小浪底水库投入运用后黄河下游新的防洪形势（2）

2  黄河及海河流域水沙量大幅度减小

2.1 黄河实测最大洪水流量变化趋势

黄河流域绝大部分属半湿润、半干旱乃至干旱地区,中上游区间范围内大量兴建水库，灌溉农业与水土保持的发展，引起下垫面汇流条件的巨大变化，也使黄河实测洪水大幅减小。

早在上世纪王化云主任就已经认识到“黄河洪水具有峰高量小的特性”，通过水库调节的削减洪峰作用特别明显。据1994年统计，黄河支流上已有的大中小型水利枢纽达600余座^[5]，总库容达110亿m³，黄河干流总库容达626多亿m³，两者之和使得总库容达到736多亿m³，大大超过黄河的天然年水量580亿m³，具有较大的调节能力。仅龙羊峡、刘家峡、三门峡、小浪底四库防洪库容就达156.2亿m³（相当原有设计黄河千年一遇洪水12天的总量）。在小浪底水库以下的主要支流上也兴建有许多大型水库，如伊河陆浑、洛河故县水库，防洪库容分别为6.77亿m³和6.98亿m³，沁河河口村水库库容3.3亿m³。百年一遇洪水的洪峰流量由29200m³/s降为15700m³/s；若发生1958年的22300m³/s洪水，花园口站洪峰流量将降为9620m³/s；自1982年发生15300m³/s大洪水以来，35年来花园口站洪峰没有出现过大于8100m³/s，小浪底水库投入运用以来没有出现大于5000m³/s，洪水已经得到有效控制，大洪水发生的机会大幅度减少，图3给出花园口站1950年至2018年历年实测最大洪峰流量逐渐变小的变化过程^[4][5]。

图3  花园口站1950年至2018年历年实测最大洪峰流量变化过程

2.2 黄河来沙量也大幅度减小

黄河水沙主要来自于上中游地区，中游的潼关站控制黄河流域面积的91%、径流量的90%、来沙量的近100%。分析潼关水文站各个年代水沙状况发现，由于多种水利水土保持措施作用的不断增长，黄河水沙自20世纪60年代之后发生显著变化。基于全流域水利水土保持措施情况、干流水库投入运用情况以及潼关水文站累积年径流量、输沙量变化过程综合考虑，对黄河水沙变化系列长度超过20年的三个时段重点开展分析：图4给出了潼关水文站(1919-2017)实测年输沙量过程变化^[6][7]：

图4  潼关水文站1919-2017年实测年沙量的变化过程

 20世纪60年代以前，黄河水沙受水利水土保持措施影响较小，实测输沙量基本可以代表水利水土保持措施实施前的天然情况。1919年～1959年潼关水文站实测年平均径流量426.1亿m³、输沙量15.92亿t、平均含沙量37.4kg/m³。

20世纪80年代中期以来，黄河干流盐锅峡、青铜峡、刘家峡、龙羊峡多年调节水库的蓄水运用以及黄土高原水土流失治理力度进一步加大，除了以上大量工程作用外，1999年以来实施退耕还林还草工程、及2003年以来实施“淤地坝亮点工程”,更为主要的是近年来中游地区农民不再开荒种地，都到城市打工，也是减少沙量的不可忽视重要原因之一。

2000年～2012年相对较短时段，与1987年以来的26年系列相比，潼关站径流量、输沙量更少，含沙量也进一步减小，径流量、输沙量分别为231.2 亿m³、2.76亿t、平均含沙量为12.0kg/m³。在2010年以来年沙量只有2.51亿t。

黄河中上游进一步治理，进入黄河下游洪峰还会进一步逐渐减小。以汾河上水库为例；流域上兴建小1型以上水库69座，总库容达13.3亿m³，已经超过汾河年水量（年径流9.7亿m³）后，使得河津站洪水基本消失。

