降水与NDVI的关系(见图4)发现,在20世纪八九十年代,植被盖度几乎与同期降水无关,说明降水对植被的促生作用基本上被人类过度放牧和砍伐等破坏活动抵消;20世纪90年代中期以来,降水作用逐渐显现,其中2006年以来NDVI与同期降水之间呈显著正相关,说明该时期人类对植被的破坏活动大幅减少,气候条件成为影响植被覆盖状况的关键因素㊂由此推测,若人畜干扰很少,则未来林草植被盖度和结构将取决于当地的气候和土壤条件;一旦社会环境朝着20世纪逆向发展㊁人畜重返黄土梁峁,植被盖度极易降低㊂图4㊀河龙区间降水与NDVI的关系多数专家认为,黄土高原未来汛期降水将略偏丰[13-14]㊂从过去百年黄土高原有效降雨量变化看(见图5),确实存在 枯 丰 平 枯 平 丰 周期变化特点;2012年以来,该区降水似乎处于第二个丰水期㊂如果未来20 30a重现1933 1967年的降水情景,一方面会增强黄土高原的产沙动力,同时也有利于现状林草植被的维持和改善㊂为预测黄土高原未来产沙情势,设计了两个汛期降水与1933 1967年和2010 2019年的实际降水相似,但较1919 2019年均值偏丰3.5%和6%的降水系列,在此降水条件下,黄土高原在1919 1959年下垫面产沙量分别为16.9亿㊁18亿t/a㊂设计了三种下垫面水平:①维持现状(2016 2019年)林草梯田覆盖水平;②林草梯田覆盖程度提高至理想状况;③梯田维持图5㊀1919—2019年黄土高原有效降雨量变化情况㊃73㊃在2017年水平,但植被盖度退化至2010年水平(该水平较2018年偏低15% 25%)㊂计算结果表明,在以上降水和三种下垫面情景下,黄土高原产沙量分别为4.77亿 5.00亿㊁4.00亿 4.16亿㊁7.13亿 7.48亿t/a㊂图6为黄河主要产沙区在第一种下垫面情景下的产沙模数格局,该区天然时期产沙量占潼关以上黄土高原产沙量的94%㊂图6㊀2016 2019年下垫面背景下的产沙模数格局进一步考虑黄河干支流已建和在建水库㊁现状淤地坝的拦沙能力变化,以及青藏高原来沙㊁灌溉引沙和河道冲淤等因素,推算了龙华河 四站(即龙门㊁华县㊁河津㊁头4个水文站)在未来不同水平年的可能来沙量,结果见图7㊂由图7可知,随着现状坝库拦沙库容损失,四站沙量逐渐反弹;若现状林草植被能得以维持或略提高,则四站沙量可控制在3.7亿 4.7亿t/a㊂但是,若林草植被盖度倒退至2010年的水平,则四站沙量仍达6.7亿 7.1亿t/a,沙量反弹将主要出现在近20a植被改善程度较高的河龙区间和北洛河上游等东部地区㊂图7㊀龙华河 四站沙量预测(1933 1967年降水系列)黄河沙量是否偏多,主要取决于河道及河口冲淤平衡的沙量㊂研究表明,在现状河床边界条件和花园口径流量220亿 250亿m3/a条件下,实现黄河下游河床冲淤平衡的沙量阈值为2亿 3亿t/a[15-16];要实现现状入海流路和三角洲地区的海岸线淤蚀平衡,利津来沙量应为1.5亿 1.6亿t和2亿 2.5亿t[17-18],加上灌溉引沙和河床冲淤,推算相应的花园口沙量为2亿 3亿t㊂对比表明,即使未来四站沙量只有4亿t/a左右,也仍然超过黄河下游冲淤平衡的沙量阈值㊂若遭遇不利情况,即使林草植被盖度仅减小至2010年的水平,黄河沙量将达下游沙量阈值的2.8倍左右㊂由此可见,现阶段黄河沙多的压力确实明显缓解,但现状坝库 退休 后,黄河沙量仍然远高于黄河下游的承受能力,遇不利因素时泥沙压力更大㊂兴建更多坝库并不能摆脱被泥沙淤满的命运,故黄河沙量反弹是必然的㊂4㊀对策建议千百年来,黄河流域水旱灾害一直是国家的心腹之患,因此除害兴利一直是黄河治理的主要任务㊂进入新时期,党和人民向黄河保护与治理提出了更高要求:一要保障黄河长久安澜,并提升滩区防洪标准,为此必须将进入下游的沙量长期维持在近十几年的水平㊁并保障塑槽和输沙水量㊂二要保障流域高质量发展的用水需求,这对水资源开发利用率已达80%的黄河显然是严峻挑战,而流域中西部多为不发达地区,脱贫攻坚㊁高质量发展㊁生态保护等无不需要更多水资源作支撑㊂三要进一步改善流域生态环境质量,这必然使水资源刚性约束下的经济与生态的竞争性用水矛盾更加突出,也增大了黄河 八七 分水方案的调整难度㊂对比黄河水沙形势可知,在不进一步损害黄河健康和增大地下水开采量的前提下,增加河川径流可利用量㊁控制下游来沙量,是支撑流域生态保护和高质量发展国家战略面临的重大挑战㊂4.1㊀关于供水保障措施节水是解决黄河上中游缺水问题的优先选项,尤以宁蒙灌区节水潜力和水权转让潜力最大㊂研究表明[4-5],以基本维持生态稳定和水盐平衡为前提,2016水平年宁蒙灌区的工程节水潜力为11亿 13亿m3,(与 八七 分水方案的口径相同)相应的耗水量为5亿 6亿m3㊂近几年,该节水潜力的1/3已经配置给其他行业或被用于扩耕的土地,若站在2020年的时间点上,可转让水权的节水潜力更小㊂调整种植结构是实现灌区节水的重要措施,但该节水量深受农产品市场波动的影响,不宜将其水权转让给新增工业和生活用水户㊂毫无疑问,除宁蒙灌区外,其他地区也有一定的节水潜力[5-6]㊂但一个值得思考的问题是,在法治和维权意识日益高涨的今天,所节约的水权有多少可以转移给工业和城镇生活?