黃河下游河道泥沙粒徑變化對(duì)小浪底水庫(kù)調(diào)水調(diào)沙的響應(yīng)規(guī)律

薛博文， 張向萍， 許琳娟， 李軍華， 毛鶴崴

(1.華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450046; 2.黃河水利委員會(huì) 黃河水利科學(xué)研究院，河南 鄭州 450003)

黃河小浪底水庫(kù)自1999年10月蓄水以來(lái)，已運(yùn)行了20 a。通過(guò)小浪底水庫(kù)的運(yùn)用(包括汛前調(diào)水調(diào)沙)，保持黃河下游河道長(zhǎng)期持續(xù)沖刷，對(duì)減輕下游河道泥沙淤積，提升河道防洪能力具有明顯作用[1]。然而，隨著清水持續(xù)沖刷，下游河道的沖刷能力大幅度降低，沖刷效率明顯下降[2]。造成這個(gè)問(wèn)題的主要原因可能是河床粗化：一方面河床粗化增加了河床對(duì)水流的阻力；另一方面細(xì)顆粒泥沙對(duì)水流的供應(yīng)減少，導(dǎo)致水流可挾帶的泥沙減少[3]。黃河下游河道泥沙組成的變化，尤其是泥沙粒徑的變化影響河流的輸水輸沙能力[4-5]。研究黃河下游泥沙粒徑對(duì)小浪底水庫(kù)調(diào)水調(diào)沙的響應(yīng)規(guī)律，為提升下游河道的排洪輸沙能力以及運(yùn)用小浪底水庫(kù)實(shí)施水沙動(dòng)態(tài)調(diào)度提供技術(shù)支撐[6]。

現(xiàn)有關(guān)于黃河下游河道對(duì)小浪底水庫(kù)運(yùn)用的響應(yīng)研究方面，倪晉仁等[7]分析不同流量級(jí)、含沙量條件下洪水過(guò)程對(duì)輸沙水量的影響，以尋求較優(yōu)水庫(kù)調(diào)控方案，提高下游河道輸沙用水效率。申冠卿等[8]根據(jù)非汛期月來(lái)水和來(lái)沙量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以及河道沖刷量，點(diǎn)繪了月沖刷量與來(lái)水和來(lái)沙量之間的關(guān)系，并回歸了月來(lái)沙量、月來(lái)水量與月沖刷量之間的關(guān)系。胡春宏等[9]以實(shí)測(cè)洪水水沙資料為研究基礎(chǔ)，分析下游河道沖淤規(guī)律，最后給出了對(duì)下游河道有利的漫灘洪水的小浪底水庫(kù)調(diào)控指標(biāo)。王霞等[10]利用數(shù)學(xué)模型，提出了洪水資源化高效利用方案。陳建國(guó)等[11]從河道的沖刷和河道的平面形態(tài)變化兩方面來(lái)闡明小浪底水庫(kù)攔沙運(yùn)用10年來(lái)水庫(kù)淤積及下游河道的再造床過(guò)程及其特點(diǎn)，豐富了多泥沙河流興建大型水庫(kù)以后下游河道河床演變學(xué)科的內(nèi)涵。孫東坡[12]吳淼[13]等分析了水庫(kù)泥沙淤積的變化特征及水庫(kù)生態(tài)流量的運(yùn)用。李軍華等[14]研究了黃河下游不同河段的輸沙能力的變化規(guī)律，分析了在不同持續(xù)穩(wěn)定的流量級(jí)下，各河段的沖淤均衡輸沙關(guān)系，提出了更為優(yōu)化的河道整治輔助模式。

然而，現(xiàn)有的研究成果大多針對(duì)黃河下游河道水沙輸移規(guī)律和沖淤演變，對(duì)于黃河下游河道泥沙粒徑變化的相關(guān)研究成果較少。為此，本文通過(guò)研究黃河下游河道懸移質(zhì)及河床質(zhì)兩種河道泥沙粒徑的變化規(guī)律，將每年劃分為汛期、非汛期以及調(diào)水調(diào)沙期3個(gè)時(shí)期，分析3個(gè)時(shí)期下游河道泥沙粒徑的變化趨勢(shì)，對(duì)緩解下游河道泥沙淤積、恢復(fù)河道排洪輸沙能力具有重要的實(shí)際意義，為補(bǔ)充黃河全物質(zhì)通量數(shù)據(jù)資料、揭示下游河流系統(tǒng)對(duì)泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控的多過(guò)程綜合響應(yīng)機(jī)理提供理論支撐。

