小浪底水库运用前后黄河下游河道冲淤特征分析

韩小军，朱莉莉

（1．山东省滨州市小开河引黄灌溉管理局，山东 滨州 256600；2.黄河上中游管理局，陕西 西安 710021）

小浪底水库运用前后黄河下游河道冲淤特征分析

韩小军1，朱莉莉2

（1．山东省滨州市小开河引黄灌溉管理局，山东 滨州 256600；2.黄河上中游管理局，陕西 西安 710021）

采用实测资料分析和对比分析相结合的方法，研究小浪底水库运用前后黄河下游河道冲淤特征。研究结果表明：黄河下游水沙呈减小趋势，小浪底水库运用后，水量年内分配首次发生改变，汛期来水量比重小于非汛期；小浪底水库运用前，黄河下游河道整体呈淤积状态，小浪底水库运用后，黄河下游保持相对稳定的冲刷；小浪底水库运用前，黄河下游河道过流断面减小，主槽萎缩，小浪底水库运用后，河道断面以冲深下切为主，下游持续冲刷有助于中水河槽塑造。

黄河下游；小浪底水库；河道冲淤；调水调沙

Abstract:The article is based on the practiced data and comparative analysis combination method and studies the scouring and silting characteristics of the lower reaches of the Yellow River before and after the application of Xiaolangdi Reservoir.The results show that the water and sediment in the lower reaches of the Yellow River are decreasing,after Xiaolangdi Reservoirused,and the distribution of water is changed for the first time yearly,the proportion of the water in the flood season is less than that in the non-flood season.Before and after the Xiaolangdi Reservoir used,for the channel status,from the whole deposition inthe lower reaches of the Yellow River tobeingthe relatively stable erosion.For river section,the cross-section ofthe lower reaches of the Yellow Riverreduced and the main channel receded firstly,then the river section mainly deep-down cut,the downstreamcontinued erosion tohelp the water channel shape.

Keywords:The lower reaches of the Yellow River,Xiaolangdi Reservoir,the Channel erosion and water and sediment regulation

0 前言

黄河水沙条件主要受自然降雨、工程建设、人类活动等因素影响。建国后至二十世纪九十年代初，黄河干流先后修建了三门峡、刘家峡、龙羊峡等大中型水利枢纽工程，极大地改变了黄河的天然水沙过程，也对水库下游河道演变造成了不同程度的影响。基于实测水沙及断面资料，众多学者针对水库运用后黄河下游水沙变化及河道冲淤调整规律进行了研究，例如，胡春宏等[1]研究了三门峡水库不同运用时期黄河下游水沙过程的变异特征，探讨了下游河道断面形态调整过程及其与来水量之间的响应关系。1999年10月后，小浪底水库的投入运用，改变了进入黄河下游的水沙条件，导致黄河下游防洪形势发生了相应变化，研究小浪底水库运用初期的黄河下游河床冲淤演变特征，可以及时掌控小浪底水库运用后的防洪形势，不断完善小浪底水库运用方式，是进一步开展黄河治理和开发的基础[2]。本文在对比分析小浪底水库运用前后黄河下游水沙变化特征的基础上，研究了小浪底水库运用前后黄河下游河道冲淤调整特征，试图为小浪底水库运用后的下游河道治理提供科技支撑。

1 小浪底水库运用前后黄河下游水沙变化特征

1.1 年际水沙变化特征

黄河下游花园口、高村、艾山和利津四个主要水文站的水沙年际变化趋势较为接近，水沙量年际变化基本同步，下面以花园口为代表站进行水沙变化特征的讨论。小浪底水库运用前1950～1999年，花园口站水沙量总体呈减小趋势，且年际变化幅度大、波动明显。花园口站1986～1999年多年平均来水量及来沙量分别为276.3亿m3和6.8亿t，较1950～1985年分别降低39.4%和43.8%。自1999年10月小浪底水库运用后，花园口站2000～2015年多年平均来水量及来沙量分别为254.6亿m3和0.9亿t，较1986～1999年时段分别降低7.9%和86.8%。由此可见，与小浪底水库运用前15年相比，小浪底水库运用后的来水量略有减小，而来沙量大幅度减小[3]。

1.2 水沙年内分配变化特征

小浪底水库运用前1950～1999年，花园口站汛期水沙量总体呈减小趋势，汛期水沙量占全年比重总体大于非汛期。花园口站1986～1999年汛期水量和沙量分别占全年的47.4%和84.7%，较1950～1985年时段分别降低11.7%和增加1.3%，汛期水量下降较为明显。小浪底水库运用后，花园口站2000～2015年汛期水量和沙量占全年的比例为37.5%和70.0%，较1986～1999年时段汛期水沙占比均有明显降低，且非汛期来水量明显大于汛期。由此可见，小浪底水库运用后水量年内分配首次发生改变，汛期来水量比重小于非汛期；来沙量在水库运用后明显减小，但仍主要集中在汛期输送[4]。

