黄河干流径流泥沙特性变化.docx
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黄河干流径流泥沙特性变化
黄河干流径流泥沙特性变化
李勇黎桂喜2,潘贤娣3
（1•黄河水利委员会：
2.河南黄河河务局：
3•黄河水利科学研究院）
摘要：
以黄河干流主要控制站的径流泥沙资料为基础，从量值、过程、洪水和泥沙组成等方而分析了1986年以来年内不同时期黄河干流水沙特性的变化，得到汛期径流泥沙大量减少、非汛期径流量沿程减少加剧、中大流疑出现机率大为降低、洪峰流量降低以及泥沙组成规律未发生趋势性变化等重要认识，为黄河治理和水沙资源的开发利用提供科学参考。
关键词：
变化：
水沙特性：
干流
作者简介：
李勇（1964-）,男，河南人，黄委会高级工程师。
黄河水沙的极度失衡是其固有特点，也是给黄河下游带来灾害的根本原因。
解放以来，黄河的治理与开发进入了一个新时代，从单纯的下排入海转变为上拦与下排并举，力图从改变黄河下游的水沙特点来根治黄河。
经过50多年的艰苦努力，已建成黄河治理与开发的庞大体系，以“拦、排、调、放、挖”综合措施来处理黄河泥沙，以水库调节和沿黄引水来开发利用黄河的水资源，从而在确保黄河下游人民生命财产安全的同时，为整个流域及毗邻地区创造了巨大的社会效益和经济效益。
但是，由此黄河成为一条受人类活动影响极大的河流，水沙条件发生了显著变化，尤其是1986年以来，水沙变化的特点和趋势对流域的可持续发展极为不利，增加了黄河进一步治理和开发的难度。
本文主要分析1986年以后黄河干流径流泥沙特性的变化，上、中、下游分别以河口镇、潼关、三黑小（三门峡+黑石关+小董冰文站为代表，在分析洪水特性变化时以龙门和花园口为代表。
由于黄河各河段不同时期的治理开发程度相差较大，所以在采用与1986年后径流泥沙做对比的系列时，上中游为青铜峡水库运用前的1952〜1967年（河口镇）和1950〜1967年（潼关），下游三黑小站为龙羊峡运用前的1919〜1985年。
1986年以来黄河干流各河段径流泥沙特性的变化既有共性，又有不同之处。
1径流量和沙量的变化特点
1.1年均径流量和沙量大量减少，出现枯水少沙系列，径流量和输沙量的年内分配改变1986年以来，黄河干流实测径流量和输沙疑大量减少，远大于还原后天然径流量的减幅。
由表1可见，与对比系列相比，河口镇、潼关、三黑小分别减少81、165、176亿减幅达31%、37%、38%。
下游12年径流量都少于长系列均值，其中1997年仅166亿是1919年以来径流量最少的一年。
径流疑主要减少在汛期，三个站汛期径流量减幅都超过50%,而非汛期径流量变化不大。
因此实测径流量年内分配发生根本性改变，汛期径流量占全年的比例由60%左右减少到仅仅40%多，非汛期径流量所占比例由40%增加到超过50%o
输沙量也在大幅度减少。
河口镇、潼关、三黑小年均输沙量1986年后年均只有0.2、7.90、8.00亿t,减幅达70%、52%、46%。
上中游汛期输沙量减幅达58%〜75%,远大于非汛期12%〜48%的减幅，所以全年输沙虽:
在汛期的集中程度相应降低，由占全年的80%〜90%减少到65%〜75%0下游水沙条件受三门峡水库控制运用的影响，全年泥沙的94%集中在汛期，因而在全年含沙量降低的情况下，汛期含沙量增加，达到年均56.9kg/m\而非汛期含沙量降到只有2.9kg/m3。
但各年输沙量减少并不稳定，眾雨强度大的1988、
1992.1994>1996年输沙量仍较大。
表1黄河干流主要站不同时期径流量和输沙量的对比
Table1ComparisonofninoffandsedimenttransportindifferenttermsatcontrolstationsinmainstemoftheYellowRiver
项目
时期
河口镇
潼关
三黑小
1950•
1967
7986
1995
〜1952
1967
〜1986
1995
〜1919
1985
〜1986
1997
7〜8月
76
43
139
78
139
78
实测径流量
9〜10月
85
31
134
56
138
55
汛期
161
74