1 研究概況

中數(shù)粒徑是指在泥沙顆粒級(jí)配曲線(xiàn)上與縱坐標(biāo)50%相對(duì)應(yīng)的粒徑值，該數(shù)值能有效地反映出河道泥沙的典型情況[15]。文中主要利用黃河下游花園口、夾河灘、高村、孫口、艾山、濼口和利津7個(gè)水文站2006—2017年12 a間黃河下游懸移質(zhì)的泥沙資料，統(tǒng)計(jì)2004—2017年14 a間黃河下游花園口、夾河灘、高村、孫口、艾山、濼口和利津等7個(gè)水文站的河床質(zhì)中數(shù)粒徑的實(shí)測(cè)資料，分別繪制各水文站測(cè)得的懸移質(zhì)顆粒與河床質(zhì)顆粒中數(shù)粒徑的分布圖，分汛期、非汛期、調(diào)水調(diào)沙期3個(gè)時(shí)期，分析黃河下游泥沙中數(shù)粒徑的變化規(guī)律，探討黃河下游兩種泥沙粒徑分布對(duì)小浪底水庫(kù)動(dòng)態(tài)運(yùn)用的響應(yīng)機(jī)制。根據(jù)黃河流域地區(qū)的降雨量特點(diǎn)，通常情況下劃分黃河(主)汛期為6月至10月，非汛期為11月至來(lái)年5月。小浪底水庫(kù)調(diào)水調(diào)沙期時(shí)間安排見(jiàn)表1，文中汛期數(shù)據(jù)均不包含調(diào)水調(diào)沙期的。

表1 小浪底運(yùn)用以來(lái)調(diào)水調(diào)沙時(shí)期表

2 黃河下游懸移質(zhì)粒徑變化對(duì)小浪底水庫(kù)調(diào)水調(diào)沙的響應(yīng)

2006—2017年黃河下游7個(gè)水文站測(cè)得的懸移質(zhì)中數(shù)粒徑分布的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖1所示。

圖1(a)中，花園口水文站測(cè)得的懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.029 mm，其中，非汛期的多年平均中數(shù)粒徑為0.043 mm，汛期的多年平均中數(shù)粒徑為0.024 mm，調(diào)水調(diào)沙期的多年平均中數(shù)粒徑為0.017 mm，懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑的變化規(guī)律為：非汛期的>汛期的>調(diào)水調(diào)沙期的。從變化趨勢(shì)上來(lái)看，汛期和調(diào)水調(diào)沙期的懸移質(zhì)年平均中數(shù)粒徑均呈略微增大的趨勢(shì)，而非汛期的呈減小趨勢(shì)，減小幅度較大。除2014年和2015年以外其他年份，調(diào)水調(diào)沙期的懸移質(zhì)粒徑的變化規(guī)律為：初始的較粗，后期的變細(xì)。

圖1 2006—2017年黃河下游水文站的懸移質(zhì)中數(shù)粒徑分布

圖1(b)中,夾河灘水文站測(cè)得的懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.029 mm，其中，非汛期的多年平均中數(shù)粒徑為0.043 mm，汛期的多年平均中數(shù)粒徑為0.027 mm，調(diào)水調(diào)沙期的多年平均中數(shù)粒徑為0.017 mm，懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑的變化規(guī)律為：非汛期的>汛期的>調(diào)水調(diào)沙期的。從變化趨勢(shì)上來(lái)看，汛期的懸移質(zhì)年平均中數(shù)粒徑呈略微增大的趨勢(shì)，非汛期的呈明顯減小趨勢(shì)，減小幅度較大，調(diào)水調(diào)沙期的減小幅度較小。除2015年以外其他年份，調(diào)水調(diào)沙期的懸移質(zhì)粒徑的變化規(guī)律為：初始的較粗，后期的變細(xì)。

圖1(c)中,高村水文站測(cè)得的懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.033 mm，其中，非汛期的多年平均中數(shù)粒徑為0.045 mm，汛期的多年平均中數(shù)粒徑為0.031 mm，調(diào)水調(diào)沙期的多年平均中數(shù)粒徑為0.014 mm，懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑的變化規(guī)律為：非汛期的>汛期的>調(diào)水調(diào)沙期的。從變化趨勢(shì)上來(lái)看，汛期、非汛期、調(diào)水調(diào)沙期的懸移質(zhì)年平均中數(shù)粒徑均呈增大趨勢(shì)，且汛期和調(diào)水調(diào)沙期的增幅大致相同，非汛期的增幅較緩。除2006年、2009年、2015年以外其他年份，調(diào)水調(diào)沙期的懸移質(zhì)粒徑的變化規(guī)律為：初始的較粗，后期的變細(xì)。

