[目的]探索黃河輸沙預測的新思路,預估黃河未來輸沙態(tài)勢與輸沙量水平,為黃河流域生態(tài)治理規(guī)劃提供參考。[方法]結合黃河流域水土保持生態(tài)修復現狀,采用單累積曲線法、滑動平均及頻率分析方法,分析1950—2019年黃河主要來沙區(qū)間的實測輸沙量變化特征及其未來態(tài)勢。[結果] 1950—2019年黃河輸沙量呈現階梯式減少。1950—2019年黃河中游各站累積實測輸沙量隨時間的變化可用"左半拋物線"表征。黃河輸沙量自1997年以來已進入相對穩(wěn)定態(tài)勢,目前已達企穩(wěn)狀態(tài);黃河潼關站未來年輸沙量在90%頻率下為1.00×10⁸ t左右,在10%頻率下為5.00×10⁸ t左右,未來多年平均輸沙量為1.40×10⁸ t。[結論]為了維持黃河輸沙量低穩(wěn)狀態(tài),提升水土保持措施質量與標準,補齊"后水土保持"短板,構建完善的水沙關系調控體系,維持黃河下游河道沖淤平衡,是黃河流域生態(tài)保護與高質量發(fā)展的保障。 

【文章來源】：水土保持通報. 2020,40(05)北大核心CSCD

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1950-2019年黃河潼關站實測輸沙量年際變化過程

黃河潼關站年輸沙量單累積曲線如圖2所示。黃河中游其他3個水文站(頭道拐、吳堡、龍門)的輸沙量變化曲線圖略。這4站1950—2019年實測輸沙量序列單累積曲線經驗公式(1)的決定系數R2分別為潼關站0.999 2(最高),龍門站0.997 8,吳堡站0.997 4,頭道拐站0.995 4(最小);潼關站1919—2019年的R2值亦達0.995 3。各站擬合公式統(tǒng)計檢驗均達到0.01置信度即極顯著水平。以上分析表明,已有的4個水文站的實測輸沙量序列均符合此規(guī)律。因此,根據自然辯證法中簡單枚舉法和完全歸納法的邏輯推理理論,可以推斷黃河中游年實測輸沙量序列的單累積過程分布符合“左半拋物線”規(guī)律。首先,根據黃河中游所有水文站年輸沙量累積變化曲線和區(qū)域水土保持與生態(tài)修復現狀,黃河輸沙量數值不可能為負數,而開口向下的二次函數拋物線在達最大值后會開始逐漸減小,顯然不符合實際。因此,筆者認為僅用開口向下的拋物線的左半段即“左半拋物線”描述其變化過程比較合理。其次,解析各站單累積曲線經驗公式(1)發(fā)現,黃河輸沙量在2019年左右基本達到或接近拋物線頂點,由于輸沙量為非負值,因此即使未來輸沙量值無限接近于零,曲線在達到頂點后仍存在逐漸增加的趨勢。第三,分析“左半拋物線”斜率的變化過程可以發(fā)現,自1997年之后其斜率逐年變小,趨近于零。這表明自1997年以來,年輸沙量累積值的增速整體呈穩(wěn)定減小態(tài)勢,亦說明黃土高原水土保持措施減沙作用的邊際貢獻率已逼近臨界最大閾值。第四,分析并比較黃河中游1950—1996年與1997—2019年兩個時段年降雨量以及日降雨量≥10,≥15,≥25,≥50 mm的統(tǒng)計特征值(平均值、均方差、偏態(tài)系數、最大值及最小值),1997—2019年與1950—1996年這兩個降雨序列在統(tǒng)計學上屬于一個整體。即兩個時期降水特征基本一致。第五,黃河上中游地區(qū)的植被是影響產沙的關鍵因素。近年來,黃土高原土壤侵蝕顯著降低[1],淤地壩幾乎處于已無沙可淤的狀態(tài)。根據MODIS遙感數據計算黃土高原水土流失區(qū)的植被覆蓋度,發(fā)現該區(qū)植被蓋度自20世紀90年代至2020年顯著增加,丘陵溝壑區(qū)增加趨勢尤為顯著。黃土高原延河、北洛河以南區(qū)域植被未來恢復潛力有限,且該區(qū)目前的植被覆蓋度已經接近其穩(wěn)定減沙效益的閾值。這說明未來在該區(qū)難以通過提升植被蓋度等植被措施達到大幅降低侵蝕產沙的效果。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]黃河泥沙未來變化趨勢[J]. 王光謙,鐘德鈺,吳保生.  中國水利. 2020(01)
[2]黃土丘陵溝壑區(qū)水土保持關鍵措施變化特征[J]. 高健翎,張建國,朱莉莉,馬紅斌,蘇鵬飛,李驍.  水土保持通報. 2019(03)
[3]論黃河水沙變化趨勢預測研究的若干問題[J]. 胡春宏,張曉明.  水利學報. 2018(09)
[4]黃河輸沙量研究的幾個關鍵問題與思考[J]. 穆興民,胡春宏,高鵬,王飛,趙廣舉.  人民黃河. 2017(08)
[5]雙累積曲線方法理論及在水文氣象領域應用中應注意的問題[J]. 穆興民,張秀勤,高鵬,王飛.  水文. 2010(04)



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