黄河宁蒙河段近期水沙特性及冲淤过程研究

岳志春，苑希民，田福昌，张红武



黄河宁蒙河段近期水沙特性及冲淤过程研究

岳志春1, 2，苑希民1，田福昌1，张红武3

(1. 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072；2. 宁夏防汛抗旱指挥部办公室，银川 750001；3. 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 100084)

针对宁蒙河段近期水沙问题，以水力学及河流泥沙动力学为基础，研究河道水沙变化后河道冲淤临界指标．利用1952—2012年黄河宁蒙河段各水文站点实测资料，系统分析了河段水沙变化特性，点绘出河段汛期单位水量冲淤量与来沙系数关系，计算了不同河段河道临界冲淤条件．结果表明：宁夏下河沿-青铜峡河段河道基本能维持冲淤平衡，青铜峡-石嘴山河段河道呈微淤趋势，石嘴山-巴彦高勒河段冲淤调整量不大，内蒙三湖河口-头道拐河段随着进口流量的增加冲淤效率呈现淤积少—淤积多—淤积少—冲刷的变化特点；当平均流量小于1000m³/s时，宁蒙河道发生淤积，随着流量的增大，宁蒙河道处于冲刷的状态；当进口站含沙量小于7kg/m³时，宁蒙河段基本表现为冲刷状态，当含沙量大于7kg/m³时，宁夏青铜峡至石嘴山河段汛期冲淤平衡临界来沙系数为0.0034kg·s/m6，内蒙古巴彦高勒至头道拐河段汛期临界来沙系数为0.0045kg·s/m6，内蒙河道河道汛期冲淤平衡临界来沙系数大于宁夏河道．

水库联调；水沙特性；冲淤；临界来沙系数

1986年，龙刘两库联调以来，一定程度上改变了黄河宁蒙河段河道天然水流过程，水库下游水沙量年内分配发生了变化，汛期洪峰继续削减，枯水流量历时延长，非汛期水量增加主要发生在12月到次年3月，致使宁蒙河道淤积萎缩、防洪防凌问题凸显[1-3]．

近些年来，很多学者对宁蒙河段水沙进行了大量的研究．姚文艺等[4]利用龙羊峡、刘家峡水库出库水沙定位资料，基于河流动力学原理，分析了水库运用对径流泥沙过程的调节作用极其影响，表明水库运用对水沙关系动力学机制的影响主要归因于重新调整了挟沙水流的平衡条件，实现挟沙水流的平稳状态，使水沙关系发生相应变化．李子文等[5]分析了2012年洪水水沙特征，通过计算推移质输沙量和比较断面河底变化，探讨了粗泥沙对河底调整的影响，表明2012年内蒙古河道洪水造成粗泥沙在上游段冲刷、下游段淤积，固定低水位下过流断面存在涨冲落淤的规律．李二辉等[6]应用Mann-Kendall秩次相关检验，流量历时曲线法、双累积曲线法等方法对黄河干流陕县站和河口镇站1919—2010年径流量演变过程进行了分析，区域面平均降水量趋势性变化不显著，而上游(河口镇站以上)及中游(河口镇-陕县)年径流量自1985年以来呈显著减少趋势，中游径流量的降幅高于上游．黄河径流量变化具有明显阶段性，上游和中游径流量变化都经历了枯水期—丰水期—枯水期3个时期．董占地等[7]采用了黄河上游宁蒙河段各水文站1965—2004年实测资料，详细分析了宁蒙河段河道横断面形态变化过程及其与来水来沙的响应关系，表明宁蒙河段各典型断面具有平滩面积逐年减小和平滩宽深比逐年增加的趋势，且平滩面积均随年水量的增加呈增加趋势．林秀芝等[8]分析了黄河内蒙古巴彦高勒-三湖河口(巴-三)和三湖河口-头道拐(三-头)河段洪水期冲淤变化与水沙组合因子的响应关系，结果表明两河段洪水期单位水量冲淤量与来沙系数的相关关系最密切．张厚军等[9]分析了1973—2005年宁蒙河段汛期场次洪水的冲淤特性、冲淤效率与下河沿断面水沙量之间的关系．冉大川等[10]根据1950—2010年水沙实测资料，通过构建非线性响应模型，辨识了水沙变化主导驱动因子，定量评估了多因子对黄河上游头道拐水沙变化的贡献率，结果表明今后兰州以上径流变化和兰州至头道拐区间主要支流来沙变化两大自然因素将是头道拐水沙变化的主导因子；灌区引水和支流水土保持综合治理减沙对头道拐水沙变化的贡献率将居主导地位．吴保生等[11]不同角度对来沙系数的物理意义进行了探讨．史红玲等[12]利用黄河干流主要水文站近60年来的实测年径流量及年输沙量资料，采用M-K秩相关检验法及秩和检验法研究了黄河主要水文站来水量和来沙量的变化趋势及其发生跳跃的年份．凌虹霞等[13]通过对黄河宁夏河段下河沿等3个水文站近60年来实测水文泥沙资料的分析，运用统计分析方法，研究了黄河宁夏河段水沙变化特性以及河道冲淤情况．

