水沙变化条件下黄河宁蒙河段冲淤演变特征※

(1. 小开河引黄灌溉管理局，山东 滨州 256600；2.黄河河口管理局，山东 东营 257091; 3. 中国水利水电科学研究院，北京 100048)

水沙变化条件下黄河宁蒙河段冲淤演变特征※

张宝利1卢书慧2张治昊3

(1. 小开河引黄灌溉管理局，山东 滨州 256600；2.黄河河口管理局，山东 东营 257091; 3. 中国水利水电科学研究院，北京 100048)

本文采用实测资料分析的方法，研究了水沙变化条件下黄河宁蒙河段冲淤演变特征，研究结果表明：1986年龙羊峡水库运用后，调节径流泥沙，改变了出库流量过程，使得进入黄河宁蒙河段年均水沙明显减少，年内分配发生变化，洪峰流量大幅度减小。水沙变化导致黄河宁蒙河段同流量水位抬升，河床持续抬高，主河槽淤积萎缩，过流能力降低，说明了水库运用会对下游干流河道冲淤演变带来负面影响。

水沙变化；宁蒙河段；冲淤演变；平滩流量

1 引 言

黄河宁蒙河段是黄河干流游荡性河段之一，水沙变化和河床演变复杂。特别是1986年龙羊峡水库投入运用后，水沙条件发生更大变化，宁蒙河段演变出现新问题：主槽淤积萎缩严重，过流能力降低，河势变化加剧，防洪、防凌形势十分严峻[1]。由于黄河流域水量普遍偏枯，在冲积性河段均不同程度地出现了河槽萎缩，而对龙羊峡水库运用以来宁蒙河段的淤积状况、水沙变化对河床演变的影响程度、平滩流量的变化和河槽的过洪能力等认识不足，难以为新形势下防洪和防凌工作提供技术支撑。因而需要全面系统地收集资料，对以上问题进行深入研究，探索其变化的新特点。本文以水文站实测资料和断面测量资料为基础，分析了沿程不同河段冲淤变化特点；对宁蒙河段不同时期同流量水位变化、断面形态变化进行了分析；分析了不同时期平滩流量的变化；利用沙量平衡方法分析河道冲淤量，进而综合分析该河段冲淤变化特点。

2 黄河宁蒙河段水沙变化特征

2.1 年均水沙明显减少

在1969—1986年刘家峡水库投入运用至龙羊峡水库运用前，下河沿实测年均水量为324.0 亿m3，较多年平均偏大3.2%，而汛期水量171.7亿m3，较多年均值减少11%；年均输沙量为1.089亿t，较多年平均减少41%，汛期输沙量0.910亿t，较多年均值减少43.2%。

1986年龙羊峡水库运用后，1987—2010年年均水量247.6亿m3，较多年均值减少21%，汛期水量103.7亿m3，较多年均值减少46.3%；输沙量进一步减少，年均输沙量只有0.809亿t，较多年平均值减少56.3%，汛期输沙量0.630亿t，较多年均值减少60.7%。

2.2 年内分配发生变化

1969—1986年下河沿站汛期水量占全年的比例为53.0%，汛期输沙量占全年的比例为83.6%，均小于建库前多年平均情况；1987—2010年汛期水沙量占年比例进一步减少，汛期水量占全年的比例只有41.9%，汛期输沙量占全年的比例减为77.9%。

年内各月水、沙量趋于均匀。特别是1987年以后，6—10月水量显著减少，其他月份水量增加，调整的结果5—10月各月水量接近，平均为26亿m3，年内月水量最大与最小之间相差2.4倍，而1968年以前的多年平均最大与最小相差7.1倍。沙量以8月最大，为0.273亿t，占全年的33.8%，较多年平均减少0.473亿t；7月次之；而11—12月和1—3月沙量仍非常少。可见沙量在时间上仍具不均匀性，但集中程度减弱。

2.3 洪水特征发生变化

由于龙羊峡、刘家峡水库的调蓄作用，1986年以后进入宁蒙河道的洪水特征发生趋势性变化[2]。1986年以后各站最大流量均减小，其中，下河沿站1965—1986年，最大流量为5840m3/s，最小流量为1680m3/s。大于4000m3/s的有6年，占27.3%；大于3000m3/s的有13年，占59.1%；只有1年小于2000m3/s。1987—2010年，最大日均流量为3550m3/s，最小为1078m3/s。大于3000m3/s只有1年，占5.6%；大于2000m3/s有4年，占22.2%；小于2000m3/s有14年，占77.8%。

巴彦高勒为进入内蒙古冲积河段控制站，1954—1986年，最大日均流量为5210m3/s，最小为1230m3/s。大于4000m3/s有3年，占9.1%；大于3000m3/s有17年，占51.5%；大于2000m3/s有29年，占87.9%；小于2000m3/s只有4年。1987—2010年，最大日均流量为2760m3/s，最小为817m3/s。大于2000m3/s只有1年，占5.6%，其余各年均小于2000m3/s，有2年甚至小于1000m3/s。

