相对径流量是什么意思,地表径流量是什么意思?

黄河是中国的第二长河,河源发端于“世界屋脊”青藏高原,先后跨越了9大省区,构成了我国北方重要的生态屏障。黄河的干流蜿蜒曲折,全长5464公里,总落差达4480米,在水源供应、水电开发方面做出了巨大贡献。

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虽然黄河是世界级大河,但其水流量却与长度并不相称,多年平均径流仅有580亿m3。相较于长江,黄河的水资源有两大特点,一是分布不均匀,总量少;二是泥沙含量高,河口镇至桃花峪是主要的沙源区域。

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因此,黄河流域面临着“水少沙多”的矛盾,这也使得水资源的利用不能像南方的清水河流一样,治理和开发都存在一定的阻碍。

黄河一年的水流量有多少?

黄河的长度在国内仅次于长江,但其年均径流量却远不及长江,后者的年均径流达9600多亿立方米,比黄河流量的16倍还要多。和国内其他流程更短、流域面积更小的大河相比,黄河在水量方面的优势也并不突出。

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比如:淮河。淮河全长约1000公里,流域面积仅27.4万平方公里,但年均流量却达到了621亿m3,比黄河还要多。再比如福建的闽江。闽江全长仅562公里,流域面积不到6.1万平方公里,但其流量却达到了560多亿m3,和黄河相差无几。

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黄河一年的水量究竟有多少?事实上黄河的年径流量并不是一个固定的数值,每年存在着波动,根据总水量可以分为“枯水年份”和“丰水年份”。

2019年发表在《人民黄河》期刊上的一篇文献显示:在1920~2020年的一百年间,黄河的水量波动幅度较大。实测的最大径流发生在1964年,流量达到了699.3亿m3,而最少的一年发生在1994年,这一年的径流量只有149.4亿m3

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总体来看,黄河的实测径流在150~700亿m3之间变动上世纪60年代是黄河径流量最大的时期,常年丰水;90年代径流显著减少,枯水年份增多。

90年代是黄河百年来“最缺水”的时期,下游出现了主河道断流事件,黄河鲤鱼、北方铜鱼等土著生物资源遭到冲击,生态系统身受重创。1999年,我国通过小浪底三门峡等水库的调度,控制并稳定了下游的水量,使得黄河连续23年不断流,黄河口的湿地面积不断扩张,如今已成为“候鸟的天堂”。

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黄河缺水严重,我国为何不大力建坝,拦河蓄水?

我们知道,修建水库、拦河蓄水是利用水资源的绝佳方式,也是解决水资源时空分布不均匀的有效手段。既然黄河缺水严重,我国为何不在黄河大力兴修水库,蓄水利用呢?

我们先来了解一下黄河的水库群。目前,黄河干流建有水电站20余座,规模较大的水库有龙羊峡、刘家峡、海勃湾、万家寨、三门峡、小浪底水库。其中,蓄水能力最强的是龙羊峡水库和小浪底水库,前者的最大大库容为247亿m3,后者为126.5亿m3。

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和长江相对比,黄河干流的大型水库并不算多,蓄水能力较弱。这是因为,黄河水行至中游和下游,水文规律发生剧变,并不适合建成“蓄水型水库”(适合建“排沙型水库”)。黄河下游已成“悬河”,淤沙严重,且地势平坦,水位变动大,并不适合建坝;至于黄河中游,理论上可以建坝,但要考虑泥沙淤积的隐患。

如果在中游建坝,那么随着水库蓄水水位的提高,上游河道的水流就会减慢,其后果就是导致河流的输沙动力减弱,泥沙加速下沉,最终淤积在数千公里的河道上。到了黄河汛期,抬高后的河床不利于河槽过洪,更容易产生漫滩险情,从而给黄河度汛带来了风险

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三门峡水库的案例也表明,蓄水排沙相互结合,才能提高水库的运行年限。从设计规模上看,三门峡水库设计最高库容达到了345亿m3,体量远超小浪底水库。但受泥沙淤积的影响,在建坝初期的1961~1964年,库区平均每年的来沙量达到了9.38~24.5亿吨,导致拦沙库容快速丢失,蓄水等兴利库容也受到了影响。

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2000年以来,黄委采取了“蓄清排浑”的治沙方式,并严格将控制水位下调至318米,库区的淤沙环境这才趋于稳定。截至2021年汛期,三门峡库区在305米以下的库容仅剩下0.5亿m3,库底已形成稳定的侵蚀基准面。如果再提高蓄水水位,潼关高程就会再度升高,这是所有人都不愿意看到的结果。

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三门峡水库的警示非常深刻:在黄河干流,不能盲目修建拦河大坝。

南水北调为黄河“解渴”,那洪水资源能利用吗?

南水北调是我国的国家级调水工程,规划调水规模高达448亿m3,总体分为东线、中线以及西线三条调水路线。

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其中,东线调水工程先于2002年开工,从长江下游的扬州江都水利枢纽取水,全线采用天然河道和干渠相结合的输水方式,一路扬水北上,最终送往天津、山东等地。中线工程于2003年开工,2014年建成通水,水源地是有“中国好水”之称的丹江口水库,为北京、天津、河北、河南等地带来了生活用水。

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相比之下,最受万众期待的还是西线工程,西线计划从长江上游的金沙江雅砻江等干支流调水,为黄河上游补水,预计调水量可达170亿m3。西线工程能缓解黄河上、中游地区的缺水局面,届时,宁夏、甘肃、陕西等缺水省区将从中受益。

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目前,西线工程还未实施,项目仍处于前期的规划阶段。考虑到当前黄河缺水的迫切性,也有人提出了一个想法:我国为何不利用黄河汛期的洪水资源呢?

黄河的洪水确实是珍贵的资源,但利用的难度却很大。

首先,黄河汛期防洪任务紧迫。黄河的大洪水集中在7~9月份,洪水来去匆匆,涨水和退水过程都很快。在黄河下游,主槽的过洪能力仅为5000m3/s左右,过洪能力有限,小浪底水库就需要稳定下泄流量,同时借助洪水排沙出库,因此需要“放水”而不是“蓄水”。

其次,梯级水库蓄水能力有限。截至2019年,黄河干流水库的总库容已超过700亿m3。但由于“水少沙多”,很多库容已被泥沙侵占,蓄水能力受到限制,对洪水资源的利用能力有限。

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最后,黄河汛期的洪水水量难以确定,增加了利用难度。前文已提到,黄河的年径流量存在较大的波动,每年汛期的来水流量难以预测,这就给水库的调度带来了难度。据预测,今年5~9月黄河中游和下游可能会出现较大规模的汛情,对防洪调度是一个考验。

总结

黄河是一条缺水河流,也是一条多沙河流,水文特征复杂。在干流盲目拦河蓄水并不可取,容易增加泥沙淤积、河床抬高的隐患。

为解决黄河的缺水问题,还需要从南水北调、优化干流水库的调度方式上入手。对于汛期的洪水资源,也有必要加强研究,在保证防洪安全的前提下提高利用率。

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