黄河壶口瀑布与沿岸植被
陕西韩城黄河龙门段
延安安塞区南沟生态农业示范园 张行勇摄
黄河水沙规律特征特别是未来水沙情势是黄河治理的理论基础、是黄河流域高质量发展规划的基础。黄土高原脆弱的自然环境决定了黄河水沙变化是一个值得长期研究的课题。由于影响黄河输沙量的各因素之间相互作用的复杂性和作用机理尚不清晰，使得人们在进行黄河输沙量研究时较难构建准确的机理模型，逐年输沙量预测依然是一个具有挑战性的科学难题。目前，应用较为广泛的输沙量情势预测方法主要包括时间序列回归方法、水文泥沙模型情景分析以及近些年发展起来的机器学习方法。但是，所有预测都是以观测事实数据或现实条件为基础的。对大尺度空间而言，统计回归方法不一定是最好的，但它应该是最有效的预测方法。
西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室生态水文团队的穆兴民、赵广举研究员等，以黄河潼关站1950~2019年的实测输沙量序列为基础，利用数据累积法 、滑动平均法及概率分析的方法，分析黄河输沙量年际变化态势，进而预估黄河未来不同频率下的输沙量，以期为黄河流域生态保护与高质量发展提供参考。相关成果和观点发表于新近出版的《水土保持通报》。
穆兴民、赵广举等研究人员分析1950~2019年黄河潼关站年输沙量过程曲线发现，黄河潼关站输沙量近70 年来呈阶梯式减少，目前已达到企稳态势。其中1950~1979年、1980~1999年、2000~2019年3个时段年均输沙量分别为14.7、 7.9、2.40 亿吨。与首次正式公布的1919~1961年黄河年均输沙量16亿吨相比分别减少了8%、51%和85%。根据单累积曲线过程并结合黄土高原水土保持与生态修复现状及黄河流域生态保护与高质量发展战略的积极推进，综合判断指出黄河输沙量已经达到和维持企稳态势。
自1997年之后统计的黄河输沙量单累积曲线斜率逐年变小，趋近于零。这表明，年输沙量累积值的增速整体呈稳定减少态势，也说明黄土高原水土保持措施减沙作用的边际贡献率已逼近最大阈值。
黄河上中游地区的植被是影响产沙的关键因素。近年来，黄土高原土壤侵蚀显著降低，淤地坝几乎处于无沙可淤的状态。黄土高原水土流失区的植被覆盖度自20世纪90年代至2020年显著增加，丘陵沟壑区增加趋势尤为显著。这预示着未来在该区难以通过提升植被盖度而达到大幅降低侵蚀产沙量的效果。穆兴民等强调应重视提高植被建设的质量。
穆兴民等选择1997~2019年作为黄河未来输沙量预估的参考基准时段。采用经验频率及滑动平均方法，预测未来90%频率年份黄河年输沙量约为1亿吨，未来10%频率年份黄河年输沙量约为5亿吨，而未来年均输沙量约为1.40亿吨。
穆兴民等认为，虽然在有限的时间范围内气候特别是降雨会有所波动，但随着生态文明建设基本国策及黄河流域生态保护与高质量发展战略的推进，黄河上中游地区水土保持措施整体功能会继续向好发展。由于黄河输沙量目前已基本达到一个企稳的新状态，黄土高原的水土保持也应随之进入一个新时代。为了继续维持黄河输沙量长期较低的状态，实现黄河流域的高质量发展，促进黄河的长治久安，作者提出黄土高原的水土保持需要采取四方面的适应性策略。
一是调整黄土高原水土保持治理空间格局。尽管近20 年黄土高原入黄泥沙只有20世纪50年代之前的约15%，但由于黄土高原地貌、植被、土壤及侵蚀类型的空间差异，高塬沟壑区以及晋陕蒙交界的砒砂岩地区水土流失依然严重，部分区域年侵蚀产沙模数仍在每平方公里1万吨以上。因此，需要强化对高塬沟壑区、砒沙岩区等水土流失严重区的治理工作，加强水土流失机理及治理措施的研究和试验示范。
二是加强“后水土保持”监管。水土保持工作多属于公益事业，由于长期以来存在重建轻管的问题，使得治理后各项水土保持措施缺乏维护维修资金，制约了各项措施效应的持续有效发挥。大量老旧的小型淤地坝几近淤满，淤地坝和梯田的管理和维护不到位，存在垮塌致灾风险，也是暴雨后导致土壤侵蚀及河流输沙突增的主要因素。因此，必须创新管理模式和投融资机制，努力补齐短板，增加“后水土保持”资金落实，加强淤地坝、梯田等工程巡查及其除险加固，确保各项水土保持措施的长期有效运行。
三是巩固和提升退耕还林（草）成果。植被是黄土高原防治水土流失的根本措施，但林草植被恢复与建设一直是黄土高原水土流失治理中的“软肋”。经过20年的政策导向和持续治理，黄土高原基本呈现出沟坡林灌成荫，墚峁绿草铺地的景观，水土流失得到有效遏制，举世瞩目。但不可盲目乐观，特别是对刚刚恢复的、脆弱的林草资源进行不合理利用，一旦致使林草植被遭受破坏，黄河泥沙将会在很短时间内回归高位。同时，黄土高原退耕还林（草）政策实施中，重林轻草的问题严重，特别是未能按照自然立地条件，盲目还“林”导致人工林退化及土壤干层问题依然突出，需要尽快解决。
四是修订和完善水土保持措施建设质量标准，构建完善的水沙调控体系。中国现有水土保持措施建设标准及投资标准多产生于20世纪80年代，设计标准较低，投资补助不足，所建工程难以抵御全球气候变化背景下的强暴雨事件，严重制约当地经济社会的发展水平。短历时、高强度局地暴雨是黄土高原侵蚀产沙的主要动力和新的研究方向，也是该区洪涝灾害频发的主要原因。未来需要大幅提升水土保持措施质量标准，构建完善的水沙调控体系，保持黄河下游河道长期的冲淤平衡，维护黄河的长治久安，为流域生态保护和高质量发展提供保障。
相关论文信息：https://doi.org/10.13961/j.cnki.stbctb.2020.05.046
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