黃河調(diào)水調(diào)沙對(duì)入海水沙的影響分析

1黃河水文特征

黃河是我國(guó)第二大河，但天然年徑流量?jī)H占全國(guó)河川徑流量的2.1%。黃河流域主要有以下水文特征：流域水資源區(qū)域分布不均，由南向北呈遞減趨勢(shì)；年徑流量年際變化懸殊，河川徑流年內(nèi)分配不均勻， 60%的水量集中在每年的汛期。黃河挾帶泥沙數(shù)量之多，居世界首位。平均每年輸入黃河下游的泥沙達(dá)16億t，年平均含沙量達(dá)35kg/m3；黃河泥沙在時(shí)空分布上有比徑流更為集中的特點(diǎn)，來(lái)自中游河口鎮(zhèn)至潼關(guān)區(qū)間的泥沙占全流域總量的90%以上，80%以上的泥沙來(lái)自每年的汛期，輸沙量年際變化也很大。

自1986年以來(lái)，黃河下游及河口來(lái)水來(lái)沙持續(xù)偏少（圖1-1，表1-1），上世紀(jì)90年代后，隨著沿黃地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，引黃水量急劇增加，進(jìn)入河口地區(qū)的水量持續(xù)減少，河道斷流嚴(yán)重，1997年利津站出現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)226天的斷流。為限制超計(jì)劃用水，促進(jìn)水資源的有序利用，1999年黃河開(kāi)始實(shí)行水資源統(tǒng)一調(diào)度，從而遏制了持續(xù)27年的河口斷流現(xiàn)象。為恢復(fù)黃河的健康新生命，2002年開(kāi)始的調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用，保證了黃河下游的不斷流，進(jìn)入河口地區(qū)和入海水量得到保證。但是來(lái)水偏枯仍是一個(gè)客觀存在的現(xiàn)實(shí)。

圖1-1 黃河利津站逐年徑流量輸沙量變化圖

表1-1 黃河山東利津站歷年徑流量和輸沙量統(tǒng)計(jì)表。

時(shí)段 徑流量（108m3） 占多年（%） 輸沙量（108t） 占多年（%）

1950～1959 4291 144 120.0 168

1960～1969 5012 168 108.9 150

1970～1979 3112 102 89.81 126

1980～1989 2860 96 63.86 90

1990～1999 1407 48 38.99 54

2000～2009 1409 48 13.44 18

2黃河洪水入海水沙特征

1958年7月14日至19日在黃河三門(mén)峽至花園口（簡(jiǎn)稱(chēng)三花區(qū)間）的干流區(qū)間以及伊河、洛河、沁河流域持續(xù)暴雨，黃河發(fā)生了自1919年有實(shí)測(cè)資料記載以來(lái)最大洪水?；▓@口站洪峰流量達(dá)22300m3/s，洪峰水位93.82m。這次洪水主要來(lái)自三門(mén)峽以下的三花區(qū)間，三門(mén)峽以上來(lái)水僅占花園口洪峰流量28.7%。此次洪水來(lái)勢(shì)猛，峰值高，含沙量小，洪水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)；洪水過(guò)程陡漲陡落，從最大暴雨結(jié)束到花園口出現(xiàn)洪峰，歷時(shí)不足一天；花園口站5天沙量?jī)H4.6億t；最大12日洪水總量達(dá)89億m3。洪水在東壩頭以下，普遍漫灘偎堤，豫魯兩省迅速組織200萬(wàn)防汛大軍，嚴(yán)密防守，洪水順利排泄人海。

1982年7月29日至8月2日黃河三門(mén)峽至花園口（簡(jiǎn)稱(chēng)三花區(qū)間）降暴雨到大暴雨，局部降特大暴雨；三花干流及伊洛沁河相繼漲水，花園口站出現(xiàn)流量15300m3/s洪峰，最大12天洪水總量達(dá)65.27億m3。洪水到達(dá)下游時(shí)，孫口站洪峰流量為10100m3/s；為保證艾山以下防洪安全，啟用了東平湖老湖區(qū)分滯洪，艾山站洪峰流量削減為7430m3/s，洪水安全人海。

