维普资讯 http://www.cqvip.com ・２０・ 中国水土保持ＳＷＣＣ ２００８年第４期 黄河流域水库拦截泥沙量的 计算及泥沙分布特征 张振克 ，陈云增 ，田海涛 ，丁海燕 ，王万芳 ，潘少明 （１．南京大学地理与海洋科学学院，江苏南京２１００９３；２．河南大学环境与规划学院，河南开封４７５００１） ［关键词］土壤侵蚀；泥沙；水库拦截；河道淤积；分布；黄河 ［摘要］根据黄河输沙量等观测资料，提出了一个简便的用于计算流域水库拦截泥沙量的公式。据对１９５０－－２００３年 黄河流域水库拦截的泥沙量进行计算，５４年来拦截的泥沙总量为１９６亿ｔ，其中大约有７０％的泥沙分布在三门峡和小浪 底水库库区。研究指出，对现有黄河干流控制性水库制定科学的调水调沙方案，对在建和拟建的水库采取积极的调水调 沙设计，制定黄河流域系统的水沙调配总体方案，将有利于解决黄河下游和三角洲地区与水沙有关的一系列环境问题。 ［中图分类号］Ｓ１５７；ＴＶ８８２．１ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１０００—０９４１（２００８）０４—００２０—０３ 道淤积也因此成为世界水利工程运行的重要环境问题。根据 １水库泥沙问题 世界大坝委员会《大坝与发展》报告给出的对世界１ ０００座大坝 的调查结果，尽管大坝在国家和地区的经济发展中发挥了积极 的作用，但大坝对生态系统的影响多是负面的。泥沙问题涉及 流域系统地表物质迁移、蓄积并强烈影响着流域生态系统，大 型河流的水库大坝拦截了大量的泥沙，对下游河道和三角洲地 区冲淤动态变化以及河口生态系统有着非常重要的影响，已经 引起了社会与学术界的高度关注 Ｉ３ Ｊ。 ２０世纪以来，为了充分利用水资源和水能资源发电，世界 范围内修建水库大坝的热潮持续高涨。世界大坝委员会 （Ｗｏｒｌｄ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｄａｍｓ）２００１年发表的《大坝与发展》报告 显示，２０世纪末全世界已经建成大坝４５ ０００座，这些大坝在产 生巨大社会经济效益的同时也对众多河流系统产生了很大的 影响。建成后的大坝拦截了大量的流域来沙，但坝上游水库河 ［项目来源】本研究受国家自然科学基金项目（４０４７１１２８）和９７３项目 （２００２ＣＢ４１２４００）资助 我国是世界上修建水库最多的国家，据水利部２００３年《水 利统计公报》，目前我国除港、澳、台地区外，已建成各类水库 ８５ １５３座，总库容５ ６５８亿ｍ ，其中在黄河干、支流上已建成大、 型骨干水利工程项目，才能最终解决旱片死角的用水问题。解 工作，从战略的高度去审视水资源问题，站在建设社会主义新 农村的前列谋划水利水保发展。要紧紧围绕建设社会主义新 农村，以争取项目、争得国家大幅度资金投入为抓手，坚持以人 为本，坚持人水和谐，坚持人与自然和谐，争时抢速全力推进水 决水利水保投入资金不足的问题需要引导，实行多元投 入、项目整合、部门联动、群众参与的做法，以便形成合力，提高 综合整治的效益。 （４）突出特色，依靠发展产业加快新农村建设。如鸡头寺 村要发挥遂安（遂宁安居区）城市中心点的区位优势，依托松涛 利水保建设，努力为社会主义新农村建设及城乡统筹提供强有 力的水利保障。 （２）立足市情做好规划。