胡春宏院士国家重点研发计划项目成果发布丨黄河水沙平衡与调控

前 言

黄河是中华民族的母亲河，是我国第二大河流，是世界上最难治理的河流之一。黄河流域在我国社会经济发展和生态安全保障方面具有举足轻重的地位，是连接青藏高原、黄土高原、华北平原的生态廊道，拥有三江源、祁连山等多个国家重点生态功能区；流域内居住着全国8%的人口，拥有全国13%的耕地，黄淮海平原、汾渭平原、河套灌区是农产品主产区，粮食和肉类产量占全国的1/3左右；黄河流域又被称为“能源流域”，煤炭、石油、天然气和有色金属资源丰富，煤炭储量占全国的一半以上，是我国重要的能源、化工、原材料和基础工业基地。

黄河水少沙多 ， 水沙关系不协调是黄河复杂难治的症结所在 。 20 世纪 80 年代中期以来 ， 随着人类活动的日益加剧和自然气候的变化 ， 进入黄河河道的水沙量大幅减少 。 据统计 ， 1919~1959 年黄河潼关实测年平均水量和沙量分别为 426.1 亿 m3 和 15.92 亿 t ， 这就是人们常说的黄河泥沙量为 16 亿 ｔ/ａ 的依据 ； 20 世纪60年代以来黄河水沙量持续减少 ， 1987~1999 年潼关实测年平均水量和沙量分别减少为 260.6 亿 m3 和8.07亿 t ， 而 2000 年以来潼关水沙量进一步减少 ， 2000 ~ 2018 年潼关年平均水量和沙量分别为 239.1 亿 m3 和 2.44 亿 ｔ ， 较 1919~1959 年分别减少了 43.9% 和84.7% 。 入黄水沙量的剧烈减少 ， 导致黄河流域生态保护和高质量发展遇到了一系列新情况与新问题 : 一方面 , 黄土高原水土流失持续治理 ， 改变了流域产流产沙的数量和过程 ， 极大地改善了黄土高原生态环境 ； 另一方面 ， 流域产流产沙过程变化和干支流水库的建设直接改变了进入黄河河道的水沙过程 ， 导致黄河上游宁蒙河段河道淤积萎缩 、 中游潼关高程居高不下 、 下游河道主河槽淤积萎缩与 “ 二级悬河 ” 加剧 、 河口海岸蚀退威胁流路稳定等 。 鉴于黄河流域所处的地位及水土资源的现实状况 ， 如何协调流域生态保护与高质量发展的关系 ， 确保黄河流域水资源与防洪安全 ， 已成为国家重大战略问题 。 为此 ， 科技部将 “ 黄河流域水沙变化机理与趋势预测 ” 列为 “ 十三五 ” 国家重点研发计划项目 ， 以加强对黄河问题的研究 ， 笔者作为项目负责人及 “ 水沙变化情势下黄河治理策略 ” 课题负责人 ， 以黄河水沙平衡 、 水沙调控阈值和黄土高原水土流失治理度为主线与切入点 ， 开展了未来黄河治理保护策略与措施研究 ， 主要取得了如下几方面的成果 。

１ ) 确定了维护黄河健康的水沙调控关键阈值 。 建立了维护黄河健康的水沙调控指标体系 ， 该体系分为三级 ， 包括 1 个一级指标 、 8 个二级指标 、 19 个三级指标 。 以黄河水沙平衡为基础 ， 确定了水沙调控关键阈值 。 近期宁蒙河段平滩流量阈值为 2000m3/s 左右 , 远期修建黑山峡水库后 , 宁蒙河段平滩流量阈值为 2500m3/s 左右 ； 近期潼关高程调控阈值为 328m 左右 , 远期修建古贤水库后 , 潼关高程可冲刷下降至 326m 左右 ； 在未来相当长时期内 , 下游河道维持的平滩流量阈值为 4000m3/s 左右 ； 考虑保护近代黄河三角洲范围 , 河口稳定沙量阈值为 2.6 亿 t/a 左右 。

