黄河上游水沙变化特征及成因

黄河上游水沙变化特征及成因

李蓉

李蓉（黄委上游水文水资源局甘肃兰州730030）

摘要：黄河上游水沙变化带来一系列问题，如汛期水量和洪水流量减小，导致进入中下游基流减少;水沙变化不一致导致内蒙河道淤积萎缩严重;洪峰流量削减增加了十大孔兑高含沙洪水淤堵干流机会，径流年内分配变化必然给水资源管理、农业及水生生态系统带来一系列影响。本文分析了黄河上游水沙变化特征及成因。

关键词：黄河上游；水沙变化；降雨；水库调蓄；

1流域概况黄河流域以河口镇（头道拐站）、桃花峪（花园口站）分上、中、下游，内蒙古托克托县河口镇以上为上游，长3472km，面积42.8万km2，水量丰沛，落差集中；下河沿至河口镇，流经宁蒙平原，河道展宽，比降平缓，两岸分布大面积引黄灌区。河口镇至桃花峪段为中游，长1026km，面积34.4万km2，中游段内绝大部分支流处黄土高原区，暴雨集中，水土流失严重，是黄河洪水和泥沙主要来源区。

桃花峪以下为下游，长786km，面积2.3万km2，现状河床邻背差4～6m，比两岸平原高出很多，是淮河与海河分水岭。

2黄河上游水沙变化特征2.1来水变化黄河水沙不仅有来源差异，且年内年际分配也不同。据龙、刘两库蓄水时间将1952～1997年系列分：1952～1968年（天然）、1968～1986年（刘家峡单库运用）和1986～1997年（龙刘两库联调）三个时段。不同时段各水文站流量变化会随时间推移，与天然相比，流量不断减少，中下游河段较上游河段减少幅度更大。

2.2来沙变化随黄河流域用水不断增加，使进入干流河段水量不断减少，沙量也减少，加之干、支流上水保措施，使河道沙量减少。分析实测泥沙资料，各水文站来沙会随时间不断减少。河口镇站从天然年平均输沙量1.48亿t减为1974～1980年平均输沙量1.2亿t，再至1986～1997年0.487亿t，分别减少18.9％至67.1％；三门峡站从天然年平均输沙量17.4亿t减为1974～1980年12.22亿t，再至1986～1997年8.07亿t，分别减少29.9％至46.4％，汛期则从15.13亿t减少到11.99及7.64亿t，分别减少20.8％至50.5％。

2.3水沙关系变化统计黄河主要水文站在龙刘两库联调后（1986～1997年）较天然情况（1952～1960年）减水减沙情况如表2。

表2黄河主要水文站在龙刘两库联调后较天然减水减沙统计表（单位：％）黄河流域减水自上而下逐渐增加，减沙则不大，上游减沙幅度明显大于减水，无恶化水沙关系。中下游河段用水增加，汛期出现减水大于减沙，使中下游河段水沙关系有所恶化；年平均兰州站减水11％，利津站减水63％，为兰州5.7倍；汛期兰州站减水37％，利津站减水65％，为兰州1.8倍，淤积严重的7、8月，利津减水幅度为兰州2倍，中下游用水不断增加使中下游水沙关系恶化，可根据（断面含沙量与流量之比）来沙系数说明。

3黄河上游水沙变化成因3.1天然径流量减少兰州以上是上游主要产流区，天然径流量占头道拐99%以上，以兰州站为代表分析上游径流变化。从流域降雨量看，兰州以上从20世纪60年代到80年代变化不大，90年代后有所减少，近20年平均473.9mm，较1960－1989年减少3.6%。兰州站天然径流量90年代后平均291.7亿m3，较1960－1989年减少18.4%;实测径流量减少更多，90年代后年均263.9亿m3，较1960－1989年减少21.6%唐乃亥站是龙羊峡水库入库控制站，径流条件基本不受人为影响，1950－1989年最大洪峰流量平均2512m3/s，1990年后平均只有1750m3/s，平均减小762m3/s，偏小30%。1989年以前年均径流量212.2亿m3，汛期平均129.3亿m3，1990－2009年均水量减为173.8亿m3，汛期减为103.9亿m3，较前时段分别减少18%、20%。90年代后降雨量减少不多，但雨强变化大、小雨多、降雨历时长导致径流量减少；由于气温升高、冰川退缩对径流影响大，同时气温升高造成湿地疏干，黄河径流涵养功能下降，使黄河径流减少。气候影响使天然径流量减少程度远大于降雨量减少程度。

3.2水库调蓄作用刘家峡水库和龙羊峡水库分别于1968年和1986年运用，两库联合运用极大改变天然径流过程，造成洪峰流量削减、年内月径流重新分配，同时拦截部分泥沙。

（1）调蓄径流，年内水量重新分配各月蓄泄结果，改变进入水库下游径流过程，汛期和非汛期水量分配发生变化，各月水量差异减小。如头道拐汛期和非汛期水量比例，在基本不受人为影响的1920－1968年为62:38，到1987－2009年为38:62，汛期水量占全年比例大幅减少。

（2）洪峰流量削减对龙羊峡水库运用以来7－10月不同流量级出现时间统计表明，初期运用阶段受1989年特丰水年影响，出库流量过程超过2000m3/s，但1000m3/s以上各流量级天数减少，小于1000m3/s流量级天数增加。1990年后正常运用阶段，入库大流量过程明显减少，其中流量大于1500m3/s天数年均13.9天，占汛期11.3%，出库流量均<1500m3/s;大于1000m3/s天数由年均42.7天削减为出库的0.16天;流量在500～1000m3/s的天数，入库71.2天，出库增加8天;流量500m3/s以下天数，由进库13.9天增加到出库43.7天，占汛期天数由9.2%增加到38.0%。进库洪水在出库时削减为中小水流量过程，使汛期大流量历时显著减少，小流量历时增加，流量过程均匀化。

3.3耗水量增加黄河宁夏和内蒙区间产流量很少，实测水沙量沿程减少，其减少量与区间引水引沙量密切相关。引黄用水包括农业灌溉、工业用水、城镇生活用水等，黄河上游引水主要集中在青铜峡坝上和三盛公拦河坝上游，其余河段引水量很少。50年代以来引水量呈波动增长趋势，至80年代后期引水量基本趋于稳定。从年均耗水量看，50年代头道拐以上为73.4亿m3，沿时序逐步增加，90年代增至123.6亿m3，2000－2009年平均约131亿m3。从50年代到90年代后头道拐站实测径流量减少95亿m3，耗水量增加近54亿m3，占水量减少量56.8%，引用水量增加直接减少干流径流量。

参考文献[1]侯素珍,常温花,王平,田勇,伊晓燕.黄河内蒙古河段河床演变特征分析[J].泥沙研究.2010(03)[2]申冠卿,张原锋,侯素珍,尚红霞.黄河上游干流水库调节水沙对宁蒙河道的影响[J].泥沙研究.2007(01