《长江沙量变化和减沙途径探讨》由会员分享，可在线阅读，更多相关《长江沙量变化和减沙途径探讨（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、面向二十一世纪的泥沙研究 成都 2000218长江沙量变化和减沙途径探讨朱鉴远（国家电力公司成都勘测设计研究院 成都 610072）摘 要 本文主要探讨长江上游输沙量、含沙量变化和减沙途径。在上游生 态环 境破坏程度日益加剧的情况下，19501985 年长江输沙量、含沙量 约每 12 年以 4%的速率缓慢增长，19921997 年大量减少。追根溯源系水 库淤积的减沙作用。若无水库淤积拦 沙， 长江上游输沙量、含沙量年增长率将约达 1%，是相当可观的。根据水库拦沙效益，提出 长江上游修建溪洛渡、亭子口、瀑布沟、构皮滩和白 鹤滩等 5 座大型水电站，与三峡枢 纽共同 进行水库泥沙联合调度，可使宜昌
2、河段含沙量减少 1/2 的年限延长达 150200 年；同时开展水土保持，可改变三峡下游河床冲刷后再淤积的不利局面。治水必治沙，通过“蓄水减沙，借水攻沙” 的工程措施，和 坚持不懈的水土保持，“标本兼治”，可使长江输沙量、含沙量长期减少 1/2，恢复到唐宋时代水平。关键词 长江上游 沙量变化 减沙途径 宜昌站水量、沙量变化1.1 分析长江沙量变化的方法途径关于长江输沙量、含沙量是否增加，存在不同见解。一种意见认为：长江上游生态环境破坏日益严重，水土流失加剧，导致长江沙量剧烈增加。另一种意见认为：宜昌站多年平均输沙量一直保持在 5.3 亿 t 左右，多年平均值未出现系统性变化，无明显增加趋势。笔
3、者认为探讨研究长江上游沙量变化问题的关键是：怎样分析宜昌站水沙过程，怎样认识长江上游侵蚀与堆积，怎样认识人类活动对河流沙量变化影响的双重性。长江上游无多年调节的大型水库，径流量年际变化受人类活动影响不大；宜昌水文站径流年际变化呈不规则周期，反映了自然过程。笔者在 1985 年就提出：应当通过径流“周期变化”的客观规律，划分自然时段，在径流量比较接近情况下分析比较沙量变化，并能大致定量。当时笔者依据 19501981 年的资料，分析了宜昌站沙量的变化。四川大学刘兴年教授等用分形几何学R/S 分析法对该成果进行评估，认为“具有理论依据”。1.2 宜昌站水量、沙量变化分析图 1 为笔者点绘的宜昌站
4、1950 年1998 年历年径流量、输沙量差积曲线图。差积曲线径流(m )319601970198019020-20101203 195 02468-4-68(t )3 图 1 宜昌站径流量、输沙量差积曲线图219量、输沙量的差值分别取 4400 亿 m3、5.09 亿 t。差积曲线图中任意两点联线为该时段均值，斜率正为增加，负为减少，斜率愈大变化愈大。由图 1 分析宜昌站径流量变化：1950 年1955 年为丰水期，1956 年1961 年为枯水期；1962 年1968 年为丰水期，1969 年1979 年为枯水期，1980 年1985 年为丰水期，1986 年1997 为枯水期。因此，径流
5、呈不规则的丰、枯周期变化规律。1950 年1961 年，1962 年1973 年，1974 年1985 年，分别为包栝丰、枯水期的三个周期。1950 年1985 年，平均年径流量为 4403 亿 m3/a，比 18781998 年长系列均值 4486 亿 m3/a 偏小 1.9%。图 1 中 1950 年（图中为 1949 年,代表 1950.1.1.）、1961 年(代表 1961.12.31.)、1973 年、1985 年，径流量联线几乎为一直线，表明三时段均值接近。1986 年1997 年，为连续 12 年枯水期，平均年径流量仅 4182 亿 m3/a ，比长系列偏小 6.8%；比 19
