心得体会:黄河输沙量研究的几个关键问题与思考
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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【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
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。
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。