投稿信箱
网站地图
收藏本站
设为首页

主站首页

政务之窗
走进黄委规划计划政务信息政策法规水政信息人事信息公告公报
新闻资讯
黄河要闻局院信息基层动态水事纵览流域瞭望热点专题网上展厅媒体关注纪实特写
在线服务
服务指南表格下载许可决定在线申报水情水质引黄供水实用工具
互动平台
政务咨询投诉举报黄河访谈民意征集建议评论邮箱电话解疑释惑
黄河文化
文化传真文学天地艺术博览大河胜迹历史走廊民风民俗文体协会
黄河一览
黄河概况流域地图枢纽工程黄河记事黄河问答引黄灌区
当前位置: 首页 > 资料存盘 > 科技成果 > 2005-2006年度 > 正文

黄河中游粗泥沙集中来源区界定研究

    责任编辑:裴亮 来源:

  一、立项背景

  堤防不决口,河道不断流,河床不抬高,污染不超标是黄河健康生命的重要标志。其中,堤防不决口和河床不抬高的关键是减少输入黄河的粗泥沙。可以说,来自黄河中游的粗泥沙是造成黄河下游河槽淤积抬高的“罪魁祸首”。为此,委党组提出了“构筑控制黄河粗泥沙的‘三道防线’”的战略思想,即在多沙粗沙区范围内,寻找粗泥沙来源更为集中的区域。本项目就是为构筑第一道防线(黄土高原水土流失治理)寻找治理的重中之重。

  二、研究过程

  1、技术过程

  本项目以多沙粗沙区为研究区域,根据三门峡库区和下游河道淤积物粒径组成特性,以粒径大于等于0.1mm为粗泥沙界限,进一步寻找对下游河床淤积危害最大的粗泥沙集中来源区。在淤积物粒径组成的分析上采用淤积物钻探取样法和输沙率平衡法;在中游粗泥沙集中来源区的界定上采用粗泥沙输沙模数指标逐步搜寻法和“边际”分析法;在重点支流的遴选上既要考虑侵蚀土壤粒径的大小、又要考虑粗泥沙输沙模数的大小;为了反映侵蚀土壤粒径的大小,还需要布置大量的钻孔点取样分析;同时利用暴雨、洪水、泥沙、地质、地貌、地面物质组成、侵蚀方式以及沟壑密度分布等自然要素对粗泥沙集中来源区的位置进行宏观分析;利用输沙模数指标法对粗泥沙集中来源区进行具体界定。

  2、工作过程

  项目开展期间,黄委会主任李国英等领导多次主持专题办公会,听取项目进展汇报并进行指导。2004年8月5日,提出了《构筑控制黄河粗泥沙的“三道防线”》的思路;8月25日,黄委会总工薛松贵同志主持召开了“黄河中游粗泥沙集中来源区界定研究”项目任务书审查会;9月24日,李国英主任主持召开第二次该专题办公会,听取项目的阶段进展汇报;11月20日~21日,黄委会组织专家对阶段成果进行了技术咨询;12月9日,李国英主任主持召开第三次该专题办公会,并强调粗泥沙界限主要看1960年前无三门峡水库影响时的下游主槽淤积物粒径组成,并以此为粗泥沙界限在中游寻找粗泥沙集中来源区;在中游粗泥沙集中来源区的界定中要引入“边际”条件分析;并对粗泥沙集中来源区的支流进行深化研究;2005年3月29日,李国英主任主持召开了第四次专题办公会,听取了项目的成果汇报,指出项目组分析了1960年前无三门峡水库影响时期下游主槽淤积物粒径组成,大于0.1mm的泥沙约占1/2。大于0.1mm的粗泥沙来源区面积小,但对黄河下游河道淤积危害大,在7.86万平方千米的多沙粗沙区中找出粒径大于0.1mm、粗泥沙输沙模数为1400吨/平方千米以上的1.88万平方千米的粗泥沙集中来源区,结论是可信的。2006年1月6日,本项目通过黄委验收;2006年3月31日通过了河南省科技厅组织的鉴定,专家们一致认为:本项目总体上达到了国际先进水平;其中采用的界定粗泥沙集中来源区的方法,具有很强的综合集成特点,达到了国际领先水平。

