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(duì)象，對(duì)1960-2014年共54年的輸沙量進(jìn)行分析，獲得了輸沙量的年際與分時(shí)段變化特征；分析了輸沙量的年內(nèi)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(jù)。

關(guān)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(qū)和內(nèi)蒙古河套灌區(qū)，海拔高度在980-1300m之間，河段全長(zhǎng)1204km，其中寧夏境內(nèi)長(zhǎng)397km；內(nèi)蒙古境內(nèi)長(zhǎng)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(duì)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(shí)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(shù)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(kù)相繼運(yùn)行的影響，寧蒙河段水沙條件和河道演變特性發(fā)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(gè)時(shí)段：1968年以前為一個(gè)時(shí)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(xù)穩(wěn)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(xù)穩(wěn)定；2000-2014年輸沙量明顯減少，沙量持續(xù)穩(wěn)定。

頭道拐水文站1968年以前時(shí)段平均輸沙量為1.83，是歷年平均年輸沙量的1.87倍，時(shí)段內(nèi)年最大與最小輸沙量比值為4.04；1969-1986年時(shí)段平均輸沙量為1.09，是歷年平均年輸沙量的1.11倍，時(shí)段內(nèi)年最大與最小輸沙量比值為8.71；1987-1999年時(shí)段平均輸沙量為0.445，是歷年平均年輸沙量的0.46倍，時(shí)段內(nèi)年最大與最小輸沙量比值為7.08；2000-2014年時(shí)段平均輸沙量為0.448，是歷年平均年輸沙量的0.46倍，時(shí)段內(nèi)年最大與最小輸沙量比值為3.75?？梢钥闯?，頭道拐水文站1968年以前時(shí)段輸沙量最大，1969-1986年接近歷年輸沙量均值，1987年以后時(shí)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(nèi)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(qū)域降水和人類活動(dòng)有關(guān)，而汛期水沙量占年水沙量的比例則主要受上游人類活動(dòng)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?？梢钥闯觯侯^道拐水文站受凌汛期上游開河融冰影響，來水挾沙導(dǎo)致3、4月份輸沙量大于其他非汛期各月輸沙量。年內(nèi)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?jǐn)?shù)不足7%。輸沙量年內(nèi)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?jǐn)?shù)過程線?？梢钥闯觯涸?968年以前，7-10月份輸沙量占年輸沙量的百分?jǐn)?shù)基本比較穩(wěn)定，變化幅度也較小，基本維持在65%～97%之間，沒有出現(xiàn)或大或小的狀況，但從1968年以后該值變化比較大，出現(xiàn)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(tǒng)計(jì)計(jì)算了頭道拐7-10月份月輸沙量占年輸沙量百分?jǐn)?shù)的時(shí)段平均值，從表統(tǒng)計(jì)結(jié)果看：頭道拐站歷年平均為67%。

可以看出，上游水庫(kù)的相繼使用，改變了寧蒙河段各段面來水來沙量的年內(nèi)分配。各站汛期沙量占年沙量的比值基本呈逐時(shí)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(duì)而言青銅峽汛期沙量占年沙量的比重各時(shí)段變化較小。

4 結(jié)論

頭道拐站的泥沙特征是反映黃河上游出口段水沙關(guān)系、河床演變和主槽沖淤的重要依據(jù)。本文以黃河上游出口站頭道拐為研究對(duì)象，對(duì)1960-2014年共54年的輸沙量進(jìn)行分析，獲得了輸沙量的年際與分時(shí)段變化特征；分析了輸沙量的年內(nèi)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(jù)。

基金項(xiàng)目：陜西省水利科技計(jì)劃項(xiàng)目（2017slkj-27）；中國(guó)博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2017M623332XB）；陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目（2018JQ5145）

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作者簡(jiǎn)介：

王平娃（1965-），男，陜西戶縣人，高級(jí)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(tǒng)方面研究。