宁夏60 年泥沙特性和变化规律分析

段丽婷，马永刚

（宁夏水文水资源监测预警中心，宁夏银川 750002）

宁夏是我国土地沙漠化较为严重的地区之一，研究泥沙变化对宁夏生态文明建设非常有必要。由于泥沙监测资料比较少，相关研究也比较少，本文通过近年来收集的60 年泥沙系列资料探讨宁夏的泥沙变化规律。

1 区域概况及影响泥沙来源因素

1.1 区域概况

宁夏地处我国西北地区东部，黄河中上游，从西面、北面至东面，由腾格里沙漠、乌兰布和沙漠和毛乌素沙漠包围，南面与黄土高原相连，按地表特征分为南部暖温带平原地带，中部中温带半荒漠地带和北部中温带荒漠地带。宁夏全区从南至北表现出流水地貌向风蚀地貌过渡的特征，大部分地区属半干旱、干旱区，降雨稀少、风大沙多、生态脆弱，是我国土地沙漠化较为严重的地区之一。宁夏根据地形地貌、水热条件及自然资源差异性，分为南部黄土丘陵区、中部干旱风沙区、北部引黄灌区。

1.2 泥沙来源和影响因素

影响河流泥沙的主要因素是气候因素和下垫面因素。气候因素主要有流域的气温、降水、风力等，暴雨和风力是产生土壤侵蚀的动力。下垫面因素主要有土壤结构、植被、坡度等。宁夏的河流泥沙主要来源于降水产流带来的地表土壤冲刷，由径流挟带泥沙和河床局部冲刷下泄造成。降雨是流域产流产沙的主要动力，其大小直接影响着流域的径流量和输沙量[1]。

2 泥沙特性

选取宁夏全区代表性较好的15 处水文站的悬移质泥沙资料进行泥沙特性的统计分析。对缺测和不足的资料进行插补延长，使其同步至1956—2016年。对选用站以上有蓄水工程的，根据水库实测和调查淤积资料对实测泥沙资料进行修正。

2.1 含沙量特性分析

2.1.1 区域分布特性 河流泥沙的多少一般用含沙量表示。含沙量是单位体积浑水内所含泥沙的质量。含沙量的大小主要受降水量、降水强度和下垫面条件影响。下垫面条件指河流所在流域的地貌、土壤、植被、坡度等[2]。

我区含沙量的地理分布具有南北两头小、中部大的特点，南部黄土丘陵区的六盘山及北部引黄灌区的贺兰山地区及黄河干流两岸含沙量小；除六盘山地区以外的南部黄土丘陵区和中部干旱风沙区含沙量大。南部黄土丘陵区的六盘山土石山林区，雨多量大，降水年内分配比较均匀，虽流域坡度较大，但由于降水补给较好，土壤涵养水分充足，森林植被覆盖率在67%左右，流域调蓄能力强，洪水涨落平缓，对土壤的侵蚀能力较弱，多年平均含沙量在50 kg/m3以下。该流域代表站泾河源多年平均含沙量为0.549 kg/m3，最大含沙量为129 kg/m3，出现在1982 年。

原州区到同心县的中部地区，为黄土沟壑泥沙严重流失区，该区降水量在300～500 mm，降水主要集中在汛期6—9 月份，占年降水量的70%以上，由于降水集中，土壤常年干燥，植被少，一次暴雨产生的水土流失相当严重，多年平均含沙量在100～400 kg/m3，特别是清水河的折死沟、双井子沟、苋麻河、祖厉河等流域为严重侵蚀区。折死沟冯川里站实测最大含沙量为1 580 kg/m3，出现在1964 年；苋麻河站实测最大含沙量为982 kg/m3，出现在1964年。泾河的茹河、蒲河流域也为土壤侵蚀较重地区。茹河流域彭阳站多年平均含沙量177 kg/m3，最大含沙量972 kg/m3，出现在1982 年；蒲河流域安家川河米家川站多年平均含沙量为198.9 kg/m3，最大含沙量为1 030 kg/m3，出现在1993 年。

同心县以北的丘陵区，为风沙干旱区，以风蚀为主。该区年降水量不足300 mm，常年干旱，多年平均含沙量在200～300 kg/m3。清水河下游泉眼山站多年平均含沙量为192.1 kg/m3，最大含沙量为1 160 kg/m3，出现在1982 年；红柳沟流域鸣沙洲站多年平均含沙量为149.2 kg/m3，最大含沙量为1 180 kg/m3，出现在1960 年。