  三、研究内容

  2004年10月,黄委会以黄规计〔2004〕197号文批准了“黄河中游粗泥沙集中来源区界定研究”项目任务书。根据项目任务书的要求,分下列专题进行研究。

  第一专题:三门峡库区淤积物粒径分析

  第二专题:下游河道淤积物粒径分析

  第三专题:基于自然地理背景的粗泥沙集中来源区宏观剖析

  第四专题:黄河中游严重水土流失区侵蚀土壤粒径分布研究

  第五专题:粗泥沙集中来源区界定研究

  第六专题:重点支流特性深化研究

  四、主要成果简介

  (1)根据1960年前黄河下游主槽淤积物中0.1mm以上泥沙所占比重大(50.7%),是1960年后(20.4%)的2.5倍;长系列分析0.1mm以上泥沙淤积比较0.05mm以上泥沙淤积高许多(近40个百分点 ),粗泥沙集中来源区洪水中0.1mm以上泥沙含量沿程降低特别多(三站到利津削减率达97% )和小浪底水库运用以来,特别是经过三次调水调沙后下游主槽淤积物中0.1mm以上泥沙含量逐渐向50%靠近,表明0.1mm以上的泥沙也难以冲刷的事实,确定在黄河中游粗泥沙集中来源区界定研究中,应当把0.1mm作为关键指标。

  (2)在地质构造、岩性、地貌、侵蚀物钻探取样粒径分布等宏观剖析的基础上,利用粗泥沙模数指标和粗泥沙输沙模数变率(二阶导数)分析,分析了黄河中游0.10mm和0.05mm粒径级的粗泥沙在不同输沙模数下的粗泥沙集中产沙区面积和相应的产沙量;根据面积相对比较小,产粗泥沙量相对比较多的“边际分析”方法,确定粗泥沙粒径大于0.1mm的粗泥沙输沙模数为1400t/(km² ·a)以上的区域为粗泥沙集中来源区,面积为1.88万平方千米。

  (3)粗泥沙集中来源区面积为1.88万km² ,占多沙粗沙区面积的23.9%(约1/4),产生的全沙、大于0.05mm和0.1mm的粗泥沙分别为4.08亿t、1.52亿t和0.61亿t,分别占多沙粗沙区中相应输沙量(11.82亿t 、3.19亿t和0.89亿t)的34.5%(约1/3)、47.6%(约1/2)和68.5%(约2/3),该区域是不言而喻的产粗泥沙“大户”。

  五、研究的创新点

  (1)在黄河中游多沙区、粗沙区和多沙粗沙区的概念和成果基础上,通过深化和细化研究,首次提出了黄河中游粗泥沙集中来源区的概念。(参见查新报告1)。

  (2)首次在三门峡库区滩地进行了淤积物完整(将1960年三门峡水库运用以来淤积层全部钻透)钻孔取样,分析三门峡库区淤积物粒径组成;首次利用黄河下游多断面(37个)、多钻孔(每个断面5个钻孔)、深层次(河南段11m,山东段10m)的钻孔取样资料,分析下游河道淤积物粒径组成。

  (3)利用黄河下游实测大断面成果,将深层钻孔资料分为1960年前、后(有无三门峡水库影响)淤积物,以此判定无三门峡水库影响时期的下游河槽淤积物粒径组成。发现1960年前无三门峡水库影响时期,下游河道主槽淤积物中,粒径大于等于0.1mm的粗泥沙占一半,是1960年后(20.4%)的2.5倍。结合这些研究成果,根据治黄的需要,首次提出了以0.1mm为黄河中游粗泥沙集中来源区界定研究中粗泥沙界限的重要指标(参见鉴定意见1)。

  (4)首次在黄河中游严重水土流失区对侵蚀物和坝地淤积物进行大量钻孔取样,分析了水土流失严重地区坝地淤积物粒径组成,并根据淤积物粒径的空间分布,在地质、地貌学分析的基础上,判定出粗泥沙集中来源区的位置在吴旗—志丹—延安—延长以北,东胜—准格尔—清水河以南,吴旗—榆林—神木—大柳塔一线以东至晋西北黄河沿岸的范围内(参见鉴定意见2)。