2.3 华北地区河流的巨大变化

华北地区河流的流域特性与黄河流域相近似，经过干支流水库群的调节，已经几十年没有大洪水发生，其治理经验与教训对指导黄河治理具有重要指导意义。

由于海河流域的治理，华北平原上的河流已经相继都变成干河，偶尔才会有洪水下泄。据环保部调查华北地区北方河流已经有2/3变为干河(干河比总数；227/333)。海河流域已有大、中型水库141座，其中的123座水库的总库容达247亿m³，蓄水量常达70至80亿m³：永定河、拒马河、滹沱河、漳河各大支流及汾河已经长期断流，多年来没有洪水发生，河流的环境严重破坏。黄河治理一要避免此类情况发生。华北地区海河支流，永定河的年径流量与总库容比为（14/21）、滹沱河为(22/29)、漳河岳城库容13亿m³，均已经几十年没有大洪水发生了，洪水入海机会更谈不上。

2.4 黄河进入河口地区水沙量的变化趋势

据利津水文站1950～1999年50年的资料统计，其多年平均径流量为343.3亿m³，多年平均来沙量为8.68亿t。显而易见，黄河泥沙是黄河三角洲迅速造陆的主要动力。图5给出黄河口利津站历年(1950-2016)的来水来沙特征，充分显示出来水量来沙量的逐年减少，主要表现有以下几个方面的特征：

图5  黄河口利津站(1950-2015)逐年水量、沙量的变化过程

（1）黄河进入河口区来水来沙年际间变化过程极不均匀，年最大来水量来发生在1964年为973亿m³，年最小年来水量发生在1997年仅为42亿m³；年最大年来沙量发生在1958年为20.99亿t，最小年来沙量发生在1997年仅为0.30亿t；来水来沙主要集中于汛期的洪水期。

（2）进入河口地区来水来沙年际间变化呈现逐年变小的趋势，利津站多年平均径流量和输沙量分别为229.2亿m³和5.82亿t，与1950～1999年多年平均流量和输沙量相比均有较大幅度的减小，1970年后没有出现年沙量大于13亿t的情况，1986-1999年利津站的年平均沙量只有4.04亿t，1986年以后年沙量最大发生在1988年，年沙量8.12亿t。

（3）小浪底水库投入运用以来，2000-2015年利津站的平均年水量还有150亿m³，而平均年沙量只有1.26亿t。最大年沙量只有3.32亿t，不足天然情况下年沙量12亿t的30 %。其变化趋势与黄河中游的沙量变化趋势相同。

由以上的这些实际情形可以合理地推论，如果今后长时期输沙到河口地区的年沙量减小到小于河口地区海岸动力自然侵蚀能力每年3-4亿t，河口淤积延伸对下游河道淤积造成影响可以忽略^[8]。

3  对黄河治理中存在的新问题与前景分析

图6给出了1950年至2019年汛前，黄河下游花园口, 夹河滩, 高村,孙口, 艾山，泺口，利津各站历年3000秒立米水位变化过程，由此可知，2000年小浪底水库投入运用后水位连续下降。改变了黄河下游1950年以来，多年来洪水位逐渐抬高变化趋势，小浪底水利枢纽还应继续进行泥沙多年调节，充分利用洪水排沙，可以长期发挥作用。

图6  黄河下游1950-2019年流量3000m/s情况下河床沿程水位变化过程

3.1 小浪底水库可以长期发挥泥沙多年调节的巨大作用

小浪底水库总库容126亿m³，按小浪底水库初步设计运用到15年后254m高程以下70亿m³的库容要被淤满。实际上到目前水库淤积泥沙只有32亿m³，可利用库容还有94亿m³。洪峰流量的减小，所需防洪库容的变小。不管黄河水沙怎样变化都要通过小浪底水库调节进入下游河道，总之搞好小浪底水库运用方式，优化进入下游的水沙组合是关键。