又有多少可以跨行政区转让?㊃83㊃事实上,这个问题在宁蒙灌区同样存在:拟承接水权的工业企业,几乎都不在灌区所在的行政区㊂加大非常规水利用量可以有效改善河流水质,但并不能增加河川径流量㊂面对黄河上中游严峻的缺水形势,并考虑南水北调东中线工程已经建成生效㊁长江下游水量丰沛,有人建议将黄河下游分水指标中的30亿 40亿m3调整到严重缺水的上中游省区,下游的缺口由南水北调东线或中线工程供给㊂但是,该意见可能忽视了两个问题:(1)除降水大幅偏丰的2018年外,2006 2017年黄河头道拐㊁龙门㊁三门峡和花园口断面的地表水利用率基本维持在60%左右(全河80%),其中降水偏枯的2015 2016年为70% 75%,见图8㊂如此高的河川径流利用率,显然已是能够容忍的水资源利用 底线㊂图8㊀黄河各河段地表水开发利用率(2)受取水条件限制,黄河上中游省区仍有一些干流分水指标没有发挥作用㊂据近几年取水许可项目的审批情况,仅晋陕蒙三省区拟新增的干流取水量就达16亿m3/a,相应的取水工程或刚建成,或在建㊂若考虑即将生效的黄河干流取水工程,黄河中游河段的地表水开发利用率将达65%㊂在此形势下,如果再将下游30亿 40亿m3的分水指标调增给上游,则黄河头道拐至花园口河段的水利用率为75% 78%!实际上,即使再为上中游增加15亿m3的分水指标,黄河头道拐至花园口河段的水利用率也将由现状的60%左右提高到70%,这势必进一步损害中游河段的河流健康㊂可以预期的是,若再遭遇20世纪曾两次出现的连续11a干旱,断流将不仅发生在黄河尾闾,头道拐以下约2000km的黄河都将告急㊂笔者认为,水资源短缺已经是黄河流域当前和未来面临的最大问题;从稳定㊁持续支撑黄河上中游地区生态保护㊁脱贫攻坚和高质量发展的角度看,应尽快实施南水北调西线工程㊂该工程的水源地为长江上游,服务对象主要为黄河上中游地区,并应兼顾流域邻近的西北内陆河湖区㊂调水量的确定应重点考虑两方面的因素,一是受水区城乡生活㊁工业发展和生态移民安置的用水需求,即2050水平年刚性缺水量64亿 84亿m3;二是还水于河的要求,使南水北调西线工程生效前不得不暂时挤占河道生态用水的水量得以补偿,以控制头道拐断面的地表水开发利用率不超过60%㊂因此,两项合计需要的外调水量为80亿m3㊂同时,增强黄河自身的蓄丰补枯能力,也是解决缺水问题的重要选项㊂在现状水沙调控工程体系中,只有龙羊峡㊁小浪底和刘家峡等水库具有较大的调蓄能力,远不能满足丰水年调蓄的需要㊂例如,在降雨丰沛的2018年和2019年,干流水库全部蓄满后,分别有331亿m3和304亿m3径流入海,远超当年下游4.3亿t和5.3亿t来沙所需要的生态环境水量㊂因此,在泥沙压力明显缓解㊁水资源短缺已成为黄河最大问题的背景下,建议把 径流调蓄 作为古贤和黑山峡等待建大型水库的首要功能,并适当提高大型水库的汛限水位,不仅为调蓄黄河丰水年径流提供必要的工具,并为南水北调西线工程所调水量提供储存空间,也是应对连续干旱年的重要措施㊂4.2㊀关于长治久安要保障黄河下游长治久安和提升滩区防洪标准,关键在于能不能把进入下游的沙量长期控制在2亿3亿t/a范围内㊂基于目前对社会环境变化趋势的认识,并考虑小浪底水库仍有近43亿m3的拦沙库容,预计未来20 30a或许可以控制进入下游沙量在2亿 3亿t/a㊂但是,对于更远的未来,确实存在很多不确定因素㊂针对该风险,提出三点建议:(1)重大工程规划设计应为远期的泥沙反弹留出 回旋 余地㊂习近平总书记指出[19],黄河的治理与保护 是事关中华民族伟大复兴的千秋大计 , 保障黄河长治久安 是黄河流域生态保护和高质量发展的主要目标任务之一,这意味着黄河堤防和水沙调控工程的布局和运用至少应在百年尺度上进行规划和设计,仅考虑20 30a的水沙情景显然是不妥当的㊂综合考虑黄河沙情的现实和未来风险,古贤水利枢纽现阶段可以暂按 提高丰水年径流存储能力 和 为小浪底调水调沙提供后续动力 的要求设计水库的库容和结构,但必须为沙量反弹充分留出加高和改建的条件,而且可能面临未来 二次移民 的困难;在规划滩区防洪工程布置时,应为今后沙量反弹预留沉沙空间和通道㊂(2)应高度重视黄土高原现状植被的维护㊂淤地坝在近20a的拦沙量只有1.48亿t/a且目前大多已失去拦沙能力[7],即使在产沙最剧烈㊁有效淤地坝最多的20世纪70年代拦沙量也只有2.15亿t/a㊂梯田是遏制产沙的好措施,但可增建梯田地区的减沙潜力不大㊂现状植被的减沙贡献接近下垫面总减沙量的㊃93㊃50%,但植被极易被人畜破坏,因此控制现状林草植被不退化甚或有所改善,是维持入黄沙量在低位水平的关键,应成为未来水土流失管控的首要任务㊂然而,笔者近年实地调研看到,随着植被大幅改善,一些地方对牲畜的管控有所松懈,甚至在4 