黃河寧夏段主要支流水沙量變化分析

周躍華，岳志春，金驍勇

（寧夏水旱災(zāi)害防御中心，寧夏 銀川 750001）

1 基本情況

黃河寧夏段自中衛(wèi)市南長灘入境，至石嘴山市頭道坎出境，穿越中衛(wèi)、吳忠、銀川、石嘴山4市，全長397 km，由峽谷段、庫區(qū)段和平原段3部分組成[1]，平原段分衛(wèi)寧段（中衛(wèi)—中寧段）和青石段（青銅峽—石嘴山），以仁存渡為界，仁存渡以上為砂卵石河床，以下為砂質(zhì)河床。入黃支流有清水河水系、苦水河水系、葫蘆河水系、祖厲河水系、涇河水系及黃河兩岸諸溝。清水河、苦水河、祖厲河為黃河1級支流，葫蘆河、涇河為黃河2級支流。流域面積以清水河最大，徑流量以涇河最多，主要支流特征見表1。

表1 寧夏主要入黃支流水文特征

2 水沙量變化特點(diǎn)分析

2.1 年均水沙量變化特點(diǎn)

為分析各站不同時(shí)期水沙量變化，按照支流水文站的建站情況和實(shí)測資料收集情況[2]，將各站劃分成1969年以前、1970—1979年、1980—1989年、1990—1999年、2000—2009年、2010—2015年6個(gè)時(shí)段來分析（表2）。從清水河各站水沙量不同時(shí)段平均變化過程可以看出，固原、韓府灣和泉眼山3個(gè)水文站的水沙量在時(shí)段上看整體呈減少趨勢，尤其是2010年以后，沙量的減少更為突出。因各站所處地理位置及邊界條件不同，各站水沙量變化特點(diǎn)各不相同。固原水文站的多年平均（1957—2015年）水沙量分別為0.081億m3和0.003 3億t，與長期年均相比，該站年均水量偏多的情況發(fā)生在1957—1969年、1970—1979年這2個(gè)時(shí)期，其年均水量分別偏多226.1%和8.6%；而在1980—1989年、1990—1999年、2000—2009年、2010—2015年這4個(gè)時(shí)期，年水量均有所減少，減少了5.8%～58.8%。年均沙量在1957—1969年、1970—1979年、1990—1999年這3個(gè)時(shí)段內(nèi)偏多，增長了23.2%～131.8%；在1980—1989年、2000—2009年和2010—2015年這3個(gè)時(shí)期年均沙量偏少，減少了8.5%～94.1%，其中2010—2015年減幅最大。

表2 黃河寧夏段各主要支流水文站不同時(shí)期水沙量變化情況

苦水河與紅柳溝各時(shí)段的年均水沙情況與清水河有所不同。苦水河郭家橋水文站年均水沙量分別為0.932億m3和0.045億t。與長期年均相比，年均水量偏多的時(shí)期為1990—1999年、2000—2009年、2010—2015年3個(gè)時(shí)期，水量偏多24.6%～80.6%。而1957—1969年、1970—1979年、1980—1989年3個(gè)時(shí)期有所減少，減少了7.1%～76.7%。年均沙量偏多的時(shí)段是1990—1999年和2000—2009年，分別偏多4.8%和180.2%；其他幾個(gè)時(shí)期有所減少，減幅為5.5%～77.9%，其中2010—2015年減幅最大。

紅柳溝鳴沙洲站多年平均水沙量分別為0.132億m3和0.072億t。與長時(shí)期年均相比，水量偏多的時(shí)期為1980—1989年和1990—1999年和2010—2015年，水量增幅為1.6%～30.8%；而1957—1969年、2000—2009年、2010—2015年水量有所偏少，減幅為2.1%～29.6%。年均沙量只在1990—1999年偏多，增幅為62.6%，其他幾個(gè)時(shí)期年均沙量均偏少，減幅為10.1%～23.7%。

綜上所述，3條主要入黃支流控制站水沙量變化具有相同的時(shí)段特點(diǎn)，一是1990—1999年水沙量基本均較多，尤其沙量與各時(shí)期相比為最多；二是2010—2015年沙量普遍較小，與各時(shí)期相比沙量最小。

