滦河的水沙关系及水利工程对下游河道的影响
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摘要：滦河径流年内分配极不均匀，有７３％的输水量和９６％的输沙量集中在汛期，大水挟大沙的特征明显。修建于干流上的潘家口水库、大黑汀水库和支流上的桃林口水库控制了流域８９．９％的汇水面积，削减了滦河６３％的径流量、９９．３％的输沙量和汛期３０％的径流峰值，引起了下游河道的快速响应，导致河床展宽变浅，出现衰亡迹象。
中图分类号：ＴＶ１２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０12）15－3222-04
Ｔｈｅ Ｒｕｎｏｆｆ－ｓｉｌｔ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｉｎ Ｌｕａｎｈｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ ａｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｌｏｗｅｒ Ｒｅａｃｈｅｓ
ＺＨＡＮＧ Ｌｉ－ｙｕｎ１，ＣＡＩ Ｚｈａｎ１，ＬＩ Ｑｉｎｇ－ｃｈｅｎ１，ＬＩＵ Ｐｉｎｇ－ｙｕ２
（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｈｅｂｅｉ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００１１， Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｐｒｅｓｃｈｏｏｌ Ｔｅａｃｈｅｒｓ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５０２２８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ａｎｎｕａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｗａｓ ｖｅｒｙ ｕｎｅｑｕａｌ ｉｎ Ｌｕａｎｈｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ． Ａｂｏｕｔ ７３％ ｏｆ ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ ９６％ ｏｆ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ concentrated ｉｎ ｔｈｅ ｆｌｏｏｄ ｓｅａｓｏｎ． Ｓｏ ｔｈｅ ａｎｎｕａｌ ｆｌｏｏｄ ｃａｒｒied ａｗａｙ ｔｈｅ major ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔ． Ｔｈｅ Ｐａｎｊｉａｋｏｕ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ａｎｄ Ｄａｈｅｉｔｉｎｇ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｂｕｉｌｔ ｉｎ ｔｈｅ ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ， and Ｔａｏｌｉｎｋｏｕ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｗａｓ ｉｎ ｔｈｅ ｔｒｉｂｕｔａｒｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ８９．９％ ｏｆ ｄｒａｉｎａｇｅ ａｒｅａ， ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ６３％ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ， ｒｅｄｕｃｅｄ ９９．３％ ｏｆ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｙｉｅｌｄ， ａｎｄ ｃｕｔ ｄｏｗｎ ３０％ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌｏｏｄ ｒｕｎｏｆｆ． Ｔｈｅ ｇｒｅａｔ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｒｉｖｅｒ ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ ｃａｕｓｅｄ ｔｈｅ ｒｉｖｅｒｂｅｄ ｗｉｄｅｎｉｎｇ ａｎｄ ｓｈａｌｌｏｗｉｎｇ， and ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａ ｓｉｇｎ ｏｆ ｄｅｃｌｉｎｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｌｕａｎｈｅ Ｒｉｖｅｒ ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ； ｒｕｎｏｆｆ－ｓｉｌｔ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ； ｒｉｖｅｒ ｃｏｕｒｓｅ ｄｅｃｌｉｎｅ
滦河发源于丰宁县巴彦图古尔山麓，流经内蒙古高原、燕山山区后，于冀东平原的乐亭县、昌黎县交界处入海，全长８７７ ｋｍ，汇水面积４４ ８８０ ｋｍ２。滦河为华北地区的一条大河，水量充沛，年平均径流量４．５６３×１０９ ｍ３，多年平均流量１４５ ｍ３／ｓ，实测最大洪峰流量高达３４ ０００ ｍ３／ｓ（１９６２年滦县站）。滦河水量的８０％来自长城以北，常年性支流有５００余条，其中，汇水面积大于１ ０００ ｋｍ２的有１０条，以青龙河最大，约占总水量的３０％。滦河为一条多沙河流，年输沙量达２．４０８×１０７ ｔ，平均泥沙浓度３．９４ ｋｇ／ｍ３［１］。
１９７９年滦河干流潘家口水库、大黑汀水库先后蓄水投入运行，７８．６０％的汇水面积得到了控制。其中潘家口水库控制面积３３ ７００ ｋｍ２，水库总库容２．９３０×１０９ ｍ３；大黑汀水库位于潘家口水库下游，控制潘家口至大黑汀区间面积１ ６００ ｋｍ２，总库容为３．３７０×１０８ ｍ３。１９９８年底，位于滦河支流青龙河上的桃林口水库投入运行，控制面积５ ０６０ ｋｍ２，水库总库容８．５９０×１０８ ｍ３。至此，滦河全流域８９．９０％的汇水面积得到了控制［２］。
１ 滦河的水沙特征
滦河流域地处暖温带季风气候区，位于内蒙古高原南端的夏季迎风坡上，降水丰沛且雨量集中，多暴雨［3］，因而使滦河成为华北地区水量最丰富的一条河流。与降水的年内变化相一致，滦河径流易形成年内明显的洪水期和枯水期。其中洪水期出现在６～９月，径流量３．４３０×１０９ ｍ３，占全年径流总量的７３％，而洪水又主要集中在７、８月，径流量为２．６３０×１０９ ｍ３，占全年径流总量的５６％［4］，形成了年内径流分配的明显峰值（图１）。
滦河的输沙量主要集中在洪水季节，６～９月输沙２．１３９×１０７ ｔ，占全年输沙量的９６％，其中７～８月输沙１．９３９×１０７ ｔ，占全年输沙量的８７％，形成了年内输沙分配的明显峰值（图２）。
对比图１和图２可知，滦河水沙年内分配比具有相似性，即在７、８月份洪水季节均出现明显的峰值，表明滦河具有大水挟大沙的水沙关系。而且进一步观察发现，７、８月份的峰值在输沙量年内分配图上，比其在径流量年内分配图上表现得更加尖锐，这说明滦河在洪水期间增加的径流量具有更高的挟沙能力。将径流量和输沙量年内分配值绘制在一张曲线图上，二者在形态上的差异更加明显，如图３所示。尤其在雨季开始的７月份，２２．２％的年径流量携带了４２．９％的泥沙，因而输沙量累积曲线在７月份的线段具有更高的斜率。这表明滦河水流流量的增加与挟沙能力的增加不是线性关系而是指数关系。
１９５０年至潘家口、大黑汀两座大型水库启用前３０年的水文观测记录显示，滦河年径流量存在极高的变率（表１）。而更长年份的观测资料表明，滦河丰水年份径流量是平水年份的４．４倍，甚至是枯水年份的６７１倍［２］。