5月就看到许多羊群游弋在梁峁,这对生态环境脆弱的黄土高原决非福音㊂建议:①制定面向每个农户的林草植被盖度考核目标,并借助遥感手段组织实施,促使农牧民主动放弃4 8月的放牧行为㊂8月下旬以后,应允许放牧,以提高农民收入㊁缓解冬春防火压力㊂②结合乡村振兴和生态保护,或实施生态移民,或在村旁建设可以蓄水的淤地坝,并种植可兼顾经济发展和环境优美的牧草或乔灌林,为维护现有林草植被创造条件㊂(3)重视特殊地区沟壑产沙控制措施的创新㊂分析图6可知,清水河上中游㊁马莲河上游㊁无定河和北洛河的源头区㊁祖厉河中下游等地区,是目前产沙模数较高的地区,以马莲河洪德以上地区为例,在没有发生大暴雨的2010 2019年,其实际产沙模数仍达到4800t/(km2㊃a)㊂以上区域有两个共同特点:①均属于以沟壑产沙为主的黄土丘陵沟壑区第五副区,此类地区大部分泥沙产自中部盆地的河(沟)岸崩塌或滑坡[20],是黄土高原沟壑产沙最剧烈的地方,入沟径流是产沙动力;从支毛沟到干沟和河道,随着汇入水量的增加,产沙强度逐级增大㊂②大部分地区的人口密度不大,如甘肃省环县的现状人口密度仅34人/km2㊂显然,靠坝库拦沙是暂时的,当地对梯田的需求也很有限,因此建议通过工程措施阻止径流下沟,并鼓励径流就地利用;对川掌地周边的黄土丘陵,应通过封禁促使 荒草 生长,以减少产流㊂参考文献:[1]㊀李庆祥,彭嘉栋,沈艳,等.1900 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治理黄河课程心得体会(2篇)
第1篇一、引言黄河,作为我国母亲河,自古以来就承载着中华民族的文明和繁荣。
然而,由于自然因素和人类活动的影响,黄河流域面临着严峻的水资源短缺、生态环境恶化等问题。
为了更好地治理黄河,我国政府和社会各界纷纷投入到黄河治理的实践中。
近期,我有幸参加了关于治理黄河的课程,通过学习,我对黄河治理有了更深刻的认识,以下是我的一些心得体会。
二、黄河治理的背景与意义1. 背景黄河作为我国第二长河,流经九个省区,全长5464公里。
黄河流域面积75.2万平方公里,是我国重要的生态屏障和经济带。
然而,由于过度开发、水资源利用不合理等原因,黄河流域生态环境恶化,洪水、泥沙等灾害频发,严重威胁着人民群众的生命财产安全。
2. 意义治理黄河,有利于保护黄河流域生态环境,改善水资源利用效率,促进区域经济发展。
同时,黄河治理也是一项重大的民生工程,关系到亿万人民群众的福祉。
三、黄河治理的实践与探索1. 治理思路黄河治理是一项复杂的系统工程,需要从多个方面入手。
近年来,我国政府提出了一系列黄河治理的思路和措施,包括:(1)加强水资源管理,优化水资源配置,提高水资源利用效率;(2)实施水土保持,减少泥沙淤积,改善生态环境;(3)加强防洪体系建设,提高防洪能力;(4)推进黄河流域生态保护和修复,恢复生态平衡。
2. 治理措施在治理实践中,我国政府采取了一系列措施,包括:(1)黄河干流治理:修建水利枢纽工程,如小浪底水库、三门峡水库等,调节黄河径流量,减轻洪水灾害;(2)水土保持:实施退耕还林还草、坡耕地综合治理等措施,减少水土流失;(3)水资源管理:实行水资源总量控制、用水效率控制、用水结构优化等措施,提高水资源利用效率;(4)生态环境保护:实施湿地保护、生物多样性保护等工程,恢复生态平衡。
四、治理黄河课程心得体会1. 深刻认识到黄河治理的重要性黄河治理不仅关系到黄河流域的生态环境和经济社会发展,更关系到中华民族的生存和发展。
通过学习,我深刻认识到黄河治理的重要性,深感责任重大。
心得体会:对乌兰布和沙漠风沙入黄的思考
心得体会:对乌兰布和沙漠风沙入黄的思考黄河宁蒙河段流经沙漠地区,每年都有一定量的风沙进入黄河河道,其中石嘴山~巴彦高勒河段风沙主要来源于左岸的乌兰布和沙漠,三湖河口~头道拐河段的风沙主要通过位于库布奇沙漠的十大孔兑以暴雨洪水的方式进入河道。
根据近几年的研究,乌兰布和沙漠风沙入黄量约占整个宁蒙河段风沙入黄量的30%左右。
乌兰布和沙漠位于内蒙古阿拉善高原东部、黄河西侧乌海市乌达区与巴彦淖尔市磴口县之间,总面积约1.3万平方千米。
根据以往对黄河流域的风沙活动的研究,风沙沿三条通道进入黄河流域,其中的一条通道即为乌兰布和沙漠。
对乌兰布和沙漠风沙入黄量的研究最早始于20世纪80年代,但是对乌兰布和沙漠风沙入黄量一直没有形成统一的研究结论。
2014年3月,由黄河水利科学研究院承担、水利部牧区水利科学研究所协作的水利部公益性行业专项项目“黄河石嘴山至巴彦高勒段风积沙入黄量研究”获批并启动。
3年多来,对沙漠风沙进行了系统观测,对研究河段水沙和地形资料进行了详细分析,摸清了乌兰布和沙漠风沙流结构和运移规律,阐明了风沙入黄影响因子长期变化特征,评估了历史时期风沙入黄量,并预测了今后20年沙漠风沙入黄量。