2 小浪底水库运用前后黄河下游河道冲淤变化特征

2.1 冲淤年际变化特征

小浪底水库运用前1950～1999年，存在两个明显的冲刷时段，其中1961～1964年共冲刷21.621亿m3，1981～1985年共冲刷5.195亿m3。同时，除了1974、1976、1993年间歇性冲刷，其余年份河道均发生淤积，淤积最为严重的年份有1970、1977、1965年，分别淤积7.756亿m3、5.754亿m3、5.395亿m3。自1950～1999年，黄河下游从铁谢至利津河段泥沙淤积量达57.04亿m3。自1999年10月小浪底水库运用后，黄河下游均保持相对稳定的冲刷，2000～2015年下游河道累计冲刷量达18.95亿m3。

从冲淤沿程分布来看，黄河下游沿程冲淤变化表现为上段幅度大、中段与下段幅度较小的特点。高村以上游荡性河段冲淤强烈，高村以下过渡及弯曲河段冲淤较少。如1986～1999年，黄河下游发生全河性淤积，其中淤积主要发生在高村以上的游荡性河段，该河段共淤积15.381亿m3，占总淤积量的67.17%。小浪底水库运用后，2000～2015年黄河下游发生全河性冲刷，高村以上游荡性河段共冲刷泥沙14.009亿m3，占整个下游总冲刷量的73.92%。

2.2 冲淤年内分配变化特征

小浪底水库运用前，1961～1964年下游河道基本呈全年冲刷，汛期冲刷占全年的84.78%；1965～1973年下游河道基本呈全年淤积，汛期淤积占全年的70.18%；1974～1999年，下游河道冲淤总体上表现为“汛期淤积，非汛期冲刷”，其中1974～1985年汛期共淤积6.079亿m3，非汛期共冲刷3.245亿m3，1986～1999年汛期共淤积30.544亿m3，非汛期共冲刷7.647亿m3，冲淤仍主要集中在高村以上的游荡性河段[5]。

小浪底水库运用后，2000～2015年汛期共冲刷12.3亿m3，非汛期共冲刷6.4亿m3，分别占全年的65.78%和24.2%。虽然汛期来水量仅占全年的37%，但冲刷量却占全年的66%，主要原因是汛期洪峰流量大，仍具有较大的水流挟沙力。从冲淤沿程来看，游荡段汛期与非汛期冲刷量基本相当，过渡段汛期冲刷量（2.4亿m3）远大于非汛期冲刷量（0.3亿m3），弯曲段汛期冲刷量达到3.4亿m3，非汛期则表现为淤积，淤积量约为0.8亿m3。

2.3 调水调沙期间冲淤特征

小浪底水库蓄水运用引起的河道冲刷，主要包括汛期洪水冲刷、非洪水(汛期和非汛期)冲刷及调水调沙引起的冲刷[6]。自1999年10月小浪底水库运用以来，2002～2015年已累计进行了19次调水调沙。分析实测资料可知，2002～2009年调水调沙期间冲刷量相对于全年冲淤量的比重较大，冲淤效率高，而2009～2015年，调水调沙期间的冲淤效率明显降低。

小浪底水库运用以来19次调水调沙过程中，进入下游的水量和沙量分别为685.82亿m3和6.2439亿t，总冲刷量为3.8873亿t。2002～2015年黄河下游总冲刷量为17.791亿t，调水调沙期间仅占21.85%，因而在小浪底水库运用后，调水调沙期间形成的冲刷并不是黄河下游冲刷的主体。

3 小浪底水库运用前后黄河下游河道断面变化特征

3.1 游荡段断面变化特征

一般而言，河道断面特征参数包含平滩河宽、平滩水深、平滩面积和宽深比等主要参数。取花园口水文站断面作为代表性断面，分析小浪底水库运用前后黄河下游游荡型河段断面变化特征。花园口断面平滩河宽从1964到1999年变化显著，由4202 m降低到3012 m，平滩水深由3.28 m降低至0.98 m。平滩面积从1964到1999年降低显著，由13768.95 m2降低到2940 m2，宽深比由19.76增加至56.01。在小浪底水库运用后，相比较于1999年，花园口断面平滩河宽在2015年降低至2501 m，平滩水深增加到2.2 m。平滩面积在2015年增加至5571 m2，宽深比减小至22.4。上述数据表明，小浪底水库运用后，黄河下游游荡型河段以冲深为主，过流面积大幅度增大，断面形态朝窄深方向调整，这些对黄河下游游荡型河段塑造主槽、归顺河势十分有利[7]。

