水利工程對泗河徑流及泥沙的影響分析

袁成鑫，王 輝，蔡振華

（1.濟(jì)寧市任城區(qū)水務(wù)局，山東 濟(jì)寧 272100；2.山東省淮河流域水利管理局，山東 濟(jì)南 250100；3.山東省水文局，山東 濟(jì)南 250002）

泗河又名泗水，是山東省中部較大河流，走向先自西向東，經(jīng)兗州與曲阜縣界處改為由東北向西南流入南四湖，屬季節(jié)性河流。河長159km，流域面積2366km2。泗河是歷史上黃河侵?jǐn)_和奪占淮河的通道，泗河治理始于隋唐。新中國成立后，于1950年進(jìn)行泗河下游改道工程，1955—1958年，以展寬河道、退堤、護(hù)岸等工程為主，連續(xù)進(jìn)行了治理。1958年以來，先后在泗河干支流上游山區(qū)修建尼山大型水庫1座，中型水庫3座，總庫容3.160億m3，興利庫容1.478億m3，設(shè)計灌溉面積2.333萬hm2，有效灌溉面積1.262萬hm2。

1 徑流量分析

書院水文站是泗河中游的區(qū)域代表站，該站于1955年設(shè)立，控制流域面積1542km2，流域內(nèi)有中型水庫3座，分別為賀莊、華村、龍灣套水庫，其中賀莊水庫于1976年竣工，位于泗河干流，控制流域面積174km2，庫容0.83億m3；華村、龍灣套水庫均于1960年竣工，均在泗河支流，控制面積分別為 129km2、143km2，庫容分別為0.682億m3和0.52億m3。

按兩種方法對徑流量系列進(jìn)行分析，其中一種按中型水庫的建成年份分成3個系列；另外一種按照年代分成6個系列。書院水文站不同時段徑流量均值見表1。從表1中可以看出，1961—1976及1960—1969系列均值在相應(yīng)的分類方法中最大，除上世紀(jì)60年代來水量較豐沛外，1964年泗河發(fā)生較大洪水，從而使得相應(yīng)系列的徑流量均值偏大；1980—1989及1990—1999系列均值較多年平均值分別偏小49%、26%；其他年代的徑流量均值與總系列的均值相比變化幅度不是很大，在17%以內(nèi)。泗河書院水文站徑流量總體規(guī)律是從上世紀(jì)60年代逐漸減少，到80年代達(dá)到最低值，以后又逐漸增加。

表1 泗河書院水文站不同時段徑流量均值表 億m3

2 輸沙量分析

與徑流量分析采用的劃分規(guī)則一致，按兩種方法進(jìn)行分析。書院水文站不同時段輸沙量均值見表2。由表2可以看出，1958—1960及1960—1969系列輸沙量均值在相應(yīng)的分類方法中最大，按照中型水庫的建成年份進(jìn)行劃分，1958—1960系列徑流量均值不是最大，而華村、龍灣套水庫均于1960年竣工，水利工程的建設(shè)攔蓄了上游水量及沙量，對沙量的影響更大，從而使得1958—1960系列輸沙量均值最大；一般水量大，夾沙能力強(qiáng)，20世紀(jì)60年代來水量較豐沛，1964年泗河發(fā)生較大洪水，其輸沙量在整個系列中最大，從而使得1960—1969系列輸沙量均值偏大。1980—1989、1990—1999系列輸沙量均值較多年平均值分別偏小81%、61%，與相應(yīng)系列徑流量均值相比，減小幅度更大，也反應(yīng)出水利工程對輸沙量的明顯影響。泗河書院水文站輸沙量總體規(guī)律是從20世紀(jì)60年代逐漸減少，到80年代達(dá)到最低值，90年代有所增加，21世紀(jì)初減少，呈波浪式變化。

表2 泗河書院水文站不同時段輸沙量均值表 萬t

3 水沙關(guān)系分析

對書院水文站1958—2009年歷年徑流量、輸沙量進(jìn)行直線相關(guān)分析，其相關(guān)系數(shù)為0.81；書院水文站歷年徑流量、輸沙量變化見圖1。從數(shù)學(xué)統(tǒng)計及圖形分析中可以看出，徑流量與輸沙量的變化規(guī)律大體一致，即徑流量大的年份，輸沙量偏大，其中1989年書院水文站徑流量及輸沙量均為0，而1989年為新中國成立以來山東省受旱面積最大的一年。輸沙量除與徑流量關(guān)系密切之外，水利工程的影響也很明顯。如1974年、2007年徑流量大體相當(dāng)，分別為4.437億m3、4.386億m3，而輸沙量差別甚大，分別為50萬t、10.2萬t。賀莊水庫于1976年建成，隨著水利工程的運(yùn)用及近年來水土保持工程的建設(shè)，泗河代表斷面書院水文站來沙量明顯減少。

圖1 泗河書院水文站歷年徑流量、輸沙量變化圖

4 結(jié)語

影響河流挾沙的因素很多，綜合起來可以概括為氣候因素及下墊面因素。氣候因素中影響最大的是降水；下墊面因素，如土壤、植被和地形的差異及水利工程的建設(shè)等，都會影響河流泥沙含量的多少。河流泥沙帶來諸多危害，如何消除河流泥沙帶來的負(fù)面影響是當(dāng)前水利工作面臨的一項重要課題。當(dāng)前國內(nèi)外減少河流泥沙危害的主要措施分為工程及非工程措施。工程措施主要包括農(nóng)林牧措施和水利工程措施；非工程措施主要包括多沙河流水庫的調(diào)度措施和公眾參與，加強(qiáng)社會監(jiān)督，建立水資源可持續(xù)利用機(jī)制，保護(hù)好生態(tài)環(huán)境。