黃河上游頭道拐站泥沙特征分析

王平娃 幕鵬飛 王凡 段瑞魯

摘 要：以黃河上游出口站頭道拐為研究對象，對1960-2014年共54年的輸沙量進行分析，獲得了輸沙量的年際與分時段變化特征；分析了輸沙量的年內和汛期各月的變化特征，為黃河上游水沙治理提供參考依據。

關鍵詞：輸沙量；年際變化；汛期；頭道拐

黃河寧蒙河段穿越寧夏灌區和內蒙古河套灌區，海拔高度在980-1300m之間，河段全長1204km，其中寧夏境內長397km；內蒙古境內長830km。頭道拐水文站斷面控制流域面積為36.79萬km2，占全河流域面積的48.9%，是黃河上游的出口控制斷面，其泥沙特征對于黃河上游來沙和輸沙具有重要意義。

1 輸沙量年際與分時段變化特征

頭道拐多年平均（1954-2014年）輸沙量為0.978億t，歷年平均輸沙模數為265t/km2，最大年輸沙量為3.16億t（1967年）。最小輸沙量為0.168億t（1987年），最大年輸沙量是最小年輸沙量的18.8倍，最大年輸沙量是年平均輸沙量的3.23倍，最小年輸沙量是年平均輸沙量的17%。

從圖1可看出：由于上游劉家峽、龍羊峽大型水庫相繼運行的影響，寧蒙河段水沙條件和河道演變特性發生大的變化，輸沙量年際變化明顯，在年際變化中大致可以分為四個時段：1968年以前為一個時段，輸沙量變化較大，屬于豐沙期；1969-1986年輸沙量明顯減少，沙量持續穩定；1987-1999年輸沙量較1969-1986年輸沙量有較小幅度的減少，沙量持續穩定；2000-2014年輸沙量明顯減少，沙量持續穩定。

頭道拐水文站1968年以前時段平均輸沙量為1.83，是歷年平均年輸沙量的1.87倍，時段內年最大與最小輸沙量比值為4.04；1969-1986年時段平均輸沙量為1.09，是歷年平均年輸沙量的1.11倍，時段內年最大與最小輸沙量比值為8.71；1987-1999年時段平均輸沙量為0.445，是歷年平均年輸沙量的0.46倍，時段內年最大與最小輸沙量比值為7.08；2000-2014年時段平均輸沙量為0.448，是歷年平均年輸沙量的0.46倍，時段內年最大與最小輸沙量比值為3.75。可以看出，頭道拐水文站1968年以前時段輸沙量最大，1969-1986年接近歷年輸沙量均值，1987年以后時段輸沙量持平，約為歷年均值的一半。

綜上所述，1968年以前為豐沙期，1969-1986年為平沙期，1987-1999年為平沙期，2000-2014年為枯沙期。

2 輸沙量的年內分配

頭道拐站年徑流量和輸沙量的變化主要與上游來水來沙以及本區域降水和人類活動有關，而汛期水沙量占年水沙量的比例則主要受上游人類活動的影響。

表2給出了頭道拐斷面汛期水量占年水量沙量的比值的變化過程。可以看出：頭道拐水文站受凌汛期上游開河融冰影響，來水挾沙導致3、4月份輸沙量大于其他非汛期各月輸沙量。年內輸沙量明顯集中在汛期7月至10月份，共占年量的74.2%，其余月份輸沙量占年量的百分數不足7%。輸沙量年內分配不均。

3 汛期月輸沙量的年際變化

圖2繪制了頭道拐站歷年7-10月輸沙量占年量的百分數過程線。可以看出：在1968年以前，7-10月份輸沙量占年輸沙量的百分數基本比較穩定，變化幅度也較小，基本維持在65%～97%之間，沒有出現或大或小的狀況，但從1968年以后該值變化比較大，出現小值的概率增加。頭道拐1968年后汛期比重降低，但是變化幅度不是很大，平均70%。1986年至2000年，變化幅度最大，從24%變化到80%，平均50%。2000年以后變化幅度有所變小，變化為29%至79%，平均55%左右。

表3統計計算了頭道拐7-10月份月輸沙量占年輸沙量百分數的時段平均值，從表統計結果看：頭道拐站歷年平均為67%。

可以看出，上游水庫的相繼使用，改變了寧蒙河段各段面來水來沙量的年內分配。各站汛期沙量占年沙量的比值基本呈逐時段遞減（除青銅峽以外），1986年以前各站汛期沙量占年沙量的比值均大于歷年平均值，1986年以后各站汛期沙量占年沙量的比值均小于歷年平均值。1960～1967年的80%左右以上減小到1968～1986的70%左右，再到1986年以后的60%左右。相對而言青銅峽汛期沙量占年沙量的比重各時段變化較小。

4 結論

頭道拐站的泥沙特征是反映黃河上游出口段水沙關系、河床演變和主槽沖淤的重要依據。本文以黃河上游出口站頭道拐為研究對象，對1960-2014年共54年的輸沙量進行分析，獲得了輸沙量的年際與分時段變化特征；分析了輸沙量的年內和汛期各月的變化特征，為黃河上游水沙治理提供參考依據。

基金項目：陜西省水利科技計劃項目（2017slkj-27）；中國博士后科學基金資助項目（2017M623332XB）；陜西省自然科學基礎研究計劃項目（2018JQ5145）

參考文獻

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[3] 胡春宏.黃河水沙變化與治理方略研究[J].水力發電學報，2016，35（10）：1-11.

作者簡介：

王平娃（1965-），男，陜西戶縣人，高級工程師，從事防汛、水資源管理工作。

通信作者：

幕鵬飛（1996-），男，甘肅白銀人，碩士研究生，主要從事水資源系統方面研究。