根据社会主义新农村建设对水利 水保工程建设的需求，进一步修订完善我市新农村建设水利水 保发展规划。 植物园等民营企业生态园区，改造或培植一村一品、一社一品 的各具特色的农家果园，大力发展乡村旅游业和特色农家乐。 （５）面向基层、面向农村搞好培训。建立长期培训机制，强 （３）立足当前，着眼长远抓水利水保。就鸡头寺村而言，市 水利局近期解决了陈家堰掏淤及新增１０口机井的问题，并对 化水利水保设施管护，加强水利、水保等技术培训，培养造就一 大批懂技术、善管理的高素质新型农民。 ［作者简介］吴军（１９６９一），男，四川遂宁市人，高级工程师，从 水利提蓄设施建设进行了现场踏勘，作出了相应的论证与评 估。对全市而言，当前权宜之计在于大力实施安饮工程，深挖 现有水利水保设施的改造利用潜力，动员社会各方力量加大对 塘、库、堰清淤整治力度，加快渠系配套设施建设，而根本的出 路在于强力推进国家水土保持生态环境建设项目，上马实施吡 河引水工程、武都引水＝期工程和蓬溪县、船山区灌区等大中 事水土保持建设与管理工作。 ［收稿日期］２００７—０８－３０ （责任编辑赵文礼） 维普资讯 http://www.cqvip.com 张振克等：黄河流域水库拦截泥沙量的计算及泥沙分布特征 中、小型水库和水利枢纽３ １４７座，总库容５７４亿ｍ 。黄河干流 全长５ ４６４ ｋｍ，流域面积７９．５万ｋｍ ，是中国的第二大河，以含 沙量高而闻名于世。黄河的水量主要来自于上游地区，而泥沙 则集中来自于中游地区，黄河兰州水文站控制流域面积占花园 口水文站控制流域面积的３０％，但水量占５８％，沙量极少，黄河 清水基流主要源白兰卅Ｉ以上地区；泥沙９０％来自于中游地区， 其中河口镇至龙门区间流域面积只有１１万ｋｍ ，区间径流量占 花园口站径流量的１３％，而年输沙量却占全河总输沙量的 ５６％ ４ 。・２１・ ２００３年问黄河流域水库拦截的泥沙总量Ｖ＝８６４—４５３．１７— １１５．９９—９９ １９６亿ｔ。 黄河流域水库拦截的泥沙总量为１９６亿ｔ，主要反映了 １９６０年Ｙ．１＇ｑ峡水库蓄水后至２００３年全流域水库和水库上游河 道淤积泥沙的情况，年平均淤积量为５．５６亿ｔ。黄河自然状态 下（１９１９－－１９６０年）通过三门峡陕县站的年平均输沙量为１６亿 ｔ Ｊ，因此黄河流域因水库修建拦截和水库上游河道淤积的泥沙 数量大致为黄河自然状态下输沙量的１／３。水利工程建设拦截 了大量的泥沙，必然对流域生态环境造成很大的影响。 黄河流域的水库建设和泥沙问题长期以来受到学术 界和水利部门的重视，在黄河干流大型水利枢纽实施的水库工 程改造、调水调沙试验和不同水库运行方式等，对确保水库的 正常运行和保护河流生态系统发挥了积极的作用。 对水库拦截泥沙进行精确的计算，涉及到对水库水下地形 （水深）测量的问题。由于水库库区地形往往起伏不平、水库的 形状各异，因此给精确计算水库拦沙带来了很大困难。对黄河 这样的大河流而言。对流域水库和相关水利工程泥沙淤积进行 观测不仅费时，而且还需要投入大量的人力和财力，因此迫切 需要探索、寻求一种简便、科学的方法来计算流域水库的泥沙 淤积量，以满足生产实践的需要。本研究提出了一种计算黄河 流域（忽略山东下游地区）水库拦截泥沙量的简便方法，并对水 库拦截泥沙的分布进行了初步分析。 ２水库拦截泥沙量的计算 ２、１ 水库拦截泥沙量计算时段的确定和计算公式 本研究计算的黄河流域水库拦截泥沙的时段为１９５０— ２００３年，主要依据中华人民共和国水利部２００３年全国水土保 持监测公报、２０００－－２００３年中国河流泥沙公报和黄河利津水文 站１９５０－－２００３年输沙观测资料确定计算时段。 根据河流泥沙平衡原理，本研究提出的黄河流域水库拦截 泥沙总量的简便计算式为 Ｖ＝ — 一 — ． 式中：Ｖ为水库拦截的泥沙总量，亿ｔ； 为黄河流域土壤侵蚀 总量，亿ｔ；Ｖ 。为利津水文站输沙量，亿ｔ；ｖ为黄河下游河道泥 沙淤积量，亿ｔ； 为黄河流域水土保持措施拦蓄泥沙量，亿ｔ。 ２，２水利工程拦截泥沙量的计算结果 根据三门峡陕县水文站实测资料。１９１９－－１９６０年黄河天然 状况下年平均输沙量达１６亿ｔ Ｊ，黄河流域沟道小流域泥沙输 移比较近于１且与小流域面积的大小无关，水利部黄河流域的 土壤侵蚀量也采用该值 ，因此计算得出１９５０－－２００３年５４年 问黄河流域土壤侵蚀总量（ ）为８６４亿ｔ。根据２００３年中国河 流泥沙公报提供的黄河利津站实测泥沙资料，１９５０－－２００３年黄 河多年平均年输沙量为８．３９２亿ｔ ，则５４年来的入海泥沙量 （ ）为４５３．１７亿ｔ。黄河下游河道的泥沙淤积量（Ｖ）大致相 当于黄河干流花园口站和利津站之间输沙量之差值，花园口站 和利津站多年平均年输沙量的差值为２．１４８亿ｔ ，则１９５０— ２００３年５４年间黄河下游河道泥沙总淤积量为１１５．９９亿ｔ。据 水土保持部门的统计，１９７０年以来黄河流域水土保持措施年均 减少入黄泥沙３亿ｔ左右 Ｊ，则３３年来水土保持措施拦截的泥 沙（ ）为９９亿ｔ。根据水库拦截泥沙的计算公式，ｌ９５０— ２０世纪８０年代中期以来，黄河三角洲地区造陆速度减缓， 海岸侵蚀加剧 ，与黄河入海水沙减少有着密切的关系。 １９６０年黄河三门峡水库蓄水以来，侵蚀基准面的抬高，改变了 渭河的水流条件，造成渭河下游河道淤积严重。根据实测淤积 资料统计，到２００１年渭河下游共淤积泥沙１３．２５亿ｍ ，由水库 淤积而引起的渭河下游河床抬升，是造成２００３年渭河流域大洪 水灾害的主要原因 “ ，当年夏季渭河流域严重的洪涝灾害造 成的直接经济损失约３０亿元。黄河下游河道主槽淤积造成的 河道萎缩现象与黄河流域水库拦截水沙、下游河道冲刷能力减 弱有着密切的联系。 ３水库拦截泥沙的分布特征 ２０世纪６０年代以来，黄河流域水库拦截的泥沙数量巨大， 对黄河流域的生态环境变化有十分重要的影响，认识水库拦截 泥沙的分布特征对于合理利用大型水库进行调水调沙具有重 要的意义。 根据中国河流泥沙公报和已经发表的水库泥沙淤积情况， 从总体上看，黄河流域水库拦截和水库上游河道淤积的１９６亿ｔ 泥沙，主要集中分布在黄河三门峡水库库区。三门峡水库是黄 河干流上修建的第１座以防洪为主的综合性利用工程，控制流 域面积６８．８万ｋｍ ，分别控制了黄河下游来水、来沙量的８９％ 和９８％。１９６０年５月至２０００年１０月的４ｏ多年间，三门峡水 库共淤积泥沙７０．１６亿ｍ Ｌ４］，按泥沙容重１．５ ｔ／ｍ 计，淤积量 为１０５．２４亿ｔ，加上２００１－－２００３年水库淤积的大约８亿ｔ泥沙， 则三门峡水库泥沙淤积总量为１１３．２４亿ｔ，占黄河流域水库拦 截和水库上游河道淤积泥沙量１９６亿ｔ的５７．