综上所述，各学者对宁蒙河段河床冲淤演变进行了大量的研究，但有关宁蒙河道水沙变化后河道冲淤过程及临界指标研究较少．本文利用1952—2012年黄河各水文站点实测资料，以水力学及河流泥沙动力学为基础，系统分析了河段水沙变化特性，计算不同河段河道临界冲淤条件，以期为大型水库调节水沙过程提供技术支撑．

1 研究区概况

黄河宁蒙河段自宁夏中卫市南长滩入境，至内蒙古托克托下游出境(如图1所示)，全长为1149.6km，约占黄河总长的1/5，属于黄河上游的下段. 受两岸地形控制，形成峡谷河段与宽河段．根据河道形态和冲淤变化特征，宁夏段分下河沿-青铜峡(下-青)和青铜峡-石嘴山(青-石)两个河段[14-15]．内蒙段分石嘴山-巴彦高勒(石-巴)、巴彦高勒-三湖河口、三湖河口-昭君坟、昭君坟-头道拐河段，天然情况下，宁蒙河道有缓慢抬升的趋势．

图1  黄河宁蒙河段示意

2 河段冲淤特点

从河段地理位置和条件看，下河沿-青铜峡河段比降大，长时期河道基本能维持冲淤平衡，如表1所示，青铜峡-石嘴山河段河道基本呈微淤趋势；石嘴山-巴彦高勒段峡谷居多，虽然有风沙加入，冲淤调整量也不大．水库下游的青铜峡-石嘴山和巴彦高勒-三湖河口河段有水库下泄清水之利，以及河段靠上水流挟沙能力富余等因素，也在年内一定时期保持冲刷状态，而处于河道最下段的三湖河口-头道拐河段来水泥沙多趋于饱和、河道比降小，更易于淤积[16].

表1  宁蒙河道1952—2012年年均冲淤量年内分布 108t

Tab.1  Annual distribution of annual amount of scouring and siltation in the Ningxia-Inner Mongolia reach from 1952 to 2012

注：正方向表示淤积；负方向表示冲刷．

从河段的输沙特点来看，河段存在一定的输沙能力，经过上游河段的调整，进入该河段的水沙搭配相对稳定(如图2所示)．由统计的河段非漫滩洪水的冲淤情况可见，该河段冲刷的临界水沙条件大致在洪水期平均流量2000m³/s以上、含沙量在10kg/m³以下．从宁蒙河道各河段在低含沙量条件下各流量级的冲淤调整规律可见，三湖河口-头道拐河段随着进口(下河沿＋清水河)流量的增加冲淤效率呈现淤积少—淤积多—淤积少—冲刷的变化特点，500～1000m³/s正是淤积效率最高的流量级，这是低含沙量小流量水流从下河沿-头道拐近1000km河段内的正常演变，即存在“上冲下淤”的调整形式，在三湖河口以上冲刷的泥沙小流量无法挟带出头道拐，在河段尾部段三湖河口-头道拐淤积(如图3所示)．