2.2 各站年際間水沙量變化

2.2.1 水少沙多，含沙量較高 清水河固原、韓府灣和泉眼山多年平均含沙量分別為40.7、201.0和222.0 kg/m3。苦水河郭家橋和紅柳溝鳴沙洲多年平均含沙量分別為48.5和206.0 kg/m3。

2.2.2 年際間水沙量變化起伏較大，豐枯懸殊 根據(jù)水文站逐年水沙量變化過程可知各站水沙量逐年變化較大。固原站年最大水量發(fā)生在1966年，水量達(dá)到0.404億m3，最小水量發(fā)生在2009年，為0.001億m3,最大最小年水量相差405倍；固原站年最大來沙量為0.024億t（1973年），年最小來沙量為2007年的0.000002億t，相差一萬多倍。韓府灣站年最大來水量為3.105億m3（1966年），年最小來水量為0.0848億t（2011年），最大最小來水量之間相差36.6倍；年最大來沙量為0.684億t（1995年），年最小來沙量為0.0013億t（2011年），最大最小來沙量相差512倍。泉眼山站年最大水量發(fā)生在1964年，水量達(dá)到3.916億m3，年最小水量為1960年的0.175億m3，最大最小年水量相差22.4倍；年沙量的差別更大，年最大來沙量為1.221億t（1958年），年最小沙量發(fā)生在1960年，為0.000 8億t，最大最小來沙量相差一千多倍。

苦水河郭家橋水文站最大水沙量發(fā)生在1996年，水沙量分別為2.181億m3和0.365億t。紅柳溝鳴沙洲水文站最大水沙量分別為0.274億m3和0.109億t，分別發(fā)生在1985年和1996年；最小水沙量分別為0.03億m3和0.001億t，均發(fā)生在1963年，水沙量最大最小分別相差9.1倍和109倍。

從清水河各時(shí)期來看，年最大水沙量均呈減小趨勢（表3）。以泉眼山水文站為例，該站1957—1969年最大水沙量為3.916億m3、1.221億t，到1970—1979年和1980—1989年這2個(gè)時(shí)段內(nèi)的最大水量分別減少到2.347億m3和1.268億m3，分別減少了40%和68%，沙量減少到0.738億t和0.378億t，分別減少了40%和70%；1990—1999年，最大水沙量稍有恢復(fù)；其后2000—2009年和2010—2015年，水量進(jìn)一步減少到1.5億m3左右，減幅為60%，沙量分別減少到0.471億t和0.115億t，分別減少了61.3%和90.5%。清水河固原站和韓府灣站各時(shí)期年最大水沙量變化特點(diǎn)與泉眼山站基本相同，均呈減少趨勢，尤其是2010—2015年顯著減少。但是同時(shí)可見，苦水河與紅柳溝各時(shí)期的最大水量沒有明顯的變化趨勢，各時(shí)期有大有小，而沙量在2010—2015年時(shí)段有減小趨勢，其趨勢沒有清水河顯著。

表3 各支流站不同時(shí)期最大最小水沙量

從清水河各站不同時(shí)期水量變幅來看，變幅基本呈減少趨勢，個(gè)別時(shí)期有所增大。固原站水量變幅由1957—1969年的3.1減少到2010—2015年的6.6，其間2000—2009年增加到75.8；韓府灣站水量變幅由1957—1969年的9.6減少到2000—2009年的5.0，又減少到2010—2015年的4.4；泉眼山站水量變幅由1957—1969年的22.4減少到2010—2015年的2.0。從清水河站沙量變幅來看，各站沒有明顯變化。固原站沙量變幅由1957—1969年的5.3增加到2000—2009年的1 001.9，又減少到2010—2015年的11.4。韓府灣站沙量變幅由1957—1969年的23減少到1980—1989年的7.9，又增加到2010—2015年的41.9。泉眼山站沙量變幅由1 448.3減少到2.8?？傮w來看苦水河和紅柳溝各時(shí)期水沙量的變幅，除2010—2015年水量變幅明顯較多，其他各時(shí)期以及沙量各時(shí)期均無顯著變化趨勢。

2.3 水沙量年內(nèi)分配特點(diǎn)

2.3.1 水沙量年內(nèi)分配比例 由于寧夏各支流流域降雨一般發(fā)生在汛期（7—10月份），因此水沙量也主要集中在汛期，長時(shí)期平均表4、表5。汛期水量占年水量的58.5%～65.6%，沙量占年沙量的85.6%～89.4%，沙量在汛期的集中程度高于水量[3]。