８％。小浪底水库 １９９７年开始拦截泥沙，到２００３年１０月共计拦截泥沙１４．１６亿 ｍ ，折合２１．２４亿ｔ，占黄河流域水库拦截和水库上游河道淤积 泥沙量的１０．８％。此外，根据１９９０－－１９９２年黄河流域的水库 泥沙淤积调查结果 ，估算到２００３年支流水库淤积的泥沙量 大约为５０亿ｔ，而干流水库除三门峡、小浪底外，其余水库截至 ２００３年的淤积量大约为２０亿ｔ。 ４结果和讨论 黄河流域特别是黄土高原地区土壤侵蚀严重，大量的高含 沙水流向黄河下游输送，致使黄河下游河道和三角洲地区淤积 强烈，黄河形成了著名的“地上悬河”。然而，２０世纪６０年代以 来，黄河下游河道变化和三角洲冲淤动态变化过程更多地受到 黄河流域大型水利枢纽调水调沙运行方式的影响。黄河下游 维普资讯 http://www.cqvip.com ・２２・ 中国水土保持ＳＷＣＣ ２００８年第４期 江流域资源与环境，２００４，１３（２）：１０１—１０８． 河道主槽淤积严重、河道萎缩，黄河三角洲地区造陆速度降低、 海岸侵蚀加剧，这一环境变化过程与黄河流域水利工程拦截了 大量的水沙有蓿密切的关系。 ［３］刘兰芬．河流水电开发的环境效益及主要环境问题研究 ［Ｊ］．水利学报，２００２（８）：１２１—１２８． ［４］中华人民共和国水利部．２０００年中国河流泥沙公报（长 江、黄河）［ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｙｄｍｉｎｆｏ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｇｂ／ｈｌｎｓ－ ｇｂ．ａｓｐ，２００１—１２—２６． 据计算。１９６０年以来黄河流域水库拦截泥沙量近２００亿ｔ， 有将近７０％的泥沙拦截在三门峡和小浪底水库内。黄河流域 水利工程规划ｌ中拟在黄河于流建设３６座水利枢纽工程，已经 建成和在建的水利枢纽工程有龙羊峡、刘家峡、盐锅峡、八盘 峡、青铜蛱、三盛公、天桥、三门峡、小浪底、李家峡、大峡水电站 ［５］中华人民共和国水利部．２００３年全国水土保持监测公报 ［ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｗｃｃ．ｏｒｇ．ｃａ，２００４—１２—８． 和万家寨水利枢纽，２ｌ世纪将有更多的水利工程参与泥沙拦 截。 ［６］中华人民共和国水利部．２００３年中国河流泥沙公报［ＥＢ！ ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｙｄｍｉｎｆｏ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｇｂ／ｈｌｎｓｇｂ．ａｓｐ，２００５— ０３—２５． １９８６－－１９９９年间，黄河三门峡站含沙量大于２００ ｋｇ／ｍ 的 洪水共发生了９次，其中６次洪水的含沙量超过３００ ｋｇ／ｍ ，但 这些洪水的洪峰流量都不大 。从水沙变化趋势看，通过三门 ［７］许炯心．流域人类活动与降水变化对黄河三角洲造陆过程 的影响［Ｊ］．海洋学报，２００４，２６（３）：６８—７４． ［８］韩景瑞，王世溪．黄河三角洲海岸线蚀退原因及对策［Ｊ］． 石油工程建设，２００２，２８（４）：１３—１５． ［９］黄海军，樊辉．