圖1(d)中,孫口水文站測(cè)得的懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.031 mm，其中，非汛期的懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.040 mm，汛期的多年平均中數(shù)粒徑為0.031 mm，調(diào)水調(diào)沙期的多年平均中數(shù)粒徑為0.017 mm，懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑的變化規(guī)律為：非汛期的>汛期的>調(diào)水調(diào)沙期的。從變化趨勢(shì)上來(lái)看，汛期和非汛期的懸移質(zhì)年平均中數(shù)粒徑呈增大趨勢(shì)，但增大幅度較小，調(diào)水調(diào)沙期的呈減小趨勢(shì)。除2015年以外其他年份，調(diào)水調(diào)沙期的懸移質(zhì)粒徑的變化規(guī)律為：初始的較粗，后期的變細(xì)。

圖1(e)中,艾山水文站測(cè)得的懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.037 mm，其中，非汛期的懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.045 mm，汛期的多年平均中數(shù)粒徑為0.040 mm，調(diào)水調(diào)沙期的多年平均中數(shù)粒徑為0.020 mm，懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑的變化規(guī)律為：非汛期的>汛期的>調(diào)水調(diào)沙期的。從變化趨勢(shì)上來(lái)看，汛期的懸移質(zhì)年平均中數(shù)粒徑的變化趨勢(shì)較平穩(wěn)，非汛期和調(diào)水調(diào)沙期的均呈減小趨勢(shì)，減小幅度不大，非汛期的減小幅度高于調(diào)水調(diào)沙期的。除2006年、2015年以外其他年份，調(diào)水調(diào)沙期的懸移質(zhì)粒徑的變化規(guī)律為：初始的較粗，后期的變細(xì)。

圖1(f)中，濼口水文站測(cè)得的懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.033 mm，其中，非汛期的懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.038 mm，汛期的多年平均中數(shù)粒徑為0.032 mm，調(diào)水調(diào)沙期的多年平均中數(shù)粒徑為0.023 mm，懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑的變化規(guī)律為：非汛期的>汛期的>調(diào)水調(diào)沙期的。從變化趨勢(shì)上來(lái)看，汛期和調(diào)水調(diào)沙期的懸移質(zhì)年平均中數(shù)粒徑無(wú)明顯變化，非汛期的呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。除2006年、2009年、2010年、2015年以外其他年份，調(diào)水調(diào)沙期的懸移質(zhì)粒徑的變化規(guī)律為：初始的較粗，后期的變細(xì)。

圖1(g)中，利津水文站測(cè)得的懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.025 mm，其中，非汛期的懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.023 mm，汛期的多年平均中數(shù)粒徑為0.030 mm，調(diào)水調(diào)沙期的多年平均中數(shù)粒徑為0.021 mm，汛期、非汛期、調(diào)水調(diào)沙期的懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑變化不明顯。從變化趨勢(shì)上來(lái)看，汛期和調(diào)水調(diào)沙期的懸移質(zhì)年平均中數(shù)粒徑均呈減小趨勢(shì)，而非汛期的呈增大趨勢(shì)。除2006年、2009年、2015年以外其他年份，調(diào)水調(diào)沙期的懸移質(zhì)粒徑的變化規(guī)律為：初始的較粗，后期的變細(xì)。

圖2為2006—2017年黃河下游懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑的變化曲線(xiàn)。

從圖2總體上來(lái)看，2006—2017年黃河下游懸移質(zhì)中數(shù)粒徑沿程變化不明顯，7個(gè)水文站測(cè)得的懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑均集中于0.05 mm以下。分時(shí)期來(lái)看，除利津水文站以外，其他水文站測(cè)得的黃河下游懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑的變化規(guī)律是：非汛期的>汛期的>調(diào)水調(diào)沙期的；除2006年、2009年、2015年以外其他多數(shù)年份，調(diào)水調(diào)沙期多個(gè)水文站點(diǎn)測(cè)得的結(jié)果均呈現(xiàn)懸移質(zhì)粒徑初始的較粗、后期的變細(xì)的變化特征。從時(shí)間變化上來(lái)看，調(diào)水調(diào)沙期的懸移質(zhì)年平均中數(shù)粒徑隨時(shí)間變化不明顯，汛期除利津水文站測(cè)得的懸移質(zhì)顆粒年平均中數(shù)粒徑呈減小趨勢(shì)以外，其他水文站測(cè)得的均呈微