研究河段粗颗粒泥沙输沙特征根据研究,乌兰布和沙漠沙粒83%以上为大于0.01毫米的颗粒,为此对石嘴山和巴彦高勒两站大于0.01毫米粗颗粒泥沙的输沙特性进行了分析。
1961~2014年两站粗颗粒泥沙输沙量总差值为0.41亿吨,年均差值75.93万吨,说明:该河段风沙入黄量不大,或风沙入黄量较大,但大部分淤积在河道中。
如果第二种假设成立,则河段中间河床质粒径组成中大于0.01毫米的颗粒含量要远远高于进出口站该粒径组的含量,鉴于此,将河段中间断面河床质中粗颗粒泥沙的变化过程与进出口进行比较。
20世纪80年代初至2011年,河段内测验断面河床质中粗颗粒泥沙与进出口断面粗颗粒泥沙含量的变化过程相似,说明第二种假设不成立。
因此,石嘴山~巴彦高勒河段大于0.01毫米的粗颗粒泥沙在河段进口、河段中间以及河段出口的变化特征相似,充分表明该河段的泥沙主要受上游来沙的影响,受沙漠风沙的影响并不严重。
心得体会:黄河干流河道采砂对生态环境的影响及对策
心得体会:黄河干流河道米砂对生态环境的影响及对策黄河干流河道采砂分为营利性采砂和公益性采砂,营利性采砂的无序开采问题已经对河势稳定、防洪安全、生态环境等造成了一定的负面影响。
黄河流域重要河道米砂规划对米砂的范围、米砂量、米砂时机和米砂方式等进行了统一规划, 但河道采砂将不可避免地对生态环境造成一定的影响。
河道砂石是河床的重要组成部分,也是基础设施建设的重要物质资源。
近年来,随着黄河流域经济社会的快速发展,对砂石等建筑材料的需求量逐渐加大,采砂、取土的规模和范围迅速扩大,部分河段出现非法采砂活动,对河势稳定、防洪安全、通航安全、水生态环境保护、水文测验和沿河涉水工程及设施的运营造成了不利影响,并给采砂管理带来相当大的困难。
为此,水利部组织黄委开展了黄河流域重要河道采砂管理规划,分析评价规划方案对生态环境的影响,进而提出相应的对策,对于正确处理河道采砂与生态环境保护的关系,促进经济社会可持续发展具有重要意义黄河干流河道采砂现状及存在问题黄河干流河道采砂分为营利性采砂和公益性采砂两种。
基础设施建设、吹填造地、淘矿、烧砖等采砂属营利性采砂,加固堤防(吹填固堤)、滩区治理、河道整治、挖河疏浚、航道整治等采砂属公益性采砂。
黄河干流河道中能用于基础设施建设(建筑)的砂石比较少,主要分布在上中游河段。
黄河流域建筑采砂始于20世纪70年代,随着经济社会的快速发展,建筑砂石的需求量大幅增大,采砂规模及采砂量越来越大。
2008年黄河干流建筑用砂采砂量为846万吨(不包括非法开采量),占全流域的27.5 %。
黄河流域公益性采砂主要集中在黄河下游。
黄河下游采砂用于机淤固堤始于1970年,1974年国务院批准正式列为防洪基建工程。
为了提高黄河下游堤防的防洪标准,黄委先后三次加高培厚了黄河大堤,共用砂量约为4亿立方米。
进入新世纪,黄委加强了黄河标准化堤防建设,2012年以后,先后启动了黄河下游近期防洪工程建设和“十三五”下游防洪工程建设。
数说黄河中的我的思考
黄河,位于中国大陆的北部,是中国第二长的河流,是中华民族的母亲河,也是世界上流经国家最多的河流之一。
黄河流域是中国古代文明的发源地之一,对中国的历史、文化和经济有着重要的影响。
在这篇文章中,我将对黄河的地理、历史、环境问题及对中国的影响进行思考和探讨。
首先,让我们来了解一下黄河的地理特点。
黄河发源于中国青海省的巴颜喀拉山,自西向东流经宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东等地,最后注入渤海。
黄河流域面积约为75万平方公里,横跨中国约5500多公里。
黄河流域的地势由西北向东南逐渐升高,地形特点主要是高原和河谷。
黄河的水量丰富,年均径流量约为近614亿立方米。
然而,黄河的历史也是充满曲折和挑战的。
由于黄河上游地区的泥沙含量较高,加上降水量波动大,暴雨和旱灾频繁,使得黄河容易造成洪水和涝灾。
自古以来,黄河经常发生泛滥,给沿岸地区带来了巨大的灾难。
黄河被称为“中国的悲歌”,不仅由于经常的洪水和涝灾,更是因为其频繁改道的特点。
据历史记载,自公元前229年以来,黄河已经改道了六次以上,给沿岸居民的生活和农业造成了极大的困扰。
此外,由于经济的急剧发展和人类活动的增加,黄河面临着严重的环境问题。
水污染、土地沙漠化、水位下降等问题都日益严重。
采矿、河道改造、水库建设等人类活动导致了河道的变窄和改变了水流的方向,这直接影响了黄河的生态平衡。
河岸的湿地生态系统也因此而受到破坏,生物多样性下降,动植物种群濒临灭绝,这对整个生态环境都带来了风险。
然而,尽管黄河面临许多困难和挑战,它对中国历史、文化和经济的影响不可忽视。
在古代,黄河流域是中华文明的发源地之一,孕育了中国最早的农业文明,也是中国古代帝王建立王朝的重要基地。
黄河流域的丰饶土地孕育了伟大的文化和思想,诞生了众多的文学、艺术和哲学家,对中国传统文化的发展起到了重要的推动作用。
