黄河上中游水沙变化特点分析及未来趋势展望(饶素秋, 霍世青, 薛建国, 张永平, …

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黄河上中游水沙变化特点分析及未来趋势展望

3Y!H9uRbe:u&Yt0

饶素秋1, 霍世青1, 薛建国1, 张永平1, 孙艾芳2
){w~o7hRy0(1.黄委会水文局 2. 黄委会水量调度局(筹))

0^;elA0n0

摘要:本文对1950年以来黄河上中游水沙变化特点进行了分析。分析结果表明,自50年代以来黄河上中游水沙总体上呈逐年代递减的趋势,其中尤以80年代和90年代减少最为显著。90年代是1950年以来黄河上中游径流总量最少的十年,而输沙量较80年代有所增加。本文还就气候因素、工农业用水以及水利水保工程对水沙变化的影响作了简要分析。在此基础上,对未来黄河三门峡以上区域的水沙变化趋势进行了展望。

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关键词:黄河;上中游;水沙变化;降雨;洪水

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作者简介:饶素秋(1962-),女,黄委会水文局高级工程师。

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1 黄河上中游水沙概况

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  黄河是一条水少沙多的河流。黄河水沙具有地区分布不均匀, 水沙异源的特点, 黄河上游水多沙少, 中游则水少沙多。表1是黄河上中游(本文指黄河三门峡以上地区)主要站(区)多年(1951~1990年)平均径流量和输沙量统计表,可以看出, 黄河上游头道拐站径流量占黄河上中游径流总量的61%,而输沙总量仅占上中游输沙总量的10%。黄河中游(以河龙区间、华县、河津和头四站(区)之和代表)径流量仅占黄河上中游径流总量的39%,而输沙总量却占上中游输沙总量的90%。中游又以头道拐至龙门区间(简称河龙区间)水少沙多尤为突出,河龙区间多年平均径流量为56亿m3,占黄河中游径流总量的36%,而输沙总量却占中游输沙总量的61%。黄河水沙的另一特点是水沙量年际变化大,以黄河潼关站为例,最大年径流量为699亿m3(1964年),最小年径流量仅为149亿m3(1997年),前者是后者的4.7倍;年输沙量最大为29.9亿吨(1958年),最小为3.34亿吨(1987年),前者为后者的9倍。

表1 黄河上中游主要站(区)多年平均径流量和输沙量统计表水利论文oi|lwm M
Table 1 Mean runoff and sediment in the Upper and Middle Yellow River水利论文i(p t o,m'`3V


项   目

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上       游水利论文.{C&wRI(y,s2wGy

中               游

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上中游

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头道拐水利论文 Z0s^G1^*d9k

河龙间

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华县

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河津

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径流量(亿m3)2445680713156400
所占比例(%)6114202339100
输沙量(亿吨)1.347.713.820.790.3112.6313.97
所占比例(%)1055276290100

2 黄河上中游水沙变化特点分析水利论文lHv ]3nt7tV1i

  对黄河上中游主要站实测水沙资料的统计分析表明,自1950年以来,黄河上中游径流、洪水和输沙量总体上呈现逐年代递减的趋势,其中,90年代是黄河上中游径流量最少的10年,而输沙量较80年代有所增加。水利论文'k Vh ax

2.1 径流量、输沙量变化

A.}#C@[%gn0  表2给出了黄河上中游主要站各年代径流量、输沙量统计,可以看出,自50年代以来,黄河上中游径流和输沙量总体上呈现逐年代递减的趋势。80年代黄河上游径流量较常年略偏多,输沙量较常年偏少16%;黄河中游径流量和输沙量分别较常年偏少12%和40%,是输沙量最少的十年。90年代,黄河上中游持续枯水、少沙,上、中游输沙量分别较多年平均减少65%和30%,径流量分别减少31%和33%,是黄河上中游径流量最少的十年,黄河中游年径流量、输沙量变化见图1。

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图1 黄河中游年径流量、输沙量历史演变曲线
)S4`9so0xl{!y0Fig.1 Annual runoff and sediment in the Middle Yellow River

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表2 黄河上中游主要站各年代径流量特征值统计表(单位:径流量亿m3,输沙量亿吨)水利论文+D;zWX+p I6\
Table 2 Mean runoff and mean sediment in each decade in the pper and Middle Yellow River水利论文i/T4fQ&] R

河段站区项目

1950~1959水利论文$| `(] Lgf!|A
径流量 输沙量

#i*h%?(B,K {U!g#E(M:R"t}0
1960~1969水利论文| spS2bO
径流量 输沙量
1970~1979水利论文HFoN{}rd?
径流量 输沙量

1980~1989水利论文'sN8e*\1`7n:S
径流量 输沙量

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1990~1999水利论文X]P]f
径流量 输沙量

1950~1999
C@m7w8@*f0n"UkL0径流量 输沙量

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上游头道拐

平均值距平(%)

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244水利论文}J#}D z N
+7
1.52
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1.79水利论文/G6H;~X|
+53
231
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1.14水利论文-R0? cn N8_
-3
239
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0.97水利论文 z ol"L*g c`w
-16
157水利论文6wK6CDt;C@(Ss
-31
0.41
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228
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1.17
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P4q:fg+{ J#W(|0 水利论文G9n I}PaK