增趨勢(shì)或者趨勢(shì)變化不明顯。非汛期高村水文站以上河段的懸移質(zhì)年平均中數(shù)粒徑隨時(shí)間逐漸變細(xì)，高村水文站和孫口水文站測(cè)得的結(jié)果變化不明顯，濼口和利津2個(gè)水文站測(cè)得的懸移質(zhì)年平均中數(shù)粒徑呈逐漸變粗趨勢(shì)。小浪底水庫(kù)利用異重流排沙，異重流在向壩前輸移的過(guò)程中，由于粗沙質(zhì)量大，易沉降，所以到達(dá)壩前的異重流以細(xì)沙為主[16]。因此，調(diào)水調(diào)沙期間，各水文站的實(shí)測(cè)懸移質(zhì)粒徑低于全年的平均水平。從懸移質(zhì)粒徑變化與小浪底水庫(kù)的響應(yīng)關(guān)系來(lái)看，汛期和調(diào)水調(diào)沙期的懸移質(zhì)平均中數(shù)粒徑變化不明顯，與水庫(kù)響應(yīng)關(guān)系較弱。非汛期，小浪底水庫(kù)小流量清水下泄，下游河道細(xì)顆粒泥沙對(duì)水流的供應(yīng)逐年減少，水庫(kù)運(yùn)用初期，孫口水文站以上河段的懸移質(zhì)粒徑較粗，隨著水庫(kù)運(yùn)用時(shí)間增加，懸移質(zhì)粒徑趨于穩(wěn)定，由于水流挾沙力沿程下降，孫口水文站以下河段的懸移質(zhì)中數(shù)粒徑與水庫(kù)的響應(yīng)關(guān)系較弱。

3 黃河下游河床質(zhì)粒徑變化對(duì)小浪底水庫(kù)調(diào)水調(diào)沙的響應(yīng)

2004—2017年黃河下游7個(gè)水文站測(cè)得的河床質(zhì)中數(shù)粒徑分布的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3所示。

圖3 2004—2017年黃河下游水文站的河床質(zhì)中數(shù)粒徑分布

圖3(a)中，花園口水文站測(cè)得的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.213 mm，其中，非汛期的多年平均中數(shù)粒徑為0.239 mm，汛期的多年平均中數(shù)粒徑為0.206 mm，調(diào)水調(diào)沙期的多年平均中數(shù)粒徑為0.190 mm，河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑的變化規(guī)律為：非汛期的>汛期的>調(diào)水調(diào)沙期的。從變化趨勢(shì)上來(lái)看，汛期、非汛期、調(diào)水調(diào)沙期的河床質(zhì)年平均中數(shù)粒徑均呈增大趨勢(shì)，非汛期的增幅高于汛期的，汛期的高于調(diào)水調(diào)沙期的。

圖3(b)中，夾河灘水文站測(cè)得的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.148 mm，其中，非汛期的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.158 mm，汛期的多年平均中數(shù)粒徑為0.139 mm，調(diào)水調(diào)沙期的多年平均中數(shù)粒徑為0.147 mm，河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑的變化規(guī)律為：非汛期的>調(diào)水調(diào)沙期的>汛期的。從變化趨勢(shì)上來(lái)看，汛期的河床質(zhì)年平均中數(shù)粒徑呈明顯增大趨勢(shì)，非汛期和調(diào)水調(diào)沙期的增幅不明顯。

圖3(c)中，高村水文站測(cè)得的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.118 mm，其中，非汛期的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.124 mm，汛期的多年平均中數(shù)粒徑為0.110 mm，調(diào)水調(diào)沙期的多年平均中數(shù)粒徑為0.119 mm，河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑的變化規(guī)律為：非汛期的>調(diào)水調(diào)沙期的>汛期的。從變化趨勢(shì)上來(lái)看，汛期、非汛期、調(diào)水調(diào)沙期的河床質(zhì)年平均中數(shù)粒徑均呈增大趨勢(shì)，汛期的增幅高于非汛期和調(diào)水調(diào)沙期的。

