汾河水沙特性及變化分析

楊 平

（山西省水文水資源勘測局）

汾河水沙特性及變化分析

楊 平

（山西省水文水資源勘測局）

汾河是黃河的第二大支流，也是山西人民的母親河。汾河流域涉及6市40余個縣，是全省的政治、經(jīng)濟、文化中心。對汾河下游河津控制站80多年間的觀測資料分析表明，年均徑流量10.93億m3，輸沙量0.255 4億t，汛期7-10月徑流量、輸沙量分別為6.78億m3、0.232 9億t，占年均徑流量的62.0%、輸沙量的91.2%?？傮w來看，年徑流量、輸沙量呈逐年減少趨勢，徑流量在90年代中期以后大幅度減少，輸沙量在70年代中期以后大幅度減少。汾河的水沙變化警示我們，加快汾河流域水生態(tài)修復(fù)治理刻不容緩。

徑流量 輸沙量 汾河流域 河津站

汾河是黃河的第二大支流，也是山西人民的母親河。汾河發(fā)源于寧武縣管涔山麓，干流長694 km，貫穿全省南北的大部分。汾河流域涉及6市40余個縣，穿越省城太原，是全省的政治、經(jīng)濟、文化中心。目前，全省正在實施汾河流域生態(tài)修復(fù)工程，分析其水沙特性及動態(tài)變化，具有重要意義。本文以河津水文測站多年來實測的水沙資料為樣本，進行統(tǒng)計分析。河津水文站始建于1934年6月，測流斷面幾經(jīng)變化，1971年后固定下來?，F(xiàn)測流斷面控制流域面積38 728 km2，占汾河流域總面積39 471 km2的98.12%。小水時人工涉水采用流速儀測流，中高水時采用吊箱纜道流速儀測流，所測資料基本可代表全流域的水沙情況。近年來，由于汾河上中游氣候變化、用水增多以及降水減少，加之水利工程控制等原因，汾河水沙特性以及洪水年際發(fā)生了急劇變化。

1 汾河水文特征

據(jù)測定資料統(tǒng)計，汾河多年平均徑流量10.93億 m3，輸沙量0.255 4億t，含沙量為23.4 kg/m3。汾河徑流量主要集中在汛期7-10月，其徑流量、輸沙量分別為6.78億m3和0.232 9億t，占全年徑流量的62.0%，輸沙量的91.2%。汛期輸沙量比徑流量更為集中。

河津水文站斷面，多年平均流量為34.6 m3/s。歷年最高水位372.66-376.80 m，變幅達4.14 m，最高水位一般發(fā)生在7月和8月；歷年最大流量37.5-3 320 m3/s，變幅3 282 m3/s，最大流量一般也是發(fā)生在7月和8月；歷年最大含沙量0-286 kg/m3，一般發(fā)生在6-8月。圖1、圖2分別為汾河歷年徑流量、輸沙量變化圖，從圖中可以看出，其徑流量在90年代中期以后大幅度減少，其輸沙量在70年代中期以后大幅度減少，在90年代中期以后基本維持最低水平。

圖1 汾河河津站逐年徑流量變化圖

圖2 汾河河津站逐年輸沙量變化圖

2 汾河水沙量不斷減少

河津站1934-2015年間，各年代平均年徑流量分別為14.74億m3、16.05億m3、17.55億m3、17.87億m3、10.37億m3、6.651億m3、5.083億m3、4.531億m3。60年代水量最豐，50年代次之，近期（2000-2015年）水量最枯。其中，70、80年代平均年徑流量比60年代分別減少42.0%和62.8%；90年代平均年徑流量比60年代減少71.6%；近期平均年徑流量比60年代減少74.6%，比多年平均值減少58.5%。汾河年徑流量呈逐年代減少趨勢。

河津站1934-2015年間，各年代平均年輸沙量分別為0.44億t、0.52億t、0.70億t、0.34億t、0.19億t、0.05億t、0.02億t、0.002 7億t。50年代平均年輸沙量最大，為0.70億t，是歷年平均輸沙量的2.74倍；40年代平均年輸沙量次之，為0.52億t，是歷年平均年輸沙量的2.04倍；2000-2015年時段平均年輸沙量最小，僅0.002 7億t，為歷年平均年輸沙量的1.08%。年最大與最小輸沙量比值為850.3。汾河輸沙量變化大體分為三個時段，1934-1960年為豐沙期，1961-1980年為相對豐沙期，1981-2015年為枯沙期。汾河干流各站30-70年代輸沙量較大，80年代以后逐年衰減趨勢明顯。2000年以后，輸沙量顯著小于多年平均值，呈明顯衰減趨勢。

據(jù)河津站實測資料，歷年平均含沙量為23.4kg/m3，最大含沙量為286 kg/m3（1957年7月26日）。30-50年代平均含沙量較大，2000年以后含沙量明顯減少。

3 汾河水沙量年際與年內(nèi)變化

圖3為汾河河津站逐年徑流量柱狀圖。從圖3可以看出，1934-2015年間，汾河歷年徑流量比平均值大的共有36年，占43.9%；比平均值小的共有46年，占56.1%。1998年以前，徑流量有大有小，其中：30年代比平均值大的有5年，分別為1934-1935年、1937-1939年；40年代比平均值大的有9年，分別為1940-1946年、1948-1949年；50年代比平均值大的有8年，除1952年和1957年外，其余年份均比平均值大；60年代比平均值大的有8年，除1960年、1961年外，其余年份均比平均值大；70年代比平均值大的有4年，分別為1970-1971年、1973年、1977年；80-90年代比平均值大的只有2年，為1988年和1996年；2000年以后均比平均值小。1997年以后，徑流量衰減的趨勢特別明顯。