6、50 年1985 年系列偏小 5%。1998 年、1999 年的长江洪水，标志长江已进入丰水期。输沙量变化：1950 年1961 年时段，1950 年1952 年径流量上升而输沙量下降，1953 年开始随径流量变化而变化；1956 年、1958 年径流量下降而输沙量大增，同人类活动有关；嗣后与径流变化基本一致。因此，1950 年1961 年可作为基础与其它时段比较沙量变化。19621985 年时段，1962 年1968 年，1980 年1985 年径流量上升，输沙量随之上升，为丰水丰沙期；1969 年1979 年（除 1974 年），径流量连续下降，输沙量随之下降，为枯水少沙期。1986 年1
7、997 年，输沙量同径流量趋势一致大幅度下降，也为枯水少沙期。但周期时段平均径流量、输沙量两者的增减率不一致。图 1 中，1950 年、1961 年、1973 年、1985 年输沙量联线，即上述 3 时段输沙量的均值，斜率上升并增大，表明沙量增长；径流量联线几乎呈水平，表明变化不大。上述输沙量、径流量的联线分离，表明在时段平均径流量接近的情况下，时段平均输沙量、含沙量在增加。表 1 长江上游径流量、沙量统计表时段号 1 2 3 4起止年份 19501961196219731974198519861998年 限 12 12 12 13径流量（亿 m3/a） 4399 4404 4406 4263
8、含沙量（kg/m 3/a) 1.16 1.21 1.25 1.02输沙量（亿 t/a） 5.09 5.32 5.50 4.34输沙量增量（亿 t/a） 0.23 0.181 宜昌站实测均值输沙量相对 19501961 年增长（%）4.5 8.1 年平均淤积量（亿 t/a） 0.048 0.27 0.992 上游水库淤积量占实测输沙量比值（%） 0.94 5.1 18.0宜昌输沙量（亿 t/a） 5.1 5.5 6.33 还原计算相对 19501961 年增长（%） 7.8 23.5注：水库年平均淤积量摘之参考文献1.依据上述自然时段，统计各周期时段平均年径流量、输沙量、含沙量，成果列入表 1
9、第 1项。据表 1 统计，1950 年1961 年，1962 年1973 年，1974 年1985 年，各为包括丰水丰沙期和枯水少沙期的一个周期，各时段年平均径流量分别为 4399 亿 m3/a、4404 亿 m3/a 和 4406亿 m3/a，几乎相等。上述各时段输沙总量分别为 61.03 亿 t,63.84 亿 t 和 65.98 亿t。19741985 年比 1950 年1961 年时段输沙总量增长 4.95 亿 t，约增长 8%，每时段（12 年）平均增长率约 4%；24 年平均每年输沙量增加约 0.2 亿 t，含沙量约 0.05 kg/m3。宜昌站22019501985 年平均输沙量
10、为 5.3 亿 t/a，相当于第二时段均值。沙量增加主要出现在丰水丰沙期。丰水丰沙期的年平均径流量、输沙量、含沙量统计成果列入表 2。由表 2 分析，径流量并不接近，但输沙量、含沙量明显增加。如 19801985 年径流量最小，但输沙量、含沙量最大。表 2 丰水期径流量、输沙量、含沙量表时 段（年） 径流量（亿m3/a）输沙量（亿t/a）含沙量（kg/m 3/a)19501955 4683 4.99 1.0719621968 4750 5.96 1.2519801985 4560 6.09 1.341986 年1997 年，是一个枯水少沙期，径流量、输沙量都急剧下降。笔者统计比较各枯水期平均年