圖3(d)中，孫口水文站測(cè)得的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.107 mm，其中，非汛期的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.114 mm，汛期的多年平均中數(shù)粒徑為0.102 mm，調(diào)水調(diào)沙期的多年平均中數(shù)粒徑為0.105 mm，河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑的變化規(guī)律為：非汛期的>調(diào)水調(diào)沙期的>汛期的。從變化趨勢(shì)上來(lái)看，汛期、非汛期、調(diào)水調(diào)沙期的河床質(zhì)年平均中數(shù)粒徑均呈增大趨勢(shì)，調(diào)水調(diào)沙期的增幅高于汛期和非汛期的。

圖3(e)中，艾山水文站測(cè)得的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.097 mm，其中，非汛期的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.102 mm，汛期的多年平均中數(shù)粒徑為0.098 mm，調(diào)水調(diào)沙期的多年平均中數(shù)粒徑為0.084 mm，河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑的變化規(guī)律為：非汛期的>汛期的>調(diào)水調(diào)沙期的。從變化趨勢(shì)上來(lái)看，汛期、非汛期、調(diào)水調(diào)沙期的河床質(zhì)年平均中數(shù)粒徑均呈增大趨勢(shì)，調(diào)水調(diào)沙期的增幅高于汛期的，汛期的高于非汛期的。

圖3(f)中，濼口水文站測(cè)得的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.094 mm，其中，非汛期的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.103 mm，汛期的多年平均中數(shù)粒徑為0.093 mm，調(diào)水調(diào)沙期的多年平均中數(shù)粒徑為0.073 mm，河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑的變化規(guī)律為：非汛期的>汛期的>調(diào)水調(diào)沙期的。從變化趨勢(shì)上來(lái)看，汛期、非汛期、調(diào)水調(diào)沙期的河床質(zhì)年平均中數(shù)粒徑均呈增大趨勢(shì)，非汛期的增幅最大，其次為汛期的，調(diào)水調(diào)沙期的不明顯。

圖3(g)中，利津水文站測(cè)得的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.086 mm，其中，非汛期的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.087 mm，汛期的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.085 mm，調(diào)水調(diào)沙期的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑為0.084 mm，非汛期、汛期、調(diào)水調(diào)沙期的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑差別不大。從變化趨勢(shì)上來(lái)看，汛期、非汛期、調(diào)水調(diào)沙期的河床質(zhì)年平均中數(shù)粒徑均呈增大趨勢(shì)。

圖4為2004—2017年黃河下游河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑的變化曲線(xiàn)。

圖4 2004—2017年黃河下游河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑變化曲線(xiàn)

由圖4總體來(lái)看，2004—2017年,黃河下游河床質(zhì)中數(shù)粒徑變化呈現(xiàn)沿程減小的趨勢(shì)，河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑的變化范圍從非汛期花園口水文站測(cè)得的0.239 mm到調(diào)水調(diào)沙期利津水文站測(cè)得的0.084 mm。分時(shí)期來(lái)看，非汛期各水文站測(cè)得的黃河下游河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑最粗，汛期測(cè)得的數(shù)據(jù)與調(diào)水調(diào)沙期測(cè)得的相差不大。孫口水文站以上河段調(diào)水調(diào)沙期的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑大于汛期的，孫口水文站以下河段汛期的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑大于調(diào)水調(diào)沙期的，從時(shí)間變化上來(lái)看，汛期、非汛期、調(diào)水調(diào)沙期的河床質(zhì)年平均中數(shù)粒徑均變粗，說(shuō)明河床存在不同程度的粗化現(xiàn)象。調(diào)水調(diào)沙期間水流出小浪底水庫(kù)，流量大、流速快，需要沿程補(bǔ)給細(xì)泥沙使挾沙水流達(dá)到飽和條件，且水流挾沙能力沿程下降，到達(dá)孫口水文站附近，細(xì)泥沙淤積在河床。因此，孫口水文站以上河段測(cè)得的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑調(diào)水調(diào)沙期的大于汛期的，孫口水文站以下河段測(cè)得的河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑汛期的大于調(diào)水調(diào)沙期的。從河床質(zhì)粒徑變化與小浪底水庫(kù)的響應(yīng)關(guān)系來(lái)看，水庫(kù)運(yùn)用造成下游河道全河性沖刷，導(dǎo)致無(wú)論非汛期還是汛期與調(diào)水調(diào)沙期間河床質(zhì)粒徑都逐年增大直至粗化現(xiàn)象停止，河床形成穩(wěn)定粗化層。