从河段分时段来看，1986年，龙羊峡、刘家峡联调下，下河沿站作为黄河干流进入宁蒙河段水沙量控制站，1952—1968年(运用年)，汛期水量占全年比例为61.8%，汛期沙量占全年比例为87.1%，汛期平均含沙量为8.9kg/m³，汛期来沙系数为0.0057kg·s/m6；1969—1986年，汛期水量占全年比例为53.1%，汛期沙量占全年比例为83.6%，汛期平均含沙量为5.3kg/m³，汛期来沙系数为0.0042kg·s/m6；1987—2012年，汛期水量占全年比例为42.7%，汛期沙量占全年比例为77.9%，汛期平均含沙量为4.7kg/m³，汛期来沙系数为0.0057kg·s/m6．巴彦高勒站为黄河干流进入内蒙河段水沙量控制站，1952—1968年(运用年)，汛期水量占全年比例为62.9%，汛期沙量占全年比例为84.6%，汛期平均含沙量为9.1kg/m³，汛期来沙系数为0.0068kg·s/m6；1969—1986年，汛期水量占全年比例为53.0%，汛期沙量占全年比例为75.6%，汛期平均含沙量为5.1kg/m³，汛期来沙系数为0.0054kg·s/m6；1987—2012年，汛期水量占全年比例为38.1%，汛期沙量占全年比例为57.2%，汛期平均含沙量为5.6kg/m³，汛期来沙系数为0.0121kg·s/m6．

图2  宁蒙河道代表站水沙搭配

图3  低含沙量条件下分河段各流量级冲淤效率

由此可见，1987年以来，宁蒙河段汛期水、沙量占全年比例均大幅度减小，虽然汛期平均含沙量变化不大，但是由于来水少，平均流量小，导致来沙系数增大明显，特别是巴彦高勒站来沙系数增大1倍，水沙关系恶化，这也是巴彦高勒至头道拐河段主槽大量淤积的主要原因之一．

3  不同水沙条件下河道冲淤特性

3.1 不同量级流量冲淤特性

通过对宁蒙河道非漫滩洪水不同流量、不同含沙量的洪水冲淤资料分析，河道冲淤与水流条件关系非常密切，在来沙条件相同的条件下，河道冲刷量随着平均流量的增大而增大，如表2所示．

在平均流量小于1000m³/s时，宁蒙河道基本上呈淤积状态，如图4所示，随着平均流量增大到1000～1500m³/s时，在含沙量小于7kg/m³时，宁蒙河道长河段发生冲刷，河道场次洪水平均冲刷0.035×108t，主要集中在宁夏下河沿-石嘴山河段，场次洪水平均冲刷量为0.03×108t，内蒙古石嘴山-头道拐河段呈微冲状态，场次洪水平均冲刷量为0.005×108t，如图5所示．

图4 洪水期平均流量小于1000m3/s时河段冲淤量对比

图5 洪水期平均流量1000～1500m3/s时河段冲淤量对比

当平均流量在1500～2000m³/s时，该流量级下宁蒙河段场次洪水冲刷量有所增大，场次洪水平均增大到0.139×108t，冲刷仍主要集中在宁夏河段，平均冲刷量为0.089×108t，其中下河沿-青铜峡、青铜峡-石嘴山场次洪水平均冲刷量分别为0.036×108t和0.052×108t．内蒙古河段该流量级也是冲刷的，场次洪水冲刷量值为0.05×108t，冲刷主要集中在巴彦高勒-三湖河口河段，平均冲刷量为0.049×108t，三湖河口-头道拐河段场次洪水平均冲刷量为0.016×108t，如图6所示．

表2  宁蒙河道不同流量级条件下不同含沙量级的洪水冲淤情况

Tab.2  Flood scouring and siltation situation of different sediment concentration levels under different flow levels in the Ningxia-Inner Mongolia reach