通过黄河八五攻关（1996年）的研究^[9]，小浪底水库淤满死库容后应进行利用洪水排沙，形成洪水多，来沙多，水库排沙机会多，洪水输送更多泥沙入海。可以使小浪底水库发挥更大效益，已经取得共同认识。2014年7月10日黄河报在最醒目的位置，刊登黄河设计院等单位关于小浪底水库运用方式，“多年调节泥沙，相机降低洪水位冲刷，形成高含沙水流，拦沙库容重复利用…”比初步设计效益大大提高^[10]，河段平滩流量还会增大，只要在黄河下游通过双岸整治形成窄深高效排洪输沙通道^[1]，河床不抬高是可能的，利用高含沙输沙用水量也可以大量节省^[11][12]。

利用洪水涨冲落淤的输沙特性^[13-15]，可以制定不同目的调水调沙运用方式。如要提高冲刷河道效率应造峰，形成非恒定流洪水输沙；若为了输沙输水入海为主目，应放平头洪峰。可根据黄河下游河道平滩泄流能力，制定具体的小浪底水库调水调沙运用指标。

黄河经过几十年的治理大水带大沙现象出现机会明显减少，但黄河的来沙主要由洪水携带的特点不会改变。1986年以前，泥沙多由大洪水携带，年水量大的年份，年沙量也大，这种特点较为明显；1986～1999年已经不太明显。因此更需要小浪底水库进行泥沙多年调节，充分利用洪水输沙入海，充分发挥水库的调节能力，其控制运用水位参数也有调整的必要。

3.2 黄河干支流治理还在持续进行

黄河干支流治理近几十年来不断的治理，已经使黄河流域情况发生巨大变化：如前所述，黄河干支流已建水库的总库容已达到736亿m^3[5]，超过黄河年水量600亿m³，必然使得进入下游洪水洪峰流量大幅度变小。小浪底水库投入运用的16年来花园口站没有出现大于5000m³/s洪水。按照黄河流域规划干流上还有6座待建水库，其总库容为422亿m³。将来黄河干支流上水库总库容将大于1158亿m³。在黄河支流上目前还有大型水库正在修建中，河口村水库已建成，泾河上的东庄等水库正在筹建中。黄河干支流水库群修建，因水库防洪和兴利运用，使得进入下游洪峰流量逐渐减小，主要以基流形式下泄，以满足发电和河道引水灌溉用水需求。黄河流域洪水变化规律与海河洪水的变化趋势类型基本相似；不同的是黄河是一条大河，水量主要来自兰州以上，流域面广，其变化受更多因素制约，衰减速度更加缓慢，但大趋势无法改变。

3.3 黄河设计洪水问题

小浪底水库修建前下游堤防按百年洪水设计，花园口站洪峰流量为22000m³/s，小浪底水库投入运用后设计标准升为千年一遇洪水，目前黄河下游防洪标准是世界最高，在当今出现的防洪新形势下这显然是过高了。在2010年潘家铮院士就明确提出对黄河设计洪水标准偏大问题要重新审定^[1]：“历史上黄河下游的洪灾十分严重，而近数十年来，由于各种原因未发生大洪水，甚至汛期也形不成较大的洪峰。今后黄河下游河段的设防洪水标准应如何合理确定？能否大量减低设防洪水流量？遇超标准洪水如何应对？这些问题必须有明确结论并经国家批准，作为治黄的目标和依据。”

目前黄河下游河槽已经具有的巨大泄洪能力，警戒水位即平滩高程以下的河槽过水能力在7200-4250m³/s，近年来洪水均没有达到警戒水位；若再考虑生产堤高1.5m的防洪作用，河槽可过洪水22000-6800 m³/s（见表1），即今后的洪水也更是没有漫滩的可能，滩面高程距大堤顶高程均在5-7m，堤顶淤背宽度达100m，是举世仅有的最安全的大河！因此黄河的设计洪水标准应该进行重新审定，确定合理防洪标准。