在经济方面,黄河流域的农业生产是中国的“粮仓”,黄河平原的丰富土地和充足的水源使得这里成为中国最重要的粮食生产区之一。
黄河流域调查社会实践心得体会
黄河流域调查社会实践心得体会黄河流域调查社会实践心得体会一、引言在现代社会中,对于大学生来说,社会实践已经成为一种常见的教育模式。
通过社会实践,学生可以接触到与课堂教学不同的实际情况,了解到社会问题,提升自己的实践能力和社会责任感。
本次实践活动,我选择了调查黄河流域的社会问题,通过实地考察、交流调查和文献研究,对黄河流域的环境问题、经济问题以及社会问题进行了深入的了解和思考。
在这一过程中,我收获了许多宝贵的经验和体会。
二、实践前的准备在实践活动之前,我进行了一系列的准备工作。
首先,我通过阅读相关文献和资料,对黄河流域的发展状况和存在的问题有了一个初步的了解。
其次,我参加了组织的培训班,学习了一些调查方法和技巧,提高了自己的实践能力。
最后,我与队友进行了充分的交流和协商,确定了调查的目标和方法,制定了详细的实践计划。
三、实地考察的收获在实地考察的过程中,我深刻体会到了黄河流域所面临的严重环境问题。
黄河是中国第二长河流,也是中国最重要的水资源之一,但由于人类活动的影响,黄河的水质日益恶化,水量日益减少。
同时,黄河流经的一些地区常年存在洪涝灾害,导致大量农田被淹没,给农民带来了巨大的经济损失。
这一系列的问题不仅影响了黄河流域的生态环境,也威胁到了当地居民的生计和生活质量。
在实地考察的过程中,我还了解到了黄河流域的经济问题。
由于水资源的减少和水质的恶化,一些传统的农田灌溉系统已经无法满足当地农民的需求。
为了增加农田的产量,当地政府与企业合作,引入了大规模的工程项目。
虽然这些工程项目可以提供更多的农田灌溉水源,但也带来了新的问题,如土地沉降、水土流失和农药污染等。
而且,这些工程项目也加剧了当地的环境破坏和资源浪费,给居民的生活带来了许多负面影响。
在实地考察的过程中,我还了解到了黄河流域的社会问题。
由于经济发展的不平衡和资源分配的不公,一些地区存在严重的贫富差距和社会不公。
一些农民由于缺乏土地和技术支持,无法脱贫致富,生活的困难。
黄河上游水沙调控的关键科学问题与研究重点
黄 河 上游 ( 内蒙 古 托 克托 县 河 口镇 以上 河 段 ) 全
长3 4 7 2 k n( i 占黄河 总长 的 6 3 . 5 %) , 流域 面 积为3 8 . 6 万k m ( 占全 流域 面积 的 5 1 . 3 %) , 多年 平 均 天然 径 流
流、 风 一水 一重力 侵 蚀产 沙 、 河道泥沙输移和沉积、 人 类 活动 干扰 等多 因子 共 同作 用 下 的复 杂 动力 过程 , 具 有 显著 的地 域特 点 。近 几 十 年来 , 随 着 黄河 上 游 龙 羊
方法。
关
键
词 :产沙机理 ;泥沙输 移 ;河道 冲淤;水库群调度 ;水沙过程 ;水沙调控 ;黄 河上游 文献标 志码 : A d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 0 — 1 3 7 9 . 2 0 1 5 . 0 3 . 0 O 3
中图分 类号 :T V 2 1 2 . 4 ; T V 8 8 2 . 1
北京 1 0 0 0 8 4 ; 3 . 北京 大 学 水 沙科 学教 育部 重 点实验 室 , 北京 1 0 0 8 7 1 )
摘 要: 为 了促 进黄河上游水沙 问题的 系统解决 , 从 流域 系统的角度 , 结合水 沙灾害防 治和水 资源管理 的实际 需求 , 认为
黄 河上 游水沙关键过程 与调控 是保 障黄 河上 游防洪安 全 、 用水安 全和 黄 河长治 久安 的重要基 础科 学 问题 , 具体 包括 :
黄河 上游 宁蒙 河段 洪凌 灾害危 及人 民群 众生命 财 产安 全, 造 成 了 巨额 经济 损失 , 且危 害呈 增大趋 势 。扭转 河
动力 学理论 的建 立 , 拓展河 流 动力学 的前 沿研 究领 域 。 目前 , 我 国关 于 黄 河上 游 水 沙 关 键 过程 与 调 控 机
关于黄河问题的思考
关于黄河问题的思考摘要:黄河的问题十分复杂,蕴含着广泛而深刻的内容。
研究黄河应该是一个社会性的课题。
本文试图针对黄河相互关联的几个方面的一些问题,由社会层面向技术层面进行审视和思考,着眼于研究视角而不是解决问题。
思考的基点是:黄河需要长治久安。
长治久安首先是国家意志应得到充分的体现。
长治久安是一个过程,只有长治才有可能久安;黄河的稳定有赖于我们采取积极能动的对策与措施,充分体现社会的进步、科技的发展和生产力水平;治理黄河要与时俱进。
以往治黄主要体现的是人与自然的斗争,现实黄河问题的解决要从人与自然和谐相处和经济社会的可持续发展出发,更多地表现出人类战胜自己的能力。
关键词:黄河问题治理稳定需要说明的是:作者既未从事过治黄专业技术方面的研究,也未从事工程技术实践工作。
