皇甫川流域水文情況分析

趙 梅，劉玉斗，崔殿河

（1.黃委中游水文局，山西 晉中 030600；2.黃委府谷水文水資源勘測局，陜西 府谷719400）

皇甫川發(fā)源于內蒙古自治區(qū)準格爾旗牛武城高家溝，流經準格爾旗和陜西省府谷縣，由皇甫鎮(zhèn)下川口匯入黃河，河長137 km，流域面積3246 km2。

皇甫川地處黃土丘陵溝壑區(qū)，流域內梁峁起伏、溝壑縱橫，地貌支離破碎，屬風蝕水蝕過渡區(qū)。皇甫川是黃河一級支流，由十里長川、干察板溝、虎石溝、圪秋溝等主要支流組成，兩岸支流分布比較均勻，以近似平行狀匯入干流，為平行狀水系。

為了研究皇甫川流域的水文情況，選取該流域重要控制站皇甫水文站歷年實測水文資料進行分析?；矢λ恼?953年設立，是皇甫川把口站，測站任務主要有降水、水位、流量、泥沙測驗及水情報汛等任務，是國家基本水文站。

1 水源補給

皇甫川水源的補給主要依賴雨水，河水隨雨量的增減而漲落。流域屬于半干旱氣候，多年平均降水量350～450 mm，雨水主要集中在夏季。由于每年雨季開始的時間，雨季的長短，雨量的多少不一樣，雨水補給的水量及時程變化有很大的差別，見圖1。

流域內冬季降雪稀少，春旱嚴重，河流除雨水補給外，由冰雪融水補給的水量很少。水量的補給方式以地面補給為主，地表徑流由降水的超滲雨產流形成，產流受區(qū)域降水量和降水強度及下墊面組成的共同影響，超滲雨產流是皇甫川雨洪期洪水徑流的主要組成部分。

圖1 2012年皇甫川皇甫水文站雨量、流量過程線

2 徑流情勢

皇甫水文站多年平均徑流量1.312億m3，汛期徑流量平均達1.273億m3，河川基流很小，洪水量取決于降水。

皇甫川徑流的季節(jié)分配很不均勻，6至9月是降水集中時期，該時段降水量可占年降水量的70%～85%。徑流的集中程度高于降水，徑流的豐水期主要集中在7、8月，見圖2。7，8兩月的徑流量可占年徑流量的75%～96%，年內徑流量主要來自7，8月的幾次大洪水?；矢λ恼?989年7月21日發(fā)生的一次特大洪水，洪水總量可占當年徑流量的76.5%，占多年平均徑流量的85.5%。夏季雨水較少時期皇甫川時常干涸，冬季多發(fā)生連底凍，徑流終止。

圖2 皇甫川皇甫站2012年月平均流量過程線

皇甫川各年徑流量很不穩(wěn)定，隨氣象條件的不同也年年發(fā)生變化?？傏厔葜鹉隃p少?；矢λ恼旧鲜兰o50至90年代平均年徑流量分別為2.700 億 m3、1.723 億 m3、1.757 億 m3、1.272 億 m3、0.903億m3，其中50年代是豐水年，60年代和70年代年偏豐，80年代偏枯，90年代為枯水期。2000年以來，多數(shù)年份徑流量在0.500億m3以下，2011年甚至出現(xiàn)全年未來水的現(xiàn)象，徑流總量減少趨勢更加明顯。自90年代以來，皇甫川出現(xiàn)連續(xù)多年的枯水年組，對該流域的國民經濟建設，特別是當?shù)氐霓r業(yè)生產是很不利的水文情況，見圖3。

圖3 皇甫川皇甫水文站歷年年徑流量過程線

3 洪水的形成和運動情況

皇甫川的洪水主要由暴雨形成，皇甫川流域地處黃河中游河口鎮(zhèn)至龍門區(qū)間右岸上段，是河龍區(qū)間的暴雨中心之一。暴雨強度大，歷時短，籠罩面積小，雨帶在一場雨中往往由上游向下游移動，由于上下游的地面徑流幾乎同時到達出口斷面，造成出口斷面的洪水洪峰高、水量集中?；矢λ恼竞樗ǖ膸讉€極值出現(xiàn)次序為最大比降、最大流速、最大流量、最高水位，水位～流量關系曲線呈逆時針繩套。由于皇甫川流域植被稀少，下滲量小，土壤含水量少，洪水過程退水時間短，再加基流小，由暴雨形成的洪峰多為尖瘦型，洪水暴漲暴落。

1989年7月21日，皇甫水文站發(fā)生洪峰流量10600 m3/s的特大洪水。形成這次洪水的暴雨中心在皇甫川上游的烏蘭溝站，這次降水有3段，共降雨157 mm。3段降雨形成的洪水互相疊加形成最大洪峰。這次洪水過程歷時80多小時，漲水坡歷時約30 min，水位變幅6.86 m，流量10000 m3/s以上僅持續(xù)約20 min，洪水總量1.35億m3，是當年和多年平均徑流量的76.5%和85.5%。