4 结论

1、黄河小浪底水库投入运用以来，由于调水调沙作用，已造成下游河道的强烈冲刷，同流量下的水位大幅度降低，河槽泄流能力显著增大。

2、由于中上游区间多种水利水土保持措施作用的不断增长，黄河来水来沙自20世纪60年代之后持续出现趋势性的减少，特别是来沙的减少更是突出，与下游河道的冲刷相结合，导致黄河下游防洪形势出现的新的变化，已经使河床不再抬高。

3、来沙量减少的另一后果是黄河河口的延伸大大减缓，甚至被侵蚀后退，由此原来因河口延伸而导致的溯源淤积问题也得到缓解，无疑对于下游河道的不抬高和防洪也是有利因素。

4、基于黄河下游的防洪新形势，原有的设计洪水和防洪标准也应当相应地做出调整。黄河下游宽河治理规划应该尽早修^[16]，黄河水资源分配也应进行调整^[17]。

5、小浪底水库的建成和运用、中上游的水利水保建设是导致黄河下游防洪新形势和河道状况好转的根本因素，为了维持这一良性发展趋势，继续做好这两方面的事情十分重要。特别是可以对小浪底水库进行泥沙多年调节，充分发挥水库的调节能力，充分利用洪水使之输沙入海。通过多种措施以发挥小浪底水库的最大效益，维持黄河下游河道的长治久安，可以长期维持是可以实现的。

参考文献

[1]     齐 璞、孙赞盈、齐洪海，黄河下游泄洪输沙潜力与高效排洪通道构建，黄河水利出版社，2010        年12月，郑州，

[2]     黄委会水科院2019年5月，孙赞盈等，黄委会水科院，黄河2018年下游河道排洪能力分析(R).p42

[3]     张宝森 田治宗等，生产堤问题研究(R)，2007年11月，黄河下游滩区补偿政策研究项目组（黄委会）

[4]     齐璞, 孙赞盈, 齐宏海. 黄河下游防洪形势变化与治理前景展望[J]. 泥沙研究,2, 2016(1):58-62.

[5]     熊贵枢，丁六逸，徐建华，周建波，黄河流域水库调查报告(R),1984年11月.

[6]     刘晓燕，党素珍等，未来极端降雨情况下黄河最大可能来沙量预估，人民黄河，2016年10月

[7]     黄委关于黄河水沙变化研究的请示及附件(R)，2014年11月.

[8]     李泽刚，黄河近代河口演变基本规律与稳定入海流路治理，黄河水利出版社，2006年3月，郑州，P108-154.

[9]     齐璞,李世滢 刘月兰等，黄河水沙变化与下游河道减淤措施，黄河水利出版社[M]，1997年，郑州，P58-66.

[10]  2014年7月10日黄河报，在醒目的位置刊登黄委会设计院“小浪底水库拦沙期防洪减淤运用方式取得创新”的报道。

[11]  齐璞, 姬美秀, 孙赞盈. 利用水库泄空冲刷形成高含沙水流的机理[J]. 水利学报, 2006, 37(8):906-912.

[12]  齐璞，侯启秀，小浪底水库运用后输沙用水量可以大量节省，泥沙研究，2008年4期，p69-75

[13]  齐璞, 孙赞盈，黄河冲积河道动床阻力、冲淤特性与输沙特性形成机理探讨[J]泥沙研究，1994年2期，p1-10.

[14]  齐璞, 孙赞盈, 侯起秀,等. 黄河洪水的非恒定性对输沙及河床冲淤的影响[J]. 水利学报, 2005, 36(6),:p6371-9-643.

[15]  齐璞, 彭红, 齐宏海,等. 基于洪水涨冲落淤特性分析游荡性河道双岸整治对冲淤的影响[J]. 泥沙研究, 2017, 42(2):67-73.

[16]  宏观经济管理网，水利专家齐璞，黄河规划应该尽早修订，2018年5月21日.

[17]  国务院文件（国办发[1987]61号）国务院办工厅转发国家计委和水电部，关于黄河可供水量