注：正方向表示淤积；负方向表示冲刷．

图6 洪水期平均流量1500～2000m3/s时河段冲淤量 对比

当平均流量在2000～2500m³/s时，宁蒙河道长河段场次洪水冲刷量增大到0.245×108t，且冲刷主要集中在石嘴山-头道拐河段，平均冲刷量为0.139×108t，宁夏河段场次洪水平均冲刷量为0.105×108t．该流量级洪水条件下，宁蒙河道下河沿-青铜峡、青铜峡-石嘴山、石嘴山-巴彦高勒、巴彦高勒-三湖河口和三湖河口-头道拐等河段均发生冲刷，如图7所示．

图7 洪水期平均流量2000～2500m3/s时河段冲淤量对比

当平均流量大于2500m³/s时，宁蒙河道场次洪水冲刷量略有增大，达0.253×108t，其中宁夏河段、内蒙古河段均为冲刷，平均冲刷量分别为0.113×108t和0.140×108t，如图8所示．

分析可看出，对于来沙含沙量级在7～10kg/m3时，在流量小于2500m3/s时，宁夏河道都是处于淤积状态；而当流量大于2500m3/s时，内蒙古河段呈冲刷状态，场次洪水平均冲刷量为0.205×108t；含沙量大于10kg/m3时，宁蒙河道各流量级都是淤积的[17]，由于河道发生淤滩刷槽，虽然场次洪水呈淤积状态，但淤积发生在滩地，冲刷主槽对行洪极为有利．

图8 洪水期平均流量大于2500m3/s时河段冲淤量对比

3.2  不同量级含沙量冲淤特性

宁蒙河段洪水冲淤不仅与来水条件有关，而且与来沙条件关系密切[17]．以含沙量表征来沙条件的指标，以洪水期平均流量大小代表水流条件，统计宁蒙河道非漫滩洪水河道冲淤量．结果表明：宁蒙河段当进口站(下河沿＋清水河＋苦水河＋十大孔兑)含沙量小于7kg/m³时，宁蒙河段发生冲刷，并且随着洪水期平均流量的增加，冲刷量明显增大；当含沙量大于7kg/m³时，宁蒙河段发生淤积，并且随着含沙量的增大，河道淤积量明显增大；在相同含沙量条件下，随着平均流量的增加，淤积量有所减小，如含沙量为7～10kg/m³的洪水，当流量为1000～1500m³/s时，宁蒙河段场次洪水淤积量为0.057×108t；随着流量增大到2000～2500m³/s时，河道淤积量有所减少，平均冲刷0.026×108t；当流量大于2500m³/s时，场次洪水平均淤积量仅为0.067×108t．

从宁蒙河段场次洪水冲淤量与进口含沙量的关系图可以看出，随着洪水期平均含沙量的增加，宁蒙河道由冲刷逐渐转为淤积，如图9所示．当洪水平均含沙量小于7kg/m³时，宁蒙河段表现为冲刷，当洪水平均含沙量大于7kg/m³时，宁蒙河段表现为淤积．场次洪水临界来沙系数在0.0035～0.0046kg·s/m6之间．

图9  宁蒙河段洪水期河道冲淤量与含沙量关系

4 汛期河道冲淤量与来沙系数关系

宁蒙河道经受了不同水沙条件下的冲淤演变，据长时段1952—2012年实测资料，考虑区间主要支流和引水引沙及风沙等因子[18]，其中宁夏河段下河沿-石嘴山河段支流包括清水河(泉眼山)、苦水河(郭家桥)、红柳沟(鸣沙洲)；引水渠主要包括秦渠(青铜峡)、汉渠(青铜峡)、唐徕渠(青铜峡)站，内蒙古河道主要支流为毛不拉沟(图格日格)、西柳沟(龙头拐)、罕台川(红塔沟)，引水渠主要有巴彦高勒总干渠、沈乌干渠、南干渠[19]．

4.1 宁夏河道汛期冲淤量与水沙系数关系

根据以上站点资料，点绘出下河沿-青铜峡段汛期单位水量冲淤量与来沙系数关系，如图10所示，图10(a)为不考虑区间水沙量得到的结果，图10(b)为考虑区间水沙量得到的结果．

