日盔盈圈圆面２００ｉｎ８ａＯ Ｎ．１…２（￣＇ ） ｕｃｔ 工程技术 水土保持治理对河道系统影响的几个基础理论问题 康代林 （佳木斯市郊区水务局，黑龙江佳禾斯１５４００２） 摘要：河道是流域系统的一个重要子系统，而且河道泥沙灾害所造成的损失往往是巨大的。因此，在进行水土保持治理时，就必须考虑河 道系统的反馈效应，适应河流系统动平衡及可持续发展的要求，使水土保持治理建立在整体流域环境系统协调演化的科学基础之上。由此， 提出了建议开展水土保持治理对河道系统影响的若干基础理论问题。 关键词：水土保持治理；河道系统；基础理论 江河流域多是开放的复杂环境巨系统。从 地貌学的角度而言，该系统是由以坡面为主的 轻。因此，分析不同治理措施配置体系下河流能 述，在流域环境系统行为中存在着集水与产沙、 量流的变化，是认识水土保持治理后河道冲淤 供水与河道演变的平衡阈，当水土保持治理达 能力聚集区子系统和以河道为主的能量及物质 输移通道子系统构成的。水土保持治理不仅会 对坡面生态环境变化产生影响，而且对下游河 道的演变也会有很大作用，就是说，在流域环境 系统下。水土保持的效应具有级联性。然而，关 于后一效应问题的研究目前并未引起人们的足 够重视。 随着社会经济、科学技术的发展及山地的 大规模开发，水土保持在解决江河水患和山区 自然灾害中所具有的作用愈加被人们所认识。 不过应当看到，水土保持是人类加诸自然环境 的一种外界干预，对其必然有正负两方面的效 应。如果这种干预适应自然环境的演化规律，就 会促进自然环境的改善，增加其承载能力；反 之，就难以达到治理的目的，可能会以系统性的 或大局的损失换取局部或部分的利益，例如，若 水土保持治理方案不合理，将对河流系统的水 沙组合关系及其输移规律产生大的干扰或破 坏，很可能在得到流域局部地区的经济效益的 同时而造成下游河道泥沙灾害进一步加剧的局 面。 目前，国内外对流域治理的方法和模式都 有不少研究成果，例如，我国８０年代提出的以 小流域为单元综合治理的模式，就是我国在流 域治理应用基础理论方面作出的一项重大贡 献。但是，就研究现状看，这些研究多局限于流 域水土流失治理的土壤侵蚀学科范畴，忽视了 从流域整体系统出发，研究河流对流域治理的 反馈响应；片面强调了水保措施在流域治理中 的减沙效益，而忽视了流域治理对河流水动力 学特性及水文学特性、输沙规律的影响；更多地 研究水保治理对流域大时域平均意义上的产水 产沙的影响，而对洪水要素影响的研究有嫌不 足；只从总量上研究水土保持的减水减沙效益， 忽视了因措施配置方案不宜，而可能造成的不 利水沙关系，使河道淤积加剧等问题。这些均属 水土保持建设中存在的重大基础理论问题，是 泥沙灾害防治中理论性与实践性很强的重要科 学命题，直接涉及到制定江河治理方略及总体 规划的科学决策。当前，国家对江河流域治理、 生态环境保护极为重视，大大加强了投资力度。 此时对有关水土保持治理效应研究的现状进行 分析并提出加强研究水土保持治理对河道系统 影响的几个重要基础理论问题是十分有意义 的。 ｌ流域治理对河流能量输入的影响 在一定的边界条件下。河流能量对河床演 变趋势起着制约作用。例如，若动能减小，输沙 能力降低，就不利于泥沙的输移，河床将向淤积 抬高方向发展，引起泥沙淤积灾害加重。反之， 若动能增加，就有利于河流输沙，河床淤积减 一３４一 中国新技术新产品 演变趋势和原因的关键技术基础。 河流能量包括水动力因子形成的动能和河 流地理因子形成的势能，以及化学、生物等环境 因子形成的化学生物能。相对而言，水流动能是 河流演变的主要动力来源。 ２流域治理对河流水动力学特性的影响 在分析河流能量变化的基础上，进一步研 究不同挺土保持措施配置体系对河流水动力学 特性的影响。分析内容主要包括河流纵比降、床 面糙率、断面形态和流速等。同时，进一步分析 输沙水力因子的变化，包括输沙率、悬移质泥沙 组成等等。在分析过程中，通过对河流有关参数 的统计，将水力、输沙因子的变化同流域治理体 系的表征值联系起来，了解治理措施的影响作 用。 