修正水沙资料是当前治黄的基础性研究课题

黄土高原水土保持工作大规模持续进行和黄河干支流水利枢纽工程的大量修建,极大地改变了黄河流域下垫面状况。实测资料分析结果表明:从黄河中游进入黄河的水量、特别是沙量已大幅度减少,小浪底水库的拦沙年限可以延长,黄河流域防洪规划和小浪底水利枢纽设计所预测的水沙量远大于最近10余年实测的水沙量。过去观测的水沙资料已不再具有可重现的性质,必须根据当前下垫面的变化,适时进行修正,用修正后的水沙资料,分析预测此后一段时间的水沙过程,才能作为此后一段时间河流治理规划、工程设计和管理运用的依据。因此,修正水沙资料是当前治黄工作中一项新的迫切而重要的基础性科研课题。

修正水沙资料系列初探

河口镇至龙门是黄河产沙最多的河段,经过多年水土保持治理,进入黄河的泥沙已显著减少,流域下垫面的生态修复,使早期观测的水沙资料不再具有可重现的性质,必须修正。修正水沙资料的实质是交换下垫面,用预测期的下垫面替换观测期的下垫面,其分析计算需要大量资料,非常复杂。降水量是产生水沙径流的基本因素,降水强度和降水地区对产沙的多少有重要影响。径流系数是降水量中产生径流量的百分数,产沙系数是降水中与地面接触水体的动能,冲动并带走的泥沙量与降水量的比值。不同的下垫面对降水的储存、下渗、消能和抗冲有不同的响应,直接在径流系数和产沙系数的变化上反映出来。把近期和早期各时段径流系数、产沙系数的比值,作为对早期各时段水沙量的修正系数,再考虑各时段暴雨和降水地区差异的影响。用此方法修正了河口镇至龙门早期8个大沙年的水沙量。对于预测未来的水沙条件,可以肯定,用本次修正的成果比直接用早期观测的水沙资料会更接近实际。

新时期许多江河治理都需要研究修正水沙资料

由于大规模长时间水土保持工作的成效,我国许多河流流域下垫面的生态得到了一定程度的修复,引起进入河流的水沙,特别是泥沙出现减少的趋势,再加上干支流水利枢纽工程的大量修建,进入下游河道的泥沙显著减少。在新时期,随着生态文明建设的大力推进,进入河流泥沙减少的趋势是不可逆转的。因此,过去观测的水沙资料,不再具有可重现的性质,必须根据下垫面的变化情况进行修正,修正后的水沙资料,才能作为河流治理规划、工程设计和管理运用的依据。黄河根据未修正的水沙资料,预测小浪底水库的拦沙年限为20年,下游河道在水库运用10年后即开始回淤,实际上,小浪底水库运用14年后,下游河道仍呈明显冲刷,水库淤积量约为淤沙库容的40%;长江根据未修正的水沙资料,预测三峡水库的入库沙量和水库淤积量,均比近10年实际观测的大一倍多,所以,修正水沙资料是新时期江河开发治理的基础性研究课题。