黃河中游河龍區(qū)間水沙特性分析

劉都喜，趙基元，催殿和，馬文進(jìn)

（黃委中游水文水資源局，山西 晉中 030600）

黃河中游河龍區(qū)間水沙特性分析

劉都喜，趙基元，催殿和，馬文進(jìn)

（黃委中游水文水資源局，山西 晉中 030600）

文章對黃河中游河口鎮(zhèn)到龍門區(qū)間（以下簡稱區(qū)間）重要控制站頭道拐、吳堡、龍門等水文站及支流無定河、窟野河等支流的水沙特性進(jìn)行了系統(tǒng)分析。區(qū)間是黃河洪水主要來源區(qū)之一，是黃河多沙粗沙主要來源區(qū)。區(qū)間水少沙多，來水來沙年際變化大，年內(nèi)分配不均，主要集中在汛期，來沙量這一特性更突出，甚至全年來沙量主要集中在幾場洪水之中。區(qū)間支流洪水洪峰模數(shù)大，特點是暴漲暴落，歷時短，含沙量大。

黃河中游；河龍區(qū)間；徑流量；輸沙量；含沙量；洪水

1 概述

河龍區(qū)間屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，從南到北跨越半濕潤、半干早和干旱三類氣候帶。區(qū)間黃河干流長 723 km，集水面積111 586 km2，占黃河流域面積的14.8%。流域面積大于1 000 km2的支流有21條。地貌的最大特征是溝壑縱橫，支離破碎，植被條件總體較差，水土流失十分嚴(yán)重。區(qū)間是黃河的多沙粗沙主要來源區(qū)，又是黃河洪水主要來源區(qū)之一。區(qū)間多沙區(qū)面積7.16萬km2，占全河多沙區(qū)面積的60.1%，占區(qū)間集水面積的64.2%。多沙粗沙區(qū)面積5.99萬km2，占全河粗沙區(qū)面積76.2%，占區(qū)間多沙區(qū)面積83.7%，占區(qū)間集水面積53.7%。

2 徑流量

河龍區(qū)間多年平均年徑流量為53.15億m3，僅占龍門站年徑流量的19.0%，只占黃河年徑流量的9.2%。說明區(qū)間是黃河流域產(chǎn)流量偏少的地區(qū)。區(qū)間多年平均年徑流系數(shù)為0.111，在黃河流域六大分區(qū)中排第5位，為黃河流域多年平均年徑流系數(shù)的60.3%，全國多年平均年徑流系數(shù)的25.3%，屬不容易產(chǎn)流的地區(qū)。區(qū)間干支流徑流量年際變化大，年內(nèi)分配不均。

2.1 區(qū)間干流

區(qū)間干流的徑流由兩部分構(gòu)成，一是黃河上游河口鎮(zhèn)以上來水，二是區(qū)間支流來水。在干流的年徑流量中，河口鎮(zhèn)以上來水占主導(dǎo)地位，河口鎮(zhèn)以上來水占龍門站年徑流量的81.0%。區(qū)間不同區(qū)域年徑流深度在42.4～60.7 mm之間。河口鎮(zhèn)和龍門最大年徑流量都是最小年徑流量的4.1倍，年徑流量變差系數(shù)Cv值分別為0.33，0.30。汛期徑流量占年徑流量比重在47%左右。

2.2 區(qū)間支流

區(qū)間21條支流總徑流量為37.41億m3，占區(qū)間徑流量的70.4%，占龍門徑流量的13.3%。無定河、窟野河2條支流總徑流量為18.48億m3，占區(qū)間徑流量的34.8%，占龍門徑流量的6.6%。各支流年徑流量最大與最小的比值在2.6～476之間，各支流控制站年徑流量變差系數(shù)在0.21～1.26之間。區(qū)間汛期徑流量為24.8億m3，占年徑流量的47.9%。支流汛期徑流量占年徑流量的比重在 39.0%～80.5%之間，大都在55%以上。

3 輸沙量

黃河多年平均年輸沙量為16億t，居國內(nèi)及世界各大江大河之首；多年平均輸沙模數(shù)2 127 t/（km2·a），多年平均含沙量27.6 kg/m3（1919—1985年系列），也均居國內(nèi)及世界各大江大河前列。

3.1 區(qū)間干流

龍門年輸沙量構(gòu)成以區(qū)間為主，河口鎮(zhèn)以上來沙僅占龍門年輸沙量的14.0%，區(qū)間多年平均年輸沙量占龍門年輸沙量的86.0%。河口鎮(zhèn)至龍門年徑流量、輸沙量沿程變化情況，是年徑流量在區(qū)間沿程增加較少，而輸沙量沿程顯著增加。吳堡、龍門比河口鎮(zhèn)年徑流量分別增加11.4%和23.4%左右，而年輸沙量卻分別是河口鎮(zhèn)的3.3倍和6.2倍。

輸沙量不僅年際變化大，而且年內(nèi)分配也不均勻。各站變化幅度差別也較大，年輸沙量變幅在10.7～44.7倍之間。

3.2 區(qū)間支流

各支流歷年年輸沙量最大與最小的比值差別很大，在18.8～810之間。其中比值為兩位數(shù)的支流有12條，比值為三位數(shù)的支流有9條。各支流控制站年輸沙量變差系數(shù)在0.74～1.62之間，其中在0.7～1.0之間的支流有11條，在1.0～1.2之間的支流有6條，大于1.2的支流有4條。