表4 不同時(shí)期黃河寧夏段主要支流水文站水量年內(nèi)分配變化 億m3

表5 不同時(shí)期寧夏河段主要支流水文站沙量年內(nèi)分配變化 億t

進(jìn)一步分析各站在不同時(shí)期的年內(nèi)分配情況，固原站汛期水量占年水量比例在2000年以前為53.8%～66.3%，2000年之后的2個(gè)時(shí)段汛期水量占年水量比例下降到52.2%；韓府灣水文站在1957—1969年、1970—1979年、1980—1989年3個(gè)時(shí)段內(nèi)汛期水量占年水量比例為52.7%～63.1%，而到1990—1999年和2000—2009年2個(gè)時(shí)段時(shí)，其水量比例較高，分別為78.8%和71.1%，2010—2015年汛期水量占年水量比例下降到55.0%；泉眼山水文站水量占年水量比例在2000年以前的幾個(gè)時(shí)期，汛期水量占年水量的比例相對較大，為66.1%～72.4%，在之后的2個(gè)時(shí)段2000—2009年和2010—2015年均有所下降，分別下降到54.4%和45.3%。

苦水河郭家橋水文站在1957—1969年、1970—1979年、1980—1989年、1990—1999年4個(gè)時(shí)段汛期水量占年水量比例為53.8%～66.5%，而到2000—2009年和2010—2015年2個(gè)時(shí)段比例有所下降，下降到46.2%和41.7%。紅柳溝鳴沙洲水文站1957—1969年汛期占年水量比例為84.1%，1980—1989年、1990—1999年2個(gè)時(shí)段汛期水量占年水量比例為63.9%～69.4%，其后2000—2009年、2010—2015年汛期水量占年水量比例為53.8%和49.2%。

分析沙量的年內(nèi)分配情況，清水河固原水文站在1957—1969年、1970—1979年、1980—1989年3個(gè)時(shí)段內(nèi)的汛期沙量占年沙量的比例范圍為75.7%～88.7%，1990—1999年汛期沙量與年沙量的比例增加到92.4%，其后2個(gè)時(shí)段均減少，減少到60%左右。韓府灣水文站汛期沙量與年沙量比例范圍，在2000年前的4個(gè)時(shí)段內(nèi)相對較高，除1980—1989年外，1957—1969年、1970—1979年、1990—1999年為90.1%～93.2%，其他2個(gè)時(shí)段2000—2009年和2010—2015年汛期沙量與年沙量比例范圍均有所下降，為84.4%～83.4%。泉眼山水文站，各時(shí)期汛期沙量與年沙量比例范圍在2000年前幾個(gè)時(shí)段為79.4%～93.1%，其他2個(gè)時(shí)段2000—2009年、2010—2015年下降到86%～89.2%。

苦水河郭家橋水文站在1957—1969年、1970—1979年2個(gè)時(shí)段汛期沙量占年沙量比例較高，為92.3%～97.2%，1980—1989年有所下降，為63.9%，其后幾個(gè)時(shí)段汛期沙量占年沙量比例為70.0%～89.2%。紅柳溝鳴沙洲水文站各時(shí)段汛期沙量占年沙量的比例較高，除2000—2009年為79.7%外，其他3個(gè)時(shí)段1957—1969年、1980—1989年和1990—1999年、2010—2015年達(dá)到91.6%～94.7%。

2.3.2 汛期水沙量 由表6可知固原、韓府灣、泉眼山和郭家橋、鳴沙洲水文站不同時(shí)期汛期、非汛期水沙量的特征參數(shù)。清水河固原站各時(shí)期汛期平均水量為0.017～0.147億m3，沙量為0.000 1～0.0068億t，水沙量明顯呈減小趨勢[4]；平均流量為0.16～1.39 m3/s，平均含沙量為6.5～84.0 kg/m3，總體上均呈減小趨勢。韓府灣站水量為0.118～0.900億m3，沙量為0.021 0～0.206 4億t，水量和沙量除在1990—1999年時(shí)段內(nèi)增大外，總體上均呈減小趨勢；平均流量為1.11～8.47 m3/s，總體呈減小趨勢；平均含沙量為152.5～447.7 kg/m3，在2009年之前呈逐時(shí)段增大的特點(diǎn)，2010—2015年含沙量明顯減小。泉眼山站各時(shí)期汛期水量為0.492～1.016億m3，沙量為0.079 0～0.405 5億t，水量和沙量在時(shí)段內(nèi)的變化起伏不定，在1990—1999年這一時(shí)段內(nèi)的水沙量相對較多，2010—2015年相對較?。黄骄髁繛?.06～9.56 m3/s，平均含沙量為146.9～401.0 kg/m3，1990—1999年和2000—2009年最大；來沙系數(shù)平均流量與平均含沙量之比各時(shí)段變化不定[5]。