研究的关键技术问题是水土保持措施不同 配置体系对河流水动力学特性影响的关联性数 学模拟或反映。对于河流能量而言，其大小与流 域降雨等因子具有直接的关联性，即属于第一 嵌套关系（或显函关系），水动力学特性与流域面 上的各类因子，尤其是与流域治理因素的关系 属第二嵌套关系，或隐甬关系，其关联性较为复 杂，具有一定的模糊性。 ３水土保持治理对河流水文学特性的影响 主要是对洪水特性的影响。目前，不少专家 认为水土保持治理对一般洪水有明显的影响， 可使洪水过程趋于坦化，洪峰流量减小，历时加 长。但对大洪水尤其对特大洪水是否有影响，有 何影响及影响多大等需要研究，这不仅对认识 下游河道的演变趋势是必要的，而且对制定下 游的防洪宏观决策和规划也有十分重要意义。 ４水土保持治理对河道演变的影响 关于水土保持治理对河道的冲淤演变影响 有很多问题需要研究，主要有：流域产水产沙与 河道冲淤演变的关系、流域治理后河床冲淤变 化、横断ｉ 嘭态调整、纵剖面调整等等，及其与 流域治理的关系。 在大的流域自然地理系统中，一定的自然 地理背景决定着特定的河流演变规律，这种演 变规律实质上是河流为适应集水区内各种地理 环境因子繁纷复杂演化过程的一种由无序到有 序的自组织功能的体现，就是说，河流的性质和 演变过程集中反映了流域控制变量的影响，这 些变量共同决定着河流的水文泥沙特征、河道 形态特征和演变趋势。 尤其对于黄河这类含沙量大的河流，其下 游河道特征及其演变规律是在具有中游水土流 失极为严重的黄土高原地理背景下经漫长时期 形成的，一旦开展大规模的水土保持治理，不仅 直接改变了土壤侵蚀的环境演化过程，还必然 使径流量及其过程受到调蓄或干扰。而正如上 到一定规模后，流域环境系统的行为将逾越这 种阌，各项控制因子演变过程将处于一种突变 性的振荡态势，不过，这种演变过程却又总是力 求达到另一种新的平衡，建立相应的阈。各级支 流是直接受到感应的第一层次。因此，分析水土 保持治理对河道演变影响的科学关键点是搞清 水保措施与产沙、产水产沙与河道演变的平衡 闭关系，并以支流作为基本层次，研究下游河道 演变对水土保持治理的反馈响应。 ５水土保持治理方案的河流效应约束参数 的研究 从流域环境系统的观点，水土保持治理的 主要目标应获得三方面的效益，即防治土壤侵 蚀效益、农业增产效益及减少河道泥沙淤积灾 害效益（或作用），而这三方面的效应具有相互联 系、相互平衡的关系，这种关系受约于流域系统 整体稳定运行的要求。事实上只有此。才可能实 现整体流域社会、经济等方面的可持续发展。关 于水土保持治理减少土壤侵蚀效益及农业增产 效益的约束参数已有不少研究，但如何选择减 少河道泥沙淤积效益或水土保持治理的河流效 应的约束参数需开展研究，同时，关于河流效应 同其它效应间的关系以及在考虑河流效应约束 条件下水土保持措施配置体系的比选原理及依 据也是应开展研究的重要的基础理论问题。 参考文献 …席承藩，徐琪，马毅杰，等。长江流域土壤与 生态环境建设。科学出版社。１９９４． 【２Ｉ张胜利，李倬，赵文林，等。黄河中游多沙粗 沙区水沙变化原因及发展趋势。黄河水利出版 社．１９９８． 【３】赵业安，周文浩，费祥俊，胡春宏，等。黄河下 游河道演变基本规律。黄河水利出版社。１９９８． Ｉ４１唐克丽，熊贵枢，梁季阳，等。黄河流域的侵 蚀与径流泥沙变化。中国科学技术出版社， １９９３，１９５－２０９． １５熊贵枢 黄河上中游水利水土保持措施对减 ５１少入黄泥沙的作用。人民黄河，１９８６，（４）． ［６】曾素滨，贾汉彭，刘潇。山西省汾河水库流域 水土保持治理泥沙与径流变化初探。泥沙研 究，１９９８，（４）：１－７． 【７】姚文艺，张胜利。黄河中游秃尾河流域治理 对河道冲淤演变影响。土壤侵蚀与水土保持学 报。１９９９，５（２）：７～２２． （８ｌ内蒙古伊克昭盟水土保持办公室。皇甫川流 域水沙变化现状和发展趋势的研究。１９９８．