4 枯 水

由于皇甫川流域表層土壤中砂質土粒的粒徑較大，透水性較強，下滲率較大，土壤透水性高，遇強度較小的局部降水，很少產生徑流或洪水不能到達河口就干涸，因此，皇甫水文站除7，8，9月外很少產生洪水。

皇甫川河網密度不大，河流沒有切割到含水層，出露地下水的補給機會很少。包氣帶的水分作為枯水徑流的補給，受氣象因素影響十分明顯。

5 泥 沙

皇甫川流域水土流失嚴重，是黃河中游主要粗沙來源地之一，因洪水含沙量高、泥沙粒徑粗聞名。1983年皇甫川被國家列為重點治理小流域，經過近30年的綜合治理，取得一定成效，但流域生態(tài)環(huán)境仍不容樂觀，綜合治理還需加強。

皇甫川流域氣候干燥，生態(tài)環(huán)境脆弱。流域表面的坡度大，結構疏松，抗蝕力差，植被覆蓋率小。遇暴雨集中，容易發(fā)生崩塌和滑塌，片蝕和溝蝕強烈，暴雨形成的洪水攜帶大量的砒砂巖風化殼和細顆粒黃土形成高含沙水流。皇甫川上游納林川兩岸，河谷下切很深，砒砂巖大面積外露風化嚴重，其他區(qū)域土壤侵蝕以風蝕、水蝕為主。

皇甫川每年的泥沙多集中于年內幾次較大洪水，洪水和泥沙對黃河干流影響很大。1979年8月10日和8月12日，皇甫川相繼發(fā)生兩次大洪水，皇甫水文站洪峰流量為4960 m3/s和5990 m3/s，最大含沙量為1400 kg/m3和1280 kg/m3。在此期間黃河干流河曲站流量為1890～3120 m3/s，因皇甫川洪水頂托黃河干流產生回水，使皇甫川出口上游石梯子、上莊水位站的水位升高0.5～1.5 m，天橋水庫末端產生嚴重淤積。

1982年7月29日至8月8日，皇甫川出現(xiàn)3次含沙量大于1000 kg/m3的洪水，也對黃河干流產生頂托，使石梯子水位站斷面淤高2 m，同流量水位升高1～1.5 m。

皇甫川泥沙粒徑的組成與暴雨特性、徑流組成等關系密切。一般豐水年粗沙占全沙的比重大，泥沙粒徑較粗，平水年泥沙粒徑則較細。皇甫水文站泥沙平均粒徑0.1469 mm，歷年泥沙粒徑圍繞均值上下波動。

皇甫水文站實測最大含沙量1570 kg/m3，多年平均含沙量317 kg/m3。多年平均輸沙量0.495億t，最大年輸沙量1.710億t，最小年輸沙量是0.027億t，多年平均年輸沙模數(shù)為1.56萬t/km2。在同一流域，不同的降水條件下，流域輸沙量各不相同，降水強度越大，輸沙量就越大。

自上世紀90年代以來，皇甫川流域的輸沙量之所以呈明顯的下降趨勢，與國家實行封山禁牧和作為重點小流域進行大規(guī)模治理有關，但年徑流量的逐年減少是主要因素。其中2012年7月21日發(fā)生的洪峰流量為4720 m3/s的大洪水，輸沙量就達1149萬t。從歷年變化情況來看，輸沙量與徑流量的變化趨勢大致相同。

6 人類活動對徑流和泥沙的影響

改變皇甫川的徑流，必須采取平整土地，大面積改變種植品種，節(jié)水灌溉等農業(yè)措施，實現(xiàn)改變流域表面的情況，改變包氣帶含水狀況，達到影響產流的目的。

繼續(xù)實行封山禁牧，大面積植樹造林，提高流域植被覆蓋率，改變流域坡面匯流狀況。提高地下水補給河流的能力，可延長河道枯水期的過流時間。

加大治理溝道的力度，修建水庫改變流域匯流條件。修建淤地壩，攔蓄泥沙，增加種植面積，減少水土流失?？傊?，人類活動不僅影響徑流總量也影響時程分配。

7 河流冰情

皇甫川結冰日期一般在11月初。由于秋季基流很小，冬季河川多出現(xiàn)連底凍，冰層較薄。次年3月中旬因太陽照射增強，氣溫升高，河岸土壤吸收太陽熱量較大，出現(xiàn)岸邊融冰，岸冰解體。之后，冰蓋也開始變薄分裂，慢慢融化，很少形成洪水。

8 結 語

皇甫川流域的水情變化復雜，但仍有一定規(guī)律可尋，研究皇甫川河流的水情,保持河流資源的可持續(xù)利用，對工農業(yè)生產和人與生態(tài)環(huán)境和諧相處很有意義。