表6 各支流不同時(shí)期水沙量特征值

苦水河郭家橋站汛期水量為0.145～0.959億m3，沙量為0.008 8～0.113 4億t，水沙量在時(shí)段內(nèi)變化起伏不定，在1990—1999年最大，總體上均呈減小趨勢；平均流量為1.36～9.03 m3/s，平均含沙量為18.1～135.3 kg/m3，各時(shí)段變化不定，但是水沙總體呈減小趨勢。

紅柳溝鳴沙洲站汛期水量為0.070～0.111億m3，沙量為0.016 6～0.040 1億t，水量和沙量在1990—1999年時(shí)段出現(xiàn)最大值，水量在時(shí)段內(nèi)的變化起伏不定，沙量總體上呈減小趨勢；平均流量為0.66～1.04m3/s，平均含沙量為232.9～362.3 kg/m3，均在1990—1999年這一時(shí)段內(nèi)最大。

2.3.3 非汛期平均流量 各支流非汛期平均流量小，且變化幅度不大。清水河固原站非汛期平均流量為0.08～0.56m3/s，韓府灣站平均流量為0.34～2.23m3/s，總體上均呈減小趨勢；泉眼山站平均流量為1.10～3.11 m3/s，從1970開始出現(xiàn)逐時(shí)期增大的變化趨勢?？嗨庸覙蛘酒骄髁繛?.35～3.47 m3/s，紅柳溝鳴沙洲站平均流量為0.07～0.42 m3/s，均呈明顯增大的特點(diǎn)，2010—2015年最大。

3 寧夏河段入黃沙量

寧夏河段入黃水沙來源除較大的支流清水河、苦水河和紅柳溝外，還有小支流南河子、清水溝和排水渠道，包括第一排水溝、第二排水溝等，統(tǒng)計(jì)區(qū)間入黃沙量見表7。長時(shí)期1960—2015年寧夏河段年均入黃沙量為0.328億t。從時(shí)段入黃沙量來看，1957—1969年寧夏河段入黃沙量為0.347億t；其后的1970—1979年、1980—1989年2個(gè)時(shí)期沙量有所減少，約為0.230億t；1990—1999年沙量又增加到最大，為0.621億t；2000—2009年沙量有所減少，為0.319億t；2010年之后，入黃沙量進(jìn)一步減小到0.122億t，為各時(shí)段最小。各支流流域水沙量變化除與降雨有關(guān)外，還與人類活動(dòng)密切相關(guān)，如在流域上修建水庫、引水等都有一定的影響，另外流域上在不同時(shí)期進(jìn)行大規(guī)模水土保持治理措施對水沙量也有一定的作用，也引起水沙關(guān)系的突變[6]。

表7 寧夏河段區(qū)間入黃沙量統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)論

1）主要支流1990—1999年水沙量基本都是較多，尤其沙量各時(shí)期中最多的；2010—2015年沙量普遍較小，是各時(shí)期中沙量最小的。清水河固原、韓府灣和泉眼山3個(gè)水文站的水沙量整體呈減少趨勢，尤其是2010年以后，沙量的減少尤為突出?？嗨痈鲿r(shí)期水量呈先增加后減少，沙量變化幅度比較大。紅柳溝各時(shí)期水沙量沒有明顯的趨勢性變化。

2）各站年際間水沙量變化較大，水少沙多，含沙量較高。

3）長時(shí)期水沙量主要集中在汛期，汛期水量占年水量比例為53.2%～65.6%，沙量在85.3%～90.3%。

4）1957—2015年寧夏河段主要支流年均入黃沙量為0.328億t，其中1990—1999年入黃沙量最大為0.621億t；2010—2015年入黃沙量最少為0.122億t。