图10  下河沿-青铜峡河段汛期冲淤量与来沙系数的关系

可以看出，两种情况下汛期冲淤量与来沙系数数据点较为散乱，两者之间没有明显的规律性，主要原因为青铜峡水库位于该河段内，对该河段的冲淤有明显的调节作用．

同理，点绘出青铜峡-石嘴山河段汛期单位水量冲淤量与来沙系数的关系，如图11所示．

图11 青铜峡-石嘴山河段汛期冲淤量与来沙系数关系

可知，汛期单位水量淤积量与来沙系数之间存在一定的相关关系，单位水量冲淤量随来沙系数的增大而增大，而当来沙系数较小时还可能发生冲刷，单位水量冲淤量与来沙系数的相关关系式如下．

同理，下河沿-石嘴山河段汛期单位水量冲淤量与来沙系数的相关关系如图12所示，关系式如下．

不考虑区间入汇水沙、不冲不淤时的临界来沙系数为0.0026kg·s/m6，即当来流量为1000m3/s时，来流含沙量大于2.6kg/m3则河道淤积，反之则河道冲刷；考虑区间入汇水沙、不冲不淤时的临界来沙系数为0.0034kg·s/m6，即当来流量为1000m3/s时，来流含沙量大于3.4kg/m3则河道淤积，反之则河道冲刷．比较两式可以看出，采用考虑区间入汇水沙条件所得参数的回归式(4)，较采用不考虑区间入汇水沙条件所得参数的回归式(3)的精度略高．

图12 下河沿-石嘴山河段汛期冲淤量与来沙系数关系

4.2 内蒙古河道汛期冲淤量与水沙系数关系

巴彦高勒-三湖河口河段汛期单位水量冲淤量与来沙系数的相关关系式如下，如图13所示．

可得不考虑区间入汇水沙临界来沙系数为0.0049kg·s/m6，当来流量为1000m3/s时，来流含沙量大于4.9kg/m3则河道淤积，反之则河道冲刷；考虑区间入汇水沙临界来沙系数为0.0048kg·s/m6，当来流量为1000m3/s时，来流含沙量大于4.8kg/m3则河道淤积，反之则河道冲刷．比较两式可以看出，采用考虑区间入汇水沙条件所得参数的回归式(6)，较采用不考虑区间入汇水沙条件所得参数的回归式(5)的精度略高．

图13 巴彦高勒-三湖河口河段汛期冲淤量与来沙系数的关系

三湖河口-头道拐河段汛期单位水量冲淤量与来沙系数的相关关系式如下，如图14所示．

可得不考虑区间入汇水沙临界来沙系数为0.0029kg·s/m6，当来流量为1000m3/s时，来流含沙量大于2.9kg/m3则河道淤积，反之则河道冲刷；考虑区间水沙临界来沙系数为0.0040kg·s/m6，当来流量为1000m3/s时，来流含沙量大于4.0kg/m3则河道淤积，反之则河道冲刷．比较两式可以看出，采用考虑区间入汇水沙条件所得参数的回归式(8)，较采用不考虑区间水沙条件所得参数的回归式(7)的精度明显提高．这一结论与有关专家研究成果黄河宁蒙河段区间支流来沙量与干流淤积量的相关性较强，是影响宁蒙河段淤积的主要因素之一[20-23]等保持一致.

图14 三湖河口-头道拐河段汛期冲淤量与来沙系数的关系

巴彦高勒-头道拐河段汛期单位水量冲淤量与来沙系数的相关关系式如下，如图15所示．

可得不考虑区间水沙临界来沙系数为0.0033kg·s/m6，当来流量为1000m3/s时，来流含沙量大于3.3kg/m3则河道淤积，反之则河道冲刷；考虑区间水沙临界来沙系数为0.0045kg·s/m6，当来流量为1000m3/s时，来流含沙量大于4.5kg/m3则河道淤积，反之则河道冲刷．比较两式可以看出，采用考虑区间水沙条件所得参数的回归式(10)，与采用不考虑区间水沙条件所得参数的回归式(9)的精度差别不大，主要原因为引水引沙只是影响宁蒙河道淤积的一个因素，但不是控制性因素[24]．