3.2 过渡段断面变化特征

取高村水文站断面作为代表性断面，分析小浪底水库运用前后黄河下游过渡型河段断面变化特征。高村断面平滩河宽从1964到1999年变化显著，由1451.91 m降低到630.92 m，平滩水深也有一定降低，由3.79 m降低至1.62 m。平滩面积从1964到1999年显著降低，由5509.67 m2降低到1023.74 m2，宽深比由10.05增加至15.51。在小浪底水库运用后，相比较于1999年，高村断面平滩河宽在2015年降低至1275 m，平滩水深增加到3.85 m。平滩面积在2015年增加至4190 m2，宽深比减小至9.3。上述数据表明，小浪底水库运用后，黄河下游过渡型河段冲深幅度较大，过流面积显著增大，断面形态变得窄深，输水输沙能力明显增强。

3.3 弯曲段断面变化特征

取利津水文站断面作为代表性断面，分析小浪底水库运用前后黄河下游弯曲型河段断面变化特征。利津断面平滩河宽从1964到1999年变化不大，由556.76 m降低到367.39 m，平滩水深也有一定降低，由4.1 m降低至3.15 m。平滩面积从1964到1999年明显减小，由2281.92 m2降低到1157.60 m2，宽深比由5.76增加至6.08。在小浪底水库运用后，相比较于1999年，利津断面平滩河宽在2015年增加至428 m，平滩水深增加到4.1 m。平滩面积在2015年增加至1752 m2，宽深比减小至5.05。上述数据表明，小浪底水库运用后，黄河下游弯曲型河段在冲深的同时还有所冲宽，过流面积明显增大，断面形态变得更加窄深，极大的增加了黄河下游弯曲型河段输送泥沙入海的能力。

4 主要结论

（1）小浪底水库运用前，黄河下游水沙量总体呈减小趋势，且年际变化幅度大、波动明显。小浪底水库运用后，来水量较1986～1999年变化不大，而来沙量显著减小；水量年内分配首次发生改变，汛期来水量比重小于非汛期，而输沙仍主要发生在汛期。

（2）小浪底水库运用前，黄河下游河道整体呈淤积状态。小浪底水库运用后，黄河下游保持相对稳定的冲刷，并以高村以上河段为主；2009年前冲刷效率较高，之后冲刷效率明显降低；19次调水调沙冲刷量仅占同期黄河下游总冲刷量的21.85%，并不是黄河下游冲刷的主体。

（3）小浪底水库运用前，黄河下游河道断面变化的总体趋势是河道淤积，过流断面减小，主槽萎缩。小浪底水库运用后，相比较于1999年，各典型河段断面均以冲深下切为主，黄河下游持续冲刷有助于河道断面中水河槽塑造。

[1]胡春宏，陈建国，郭庆超.三门峡水库淤积与潼关高程[M].科学出版社，2008.

[2]张晓华，尚红霞等.小浪底水库运用以来黄河下游冲淤调整特点[J].人民黄河,2006,28(4):22-23.

[3]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.

[4]陈建国，等.论小浪底水库近期调水调沙在黄河下游河道冲刷中的作用[J].泥沙研究，2009(3):1-7.

[5]夏军强，李洁等.小浪底水库运用后黄河下游河床调整规律[J].人民黄河，2016,38(10):49-55.

[6]韩巧兰，等.小浪底水库运用初期黄河下游河道冲淤变化预估分析[J].泥沙研究，2006(3):35-39.

[7]潘贤娣，李勇，张晓华，等著.三门峡水库修建后黄河下游河床演变[M].郑州：黄河水利出版社，2006.

Analysis on the Channel Scouring and Deposition Characteristics in the lowerreachesoftheYellowRiverbeforeandafterXiaolangdiReservoirUsed

Han Xiaojun,Zhu Lili

（1.Xiaokai river YellowRiver irrigation management bureau inBinzhou CityofShandongProvinceBinzhou 256600,Shandong 2.The management bureau ofthe upper and middle reaches ofthe YellowRiver Xi’an 710021 Shaanxi）

TV147

B

1673-9000（2017）05-0001-02

2017-05-04

国家十三五重点研发计划重点专项（2016YFC0402408）；国家自然科学基金面上项目（51679260）。

韩小军（1976-），男，山东滨州人，工程师，主要从事农田水利建设与管理。

张治昊（1974-），男，山东文登人，高级工程师，主要从事水力学及河流动力学研究。