3黃河引用水對(duì)黃河斷流的影響

自然狀態(tài)下的1972年以前，黃河沒(méi)有斷流的記錄。1972年后隨著黃河引用水加大，黃河開(kāi)始發(fā)生斷流。據(jù)統(tǒng)計(jì)上世紀(jì)70年代年年均斷流14天，平均斷流長(zhǎng)度122km， 80年代年年均斷流則15天，平均斷流長(zhǎng)度159km， 90年代（至1997年）年年均斷流達(dá)81天，平均斷流長(zhǎng)度243km。1997年斷流最上端達(dá)夾河灘以上河南開(kāi)封附近，長(zhǎng)度723km，利津站累計(jì)斷流226天。始于1999年的黃河水量統(tǒng)一調(diào)度，下游斷流得以根本改變，但黃河兩岸的水資源供需矛盾依然十分突出。

河道的斷流對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響是多方面，其影響往往是潛在的、滯后的和難以逆轉(zhuǎn)的。黃河河口三角洲的地表植被經(jīng)常受到黃河改道、決口泛濫和海潮侵襲的影響，是極不穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)之一。三角洲的地表植被，以草地為主，林木稀少。草地可歸屬為普遍草甸植被、鹽濕生草地植被、鹽生草地植被和鹽生植被四種類(lèi)型。

鹽土植被以翅堿蓬為優(yōu)勢(shì)種。主要分布在海拔1.6m以下的沿海高潮線以?xún)?nèi)，呈帶狀向內(nèi)陸分布，土壤含鹽量高達(dá)1%～3%，潛水礦化度在50g/L以上，植物種類(lèi)貧乏，環(huán)境嚴(yán)峻，植被稀疏，但經(jīng)過(guò)人工圍修防潮壩，不幾年就會(huì)演替為鹽生草甸植被，或在低洼平地和引黃淤灌區(qū)，也會(huì)很快演變?yōu)辂}濕生草甸植被。

鹽生草地植被以獐茅為優(yōu)勢(shì)種，主要分布在海拔2～3m處，土壤含鹽量0.6%～1.0%，潛水礦化度30g/L以下的弱鹽漬化地區(qū)。但在年高潮到達(dá)地和強(qiáng)墾陸地返鹽片，又會(huì)迅速演變?yōu)辂}生植被；一旦經(jīng)過(guò)引黃灌淤，又會(huì)很快演變?yōu)槠胀ú莸橹脖弧?/p>

鹽濕生草甸植被以蘆葦為主，主要分布在河口三角洲封閉洼地和低平積水洼地，有的還是海水月高潮或年高潮到達(dá)地，但積水消退就會(huì)演替為普通草甸植被。

普通草甸植被以白茅為主，主要分布在海拔4m以上的黃河故道和新淤土地上，土壤含鹽量0.5%以下。普通草甸植被經(jīng)不合理的墾殖，三五年內(nèi)就會(huì)返鹽棄荒，演變?yōu)辂}生草甸植被，一切過(guò)牧的草甸植被也會(huì)逐漸向鹽生草甸植被及鹽生植被演替。

由此可見(jiàn)，黃河三角洲的草地生態(tài)十分脆弱，是一塊極易演替的不穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。促使草地生態(tài)良性發(fā)展的動(dòng)因是黃河的水沙資源，而導(dǎo)致草地生態(tài)逆向變化的重要原因是天然的海潮侵襲和人類(lèi)的過(guò)度墾殖、放牧。因而，黃河的斷流對(duì)河口三角洲的草地生態(tài)極為不利。

得益于黃河陸源性生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的大量輸入，黃河河口附近海域生態(tài)資源豐富，是多種魚(yú)類(lèi)幼體的集中分布區(qū)和經(jīng)濟(jì)漁場(chǎng)，素有“百魚(yú)之鄉(xiāng)”和“東方對(duì)蝦故鄉(xiāng)”之美譽(yù)。黃河斷流對(duì)河口附近海域生物資源產(chǎn)生餓諸多不利影響。失去重要的餌料來(lái)源，使得海洋生物的生殖繁衍受到嚴(yán)重影響；大量回游魚(yú)類(lèi)游移它處，造成渤海海洋生物鏈的斷裂；黃河斷流，河口地區(qū)的污水并不會(huì)因之而消除，從而造成渤海水域的污水加重，河口海域氯度升高，對(duì)河口魚(yú)蝦生殖繁衍極為不利。