图15 巴彦高勒-头道拐河段汛期冲淤量与来沙系数的关系

4.3 分粒径临界来沙系数

4.4 宁蒙河道汛期临界来沙系数

将以上得到的各冲淤平衡临界来沙系数分别列表，如表3所示．从青铜峡至石嘴山段分界粒径上看，粗、中、细沙分别为0.0006kg·s/m6、0.0006 kg·s/m6、0.0012kg·s/m6，细沙冲淤临界来沙系数大于粗沙的．

从表3中可以看出，不考虑区间来沙时，宁夏青铜峡至石嘴山河段汛期冲淤平衡临界来沙系数为0.0026kg·s/m6；考虑区间来沙时，宁夏青铜峡至石嘴山河段汛期冲淤平衡临界来沙系数为0.0034kg·s/m6．不考虑区间来沙时，宁夏下河沿至石嘴山河段汛期冲淤平衡临界来沙系数分别为0.0026kg·s/m6；考虑区间来沙时，宁夏下河沿至石嘴山河段汛期冲淤平衡临界来沙系数分别为0.0034kg·s/m6．

表3  宁蒙河道汛期冲淤临界来沙系数结果 kg·s/m6

Tab.4  Results of the coefficient of sedimentation and sedimentation during the flood and deposition of the Ningxia-Inner Mongolia reaches

注：下河沿-青铜峡暂时没有明显规律性．

内蒙河道巴彦高勒至三湖河口段不考虑区间来沙时，汛期冲淤平衡临界来沙系数为0.0049kg·s/ m6；考虑区间来沙时，巴彦高勒至三湖河口河段汛期冲淤平衡临界来沙系数为0.0048kg·s/m6．不考虑区间来沙时，内蒙三湖河口至头道拐河段汛期冲淤平衡临界来沙系数分别为0.0029kg·s/m6；考虑区间来沙时，三湖河口至头道拐河段汛期冲淤平衡临界来沙系数分别为0.0040kg·s/m6．不考虑区间来沙时，内蒙巴彦高勒至头道拐河段汛期冲淤平衡临界来沙系数分别为0.0033kg·s/m6；考虑区间来沙时，巴彦高勒至头道拐河段汛期冲淤平衡临界来沙系数分别为0.0045kg·s/m6．内蒙古河道的汛期冲淤平衡临界来沙系数大于宁夏河道，说明内蒙古河道的汛期输沙能力大于宁夏河道[25-26]．

5  结 论

(1) 宁夏下河沿-青铜峡河段比降大，长时期河道基本能维持冲淤平衡；青铜峡-石嘴山河段河道呈微淤趋势，石嘴山-巴彦高勒河段峡谷段居多，冲淤调整量不大；水库下游的青铜峡-石嘴山和巴彦高勒-三湖河口河段在年内一定时期能够冲刷；内蒙三湖河口-头道拐河段随着进口(下河沿＋清水河)流量的增加冲淤效率呈现淤积少—淤积多—淤积少—冲刷的变化特点，500～1000m³/s正是淤积效率最高的流量级，在三湖河口以上冲刷的泥沙小流量无法挟带出头道拐，在河段尾部段三湖河口-头道拐淤积．

(2) 洪水期平均流量小于1000m³/s时，宁蒙河道发生淤积，随着流量增大到1000～1500m³/s时，在来沙含沙量小于7kg/m³时，宁蒙河道长河段处于冲刷的状态，当流量在1500～2000m³/s时，宁蒙河段场次洪水冲刷量值有所增大，随着流量进一步增大到2000～2500m³/s时，宁蒙河道长河段场次洪水冲刷增大0.245×108t；且冲刷主要集中在石嘴山-头道拐河段，场次洪水平均冲刷量为0.139×108t，当平均流量进一步增大到大于2500m³/s时，宁蒙河道场次洪水冲刷量增大到0.253×108t．

(3) 宁蒙河段当进口站含沙量小于7kg/m³时，宁蒙河段基本表现为冲刷状态，并且随着洪水期平均流量的增加，冲刷量明显增大．当含沙量大于7kg/m³时，宁蒙河段基本表现为淤积，并且随着含沙量的增大，河道淤积量明显增大．场次洪水临界来沙系数在0.0035～0.0046kg·s/m6之间．