3 黄河宁蒙河段冲淤演变特征

3.1 河道淤积加重

天然情况下，宁蒙河道处于缓慢抬升之趋势，多年平均淤积厚度为0.01～0.02m。但是在1986年之后，由于气候和人类活动的综合影响，河道淤积加重，尤以内蒙古河段最为严重[3]。例如，1987—2010年内蒙古河段河道年均淤积量为0.647亿t，为1962—1986年年均淤积量的4.6倍之多。河道淤积纵向分布主要集中在三湖河口—昭君坟河段，横向分布主要集中在河槽内。实测断面资料表明，内蒙古河段河槽淤积量由1982—1986年的65%增加到1987—2010年的87%。

3.2 断面面积减小

根据内蒙古河段河宽变化过程分析，除头道拐断面外，巴彦高勒、三湖河口和昭君坟河段1965—1986年的断面平均河宽约在550m，而1986—2010年巴彦高勒、三湖河口和昭君坟平均河宽减小到450m左右。与此同时，河床高程则不断抬升，如巴彦高勒断面深弘点从1986年到2010年抬高了2m多。河宽缩窄和河底高程的抬升必然引起断面面积的减小， 例如，从1986年至2010年石嘴山在水位1087.49m和1091m时的断面面积分别减少了271m2和293m2，三湖河口在水位1019.13m和1020m时的断面面积分别减少了709m2和917m2。

3.3 平滩流量降低

过水面积的减小，使得平滩流量降低。20世纪90年代以前，巴彦高勒平滩流量变化在4000～5000m3/s之间，三湖河口在3000～5000m3/s之间；20世纪90年代以来平滩流量持续减少，到2004年在1000m3/s左右，部分河段700m3/s即开始漫滩。昭君坟站平滩流量1974—1988年在2200～3200m3/s，到1995年仅约为1400m3/s。

3.4 同流量水位抬升

河道淤积使得同流量水位抬升，加重了防洪负担。1986年10月上游龙羊峡水库运用以来至2010年，巴彦高勒—昭君坟2000m3/s同流量水位升高1.35～1.72m。同水位过流量减少，如：水位在1050.5m时，1985年的过流量为2500m3/s,而2002年的过流量仅为200m3/s左右。

4 主要结论

1986年龙羊峡水库运用后调节径流泥沙，改变了出库流量过程，使得进入黄河宁蒙河段流量大于2000m3/s的洪水很少出现，小流量持续时间延长，汛期水量大幅度减少。水沙变化导致黄河宁蒙河段冲淤演变也发生了相应变化，1986年后，黄河宁蒙河段同流量水位抬升，河床持续抬高，主河槽淤积萎缩，平滩流量减小，输沙能力降低，造成小洪水漫滩、凌汛灾情严重等，这些新问题是长期水量枯、流量小的必然结果，也进一步说明了水库运用对下游干流河道带来的负面影响。从河流健康的意义出发，流域水资源的开发必须兼顾流域防洪、防凌等河流输水排沙的基本功能，需要科学的调控洪水，建立完善的水沙调控体系，推进流域水沙一体化管理。

[1] 胡春宏.黄河水沙过程变异及河道的复杂响应[M].北京：科学出版社,2005.

[2] 胡春宏,陈绪坚,陈建国.黄河水沙空间分布及其变化过程研究[J].水利学报,2008,39(5)：518-527.

[3] 张原峰,刘晓燕,张晓华.黄河下游中常洪水调控指标[J].泥沙研究,2006(6)：1-5.

EvolutioncharacteristicsoferosionanddepositioninYellowRiverNingmengsectionundertheconditionofwatersandchanges

ZHANG Baoli1, LU Shuhui2, ZHANG Zhihao3

(1.XiaokaiRiverYellowRiverDiversionIrrigationAdministration,Binzhou256600,China; 2.YellowRiverEstuaryManagementBeraau,Dongying257091,China; 3.ChinaWaterConservancyandHydropowerScientificResearchInstitute,Beijing100048,China)

The measured data analysis method is adopted for studying the evolution characteristics of erosion and deposition in Yellow River Ningmeng section under the condition of water sand change. The research results show that after Longyangxia Reservoir was utilized in 1986, runoff sediment was adjusted, the reservoir outgoing flow process is changed, therefore the annual average water sand was prominently reduced in Yellow River Ningmeng section. Annual distribution was changed, and the flood peak flow is greatly reduced. Water sand change increases the water level with the same flow in Yellow River Ningmeng section. The riverbed is increased continuously. Main river channel sedimentation shrinks, the flow ability is reduced. It is obvious that the reservoir utilization can bring negative influence on downstream trunk river sedimentation evolution.

water sand change; Ningmeng section; evolution of erosion and deposition; full-channel discharge

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.011.019

国家十三五重点研发计划重点专项(2016YFC0402408);国家自然科学基金项目(L1624052)

TV211.1

A

2096-0131(2017)011-0079-02