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河龙水利论文4ha!j f?YN
区间
平均值水利论文ka$j I-cc0V7z#\
距平(%)
77水利论文V.v(XQ"I
+40
10.36水利论文4l3ac9[6j
+44
70水利论文:O\J]kZ
+27
9.53水利论文;nF-EgrHt8}q
+33
54
l I t4g,BtwA$|0-2
7.54水利论文 Sn5w3t2\E q
+5
37水利论文/E;Ff#u$j1_
-32
3.75水利论文 X+J(U&INn
-48
41
YDLSx-~0-25
4.69
?l-iIgvX0-35
55水利论文I2i;nP` a+q'Vq L
7.17水利论文I lGPc
华县平均值
Q ~^;S&yf7VtJ k0距平(%)
85.5水利论文 di0e'Y@,P4ta0B
+17
4.29
K!F'{2\.}"a8LB0+19
96.2水利论文$\8yWQ S5{b.G
+32
4.36
M:?GbaJ&O0+21
59.4
/S)fGNR*Mr0-18
3.84
&c-k+}0IY:S2Wm S0+7
79.1水利论文5QihD~ H K o2{#U8I
+9
2.76水利论文qhUVa)Wgn
-23
43.8
yM0V`1|M6GP0-40
2.76
Q2I2F,{Q`&\0-23
72.8
/h@M2Z xl0
3.60
kX}[NQ,Tl0

河津水利论文lPu H]k,J$O

平均值
z T!c{a%z0距平(%)
17.6水利论文] [8^3b5}
+53
+167水利论文:@8](adPo
0.95
17.9水利论文v*k\d2XN5K
+56
0.344水利论文M5}3t[ OOS0{ y
31
10.3
^tEA#P7Fw8\5mO }0-10
0.191水利论文SRYL%v
-27
6.6水利论文K%bd3j`4L
-43
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5.1
,iAR.g KCP&i#B8NB0-56
0.032水利论文U3s%[_:?s
-88
11.5
[;b[0u e,n x8H0
0.262
DQ Aej5p2V]k.R;U0
平均值
Mu3p S[S.Kx~0距平(%)
6.7水利论文n'FV;Yav0Yf
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1.02水利论文*h9nWlqv
+23
5.9水利论文7N/f%|zA*z/H2zt
-19
0.89水利论文%tTGSv6D7d)O
7
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0.48水利论文,G,kO0F EH;z3c
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+4
0.82
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7.3水利论文!x3wG d[%J8y
0.83水利论文J)n"[_m2B&S%f'h+Tr9s
Σ平均值
y[fm D]j-D j/y2r0+27
187水利论文S K.q9K:o0D
+38
16.29水利论文 `E }6mb
+31
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12.47
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7.03水利论文&~;Z e~hY2g
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8.3
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11.91水利论文YL/Ndm6R*T
Σ平均值
.g+Gr rR%@f0距平(%)
431水利论文.UF;Gi%]S Ua+F
+14
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12.98
-H#A;F"UB8x9}nT:c0

2.2 黄河中游洪水变化特点水利论文!wSD2f)Y$aD-MrMDX9s

  图2是黄河中游潼关站年最大流量历史变化3年滑动曲线,从中可以清楚地看出,80年代以后,黄河中游洪水较80年代以前明显减小。潼关站1980~1999年年最大流量均值为5420m3/s,较1950~1979年年最大流量均值(8360m3/s)偏小35%,是潼关(陕县)站有实测资料以来持续时间最长、洪水最小的一个阶段,比历史上1922~1932年小水段的年最大流量均值(6160m3/s)还偏小12%。潼关站自1950年以来,有11年的实测年最大流量小于3/s,其中有10年发生在近20年。1980~1999年期间,不但洪水小,洪水次数也少,4000m3/s以上洪水平均每年发生2.3次,仅为


M/d M"CY y0图2 黄河潼关(陕县)站年最大流量历史变化(3年滑动)曲线水利论文Y4eyU"r~|&v,u)Z
Fig.2 3 Years slip mean of annual max. of discharge at水利论文"B&{.FVFk#?
Tongguan of Yellow River
水利论文9`wFCOM|

1950~1979年(年平均4.6次)的1/2;6000m3/s以上洪水平均每年发生0.5次,不及1950~1979年(年平均2.2次)的1/4,20年间仅出现一次8000m3/s以上洪水,未发生10000m3/s以上洪水(详见表3)。据分析,这除了气候因素影响外,水利水保工程等人类活动对洪水的影响也是造成近21年洪水较1922~1932年小水段还偏小的原因之一。

3 黄河上中游水沙变化影响因素分析水利论文 C|Dx*P0c3z @I3o

  黄河上中游水沙变化的影响因素主要有降雨变化和人类活动影响,人类活动影响又分为水利水电工程和水利水保工程两方面。水利论文os)}1`'z dNV

表3 黄河潼关站各年代洪水次数统计表
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Table 3 Flood frequency in each decade at Tongguan of Yellow River

