黄河宁蒙河道萎缩演变特征与治理措施建议

卢书慧 ，张旭东 ，朱莉莉 ，张 娜，陈声建

黄河宁蒙河道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，宁蒙河道演变出现新问题：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]。由于黄河流域水量的普遍偏枯，在冲积性河段均不同程度的出现了河槽萎缩，而对龙羊峡水库运用以来宁蒙河道的淤积状况、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[2]。本文在分析黄河宁蒙河道水沙变化的基础上，研究了黄河宁蒙河道萎缩演变特征，提出黄河宁蒙河道萎缩治理措施建议，试图为维持黄河宁蒙河道健康生命提供科技支撑。

1 黄河宁蒙河道水沙变化

1.1 年际水沙变化

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%，汛期沙量0.910亿t，较多年均值相应减少43.2%。

1986年龙羊峡水库运用后，1987～2015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，年均沙量只有0.809亿t，较多年平均值减少56.3%，汛期沙量0.630亿t，较多年均值相应减少60.7%。

1.2 年内分配变化

1969～1986年下河沿站汛期水量占全年的比例为53.0%，汛期沙量占全年的比例为83.6%，均小于建库前多年平均情况；1987～2015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月～10月份水量显著减少，其他月份水量增加，调整的结果5月～10月各月水量接近，平均为26亿m3，年内月水量最大最小相差2.4倍，而1968年以前的多年平均最大最小相差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月份次之；而11月～12月和1月～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[3]。

1.3 洪水特征变化

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。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。1987～2015 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。1987～2015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。

2 黄河宁蒙河道萎缩演变特征

2.1 河道淤积加重

天然情况下，宁蒙河道处于缓慢抬升之趋势，多年平均淤积厚度在0.01～0.02m左右。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，尤以内蒙河段最为严重[4]。例如，1987～2015年内蒙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1987～2015年的87%。

2.2 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左右，而1986～2015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2015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1986~2015年石嘴山断面面积在水位1087.49m和1091m时分别减少271m2和293m2，三湖河口在水位1019.13 m和1020m时分别减少709m2和917m2。

2.3 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2015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2015年仅约为1400m3/s。

2.4 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2015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2015年的过流量仅为200m3/s左右[5]。

3 黄河宁蒙河道萎缩治理措施建议

3.1 加大上游多沙支流治理力度

黄河上游具有水沙异源的特性，水主要来自兰州以上，泥沙主要来自支流。发生特大暴雨时，形成洪峰高、洪量小、高含沙量的洪水，汇入黄河后易造成干流淤积，堵塞河道，如西柳沟发生大洪水时就曾多次淤塞黄河，造成严重灾害，特别是祖厉河、清水河等支流发生大洪水时，一次洪水的泥沙量多达几千万吨，所以，支流来沙是宁蒙河道淤积萎缩的一个主要原因。自刘家峡、龙羊峡水库修建后，支流来沙更加重了河道淤积萎缩，增加河道淤堵的机遇，因此，应加大多沙支流的水土保持治理力度，减少支流入黄沙量。

3.2 保障一定规模的输沙水量

要想维持河流健康，就必须要保障一定的水量来塑造河床。如果长期流量过小，就会引起河槽萎缩，生命力退缩。黄河上游汛期洪水基流与中游高含沙洪水遭遇后，对高含沙洪水起到了稀释作用，是自然状态下黄河自身的一种水沙调节机制。这种调节使宁蒙河道维持了较适宜的水沙搭配关系，从而形成能够满足输水输沙要求的河床形态。因此，协调黄河上游水库，在兼顾非汛期防凌、灌溉、发电的同时，适当调节径流年内分配，保障宁蒙河道一定的输沙水量，对于防止河槽萎缩不仅是有利的也是必需的[6]。

3.3 开展龙刘水库调水调沙运用

为治理宁蒙河道淤积萎缩现状，应充分利用龙羊峡、刘家峡水库调节作用，尽快开展龙羊峡、刘家峡水库调水调沙运用。运用时段应尽量选择在各支流暴雨洪水出现机遇相对较多的时段，以改善进入宁蒙河道的水沙关系，减轻宁蒙河道的淤积萎缩。经过综合分析，推荐的调水调沙运用时段如下：以水流从龙羊峡传播到龙门站15天推算龙门站的相应时间；运用历时10天时，起止时间为7月29日～8月7日；运用历时15天时，起止时间为7月28日～8月11日；运用历时20天时，起止时间为7月23日～8月11日。

4 结论

1986年龙羊峡水库运用后，改变了出库的水沙过程，使得进入黄河上游宁蒙河道的年均水沙明显减少，年内分配发生变化，洪峰流量大幅度减小。水沙的剧烈变化导致宁蒙河道严重淤积萎缩，主要表现为同流量水位抬升，河床持续抬高，过流面积减小，平滩流量降低。为缓解黄河上游宁蒙河道淤积萎缩现状，建议加大黄河上游多沙支流治理力度，减少支流入黄沙量、保障宁蒙河道一定规模的输沙水量、尽快开展龙羊峡、刘家峡水库调水调沙运用。

[1]胡春宏，等著.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]侯素珍，常温花等.宁蒙河道水沙变化及河床演变分析[R].黄河水利科学研究院，2006.

[3]张晓华，郑艳爽等.宁蒙河道冲淤规律及影响因素分析[R].黄河水利科学研究院，2007.

[4]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.

[5]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.

[6]胡春宏，陈建国，王崇浩，董占地.黄河宁蒙河道输沙用水分析[R].中国水利水电科学研究院，2012.