(4) 内蒙河道河道汛期冲淤平衡临界来沙系数大于宁夏河道．宁夏青铜峡至石嘴山河段汛期冲淤平衡临界来沙系数分别为0.0034kg·s/m6．内蒙古巴彦高勒至头道拐河段汛期冲淤平衡临界来沙系数分别为0.0045kg·s/m6．青铜峡至石嘴山段汛期细沙、中沙、粗沙临界来沙系数为0.0012kg·s/m6、0.0006kg·s/m6、0.0006kg·s/m6．

由于宁蒙河道边界条件复杂，河床组成较粗，本次仅仅依据现有数据初步分析了黄河宁蒙河段近期水沙特性及冲淤临界，下一步应进一步加强观测，系统研究，提高认识水平，为宁蒙河段的开发提供科学的技术支撑．

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Study of the Characteristics of Water and Sediment and the Scouring and Siltation Processes in the Ningxia-Inner Mongolia Reach of the Yellow River

Yue Zhichun1,2，Yuan Ximin1，Tian Fuchang1，Zhang Hongwu3

(1. State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Simulation and Safety，Tianjin University，Tianjin 300072，China；2. Flood Control and Drought Relief Headquarters Office in Ningxia，Yinchuan 750001，China；3. State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China)

In view of the recent water and sediment problems in the Ningxia and the Inner Mongolia Reach，the critical indicators of river erosion and siltation after river water and sediment variation are studied，which is based on hydraulics and river sediment dynamics. Measured data of hydrological stations in the Ningxia-Inner Mongolia reach of Yellow River from 1952 to 2012 was used in the paper，the characteristics of water and sediment variation in the reach were systematically analyzed，and the relationship graph between incoming sediment coefficient and scouring and siltation amount per unit water during flood period was drawn in the paper. The results show the following：① the scouring and siltation amount of the Xiaheyan-Qingtongxia reach in Ningxia is basically balanced and ② the amount of the Qingtongxia-Shizuishan reach is slightly increased. As a result, the change of the Shizuishan-Bayangaole river sediment amount is not substantial. Furthermore，the siltation and siltation efficiency of Sanhuhekou-Tangdaoguai reach in Inner Mongolia has a new changing characteristics with the increase of the inlet flowrate，which is less sedimentation，less siltation，less sedimentation and erosion. When the average flow rate is less than 1000m³/s in the Ningxia-Inner Mongolia reach，the Ningxia-Inner Mongolia reach will be silted and this reach will be scoured with the increase of discharge. When the sediment concentration is less than 7 kg/m3，the Ningxia-Inner Mongolia reach will be scoured. When the sediment concentration is greater than 7 kg/m3，critical sediment coefficient of the Qingtongxia-Shizuishan reach in the Ningxia during flood period is 0.0034 kg·s/m6and critical sediment coefficient of the Bayangaole-Toudaoguaihekou reach in the Inner Mongolia during flood period is 0.0045 kg·s/m6. The critical sediment coefficient in the Inner Mongolia during flood period is bigger than this coefficient in the Ningxia during flood period.

reservoir intermodulation；characteristics of water and sediment；scouring and siltation；critical sediment coefficient

TV14

A

0493-2137(2019)08-0810-12

10.11784/tdxbz201803062

2018-03-20；

2018-10-09．

岳志春（1983—），男，博士研究生，高级工程师，zhichuncom@163.com.

苑希民，yxm@tju.edu.cn.

国家重点研发计划资助项目(2018YFC1508403)；高等学校学科创新引智计划资助项目(B14012)；科技部重点领域创新团队资助项目(2014RA4031)；国家自然基金委创新团队资助项目(51621092).

the National Key Research and Development Program of China(No.2018YFC1508403)，the Program of Introducing Talents of Discipline to Universities(No.B14012)，the Fund for Key Research Area Innovation Groups of China Ministry of Science and Technology(No.2014RA4031)，the Science Fund for Creative Research Groups of the National Natural Science Foundation of China(No.51621092).

(责任编辑：王晓燕)