11、径流量、输沙量、含沙量，成果列入表 3。1986 年1991 年与其它枯水少沙时段比较，平均年径流量、输沙量不等，含沙量略有减少。1992 年1997 年，平均年径流量比长系列均值偏小约 10%，输沙量下降到 3.43 亿 t，含沙量仅 0.85kg/m3；同各枯水期相比，年平均输沙量减少约 1 亿 t/a。该时期内有 5 年输沙量小于 4 亿 t/a。1994 年年径流量仅 3480 亿 m3，为 55 年最小值；年输沙量仅 2.1 亿 t，为实测系列最小值；年平均含沙量 0.6 kg/m3，仅为多年平均值的1/2。分析该时段沙量异常减少，除与径流减小有关外，还受其它因素影响。表 3 枯水期
12、径流量、输沙量、含沙量表时 段（年） 径流量（亿m3/a）输沙量（亿t/a）含沙量（kg/m 3/a)1557，195919614100 4.74 1.1619691973 3921 4.43 1.1219751979 4100 4.54 1.1119861991 4322 4.74 1.1019921997 4043 3.43 0.8519861997 4183 408 0981.3 主要支流水量、沙量变化分析根据上述宜昌站水沙变化分析的方法，依据水文站实测径流泥沙系列，统计分析金沙江、嘉陵江、岷江、沱江、乌江等 5 大支流河口水文站（分别为屏山、北碚、高场、李家湾、武隆）水沙变化。因笔者受
13、掌握的水文资料所限，各站统计年限如下：屏山站为 1954 年1992 年，北碚、高场站为 1953 年1992 年，李家湾站为 1957 年1992 年，武隆站为 1952 年、1953 年、1955 年1992 年，都短于宜昌站。分析各站径流年际变化，岷江可能因都江堰灌区面积不断扩大的影响，工农业用水量不断变化，致使径流周期变化不太明显；其余 4 条河流，径流均呈不规则的周期变化，但规律性不如宜昌站。根据各支流统计的水沙资料分析，金沙江屏山站多年平均径流量为 1434 亿 m3/a，含沙量为1.72 kg/m3,输沙量为 2.47 亿 t/a。在各时段年平均径流量接近情况下，1954 年19
14、61 年，1962221年1973 年，1974 年1985 年，1986 年1992 年，4 个时段的年平均含沙量分别为：1.63kg/m3, 1.68kg/m3,1.78kg/m3,1.80kg/m3 ，呈上升趋势。1986 年1992 年第 4 时段比 1954 年1961 年第 1 时段含沙量增长 10%，年平均输沙量增加了 0.25 亿 t/a。嘉陵江北碚站多年平均径流量为 692.5 亿 m3/a，含沙量为 1.90 kg/m3,输沙量为 1.32 亿 t/a。除 19861992 年时段年平均径流量减小外，其余 3 时段略有增长，4 个时段的年平均含沙量分别为：2.20kg/m
15、3,2.10 kg/m3,2.01 kg/m3, 1.15kg/m3，呈下降趋势。第 4 时段比第 1 时段含沙量减少 46%，输沙量减少了0.77 亿 t/a。岷江高场站多年平均径流量为 880.3 亿 m3/a，含沙量为 0.594 kg/m3,输沙量为 0.523亿 t/a。 4 个时段年平均径流量略呈减少，4 个时段的年平均含沙量分别为：0.627kg/m 3,0.588 kg/m3,0.517 kg/m3, 0.688kg/m3，呈下降、下降、上升趋势。第 4 时段比第 1 时段含沙量增长10%，输沙量增加了 0.025 亿 t/a。沱江李家湾站多年平均径流量为 125.3 亿 m3/a，含沙量为0.894 kg/m3,输沙量为 0.112 亿 t/a。4 个时段年平均径流量呈减少，4 个时段的年平均含沙量分别为：1.29kg/m 3,0.987 亿 m3/a 0.891 kg/m3, 0.414kg/m3。呈急剧下降趋势。第 4 时段比第 1 时段含沙量减少 68%，输沙量减少了 0.128 亿 t/a。乌江武隆站多年平均径流量为 4