２ ) 提出了未来黄土高原水土流失治理格局调整方向 。 在林草恢复方面 : 黄土丘陵沟壑区和土石山区可继续进行植被恢复 , 其他类型区虽有潜力但已达到阈值 , 应以维持生态系统质量和稳定性为主 。 在梯田建设方面 : 黄土丘陵沟壑区梯田建设潜力大且未达到阈值 , 可继续建设 ； 黄土高原沟壑区梯田建设潜力大但已接近阈值 , 未来以高质量管护为主 ； 土石山区梯田建设还有一定上升空间 。 在淤地坝建设方面 : 黄土丘陵沟壑区和黄土高原沟壑区由于潜力大 、 阈值高 , 未来仍然是淤地坝的重点布设区 , 土石山区未来应以优化淤地坝系为主 。

３ ) 提出了未来黄河防洪减淤与水沙调控新模式 。 上游建设黑山峡水库后 , 与龙羊峡 、 刘家峡水库联合运用 , 可遏制宁蒙河段淤积萎缩和 “ 新悬河 ” 发展态势 , 并控制宁蒙河段凌情 。 中游在进一步论证古贤水库库容规模和开发目标的基础上 , 尽早开工建设古贤水库 , 与现状工程联合拦沙和调水调沙运用 , 根据水库和下游河道的冲淤状态 , 灵活采用 “ 上库高蓄调水 、 下库速降排沙 、 拦排结合 、 适时造峰 ” 的水库群联合水沙调控减淤运用方式 , 提高河道输沙的水动力 , 减少水库和下游河道淤积 , 冲刷降低潼关高程 。

４ ) 阐明了未来黄河水沙平衡与黄土高原水土流失治理度 。 通过水沙调控和河道整治等综合措施 , 未来将黄河中下游河道输沙量控制在 3 亿 t/a 左右 , 则潼关高程可基本实现升降平衡 , 下游河道基本实现河道冲淤平衡 , 河口基本实现海岸淤蚀平衡 。 黄土高原水土流失治理不是将沙治理得越少越好 , 存在流域治理可能性与河流治理需求平衡的治理度问题 , 针对黄土高原水土流失治理各种措施减沙的临界阈值 , 提出未来通过科学调整黄土高原水土流失治理格局 , 将入黄沙量控制在 3 亿 t/a 左右 , 达到黄土高原水土流失治理度与黄河干流河道输沙的平衡 。

５ ) 提出了未来 30~50 年黄河治理保护策略与措施 。 未来 30~50 年黄河治理保护方略 : 调控水沙关系 , 改造下游河道 。 为实现上述治理保护方略 , 应采取的治理保护措施包括 : 调整黄土高原水土流失治理格局 , 加快建设完善黄河水沙调控体系 , 塑造与维持黄河基本的输水输沙通道 , 中游降低潼关高程 , 改造下游河道 , 相对稳定河口 。 下游河道改造的具体措施为稳定主河槽 、 缩窄河道 、 治理悬河 、 滩区分类 。

内 容 简 介

本书根据“十三五”国家重点研发计划项目“黄河流域水沙变化机理与趋势预测”之课题“水沙变化情势下黄河治理策略”的研究成果系统总结而成。全书基于项目对黄河流域未来水沙变化趋势预测成果，围绕黄河水沙平衡、水沙调控阈值和黄土高原治理度等关键问题，分析了近70年来黄土高原水土保持措施的时空格局变化过程，研究了维护黄河健康的水沙调控阈值与黄土高原水土流失治理度，探索了未来黄河防洪减淤与水沙调控的新模式，提出了水沙变化情势下黄河治理保护的总体思路，以及调整黄土高原水土流失治理格局、加快建设完善黄河水沙调控体系、塑造与维持黄河基本的输水输沙通道、降低潼关高程、改造下游河道、相对稳定河口流路等治理保护措施。

本书可供从事泥沙运动力学、河床演变学与河道整治、水沙调控、防洪减灾、黄河治理等方面研究、规划、设计和管理的科技人员及高等院校有关专业的师生参考。

本书目录

《黄河水沙平衡与调控》

ISBN 978-7-03-070329-3

本文摘自科学出版社2022年11月出版《黄河水沙平衡与调控》一书正文，内容有删节，标题为编者所加。

（本文编辑：杨逢渤）

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