黄河源区汛期水沙变化分析

2014-04-03郑艳爽张明武

中国水土保持 2014年12期

彭红，郑艳爽，张明武

(黄河水利科学研究院水利部泥沙重点实验室，河南郑州 450003)

黄河源区地处青藏高原东部边缘，以唐乃亥水文站断面为界，源区流域面积12.20万km2，占黄河流域总面积的15%，干流长300多km，河道平均比降为1.2‰[1]，是黄河径流的主要来源地[2]。由于气候变暖和流域干旱趋势发展，尤其是对水资源的不合理利用，近年来黄河源区出现了有史以来少见的干旱现象，天然径流量大幅减少，出现了河道断流、湖泊萎缩、湿地干化等一系列严重问题[3]。为此，我们根据黄河源区4个水文站——黄河沿、吉迈、玛曲、唐乃亥站1970—2005年实测资料对不同流量级洪水的来水来沙量进行对比分析，以揭示黄河源区水沙变化特征，希望能为黄河流域治理和黄河源区生态保护提供科学依据。

黄河沿、吉迈、玛曲、唐乃亥4个水文站所处位置不同，流量变化也大不相同，如黄河沿站流量常年在100 m3/s上下浮动，唐乃亥站流量在1 000 m3/s以上。根据各个水文站的流量特点，采取了不同的流量级划分标准，见表1。

表1 各水文站流量级划分标准 m3/s

1 汛期水沙变化

各水文站汛期(7—10月)不同流量级下洪水水沙变化情况见表2。1997—2005年黄河沿站汛期以小流量级洪水为主，历时122.2 d，大流量级洪水几乎没有发生过，两时段(1970—1996年、1997—2005年，下同)相比，小流量级洪水历时占汛期总历时的比例由72%增加到99%；小流量级下水量和沙量分别为1.0亿m3和1.2万t，两时段相比，占汛期总水量和总沙量的比例分别由35%增加到100%、29%增加到92%。吉迈水文站汛期以中小流量级洪水为主(多为<200 m3/s)，历时117.3 d，两时段中小流量级洪水历时占汛期总历时的比例由82%增加到95%；中小流量级下水量和沙量分别为16.9亿m3和13.2万t，两时段占汛期总水量和总沙量的比例分别由62%增加到87%、29%增加到52%。玛曲水文站汛期以中小流量级洪水为主，历时117.4 d，两时段中小流量级洪水历时占汛期总历时的比例由91%增加到95%；中小流量级下水量和沙量分别为63.3亿m3和135.1万t，两时段占汛期总水量和总沙量的比例分别由79%增加到88%、61%增加到72%。唐乃亥水文站汛期以中大流量级洪水为主，历时107.4 d，两时段中大流量级洪水历时占汛期总历时的比例由96%减小到87%；中大流量级下水量和沙量分别为93.7亿m3和726.9万t，两时段占汛期总水量和总沙量的比例分别由99%减小到94%、100%减小到98%。

由上述分析可知，1970—1996年和1997—2005年两个时段相比，随着汛期来水量和来沙量的减少，黄河沿站汛期小流量级洪水历时及水沙量占汛期总水沙量的比例都有所增加；吉迈和玛曲水文站汛期均以中小流量级洪水为主，中小流量级洪水历时增加，该流量级下水沙量占汛期总水沙量的比例也相应增加；唐乃亥站汛期以中大流量为主，但是中大流量级下水沙量占汛期总水沙量的比例有所减小。