本文仅为个人的一些不成熟的思考。
黄河的问题由来已久,可以说是与中华民族的历史相终始的。
早在大禹治水的时代,以抵御黄河水害为标志,先民们就已经树立了强烈而持久的水患意识,治理黄河成为古代中国人民征服和改造自然的缩影。
九曲黄河百折不回,是中华民族英勇无畏精神的象征;数千年治理黄河的历史,又是中华民族不屈不挠、团结奋斗、智慧和能力的真实写照。
古代形成的治河思想和大量典籍也是宝贵的文化遗产之一。
在漫长的历史进程中,黄河的水患、变迁和水资源的利用等问题,萦怀于历代统治者,影响甚或决定着不同历史时期的地理社会、政治经济和人文环境。
治理黄河一向是国家意志的有力体现,黄河的长治久安是各个历史时期人们不懈的追求与期盼。
黄河这个“中国之忧患”,随着时代的发展和社会的进步也在不断地变化发展着。
一方面现代人民治黄的伟大成就,使洪水为害得到相当程度的控制和缓和;黄河正在用其有限的径流量,以极大的限度支撑着中国华北和西北广大地区的资源用水防线。
另一方面,由于人类对黄河总的自然形态和基本演变规律的不可主导性,洪水问题并未得到根本上的解决。
特别是随着区域社会经济结构的日益稳定,水灾害的内涵、特点和意义亦有新的变化。
黄河调研后的总结
黄河调研后的总结黄河,位于中国中部,是中国第二长河,也是中国最大的河流。
作为中国的母亲河,黄河在中国的历史和文化中占据着重要的地位。
为了深入了解黄河的现状和问题,我进行了一次黄河调研。
在此我将对调研结果进行总结和分析。
黄河的水资源状况令人担忧。
调研显示,由于全球气候变化和人类活动的影响,黄河的水量逐年减少。
这给沿岸地区的农田灌溉和城市供水带来了巨大的压力。
黄河上游的冰川融化速度加快,导致黄河水流量减少,这对黄河流域的生态环境产生了不可逆转的影响。
因此,我们迫切需要采取措施来保护黄河的水资源,包括加强水资源管理和保护上游生态环境。
黄河水质问题也引起了我们的关注。
调研发现,由于农业和工业活动的污染,黄河的水质逐渐恶化。
高浓度的农药和化肥残留导致黄河水体中的重金属含量超标。
这对沿岸地区的水生生物和人类健康构成了潜在的威胁。
因此,我们需要加强黄河水质监测和治理,减少污染物的排放,保护黄河的生态环境。
黄河的河道演变问题也需要引起重视。
调研结果显示,由于人类活动和自然因素的影响,黄河的河道不断改变。
河道的改变导致了河水的泛滥和涝灾,给沿岸地区的居民和农田造成了严重的损失。
因此,我们需要制定有效的河道管理措施,包括加强河道监测和修复工作,确保黄河河道的稳定和安全。
黄河流域的生态环境问题也需要关注。
调研发现,由于过度的人类开发和环境破坏,黄河流域的生态系统受到了严重的破坏。
大量的森林砍伐和草原过度放牧导致土地退化和生物多样性丧失。
这对黄河流域的生态平衡和可持续发展构成了威胁。
因此,我们需要采取措施来恢复和保护黄河流域的生态环境,包括加强生态保护和推动可持续发展。
黄河的洪水问题也是我们需要关注的重要问题。
调研结果显示,黄河流域的洪水频发,给沿岸地区的居民和农田带来了巨大的破坏。
洪水灾害不仅影响人们的生活和财产安全,还对黄河流域的生态环境产生了负面影响。
因此,我们需要加强黄河的洪水预警和防治工作,确保沿岸地区的安全和稳定。
黄河调水调沙分析与思考
黄河调水调沙分析与思考摘要:黄河自2002年7月首次调水调沙试验,连续3年成功地进行了试验,2005年调水调沙由试验正式转入生产运用,至2009年7月8日,调水调沙历经9次,实际历时133天,经利津站进入大海的泥沙累计3.67亿t,最小主槽平摊流量由1800m3/s提高到3880m3/s,河道向下冲刷1m左右。
调水调沙年份黄河来水来沙偏小,黄河调水调沙作用随着河道主槽的冲刷作用有所降低,建议特枯水年份可以暂缓调水调沙更多的用于发电与利用,抓住并遵循利用自然规律与趋势,不仅塑造洪水洪峰,还应充分利用“中常洪水”挟沙,并抓住机会将是更伟大的治黄实践。
关键词:调水调沙冲沙量洪水资源化趋势黄河黄河是多沙河流,每年从中游携带大量泥沙,一部分淤积在下游沿途平原河道,造成河床抬升,过洪能力变小,洪水威胁两岸。
在干流河道修建水库,虽然拦蓄大量泥沙,但同时也造成水库淤积而报废,三门峡水库即是例子,水库建成后,虽然使黄河水变清,但也带来严重问题,三门峡水库因大量泥沙淤积库容逐渐减少,最后不得不进行工程改造,进行调水调沙尝试。
小浪底水库建成后进行大规模调水调沙,目的就是通过三门峡水库和小浪底水库联合调度,达到利用少量的泄水,携带淤积在水库的泥沙,排入大海,而不造成沿途淤积,一方面使水库冲淤平衡,另一方面又不造成沿途河道淤积,同时制造人工洪峰过程,改变河道河势,缩小断面宽度,增加深度。
调水调沙,就是在充分考虑黄河下游河道输沙能力的前提下,利用水库的调节库容,对水沙进行有效的控制和调节,适时蓄存或泄放,调整天然水沙过程,使不适应的水沙过程尽可能协调,以便于输送泥沙,从而减轻下游河道淤积,甚至达到冲刷或不淤的效果,实现下游河床不抬高的目的。