  (5)在上述研究基础上,首次通过研究输沙模数与分布面积的相互关系等,最终确定出粒径大于等于0.1mm的粗泥沙输沙模数大于等于1400t/(km² ·a)的区域是粗泥沙集中来源区,面积为1.88万平方千米(参见鉴定意见3)。

  (6)根据来沙粒径、粗泥沙输沙模数等指标,首次对粗泥沙集中来源区的九条支流进行了产沙排序,依次是:窟野河、皇甫川、清水川、秃尾河、孤山川、石马川、佳芦河、乌龙河和无定河(参见鉴定意见4)。

  (7)利用遥感和地理信息系统技术,首次分析了重点支流内部的差异,提出了对支流内部进行治理的先后顺序,这为重点支流治理提供了科学支撑(参见鉴定意见4)。

  (8)由于各粒径级累积来沙量与累积面积间存在非线性正相关关系,表明累积来沙量随累积面积的增加而增加;但存在一个临界面积,在该面积之内,累积来沙量随面积变大增加很快,在该面积之后,累积来沙量增加缓慢;据此,首次利用数学“二阶导数”确定了不同粒径级(0.05mm和0.1mm)的粗泥沙集中来源区。

  (9)由于大于0.1mm级粗泥沙集中来源区较大于0.05mm级粗泥沙集中来源区面积小900km² ,但产生的粗泥沙量比较接近,根据这一特点,首次利用经济学中的“边际分析”方法确定了黄河中游粗泥沙集中来源区。

  六、社会效益及应用情况

  1、社会效益

  据有关专家估算,在下游处理1立方米淤沙的费用是中游拦截1立方米泥沙费用的5倍多,所以中游治理既是治黄之本,又可事半功倍。黄河中游大于0.1mm的粗泥沙56.5%来自1.88万km² 的粗泥沙集中来源区,若集中治理这一地区,下游主槽淤积会大大减轻。同时,中游拦1t沙耗水3~4立方米,而下游汛期输1t沙入海需30立方米水,在中游粗泥沙集中来源区治理实际是为黄河间接增水的。由此看出,本项目研究成果,不仅为下游减淤,而且为该区减少水土流失,改变生态环境,提高农业生产等提供科学依据,社会效益、经济效益、生态效益和减沙效益将是巨大的。

  2、应用情况

  本成果于2005年3月29日向委领导进行了汇报,该成果已作为治黄基础数据得到广泛应用。

  (1)黄委以黄水保〔2005〕9号文布置了“黄河中游粗泥沙集中来源区重点治理工程项目建议书”的编制工作,水利部规计司正在向国家发改委汇报,积极争取将该区作为国家重点治理项目区。

  (2)2006年5月13~16日,水利部副部长、部科技委主任胡四一率部科技委、中科院、陕西省、内蒙古自治区等有关单位专家,专题调研黄河中游粗泥沙集中来源区治理问题,并要求黄委尽快完成项目建议书上报审批。

  (3)黄委正式文件或领导讲话的相关部分均采用本项目的研究结果,见附件1~8。

  七、完成单位

  本项目由黄委会水土保持局主管,参加完成单位有水利部黄河水利委员会水文局、黄河水利委员会黄河水利科学研究院、黄河水利委员会黄河上中游管理局和陕西师范大学等。

  八、主要完成人

  徐建华  林银平  吴成基  喻权刚  左仲国  朱小勇  孙广平  任松长  

  高亚军  金双彦  王志勇  和晓应  李雪梅  周鸿文  赵帮元


发布时间:2011年08月13日
网站简介 |  网站大事记 |  联系方式 |  免责声明
Copyright 2001-2011 YRCC.CN All Rights Reserved.
豫ICP备 14028857号 水利部黄河水利委员会版权所有
主办:水利部黄河水利委员会 承办:黄河网站 技术支持:信息中心

--> 黄委总机:0371-66020114 地址:郑州市金水路11号 邮编:450004 黄河网站电话:0371-66023875 66023838 66023861
投稿信箱:hhw@yrcc.gov.cn QQ:1029849573