表2 各水文站汛期不同流量级下水沙变化

2 伏汛期水沙变化

各水文站伏汛期(7—8月)不同流量级下洪水水沙变化情况见表3。1997—2005年黄河沿水文站伏汛期以小流量级洪水为主，历时61.2 d，中大流量级洪水几乎没有发生过，两时段(1970—1996年、1997—2005年，下同)小流量级洪水历时占汛期总历时的比例由38%增加到50%；小流量级下水量和沙量分别为0.6亿m3和1.0万t，两时段占伏汛期总水量和总沙量的比例分别由37%增加到100%、36%增加到91%。吉迈水文站伏汛期以中小流量级洪水为主，历时57.5 d，两时段中小流量级洪水历时占汛期总历时的比例由39%增加到47%；中小流量级下水量和沙量分别为8.7亿m3和10.1万t，两时段占伏汛期总水量和总沙量的比例分别由56%增加到80%、29%增加到47%。玛曲水文站汛期以中小流量级洪水为主，历时57.9 d，两时段中小流量级洪水历时占汛期总历时的比例由45%增加到47%；中小流量级下水量和沙量分别为31.4亿m3和87.3万t，两时段占伏汛期总水量和总沙量的比例分别由77%增加到83%、59%增加到67%。唐乃亥水文站汛期以中大流量级洪水为主，历时56.2 d，两时段中大流量级洪水历时占汛期总历时的比例由49%减小到46%；中大流量级下水量和沙量分别为50.7亿m3和575.6万t，两时段占伏汛期总水量和总沙量的比例分别由99%减小到96%、100%减小到99%。

由上述分析可知：1970—1996年和1997—2005年两个时段相比，黄河沿站伏汛期洪水均以小流量级为主，随着上游来水量减小，小流量级洪水历时占汛期总历时的比重增加，小流量级下水沙量占伏汛期总水沙量的比例也相应增加；与汛期相似，吉迈和玛曲站伏汛期均以中小流量级洪水为主，中小流量级下水沙量占伏汛期总水沙量的比例均有增加；唐乃亥站伏汛期以中大流量级洪水为主，中大流量级下水沙量占伏汛期总水沙量的比例变化较小。

表3 各水文站伏汛期不同流量级下水沙变化

3 秋汛期水沙变化

各水文站秋汛期(9—10月)不同流量级下洪水水沙变化情况见表4。1997—2005年黄河沿水文站秋汛期以小流量级洪水为主，历时61 d，无中大流量级洪水发生，两时段小流量级洪水历时占汛期总历时的比例由34%增加到50%；小流量级下水量和沙量分别为0.4亿m3和0.2万t，两时段占秋汛期总水量和总沙量的比例分别由31%增加到100%、18%增加到100%。吉迈水文站秋汛期以中小流量级洪水为主(多为<200 m3/s)，历时59.8 d，两时段中小流量级洪水历时占汛期总历时的比例由43%增加到48%；中小流量级下水量和沙量分别为8.2亿m3和3.1万t，两时段占秋汛期总水量和总沙量的比例分别由69%增加到94%、29%增加到80%。玛曲水文站汛期以中小流量级洪水为主，历时59.5 d，两时段中小流量级洪水历时占汛期总历时的比例由46%增加到48%；中小流量级下水量和沙量分别为31.8亿m3和47.7万t，两时段占秋汛期总水量和总沙量的比例分别由82%增加到94%、62%增加到93%。唐乃亥水文站秋汛期以中小流量级洪水为主，历时57.1 d，两时段中小流量级洪水历时占汛期总历时的比例由38%增加到46%；中小流量级下水量和沙量分别为40.2亿m3和117.8万t，两时段占秋汛期总水量和总沙量的比例分别由58%增加到86%、32%增加到76%。

表4 各水文站秋汛期不同流量级下水沙变化

由以上分析可知：1970—1996年和1997—2005年两个时段相比，黄河沿站秋汛期全部是小流量级洪水，小流量级下水沙量占秋汛期总水沙量的比例达到100%；相比伏汛期，吉迈站和玛曲站秋汛期大洪水场次急剧减少，中小流量级下水沙量占秋汛期总水沙量的比例明显增加；与汛期和伏汛期不同，唐乃亥站秋汛期以中小流量级洪水为主，随着上游来水来沙减小，中小流量级洪水历时增加，中小流量级下水沙量占秋汛期总水沙量比例增幅较大。