支流汛期輸沙量占年輸沙量在92.0%～99.5%之間，7—8月輸沙量占年輸沙量在78.8%～97.2%。

區(qū)間12條主要支流皇甫川、孤山川河、窟野河、禿尾河、佳蘆河、無定河、清澗河、延水、嵐漪河、湫水河、三川河、昕水河設(shè)站控制面積，占龍門以上控制面積的13.8%，年輸沙量占龍門站年輸沙量的58.0%。

4 含沙量

河口鎮(zhèn)和龍門站多年平均含沙量分別為5.12和29.7 kg/m3，區(qū)間來水多年平均含沙量是頭道拐平均含沙量的26.1倍。區(qū)間來水多年平均含沙量為135 kg/m3，是黃河多年平均含沙量的4倍。其中，府-吳區(qū)間來水多年平均含沙量高達(dá)145 kg/m3。

高含沙水流主要發(fā)生在地處黃土高原的黃土丘陵溝壑區(qū)和毛烏素沙漠的過渡地帶，這一帶河流的含沙量均很大。在21條支流中有14條支流實測最大含沙量在1 000 kg/m3以上，含沙量在1 300 kg/m3以上的支流有8條，含沙量在1 400 kg/m3以上的有6條，含沙量在1 500 kg/m3以上的有3條，含沙量在1 600 kg/m3以上的只有窟野河，共5站次，其中以窟野河溫家川站實測含沙量1 700 kg/m3為最大。

5 洪水

河龍區(qū)間是黃河三大洪水來源區(qū)之一，洪水大而頻發(fā)，洪水中挾帶有大量泥沙是這一區(qū)域洪水的顯著特征。區(qū)間洪水按其成因可分為暴雨洪水和融冰洪水兩大類型，以暴雨洪水為主。

5.1 區(qū)間干流洪水在黃河的地位

區(qū)間吳堡站1976年8月2日洪峰流量24 000 m3/s洪水，是黃河流域有資料記載以來實測最大洪水，該站1842年洪峰流量32 000 m3/s洪水，在黃河流域調(diào)查洪水中并列第二位。這說明在黃河干流洪水中，區(qū)間大洪水地位十分突出。

經(jīng)統(tǒng)計，龍門站大洪水一般均由吳堡站來水為主。在龍門站21次較大的實測洪水中（洪峰流量大于10 000 m3/s），有19次是以吳堡站來水為主組成的，出現(xiàn)概率為90.5%。

5.2 區(qū)間支流洪水是干流洪水的主要來源地

支流共發(fā)生10 000 m3/s以上大洪水8次，其中窟野河6次，皇甫川和孤山川河各1次。區(qū)間河流多屬山溪性河流，洪水暴漲暴落。悖牛川新廟站1989年洪水，24 min水位上漲11.30 m，流最上漲7 650 m3/s。申家灣站1 958.07洪水，40 min水位上漲12.67 m，流量上漲3 980 m3/s。

1）支流洪水頻發(fā)，是干流大洪水的來源地。除桃汛融冰會形成干流中小洪水外，府谷、吳堡和龍門站較大洪水，均由區(qū)間支流洪水形成。

2）支流洪水大、洪峰流量模數(shù)高。支流實測最大洪峰流量14 000 m3/s，發(fā)生在窟野河。洪峰流量大于10 000 m3/s的支流有窟野河、皇甫川和孤山川河3條；洪峰流量在8 000～10 000 m3/s之間的支流有無定河和延水2條。實測洪峰流量模數(shù)最大為孤山川河的 8.16 m3/（s·km2）；大于 1.0 m3/（s·km2）的支流有孤山川河、皇甫川、佳蘆河、紅河、窟野河、清澗河和延水7條。說明區(qū)間支流是洪峰流量和洪峰流量模數(shù)的高值區(qū)。

3）高含沙洪水演進(jìn)情況復(fù)雜。19760802洪水，上游干支流洪峰疊加也只有21 500 m3/s，吳堡站卻出現(xiàn)罕見的尖瘦形24 000 m3/s洪峰。1989年洪水，上游各支流合成流量19 900 m3/s，吳堡站卻出現(xiàn)矮胖形洪峰12 400 m3/s。高含沙洪水使區(qū)間，一些支流曾出現(xiàn)漿河現(xiàn)象或揭河底。1958年7月10日，窟野河出現(xiàn)高含沙水流，并發(fā)生了漿河現(xiàn)象；小理河李家河站和蘆河靖邊站附近河段也曾發(fā)生過漿河現(xiàn)象。支流延水甘谷驛站測驗河段附近也曾發(fā)生過幾次揭河底現(xiàn)象。

［1］徐建華等.黃河中游多沙粗沙區(qū)區(qū)域界定輸沙規(guī)律研究［M］.鄭州：黃河水利出版社，2000，7.

［2］陳先德，等.黃河水文［M］.鄭州：黃河水利出版社，1996.

［3］齊斌，馬文進(jìn)，薛耀文，等.黃河中游水文［M］.鄭州：黃河水利出版社，2005，10.

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2011-02-26