4 結(jié)論與討論

依據(jù)黃河下游花園口、夾河灘、高村、孫口、艾山、濼口和利津7個(gè)水文站的水文資料，區(qū)分懸移質(zhì)、河床質(zhì)繪制泥沙顆粒中數(shù)粒徑分布圖，探討黃河下游泥沙粒徑變化對(duì)小浪底水庫(kù)動(dòng)態(tài)運(yùn)用的響應(yīng)機(jī)制，得出以下結(jié)論：

1)泥沙粒徑變化規(guī)律。懸移質(zhì)方面，黃河下游懸移質(zhì)粒徑沿程變化不明顯，7個(gè)水文站測(cè)得的多年平均中數(shù)粒徑均集中于0.05 mm以下。除利津水文站以外，其他水文站測(cè)得的黃河下游懸移質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑變化規(guī)律是：非汛期的>汛期的>調(diào)水調(diào)沙期的。調(diào)水調(diào)沙期的懸移質(zhì)年平均中數(shù)粒徑隨時(shí)間變化不明顯，汛期除利津水文站實(shí)測(cè)的年平均中數(shù)粒徑數(shù)據(jù)呈下降趨勢(shì)以外，其他水文站測(cè)得的數(shù)據(jù)均呈微增趨勢(shì)或者趨勢(shì)變化不明顯，非汛期高村水文站以上河段測(cè)得的懸移質(zhì)粒徑隨時(shí)間增加逐漸變小，高村水文站、孫口水文站測(cè)得的數(shù)據(jù)變化不明顯，濼口水文站和利津水文站測(cè)得的懸移質(zhì)粒徑呈逐漸變粗趨勢(shì)。河床質(zhì)方面，黃河下游河床質(zhì)年平均中數(shù)粒徑變化呈現(xiàn)沿程減小的趨勢(shì)，河床質(zhì)多年平均中數(shù)粒徑變化范圍從非汛期花園口水文站測(cè)得的0.239 mm到調(diào)水調(diào)沙期利津水文站測(cè)得的0.084 mm。非汛期各水文站測(cè)得的黃河下游河床質(zhì)粒徑最粗，汛期測(cè)得的數(shù)據(jù)與調(diào)水調(diào)沙期的相差不大。汛期、非汛期、調(diào)水調(diào)沙期的河床質(zhì)粒徑均不同程度地變粗，說(shuō)明河床出現(xiàn)粗化現(xiàn)象。

2)泥沙粒徑變化原因。懸移質(zhì)方面，小浪底水庫(kù)利用異重流排沙，異重流在向壩前輸移的過(guò)程中，由于粗沙質(zhì)量大，易沉降，到達(dá)壩前的異重流以細(xì)沙為主。因此，調(diào)水調(diào)沙期間各水文站實(shí)測(cè)的懸移質(zhì)粒徑低于全年平均水平。調(diào)水調(diào)沙期間水流出小浪底水庫(kù)，流量大、流速快，需要沿程補(bǔ)給細(xì)泥沙使挾沙水流達(dá)到飽和條件。河床質(zhì)方面，由于水流挾沙能力沿程下降，到達(dá)孫口水文站附近，細(xì)泥沙淤積在河床，因此，孫口水文站以上河段測(cè)得的調(diào)水調(diào)沙期的河床質(zhì)中數(shù)粒徑大于汛期的，孫口水文站以下河段測(cè)得的汛期河床質(zhì)中數(shù)粒徑大于調(diào)水調(diào)沙期的。

3)泥沙粒徑變化與小浪底水庫(kù)的響應(yīng)關(guān)系。懸移質(zhì)方面，汛期和調(diào)水調(diào)沙期的懸移質(zhì)年平均中數(shù)粒徑變化不明顯，非汛期水庫(kù)小流量清水下泄，水庫(kù)運(yùn)用初期，孫口水文站以上河段的懸移質(zhì)粒徑較粗，隨著水庫(kù)運(yùn)用時(shí)間的增加，懸移質(zhì)粒徑趨于穩(wěn)定，孫口水文站以下河段的懸移質(zhì)粒徑與水庫(kù)響應(yīng)關(guān)系較弱。河床質(zhì)方面，水庫(kù)運(yùn)用造成下游河道全河性沖刷，導(dǎo)致無(wú)論非汛期還是汛期與調(diào)水調(diào)沙期間河床質(zhì)粒徑都逐年增大直至粗化現(xiàn)象后停止，河床形成穩(wěn)定粗化層。