圖3 汾河河津站逐年徑流量柱狀圖

圖4 汾河河津站逐年輸沙量柱狀圖

圖4為汾河河津站逐年輸沙量柱狀圖。從圖4可以看出，汾河歷年輸沙量比平均值大的共有25年，占30.5%；比平均值小的共有57年，占69.5%。1978年以前，輸沙量有大有小，其中：30年代比平均值大的有3年，分別為1934-1936年；40年代比平均值大的有6年，分別為1940年、1942-1945年、1949年；50年代比平均值大的有8年，除1952年、1957年外，其余年份均比平均值大；60年代比平均值大的有6年，除1960年、1961年、1965年和1968年外，其余年份均比平均值大；70年代比平均值大的有2年，分別為1971年和1977年；80年代以后均比平均值小。1978年以后輸沙量衰減的趨勢明顯。

汾河汛期徑流量占全年比例最大可達91.8%（1988年），最小僅為19.4%（1965年）。多年平均非汛期徑流量為3.985億m3，占多年平均年徑流量的38.0%。汾河河津站50年代汛期年均徑流量為11.90億m3，較多年平均值大75.5%。90年代汛期年均徑流量為3.202億m3，占50年代的26.9%，較多年平均值減少52.8%。近期（2000-2015年）汛期年均徑流量為1.871億m3，僅占50年代的15.7%，占90年代的58.4%，較多年平均值減少72.4%。汾河各年代汛期年均徑流量呈逐年減小趨勢，各年代汛期徑流量占年徑流量的比例維持在60%左右，60年代最小為55.2%，50年代最大為67.8%。

汾河輸沙量年內(nèi)分配不均，一般都集中在汛期7-10月，或集中在汛期7-10月的幾次洪水之中。汾河汛期輸沙量占全年輸沙量的91.2%，其中1月、2月、3月、4月、12月的總輸沙量占年輸沙量不足1%，7月、8月份的輸沙量分別占年輸沙量的21.1%和40.9%。5月、6月、9月、10月份的輸沙量占年輸沙量不超過3%。各年代汛期輸沙量占年輸沙量的比例維持在90%左右，60年代最小為84.4%，50年代最大為94.3%。

4 汾河洪水特征及變化分析

汾河河津站多年最高洪水位為376.80 m（1996年8月11日），最大流量為3 320 m3/s（1954年9月6日），最大含沙量為286 kg/m3（1957年7月26日）。實測最大流速為3.54 m/s，出現(xiàn)日期為1966年8月26日（相應(yīng)流量為585 m3/s）；實測最大水深為7.5 m，出現(xiàn)日期為1996年8月16日（相應(yīng)流量為647 m3/s）。

汾河河津站歷年最高洪水位發(fā)生在7月、8月、9月的分別有17次、22次和13次，發(fā)生在10月的1次，7-10月出現(xiàn)最高洪水位的年份占總觀測年份的86.7%。歷年最大流量（圖5）發(fā)生在7月、8月、9月的分別為19次、23次、14次，7-9月出現(xiàn)最大流量的年份占總觀測年份的93.3%。歷年最大含沙量發(fā)生在7月、8月、9月的分別有24次、24次、7次，7-9月出現(xiàn)最大含沙量的年份占總觀測年份的94.8%。

圖5 汾河河津站歷年最大流量曲線圖

汾河的洪峰流量，除了受降水量年際變化影響外，受水利工程的影響較大。汾河流域多年平均降水量以及汛期（6-10月）降水量分別為478 mm和354 mm，2000年后年降水量比多年平均降水量減小12.5%，汛期同比減小8.8%。隨著降水量的減少、區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展導(dǎo)致用水的增多、氣候變暖導(dǎo)致蒸發(fā)量的增大以及汾河干支流上一些水庫、大型引水渠和水土保持工程的建設(shè)，使汾河下游洪水發(fā)生的次數(shù)逐漸減少，洪峰流量也在逐漸減小。河津站500 m3/s以上的洪水，主要集中在1980年以前，其中，50年代、60年代、70年代分別發(fā)生9次、7次和2次，2000年以后沒有發(fā)生過500 m3/s以上的洪水，大洪水發(fā)生次數(shù)逐年減少。

在河津站500 m3/s以上洪水中，1950-1969年、1970-1985年、1986-2000年分別發(fā)生16次、2次、2次，分別占洪水總次數(shù)的80.0%、12.5%、13.3%，每個時段平均每年發(fā)生0.8次、0.125次、0.133次。2001-2015年，河津站就沒有觀測到500 m3/s以上的洪水。分別計算河津站上述各時段洪峰流量的累計平均值，則分別為972 m3/s、404 m3/s、208 m3/s、121m3/s，2000年以后洪峰流量的累計平均值僅為109 m3/s。河津站500 m3/s以上的洪水，1954-1969年平均洪水歷時約為68 h，1970-1985年平均洪水歷時為50 h，1986-2000年平均洪水歷時為38 h，大洪水次數(shù)不僅逐年減少，而且洪水歷時也在逐年減小。

5 結(jié)語

通過對汾河河津控制站多年來觀測到的徑流量、輸沙量的分析，均呈減少態(tài)勢，大洪水次數(shù)減少，洪峰流量變小。分析結(jié)果表明，汾河目前面臨著水資源缺乏問題，加之部分河段水質(zhì)污染加劇，加快汾河流域水生態(tài)修復(fù)治理刻不容緩。

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1008-0120（2017）02-0013-03

2017-05-10

楊 平（1965-）：男，高級工程師；通訊地址：太原市康樂街21號，030001