黄河特点是“水少沙多、水沙不平衡”,首任黄河水利委员会主任、著名水利专家王化云和他的同事们,在“上拦下排”的治黄方针的基础上比较系统地提出了“调水调沙”的治黄思想。
三门峡工程的运用实践中,三门峡水库的建设使“调水调沙”得以实施,2001年小浪底水库正式建成使用,使规模性调水调沙的水库条件具备,而且为调水调沙由理论到实践的飞跃提供了先决条件。
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心得体会:黄河输沙量研究的几个关键问题与思考
黄土高原的独特性质决定了黄河泥沙研究是一个永恒的课题。
进入21世纪以来,黄河输沙量突兀性减少,输沙量和含沙量之低是社会各界普遍未曾预料到的,黄河泥沙减少这一重大问题再一次摆在科技工作者面前。
黄河泥沙变化原因及未来状态关系到黄河及黄土高原的治理对策和决策,受到广大科技工作者和管理部门的高度关注。
目前,有关科研单位正在组织各方力量开展深入研究,笔者认为,当务之急是从宏观方面研究和解决如下几个关键问题。
黄河输沙量变化的阶段性与基准期确定问题
黄河输沙量的年际变化过程具有显著的阶段性特征,其阶段可以用累计距平法、双累积曲线法、有序聚类方法等清晰辨识。
不同阶段的输沙量均值、变差系数等存在显著差异。
就黄河中游吴堡、龙门以及潼关水文站而言,输沙量突变点均发生在1979年;中游各支流水文站年输沙量发生突变的年份虽有所差异,但
主要集中在20世纪70年代中后期。
不同学者采用不同方法辨识黄河干流或支流输沙量发生突变的更精确年份,结果往往大同小异。
目前,在水土保持措施等各种人类活动对产沙影响研究的定量评估中,参考期(基准期)及变化期各时段具体年份的划分“五花八门”。
通过绘制面平均降雨量与输沙量的双累积曲线,分析发现黄河河口镇至潼关区间(简称河潼区间)输沙量存在3个显著的阶段,即20世纪70年代之前、80~90年代以及21世纪以来3个时段。
根据我国使用年代的习惯,特别是在各种研究和政府文件中广泛使用年代的习惯,以及水土保持学科本身并非能达到很高精度,更出于便于比较同类研究成果,因此笔者建议:采用年代制,把基准期(参照期)临界年份确定为1979年,重点研究1979年之前、1980~1999年以及2000年以来3个阶段黄河及其支流输沙量变化情况。
对个别支流,2000年(临界年份)输沙量突变并不显著,可以采用两段制进行分析。
黄河流域降雨及人类活动对输沙量影响作用辨识问题
河流输沙量受气候、地质地貌和人类活动等因素影响。
对于黄河流域或其他区域,在不足百年时间尺度的条件下,流域的土壤及地质地貌条件可认为相对不变,即河流输沙量变化主要取决于气候和人类活动两大因素。
黄土高原土壤侵蚀以水蚀为主,气候因素常用降雨特征来表征,如降雨量、降雨日数以及降雨强度等。
在坡面土壤侵蚀研究中,有学者根据径流小区等小尺度上的试验结果,提出了小尺度侵蚀性雨量标准和雨强标准,其中土壤侵蚀雨量标准大致为1小时雨量10~13毫米、6小时雨量25~39毫米、24小时雨量50~60毫米。
对于大中尺度流域的河流输沙问题,基于小尺度的降雨指标进行研究显然不妥。
另外,基于小尺度的试验结果,在中大尺度开展研究时,其资料的获取非常困难,流域尺度上的各站点降雨指标整合更是一个难以实现的问题。
之前有关研究者提出用年降雨量、汛期降雨量或月降雨量作为降雨指标,但对降雨特征信息的表征都不够全面和准确。
根据气象资料共平台,日降雨资料可以直接获得。
基于此,提出“流域侵蚀产沙性降雨”概念及流域侵蚀产沙雨量标准。
基于流域日
降雨量,根据参考期的面平均日降雨量—输沙量累积百分关系曲线,按照流域侵蚀产沙性降雨所引起的输沙量占总输沙量的90%,确定流域侵蚀产沙性降雨的日雨量阈值。
以皇甫川流域研究为例,考虑到资料的易获得性和降雨侵蚀力计算需要,确定日降雨12毫米为流域侵蚀产沙性降雨标准。
以1979年以前为参照期,对年径流量和输沙量与降雨指标的分析表明用大于等于12毫米的日降雨量可以较好地表征降雨对侵蚀产沙的作用。
降雨径流是黄土高原土壤侵蚀的核心驱动因素,河流输沙量与流域降雨量关系密切,采用双累积曲线法可以解析降雨和人类活动(下垫面变化)对输沙量变化的作用程度,因此建议采用双累积曲线法区分降雨和人类活动的作用,尽管各种人类活动的作用是一笔复合在一起的“混账”。
根据黄河中游不同时段降雨及人类活动对输沙量减少的作用分析可知,20世纪80~90年代人类活动对黄河输沙量减少的贡献率接近80%,进入21世纪后人类活动的作用已超过90%。
20世纪80~90年代输沙量的减少与黄土高原梯田、淤地坝的规模化建设相对应,而进入21世纪以来黄河输沙量的减少则主要与退耕还林(草)植被恢复过程相对应。
坡沟系统土壤侵蚀与坝库拦蓄作用辨识问题
人类活动对流域侵蚀产沙量的影响非常复杂,既有减少土壤侵蚀量的作用,也有增加土壤侵蚀量的作用。