由于北部引黄灌区贺兰山区大部分地区为石山林区，土层较薄，水蚀较小，年平均含沙量在100 kg/m3以下，苏峪口沟流域多年平均含沙量22.1 kg/m3，最大含沙量为724 kg/m3，出现在1994 年；汝箕沟流域多年平均含沙量为24.2 kg/m3，最大含沙量为563 kg/m3，出现在1997 年；大武口沟代表站1966—2016 年多年平均含沙量为26.5 kg/m3，最大含沙量为474 kg/m3，出现在1991 年。

2.1.2 时间分布特性 宁夏含沙量年内分配极不均匀，主要受降雨强度和降雨历时影响。雨强越大、历时越长，被溅起的泥沙就越多，被洪水冲走的泥沙也更多。受降雨影响，含沙量年内分配主要集中在汛期，最大月含沙量大多出现在6—8 月份[1]。

各河流含沙量年际变化非常大，最大年平均含沙量与最小年平均含沙量的比值在10～10 000 倍区间内。六盘山土石山林区泾河流域泾河源站最大年平均含沙量为2.52 kg/m3，出现在1990 年；最小年平均含沙量为0.003 kg/m3，出现在2009 年，极值比为840 倍。原州区到同心县的中部地区蒲河流域安家川河米家川站最大年平均含沙量为408 kg/m3，出现在1996 年；最小年平均含沙量为0.625 kg/m3，出现在2014 年，极值比为653 倍。同心县以北的丘陵区清水河下游泉眼山站最大年平均含沙量为452 kg/m3，出现在1958 年；最小年平均含沙量为4.870 kg/m3，出现在1960 年，极值比为93 倍。贺兰山区苏峪口沟流域苏峪口站最大年平均含沙量为101 kg/m3，出现在2016 年；最小年平均含沙量为0.040 kg/m3，出现在1990 年，极值比为2 525 倍，见表1。

选取六盘山土石山林区泾河流域泾河源站、原州区到同心县的中部地区茹河流域彭阳站、同心县以北的丘陵区清水河下游泉眼山站、贺兰山区大武口沟流域大武口站为代表站，1956—2016 年各分区代表站年均含沙量年际变化详见图1。南部山区彭阳站和中部干旱带泉眼山站含沙量较大。

2.2 输沙量特性分析

输沙量是指一定时段内通过河流某一断面的泥沙质量。宁夏各河流输沙量的时空分布同含沙量分布基本一致，其大小主要受河流含沙量、径流量影响。河流如果含沙量高、径流量大，其输沙量也大，反之则输沙量小[3]。

宁夏输沙量年内分配汛期大、非汛期小，输沙量主要集中在6—8 月份。因为宁夏河流主要受降雨影响，汛期降雨强度大，河水流量大，流速快，含沙量大，输沙量随之增大；非汛期降雨少，流量小，流速慢，含沙量小，输沙量也相应减小。

表1 宁夏主要河流泥沙代表站年平均含沙量最大年最小年倍比

图1 宁夏不同分区各代表站年均含沙量年际变化

由于同时受河流含沙量、径流量影响，输沙量年际变化幅度更大，输沙量最大年最小年比值在100～40 000 倍，远大于含沙量和径流量年际变化（表2）。六盘山土石山林区泾河流域泾河源站最大年输沙量12 万t，出现在1980 年；最小年输沙量0.01 万t，出现在2009 年，极值比为1 935 倍。原州区到同心县的中部地区蒲河流域安家川河米家川站最大年输沙量1 839 万t，出现在1996 年；最小年输沙量0.38万t，出现在2014 年，极值比为4 858 倍。同心县以北的丘陵区清水河下游泉眼山站最大年输沙量12 204 万t，出现在1958 年；最小年输沙量8.45 万t，出现在1960 年，极值比为1 444 倍。贺兰山区苏峪口沟流域苏峪口站最大年输沙量65 万t，出现在2016年；最小年输沙量0.01 万t，出现在1999 年，极值比为10 300 倍。

