黃河是一條多泥沙河流,,其河床沖淤演變對(duì)流域來(lái)水來(lái)沙有著高階的非線性響應(yīng)關(guān)系,。河流健康狀況主要取決于氣候和下墊面因素的變化。不同的氣候和下墊面條件,,將在河流水系中形成不同的水沙條件(包括流量,、含沙量、水位等)和河床邊界條件,,進(jìn)而深刻地影響到河流的河型,、河性等河流特征和以河流為依托的生態(tài)系統(tǒng),即氣候,、下墊面對(duì)河流健康的影響最終體現(xiàn)于河流水沙過(guò)程和水沙約束條件的變化,。因此,,要實(shí)現(xiàn)人類與黃河的和諧相處,必須研究黃河流域水沙變化問(wèn)題,??梢哉f(shuō),水沙變化情勢(shì)是制定黃河治理開發(fā)與管理重大決策的重要依據(jù),。
以往研究成果
20世紀(jì)80年代以后,,黃河的水量和沙量均發(fā)生了很大變化,有關(guān)人員開始對(duì)其變化量及變化原因進(jìn)行研究,??萍疾俊⑺?、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和黃委多年來(lái)對(duì)黃河水沙變化研究給予了持續(xù)的關(guān)注和支持,。
水利部黃河水沙變化研究基金第一期、第二期項(xiàng)目對(duì)黃河水沙變化的研究相對(duì)更為系統(tǒng)和全面,,重點(diǎn)分析了黃河上中游主要支流泥沙來(lái)源,、水沙變化及其發(fā)生原因和發(fā)展趨勢(shì)等,總結(jié)了黃河流域水沙時(shí)空分布的特點(diǎn),;研究了水沙變化的機(jī)制,,逐步建立了“水文法”、“水保法”等分析計(jì)算水土保持減水減沙效益的方法,。
黃河流域水土保持科研基金課題對(duì)“水文法”,、“水保法”進(jìn)行了系統(tǒng)地研究,提出了計(jì)算結(jié)果的評(píng)價(jià)方法,。“黃河流域環(huán)境演變與水沙運(yùn)行規(guī)律研究”成果認(rèn)為:1970~1989年水利水保措施減沙效益為年均約4億噸,,預(yù)估到2030年在新增壩庫(kù)工程條件下,減沙效益年均達(dá)到8億噸。
這一時(shí)期不同類型的項(xiàng)目都對(duì)減水減沙效益分析評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了探討,,并提出了黃河流域1970年以來(lái)的水沙變化定量數(shù)據(jù),。但是,各類項(xiàng)目或課題對(duì)水沙變化程度,,以及變化原因,、不同因素對(duì)水沙變化的貢獻(xiàn)大小的認(rèn)識(shí)卻有一定差異,而且有些相差很大,,給治黃生產(chǎn)的應(yīng)用帶來(lái)了較大困難,。后來(lái),不少研究者對(duì)這些差異從基礎(chǔ)數(shù)據(jù),、計(jì)算方法、時(shí)段選擇,、樣本確定等方面先后做過(guò)一些分析,,對(duì)于取得統(tǒng)一認(rèn)識(shí)起到了一定的參考作用,。
自20世紀(jì)90年代以來(lái),黃委及其所屬有關(guān)單位也曾設(shè)立一些專題,,對(duì)黃河水沙變化問(wèn)題進(jìn)行研究,。開展的項(xiàng)目主要有:“小浪底水庫(kù)運(yùn)用初期入庫(kù)水沙預(yù)測(cè)研究”、治黃專項(xiàng)“黃河水沙變化及趨勢(shì)分析”,、治黃基金項(xiàng)目“黃河水沙變化及其對(duì)河道沖淤,、洪水演進(jìn)的影響”、“20世紀(jì)80年代黃河水沙特性與河道沖淤演變”,、黃河防汛科技項(xiàng)目“人類活動(dòng)和氣候變化對(duì)黃河中游水資源的影響”,、黃河流域第二次水資源規(guī)劃工作對(duì)水資源的評(píng)價(jià)等。這些研究分為兩種:一種是比較宏觀,,要求高度概括水沙基本特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì),,但研究深度有限;另一種是側(cè)重于生產(chǎn)需要,,局限性較大,。因而,這些項(xiàng)目開展規(guī)模相對(duì)較小,,主要是針對(duì)流域某一區(qū)域和水沙條件中某一部分進(jìn)行研究的,,但研究較為深入。此外,,在組織召開的一些專題會(huì)議上,,對(duì)黃河水沙變化的某些方面也開展了一些研究和討論,如2004年12月中國(guó)水利學(xué)會(huì),、黃河研究會(huì)聯(lián)合舉辦的“黃河源區(qū)徑流及生態(tài)變化研討會(huì)”等,。
通過(guò)上述一系列的研究,基本摸清了20世紀(jì)50年代至1996年黃河水沙變化的歷史過(guò)程,;分析了干流,、區(qū)間和各主要支流水沙變化特點(diǎn)和成因,對(duì)1950~1996年黃河水沙變化原因有了基本認(rèn)識(shí),;建立了適用于黃河流域特點(diǎn)的“水文法”,、“水保法”和“水文水保混合法”等計(jì)算方法,;初步分析了黃河中游干流主要控制斷面不同時(shí)期多年平均情況下泥沙組成的變化,;宏觀預(yù)測(cè)了未來(lái)黃河水沙變化趨勢(shì)。但是,,目前,,對(duì)水土流失治理措施的減水、攔沙和減蝕的大小及其發(fā)展趨勢(shì)方面還存在較大分歧,,對(duì)各區(qū)間暴雨和大暴雨特性的時(shí)空變化與產(chǎn)流產(chǎn)沙的關(guān)系等還缺乏深入研究,,對(duì)渭河等重要支流地表水和地下水之間的關(guān)系還缺乏深入探討,。同時(shí),因觀測(cè),,資料不足以及部分統(tǒng)計(jì)資料失真等,,尚難說(shuō)清近20年來(lái)黃土高原降雨減少不多但洪水和輸沙量卻衰減很大的原因。還有,,由于黃河源區(qū)氣候惡劣,、觀測(cè)資料短缺、多學(xué)科協(xié)作和溝通不夠,,因而,,關(guān)于黃河唐乃亥以上地區(qū)徑流變化的原因眾說(shuō)紛紜,已有的研究成果尚不能說(shuō)明各個(gè)因素對(duì)黃河源區(qū)徑流變化影響的程度和發(fā)展趨勢(shì),。
研究新進(jìn)展
近年來(lái),,隨著黃河流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和水土保持生態(tài)建設(shè)的大力推進(jìn),加之在全球氣候變化的背景下,,流域下墊面和降雨等水文要素進(jìn)一步發(fā)生變化,,引起黃河流域水沙發(fā)生了新的變化。近期,,高旭彪等研究認(rèn)為,,1997~2006年黃河中游潼關(guān)以上人類活動(dòng)年均減沙量為7.0億噸;李焯等研究認(rèn)為,,1996~2005年河口鎮(zhèn)至龍門區(qū)間水利水保措施年均減沙量為3.1億噸,;中國(guó)水土流失與生態(tài)安全綜合科學(xué)考察成果認(rèn)為,截至2005年底,,黃土高原地區(qū)水利水保措施年均減沙量為4.1~4.5億噸,,占黃河輸沙減少量的50%。