【论文精选】金沙江流域大型梯级水库对水沙变化的影响

水沙变化是人类活动影响、环境特性、水土流失程度等的综合反映。自然和人为因素都会对水沙产生深远的影响，相关研究表明，在全球范围内，自然和人为因素改变了众多河流径流和输沙在空间上(沿河)和时间上(季节之间和年际)的分布，这其中水库修建等人类活动所产生的影响尤为迅速而显著。大型水库的修建和运行改变了天然的水文循环和泥沙输移过程，对河流水沙状况产生的影响十分显著。现有研究表明，众多大型河流如尼罗河、亚马逊河、科罗拉多河等在修建水库后，其输沙量均呈显著降低态势。在中国，众多研究同样表明，在修建水库后，河流的输沙量显著下降。

金沙江是长江上游地区来沙量最大的河流，对三峡入库水沙有着举足轻重的影响，其多年平均径流量约占宜昌站的33%，输沙量占50%~70%。至今为止，已有部分学者对金沙江流域水沙特征进行了研究。陈松生等的研究表明，该区域中上游一直有增沙趋势，1991—2000年下游增沙明显，2001年后呈减少趋势；许炯心在流域梯级水库修建初期对输沙减少与水库建设之间的关系进行了探讨。随着金沙江水电资源开发的加快，2010年之后金沙江中游、下游一系列梯级水库相继蓄水运行，流域水沙输移条件大幅改变。但目前，对金沙江流域大型梯级水库建设对流域水沙变化带来的影响尚缺乏了解，因此笔者选择主要控制站攀枝花、白鹤滩、向家坝站等的多年水沙监测数据，分析金沙江流域径流和输沙在梯级水库运行前后的时空差异，探讨大型梯级水库建设对金沙江流域水沙状况带来的影响，研究结果可为金沙江流域资源的合理开发利用提供科学依据。

金沙江流域位于长江上游，发源于青海省杂多县唐古拉山东北一座海拔5054m的无名山，干流全长为3481km，流域面积约45.86万km²，约占长江流域面积的26.3%。主要支流包括雅砻江，普隆河，龙川江，普渡河，牛栏江等。受热带季风、副热带季风、高原季风以及复杂地形影响，流域气候类型复杂多样，从高原亚寒带亚干旱气候到亚热带湿润季风气候均有分布；流域多年平均气温3.04℃，总体沿流程递增，源头区年均温度在0℃以下，中下游攀枝花等地在19.0℃以上；流域多年平均降水量为753mm，同样呈沿流程增加的分布态势，流域出口降水为源头地区的约3.83倍，受降水年内分布影响，金沙江汛期为5—10月，汛期径流和泥沙输出量分别占到了全年的68%和85%以上。

金沙江总落差3300m，水力资源超过1亿kW，占长江流域的40%以上。干流至玉树直门达以下始称金沙江，直门达至石鼓为金沙江上游，上游段河长965km，流域面积7.65万km²，为典型的深谷河段，特别是横断山纵谷段，河谷至两岸山顶相对高差超过2500m。石鼓至攀枝花为金沙江中游，水文控制站为攀枝花，流域面积约4.5万km²，干流河长约564km，至金江街以后，金沙江脱离横断山脉进入川滇山地。中游河段已于2010—2016年间先后建成梨园、阿海、金安桥、龙开口、鲁地拉、观音岩6个电站。攀枝花至宜宾岷江口为金沙江下游，水文控制站为屏山(后改为向家坝)，流域面积21.4万km²，干流河长约768km。下游河段在建及已建成乌东德(在建)、白鹤滩(在建)、溪洛渡、向家坝4座巨型梯级水电站。

笔者选取金沙江干流主要控制站石鼓、攀枝花、乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝，以及主要支流控制站点桐子林(雅砻江)、黄瓜园(龙川江)、宁南(黑水河)等1965—2016年的径流和输沙数据，对金沙江流域水沙变化特征进行分析。金沙江流域干支流水文监测资料以及控制站信息均来源于中国长江三峡集团公司。其中，主要水库的累计冲淤量，已用水深仪于2015年10月至2016年5月，对河道典型断面进行测量和计算，在过水面积变化、深泓变化、平均水深及典型断面冲淤变化的分析中，则采用重合断面进行统计。冲淤量为正数则表示河道为冲刷，为负数则为淤积。

数据处理过程中遵循标准进行严格的检查和错误分析，以确保准确性。在数据处理过程中，如涉及到有起止年份不一的统计分析，用共同的年份段数据来进行统计。本研究所有数据的统计分析均使用SPSS 12.0，制图工具采用windows系统下的Sigmaplot 10.0。

选择Mann-Kendall(M-K)秩相关检验法对水沙序列的变化趋势进行分析，得出以下结论：

金沙江中上游的径流和泥沙占全流域比例均低于面积所占比例，1998年之后其年均值分别上升15.27%和5.01%，该类区域的水土保持工作有待加强。

下游地区尤其是攀枝花至白鹤滩区间(不含雅砻江)多年平均产沙量占到流域总量的36.40%，是流域的主要产沙区，也是控沙的核心区域，近年来输沙明显减少，主要归因于下游河段上一系列大型梯级水库的建设。

结果表明，金沙江流域大型梯级水库在减少输沙方面的效果非常显著，其分别使得白鹤滩和向家坝站1998年后的年均输沙量较之前下降21.84%和38.55%，随着金沙江中下游一系列水电站的相继建成和运行，金沙江泥沙输出将进一步下降。

另一方面，过去几十年流域内实施的各类水土保持工程产生了一定的减沙效应，但下游等地区的产沙量仍旧较高，需进一步加强水土保持工程的实施。

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