1956—2016 年各分区代表站年输沙量年际变化详见图2。中部干旱带泉眼山站输沙量较大。

我区1956—2016 年系列多年平均实测输沙量7 151 万t，比2000 年之前系列多年平均实测输沙量减少11%。其中，清水河最大为2 549 万t（其中区内2 379 万t），泾河流域次之为2 256 万t，葫芦河流域为722 万t。将宁夏主要河流泥沙代表站长系列多年平均输沙量与2000 年之前系列进行对比，大部分代表站多年平均输沙量呈减少趋势，只有贺兰山区代表站减少趋势不明显（表3）。其中，清水河泉眼山站减少10%，苦水河郭家桥站减少11%，颉河三关口站减少31%。输沙量的年际变化真实反映了宁夏全区的水土流失状况。输沙量减少，水土流失较少，反之水土流失加剧。20 世纪80 年代，宁夏水土流失治理改变过去的单一措施和分散治理思路，以小流域为单元，将山、水、田、林、草、路统一规划和综合治理，形成“南部治理、中部修复、北部预防”的水土流失综合治理新格局。在南部黄土丘陵区，按照以大支流为骨干，以县域为单位，以小流域为单元的原则，将山、水、田、林、草、路进行统一规划和综合治理；在中部干旱带，进行封山禁牧，主要以生态修复、改善脆弱的生态环境为主，以局部的开发性治理保障大面积的生态自然恢复。因为北部引黄灌区水土流失不严重，所以主要以预防为主[4]。因此，全区除北部引黄灌区外，水土侵蚀明显好转。

表2 宁夏主要河流泥沙代表站年输沙量最大年最小年倍比表

图2 宁夏不同分区各代表站年输沙量年际变化

表3 宁夏主要河流泥沙代表站不同统计时段输沙量对比

2.3 输沙模数

输沙模数即单位集水面积上的年输沙量，是反映流域土壤侵蚀程度的主要指标。宁夏输沙模数区域差异性较大，与含沙量分布大体一致，反映出宁夏不同地区的土壤侵蚀程度差异较大。1956—2016 年各分区代表站年输沙模数年际变化见图3。南部山区彭阳站输沙模数较大。

南部六盘山土石山林区，年平均输沙模数在200～500 t/km2。原州区到同心县的黄土丘陵区，年平均输沙模数在2 000～5 000 t/km2。同心县以北的风沙干旱区，含沙量虽然较大，但由于降水少，暴雨次数也少，水量小，输沙量小，故年输沙模数相应减少，在500～2 000 t/km2。北部贺兰山区石山林区，年均输沙模数在500～1 000 t/km2。汝箕沟及以北地区，植被较差，水土流失有所增加，输沙模数在1000～1500t/km2。

3 结论

通过分析，宁夏的河流泥沙主要来源于降水产流带来的地表土壤冲刷，由径流挟带泥沙和河床局部冲刷下泄造成。泥沙特性呈现出：

（1）含沙量和输沙量的地区分布基本一致，南北两头小，中部大。南部黄土丘陵区的六盘山及北部引黄灌区的贺兰山地区及黄河干流两岸含沙量小。除六盘山以外的南部黄土丘陵区和中部干旱风沙区含沙量大。含沙量、输沙量年内分配不均匀，主要集中在汛期，大多数河流最大月含沙量、输沙量都出现在6—8月份。含沙量、输沙量年际变化较大，由于输沙量同时受河流含沙量、径流量影响，年际变化幅度更大。

图3 宁夏不同分区各代表站年输沙模数年际变化

（2）我区1956—2016 年系列多年平均实测输沙量为7 151 万t，比2000 年之前系列多年平均实测输沙量减少11%。其中，清水河最大为2 549 万t（其中宁夏区内2 379 万t）；泾河流域次之，为2 256 万t；葫芦河流域为722 万t。将宁夏主要河流泥沙代表站长系列多年平均输沙量与2000 年之前系列进行对比，大部分代表站多年平均输沙量呈减少趋势，只有贺兰山区代表站减少趋势不明显。这与宁夏多年来遵循“南部治理、中部修复、北部预防”的水土流失综合治理新格局是一致的，除北部引黄灌区外，全区水土侵蚀明显减轻。

（3）宁夏泥沙特性的区域差异性反映出宁夏不同分区土壤侵蚀和水土流失程度的差异较大。宁夏的经济社会发展不仅明显受到水土资源贫乏、水土资源时空分布不均、水土流失严重和生态脆弱的制约，还面临中部干旱带和南部山区发展差的困扰，中部干旱带和南部山区仍是我区水土保持的重点，动态掌握宁夏泥沙变化情况对指导水土保持工作和宁夏生态文明建设非常有必要。通过分析总结宁夏全区60 年泥沙变化规律，希望能为解决河流泥沙问题、防洪规划、水资源管理、水利水电工程建设等提供基础数据，为促进水资源合理开发利用、水土保持、宁夏生态文明建设提供参考。