水利工程对泗河径流及泥沙的影响分析

袁成鑫，王 辉，蔡振华

（1.济宁市任城区水务局，山东 济宁 272100；2.山东省淮河流域水利管理局，山东 济南 250100；3.山东省水文局，山东 济南 250002）

泗河又名泗水，是山东省中部较大河流，走向先自西向东，经兖州与曲阜县界处改为由东北向西南流入南四湖，属季节性河流。河长159km，流域面积2366km2。泗河是历史上黄河侵扰和夺占淮河的通道，泗河治理始于隋唐。新中国成立后，于1950年进行泗河下游改道工程，1955—1958年，以展宽河道、退堤、护岸等工程为主，连续进行了治理。1958年以来，先后在泗河干支流上游山区修建尼山大型水库1座，中型水库3座，总库容3.160亿m3，兴利库容1.478亿m3，设计灌溉面积2.333万hm2，有效灌溉面积1.262万hm2。

1 径流量分析

书院水文站是泗河中游的区域代表站，该站于1955年设立，控制流域面积1542km2，流域内有中型水库3座，分别为贺庄、华村、龙湾套水库，其中贺庄水库于1976年竣工，位于泗河干流，控制流域面积174km2，库容0.83亿m3；华村、龙湾套水库均于1960年竣工，均在泗河支流，控制面积分别为 129km2、143km2，库容分别为0.682亿m3和0.52亿m3。

按两种方法对径流量系列进行分析，其中一种按中型水库的建成年份分成3个系列；另外一种按照年代分成6个系列。书院水文站不同时段径流量均值见表1。从表1中可以看出，1961—1976及1960—1969系列均值在相应的分类方法中最大，除上世纪60年代来水量较丰沛外，1964年泗河发生较大洪水，从而使得相应系列的径流量均值偏大；1980—1989及1990—1999系列均值较多年平均值分别偏小49%、26%；其他年代的径流量均值与总系列的均值相比变化幅度不是很大，在17%以内。泗河书院水文站径流量总体规律是从上世纪60年代逐渐减少，到80年代达到最低值，以后又逐渐增加。

表1 泗河书院水文站不同时段径流量均值表 亿m3

2 输沙量分析

与径流量分析采用的划分规则一致，按两种方法进行分析。书院水文站不同时段输沙量均值见表2。由表2可以看出，1958—1960及1960—1969系列输沙量均值在相应的分类方法中最大，按照中型水库的建成年份进行划分，1958—1960系列径流量均值不是最大，而华村、龙湾套水库均于1960年竣工，水利工程的建设拦蓄了上游水量及沙量，对沙量的影响更大，从而使得1958—1960系列输沙量均值最大；一般水量大，夹沙能力强，20世纪60年代来水量较丰沛，1964年泗河发生较大洪水，其输沙量在整个系列中最大，从而使得1960—1969系列输沙量均值偏大。1980—1989、1990—1999系列输沙量均值较多年平均值分别偏小81%、61%，与相应系列径流量均值相比，减小幅度更大，也反应出水利工程对输沙量的明显影响。泗河书院水文站输沙量总体规律是从20世纪60年代逐渐减少，到80年代达到最低值，90年代有所增加，21世纪初减少，呈波浪式变化。

表2 泗河书院水文站不同时段输沙量均值表 万t

3 水沙关系分析

对书院水文站1958—2009年历年径流量、输沙量进行直线相关分析，其相关系数为0.81；书院水文站历年径流量、输沙量变化见图1。从数学统计及图形分析中可以看出，径流量与输沙量的变化规律大体一致，即径流量大的年份，输沙量偏大，其中1989年书院水文站径流量及输沙量均为0，而1989年为新中国成立以来山东省受旱面积最大的一年。输沙量除与径流量关系密切之外，水利工程的影响也很明显。如1974年、2007年径流量大体相当，分别为4.437亿m3、4.386亿m3，而输沙量差别甚大，分别为50万t、10.2万t。贺庄水库于1976年建成，随着水利工程的运用及近年来水土保持工程的建设，泗河代表断面书院水文站来沙量明显减少。

图1 泗河书院水文站历年径流量、输沙量变化图

4 结语

影响河流挟沙的因素很多，综合起来可以概括为气候因素及下垫面因素。气候因素中影响最大的是降水；下垫面因素，如土壤、植被和地形的差异及水利工程的建设等，都会影响河流泥沙含量的多少。河流泥沙带来诸多危害，如何消除河流泥沙带来的负面影响是当前水利工作面临的一项重要课题。当前国内外减少河流泥沙危害的主要措施分为工程及非工程措施。工程措施主要包括农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库的调度措施和公众参与，加强社会监督，建立水资源可持续利用机制，保护好生态环境。