１９７６年黄河改道以来三角洲近岸区变化遥 峡站的高含沙洪水频繁，高含沙量洪水呈明显的上升趋势的原 因有待进一步研究。２００４年许炯心分析了黄河中游河口镇至 龙门区间年输沙量和年降水量的时问变化趋势，发现１９７０年以 来在多沙粗沙区入黄泥沙量减少的总体背景之上，出现了 １９８６－－１９９７年问入黄泥沙量增加的趋势，指出这一增加趋势与 感监测［Ｊ］．海洋与湖沼，２００４，３５（４）：３０６—３１４． ［１０］王兆印，李昌志，王费新．潼关高程对渭河河床演变的影 响［Ｊ］．水利学报，２００４（９）：１—８． ２０世纪８０年代以后淤地坝修建大为减少、７０年代修建的淤地 坝与拦沙库容已大部分失效有着密切的关系 。除此之外，人 类活动作用的加强，淤地坝溃决和煤矿开采引起的严重水土流 ［１１］霍世青，蒋昕晖，赵元春，等．２００３年渭河秋汛暴雨洪水特 性分析［Ｊ］．水文，２００４，２４（５）：５８—６１． 失，对洪水季节黄河高含沙水流出现呈上升趋势也有重要的影 响。 ［１２］陈建国，邓安军，戴清，等．黄河下游河道萎缩的特点及其 水文学背景［Ｊ］．泥沙研究，２００３（４）：１—７． ［１３］许炯心．黄河中游多沙粗沙区水土保持减沙的近期趋势 针对黄河下游特别是黄河三角洲地区日益严重的环境问 题，对现有黄河干流控制性水库制定科学的调水调沙方案，对 在建和拟建的水库采取积极的调水调沙设计，制定黄河流域系 及其成因［Ｊ］．中国水土保持，２００４（７）：３—６． ［作者简介］张振克（１９６３一），男，河南邓州市人，教授，博士， 从事地貌与环境研究工作。 统的水沙调配总体方案，将有利于解决黄河下游和三角洲地区 与水沙有关的一系列环境问题。 ［参考文献］ Ｌ［收稿日期］２００７－０９一ｌ７ ［１］方子云．水利建设的环境效应分析与量化［Ｍ］．北京：中国 环境科学出版社，１９９３． ［２］黄真理．国内外大型水电工程生态环境监测与保护［Ｊ］．长 （责任编辑赵文礼） （上接第５页）相关信息。建立生态清洁小流域信息发布系统， 借助农村远程教育网络，及时向流域内村庄发布水土资源保护 知识、监督执法案例及违法举报电话、山洪泥石流灾害预报及 防御措施信息等，普及水土资源保护及流域生态安全意识。 ［参考文献】 ［１］毕小刚，段淑怀．北京市从小流域治理走向小流域管理的 实践［Ｊ］．中国水土保持，２００７（１）． ［５］韦方强，汤家法，谢洪，等．区域和沟谷相结合的泥石流预 报及其应用［Ｊ］．山地学报，２００４，２２（３）． ［６］颜淼，陈求稳，李伟峰，等．重要水源地小流域水环境动态 模拟及研究［Ｊ］．水利学报，２００７，３８（１）． ［７］丁贤荣，徐健，姚琪，等．ＧＩＳ与数模集成的水污染突发事故 时空模拟［Ｊ］．河海大学学报：自然科学版，２００３，３１（２）． ［作者简介］杨坤（１９７７一），男，陕西汉中市人，工程师，硕士， 从事水土保持生态建设管理与农村污水治理等工 作。 ［２］刘大根，兰海军，胡宗明．响潭生态清洁小流域建设实践与 探索［Ｊ］．中国水土保持，２００７（９）． ［３］朱明捷．北京市生态清沽小流域建设中的污水治理［Ｊ］．中 国水土保持，２００７（９）． ［收稿日期］２００８－０１—０５ ． ［４］毕小刚，段淑怀，李永贵，等．北京山区土壤流失方程探讨 ［Ｊ］．中国水土保持科学，２００６，４（４）． （责任编辑 张培虎）