黃河的斷流使得以黃河水為主要淡水資源的河口地區(qū)嚴(yán)重缺水，灌區(qū)農(nóng)田不能及時(shí)播種、澆灌、甚至絕產(chǎn)，嚴(yán)重影響了區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)建設(shè)。另外，該區(qū)域土壤系黃河泥沙沉積物，成土?xí)r間短，質(zhì)地均勻，以粉細(xì)沙為主。由于造陸時(shí)間與成土過(guò)程短，草甸發(fā)育程度不夠，加上海拔低，潛水位高，底層多為海相鹽土母質(zhì)和高礦化咸水帶，鹽水易生地表，地勢(shì)低洼不平，海潮侵襲范圍廣，影響大，故區(qū)域內(nèi)鹽漬化土壤分布廣泛。黃河斷流，淡水資源和低含鹽土壤得不到補(bǔ)充，土壤鹽堿化危害擴(kuò)大，嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。同時(shí)水污染的加劇，黃河灘區(qū)的沙漠化以及三角洲地區(qū)的環(huán)境惡化，沿岸地下水位不斷降低，海水入侵加重、海岸線回蝕。

4黃河調(diào)水調(diào)沙對(duì)入海水沙的影響

黃河2002年開(kāi)始調(diào)水調(diào)沙運(yùn)行。調(diào)水調(diào)沙目標(biāo)是利用小浪底水庫(kù)調(diào)水調(diào)沙，減緩黃河下游河道淤積，穩(wěn)定黃河現(xiàn)行河道，實(shí)現(xiàn)河床不抬高?；驹瓌t是根據(jù)黃河下游河道的輸沙能力，利用水庫(kù)的調(diào)節(jié)庫(kù)容，有計(jì)劃地控制水庫(kù)的蓄、泄水時(shí)間和數(shù)量，調(diào)整天然水沙過(guò)程，使不平衡的水沙過(guò)程盡可能協(xié)調(diào)。

2002至2004年，黃河連續(xù)進(jìn)行了3次調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了黃河下游河道全線沖刷，把2.6億t泥沙送入大海，使黃河下游河道過(guò)流能力提高近1000 m3/s。

2005年后黃河轉(zhuǎn)入調(diào)水調(diào)沙生產(chǎn)運(yùn)行。2005至2015年，小浪底水庫(kù)在汛期前騰空防汛庫(kù)容的防汛調(diào)度時(shí)機(jī)，于每年的6月下旬開(kāi)始小浪底水庫(kù)放水，進(jìn)行調(diào)水調(diào)沙運(yùn)行。其中2005、2007、2010等年份利用伏秋洪汛進(jìn)行了多次調(diào)水調(diào)沙。

黃河調(diào)水調(diào)沙運(yùn)行顯著擴(kuò)大了主槽過(guò)洪能力， 2002年黃河首次調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)前，黃河下游河道主河槽過(guò)流能力只有1800m3/s，連續(xù)多年的調(diào)水調(diào)沙，到2012年黃河下游河道主河槽過(guò)流能力已增加至4200m3/s。

5黃河不同時(shí)期洪水水沙入海過(guò)程特征

黃河大洪水對(duì)河口的塑造起決定性的作用。研究河口水沙對(duì)河口的影響就必然要研究黃河大洪水，對(duì)于黃河2002年進(jìn)入調(diào)水調(diào)沙時(shí)期以來(lái)，黃河調(diào)水調(diào)沙洪水是該時(shí)期每年相對(duì)較大的唯一洪水，因此研究調(diào)水調(diào)沙洪水特征，是研究河口最重要入口。

5.1黃河洪水特點(diǎn)

