袁成鑫,王 輝,蔡振華
(1.濟寧市任城區(qū)水務局,山東 濟寧 272100;2.山東省淮河流域水利管理局,山東 濟南 250100;3.山東省水文局,山東 濟南 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擾和奪占淮河的通道,泗河治理始于隋唐。新中國成立后,于1950年進行泗河下游改道工程,1955—1958年,以展寬河道、退堤、護岸等工程為主,連續(xù)進行了治理。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,設計灌溉面積2.333萬hm2,有效灌溉面積1.262萬hm2。
書院水文站是泗河中游的區(qū)域代表站,該站于1955年設立,控制流域面積1542km2,流域內有中型水庫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系列均值在相應的分類方法中最大,除上世紀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。泗河書院水文站徑流量總體規(guī)律是從上世紀60年代逐漸減少,到80年代達到最低值,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
與徑流量分析采用的劃分規(guī)則一致,按兩種方法進行分析。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的分類方法中最大,按照中型水庫的建成年份進行劃分,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,20世紀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%,與相應系列徑流量均值相比,減小幅度更大,也反應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60年代逐漸減少,到80年代達到最低值,90年代有所增加,21世紀初減少,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
對書院水文站1958—2009年歷年徑流量、輸沙量進行直線相關分析,其相關系數為0.81;書院水文站歷年徑流量、輸沙量變化見圖1。從數學統(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,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,隨著水利工程的運用及近年來水土保持工程的建設,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
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面影響是當前水利工作面臨的一項重要課題。當前國內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度措施和公眾參與,加強社會監(jiān)督,建立水資源可持續(xù)利用機制,保護好生態(tài)環(huán)境。