6N`D$F f0

洪水量级(m3/s)1950~19591960~19691970~19791980~19891990~19991950~19994

4000以上4857343412151
6000以上3020166375
8000以上14491028
10000以上6150012

3.1 降雨变化的影响

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  降雨是流域产水产沙的直接影响因素。表4列出了黄河上中游主要产流区各年代汛期6~9月和盛夏7、8月降雨量统计值。可以看出,80年代汛期降雨量除泾渭洛河偏多外,兰州以上和河龙区间均较80年代以前偏少,其中尤以盛夏7、8月降雨量减少更为明显;90年代,黄河上中游主要产流区汛期降雨量均较常年偏少,是近50年中降雨量最少的10年,这与黄河上中游水沙量的变化趋势基本一致。主要产流区降雨量减少,是造成黄河上中游80年代以后水沙量减少的主要原因之一。水利论文{x'S4b|M

  黄河中游水沙量的多少不仅与降雨量有关,更主要的是由降雨过程(尤其是暴雨过程)所决定。80年代以后,由于暴雨过程减少,暴雨强度减小,黄河中游洪水次数较80年代以前明显减少,洪水量级也明显减小(详见表3),洪水次数减少和洪水量级的减小,直接导致水沙量减少。因此,80年代以后暴雨过程减少和暴雨强度减小是黄河中游水沙量减少的重要原因。水利论文dAn Z0f\

表4 黄河上中游主要产流区汛期降雨量统计(单位:m)
lKqv7fo)Q0Table 4 Precipitation in main producing flow area of the Upper and Middle Yellow River during flood season水利论文YJSqYw


区域月份项目1950~19591960~19691970~19791980~19891990~19991950~1999
水利论文7u%e+t.H/A.r
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6~9平均距平水利论文U1z-^FE{q mU~
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6~9平均距平水利论文yzxY `/U
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+10+3.5+5.6-13.7-5.4


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(sxNg*M0
6~9平均距平
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+2.2+3.7-3.0+7.3-10.1
7~8平均距平水利论文 x3u%\,^M
(%)
221206202216182205
+7.7+0.3-1.8+5.3-11.6

3.2 人类活动影响水利论文b ]_x(o|{Y/L.M'S

  水利水电工程尤其是大中型水库的建成和运用,对径流和泥沙均有拦蓄作用。据有关分析表明[1],截止到80年代末,黄河上中游干支流水库的累计淤积量达50多亿m3,其中80年代淤积量为20多亿m3。水库对径流的分配起调节作用,由于上游水库的影响,黄河中游汛期和非汛期的径流量分配发生了很大变化,使汛期干流河道的基流减小,所形成的洪水水量偏小,其输沙能力也大为减弱;另一方面如上游的龙羊峡水库是1986年投入运用的,至80年代末其蓄水量就达到157亿m3,它对上游来水的拦蓄使进入其下游河道的径流量明显减少。水利论文9{ { A.S3x)L4Yy.c

  各灌溉工程的引水引沙也使径流量和输沙量减少,统计表明[1]80年代黄河中上游灌溉和城市用水量年均达140多亿m3,较80年代以前明显增加。黄河中游的水土保持工程,也在一定程度上减少了径流和泥沙的产生,有关研究表明[1,2],至80年代黄河上中游的水利水保工程年平均减少沙量约3亿吨,减水约35亿m3。随着国民经济的发展和西部大开发战略的实施,黄河上中游的各项工程将对黄河的水沙变化带来更深远的影响。

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4 黄河中游未来水沙变化趋势展望

$pk~)QY$Q#C(s&|a0

  对黄河中游潼关(陕县)站1765年以来235年历史洪水资料(1919年以来为实测资料,1765~1918年资料系列系通过历史水旱资料插补延长而得)的统计分析表明,潼关站235年以来大体经历了5个大水段、5个平水段和5个小水段。水利论文)E)Cf:a5d$`+j

  自1980年开始的小水段,到2000年已持续了21年。这是小水段中持续时间最长、流量最小的一个阶段。21年中只有一年的最大流量超过8000m3/s(1988年,8260m3/s),其中有11年的年最大流量小于5000m3/s,还有2年的年最大流量小于3000m3/s,其阶段平均流量较1922~1932年小水段还偏小。水利论文QB&s1T J i.I8b

  笔者认为,未来黄河中游(主要指龙门、潼关站)有可能逐步转入平水或丰水阶段。由于黄河中游输沙量与洪水密切相关,随着黄河上中游降雨量的增加,一旦黄河中游洪水次数增多、洪峰流量增大,输沙量亦将随之增加。同时,随着我国加大黄河上中游退耕还林、还草等水保措施的力度,同等气候条件下入黄沙量将逐渐减少。但总体上来说,随着黄河中游转入平水或丰水阶段,未来十年入黄泥沙将较80、90年代有所增加。

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参考文献水利论文;aS X#w0r'p'x

[1]王玲等。黄河水沙变化对河流系统的影响。黄河水利出版社,1998.水利论文K*f_`}7^l[cW

[2]赵业安等。80年代黄河水沙基本情况及特点。人民黄河,1992.4.

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