黃河下游為地上懸河，歷史上黃河下游洪水主要來(lái)源于上中游地區(qū)。實(shí)測(cè)洪水主要來(lái)源于河河口鎮(zhèn)至三門(mén)峽區(qū)間或者三門(mén)峽和花園口之間，河口鎮(zhèn)以上來(lái)水為主的洪水為1964年8月，僅為一般較大洪水。黃河下游洪水由暴雨形成，7月上旬至9月上旬西太平洋副熱帶高壓位于北緯25?-30?-25?間跳動(dòng)，形成盛夏徑向型和盛夏緯向型黃河流域大氣環(huán)流，形成大暴雨或特大暴雨，有些年份副高亞脊線北跳南撤時(shí)間提早或延遲，暴雨洪水也可能提前發(fā)生6月下旬和10月下旬，據(jù)此黃河下游汛期為7月至10月。

為供水、發(fā)電建設(shè)的的水庫(kù)，黃土高原淤地壩建設(shè)以及洪水期經(jīng)濟(jì)社會(huì)引用水，使黃河下游常遇洪水大幅度減少。

5.2調(diào)水調(diào)沙洪水與以往洪水不同特征

黃河干流目前已建成的龍羊峽、劉家峽、三門(mén)峽和小浪底4座水庫(kù)，總調(diào)節(jié)庫(kù)容285.5億m3，2002年至今實(shí)施的黃河歷次調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)與生產(chǎn)運(yùn)行，都屬于4庫(kù)單調(diào)或聯(lián)調(diào)等不同模式的范疇。

陸架淺海是海洋生物資料的主要源地，它與人類(lèi)的活動(dòng)緊密相關(guān)，同時(shí)也影響著全球生態(tài)系統(tǒng)的平衡和演變。陸架淺海跟大洋相比除了存在岸界、水深的變化尺度與局地平均水深在同一量級(jí)、運(yùn)動(dòng)的時(shí)空變化明顯等不同特點(diǎn)外，河流的注入也是陸架淺海的一個(gè)特征[2]。河口是指河流與海洋的結(jié)合地段，河流攜帶淡水注入相應(yīng)的海區(qū)，跟附近海域的海水混合，形成沖淡水，也稱(chēng)低鹽水。河流沖淡水在發(fā)展變化過(guò)程中，會(huì)直接影響水溫，鹽度等這樣一些重要的海水特性，還對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽，沉積物或者污染物質(zhì)等濃度的輸運(yùn)以及浮游生物，魚(yú)卵等的遷移和分布規(guī)律有著重要的作用。黃河河口陸海相互作用主要表現(xiàn)兩方面，一是黃河入海沖淡水對(duì)河口及鄰近海域地貌環(huán)境、水沙場(chǎng)、化學(xué)場(chǎng)等生態(tài)系統(tǒng)的要素作用，二是海洋幾千年來(lái)接受沖淡水沖擊形成的低鹽淡水生境以及相適應(yīng)的海洋生物對(duì)沖淡水的需求與依賴(lài)。陸海相互作用的共性因子即是可以調(diào)控的因子。

小結(jié)

⑴自1986年以來(lái)，黃河下游及河口來(lái)水持續(xù)偏枯，特別是進(jìn)入上世紀(jì)90年代以后，斷流加劇，1997年利津站出現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)226天的斷流現(xiàn)象。自1999年以后，黃河實(shí)行了水資源統(tǒng)一調(diào)度管理和2002年開(kāi)始的調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用，保證了黃河下游不斷流，但來(lái)水仍然偏枯。

⑵黃河下游洪水主要來(lái)源于上中游地區(qū)，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)天然洪水過(guò)程改變具有重要影響。黃河調(diào)水調(diào)沙洪水即有計(jì)劃地控制水庫(kù)的蓄、泄水時(shí)間和數(shù)量，調(diào)整天然水沙過(guò)程，使不平衡的水沙過(guò)程盡可能協(xié)調(diào)。

⑶研究調(diào)水調(diào)沙洪水特征，將成為研究河口最重要入口，研究調(diào)水調(diào)沙工程優(yōu)化調(diào)控模式，也將必然成為研究河口生境影響調(diào)控的唯一性入口。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李文家.《黃河下游洪水特征、成因、及設(shè)計(jì)洪水分析》.黃河報(bào)2011/12/22第003版

[2] 陳長(zhǎng)勝.海洋系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與模型.北京：高等教育出版社，2003年：P155一P156

作者簡(jiǎn)介：李金萍（1963—），女，河南范縣人，工程師，現(xiàn)在黃河水利委員會(huì)水文局從事水文工作。