就黄河输沙量减少的原因,如果能够明确是坡面土壤侵蚀量减少还是河道坝库拦蓄,那么就能明确黄土高原水土保持的基本方向。
理论上,就水土保持措施而言,相同数量某项措施因其空间配置不同、水文连通性也不同,故其减沙贡献度会产生显著差异。
如淤地坝会因其在沟道上下游位置的不同而产生差异,但这种差异目前仍然难以测度和验证。
因此,鉴于目前水土保持措施等人为活动的作用机制尚不十分清楚以及受学科发展水平的限制,人类活动对土壤侵蚀产沙作用的贡献率的研究“宜粗不宜细”,不必纠缠于各项措施作用的贡献率的“精确”辨识。
如果能够明确人类活动的作用在减少坡沟系统(即沟沿线以上的坡面及沟沿线以下的沟坡)土壤侵蚀和河道坝库淤积的程度,那么就可明确黄土高原水土流失治理的方向或对象。
一般来说,流域土壤侵蚀产沙量等于水文站测定输沙量、坝库拦蓄量、河道冲淤变化量以及灌溉等引沙量之和。
流域土壤侵蚀产沙量实际上也是不可测度的,传统的径流小区所测定的侵蚀产沙量并不能代表一个流域或区域的土壤侵蚀产沙
量。
如果说可以测度的话,那么就可以在支毛小沟上设置卡口站进行测定,若干个支毛小沟测定的均值可以代表一个区域或流域的土壤侵蚀产沙水平。
对于黄土高原中小流域,水文站测定输沙量可采用实测值,河道冲淤变化量对多数流域可忽略不计,灌溉等引沙量可以相对准确测算,因此估算人类活动的作用就可以简化为测定河道坝库(其上游无坝库影响)的拦蓄量。
通过淤地坝(坝地)的泥沙淤积信息研究小流域土壤侵蚀产沙,是目前研究流域或区域土壤侵蚀的重要方法。
通过对淤地坝沉积旋回的研究,结合库容曲线获取淤地坝内泥沙淤积量,反演控制区内的土壤侵蚀产沙强度,进而利用泥沙理化性质识别其主要来源。
通过空间上若干个淤地坝淤积过程的研究并结合淤地坝建设情况,进而推算流域或区域的坝库拦蓄泥沙量。
如果可以调查和统计淤地坝及水库泥沙淤积数量,进一步明确黄河泥沙减少的原因主要是坡沟系统土壤侵蚀产沙量减少还是河道坝库工程的拦蓄,那么就可以明确治理黄河泥沙的重点是加强坡沟系统的水土流失治理还是沟道(河道)坝库工程建设。
黄河适宜输沙量及未来输沙状态问题
解决泥沙问题是黄河治理的关键,而黄河适宜输沙量及未来输沙状态是黄河治理开发规划的重要基础。
黄河年输沙量从1919~1959年的年均16亿吨减少至近年来最小不足1亿吨,这种现象或事实已经颠覆了人们对黄河泥沙现象的传统认识。
在黄河输沙量减少原因分析的基础上,有关学者关注并预测了维持黄河健康的输沙量、未来黄河输沙的状况,但所得结果迥异。
有的学者认为未来黄河的年输沙量可能在6亿吨左右,也有学者认为在8亿吨左右(修建三门峡水库时,预估全面实施水土保持后黄河输沙量减少一半),还有学者认为黄河的年输沙量未来将稳定在3亿吨左右。
现实情况是,在降雨量没有显著减少的情况下,2000~2015年黄河潼关水文站年输沙量平均为2.56亿吨,其中最大值出现在2003年(6.08亿吨),其余各年均不超过5亿吨,而最小仅为0.55亿吨(2015年)。
30年前,几乎没有人预测到黄河输沙量会降低到目前的状态。
黄河输沙量变化已经打破人们的传统思维,受气候、政策及下垫面条件变化不确定性的影响,
黄河未来输沙量变化存在更大的不确定性,应该加强对未来治理和开发规划下、不同降雨频率下黄河输沙量状态的研究。
黄河及黄土高原的治理及资源利用策略调整问题
系统分析黄河输沙量变化原因可知,人类活动是黄河输沙量减少的主要原因,政策是降低土壤侵蚀、减少入黄泥沙的根本驱动力,各项水土保持措施是表现形式。
在气候变化与人类活动共同作用下,近百年来黄河水沙呈现出了前所未有的剧烈变化。
进入21世纪以来,黄河输沙量呈现出新的状态。
黄河输沙量的大幅减少是黄河中游黄土高原各项水利水土保持措施综合作用的结果。
针对生态环境脆弱的黄土高原地区,考虑到人类活动与自然和谐的特殊性,必须长期坚持保育水土,维系其生态和谐,才能维持该地区的自然生态环境稳定。
实践经验证明,尊重科学、尊重自然、科学认识自然规律,是人类改造自然过程中必须遵循的真理。
在黄土高原生态环境建设与黄河治理中,必须在科学研究的基础上做好相关的调研、规划,进行科技创新与制度创新,慎重对待入黄泥沙锐减引起的一系列新问
题,保障区域水资源安全、防止洪涝灾害,确保为国家和区域社会经济发展与粮食安全提供支撑。
针对目前黄河输沙量大幅减少的现状,黄土高原治理措施格局应进行相应调整。
在新的水沙条件下,黄土高原生态环境建设与黄河治理应注重以下两点:首先,黄河水沙异源、水少沙多、水沙关系不协调的问题仍未解决。
在考虑黄河不同区间影响水沙关键要素的基础上,合理配置调控措施,有效控制水土流失,在尽可能减少入黄泥沙的同时较小影响径流量,缓解黄河干支流水资源短缺问题。
其次,黄河流域是我国人口集中、经济社会快速发展的重要区域。
在新的水沙条件下,要在继续大力开展流域水土保持和生态建设的基础上,提高自然资源利用率,建立区域经济可持续发展新模式,促进区域生态功能与社会经济协调可持续发展。