273
134
277
133
（亿12）
非汛期
99
105
179
153
188
156
全年
260
179
452
287
465
289
7〜8月
0.69
0.24
10.22
4.71
8.98
6.33
实测
输沙量
9〜10月
0.69
0.10
3.91
1.20
3.52
1.21
汛期
138
0.34
14.13
5.91
12.50
7.54
（亿t）
非汛期
0.34
0.18
2.26
2.0
2.22
0.46
全年
1.72
0.52
16.39
7.91
14.72
8.00
河的主要产沙区，龙门、潼关1986年后7、8月爲a）份输沙屋仅有1.5〜3亿t,比1968年前减少-半多。
河口镇实测径流量与天然径流量输沙量变幅也有所降低，龙门7月份最大、最小:
；-
输沙量由1968年以前的&12亿t和0.96亿t,变为丁s「
1986年后的3.38亿t和0.39亿下游三黑小伏汛T11ums、iihln…2ccerunoffandnaturalrunoffatHekouzhen
期偷沙虽年均也只有6.33亿t,减少了30%。
1.3秋汛期（9〜10月）径流量和输沙量特征接近非汛期1986年后秋汛期9〜10月
天然来水偏枯，上中游河口
镇和潼关偏少25%〜30%,
而实测径流量减少更多,9
月份年均实测径流量减少
一半多，年均输沙量减少达
65%〜80%o同时10月份
径流量和输沙量特征与非汛期接近，年均实测径流量减少达70%多，河口镇和潼关基本上分别约10亿E和25亿mX折算成日均流量只有约350I2/S和盲770m3/so输沙量变化更;;
大,龙门、潼关输沙量*1986年后年均分别仅有0.09和0.24亿｛，减幅达77%〜85%。
对比10月份与非汛期4〜6月和11~6月平均径流量和输沙疑可见（图2）,1986年前10月份的径流量和输沙量基本上都远远大于非汛期的平均值，而1986年后10月份径流疑和输沙量基本上与
非汛期平均值接近。
图2潼关10月径流泥沙与非汛期平均值的对比
9~10月也是黄河下游来Fig.2CompansonofninoffandsedimentinOctoberandtheir水来沙的重要时期，长系列valuesindryseasonatTongguan
均值径流量和输沙量占到
全年的29%和25%,而
1986年以后仅分别占全年
总量的19%和15%。
尤其9
月下旬〜10月减幅更大，除1989年以外年份的9月下旬和10月径流量都只有不到长系列均值的1/2和
2/3,输沙量只有长系列均值的1/3和1/5,径流泥沙
特征已与非汛期非常接近。
1.4非汛期径流量变化特点
1.4.1上中游春灌期（5〜6月）径流量减少
春灌期5〜6月上游水库是泄水运用的，增加了水库下游的河道径流量。
但由于沿程引水量远大于水库泄水量，因此实测径流量仍大量减少。
如5月份1986〜1994年龙羊峡和刘家峡水库年均泄水4.5亿nF,但年均引水高达27亿mi1986年后5月河口镇、潼关的实测径流量为5.5、13.9亿nN较1968年前减少达62%和48%。
1.4.2下游非汛期断流现象加重
80年代以来，沿黄两岸引水量不断增加。
黄河下游1986〜1997年非汛期利津以上下游引水量达76.6亿mi占非汛期来水量155.6亿nF的一半。
因此非汛期下游主要站的径流量沿程减少（表2）,尤其是引水疑最大的艾山一利津河段减少最多，利津径流量仅是花园口的44.4%,而1950〜1959年基本为天然状况时，利津径流量比花园口仅减少7%o表2黄河下游非汛期径流疑沿程变化
Table2LongitudinalchangeofrunoffindryseasonintheLowerYellowRiver
时期
径流量（亿m3）
各站径流量占花园口比例％
花园口
高村
艾山
利津
高村
艾山
利津
1986
1997年
〜154.6
133」
10&1
6&6
86.1
69.9
44.4
1950
1959年
17&1
168.8
170.9
165.2
94.8
96.0
92.8
2水沙过程的变化特点
F•流汛期不仅径流泥沙大大减少，而且水沙过程也发生了很大变化，汛期中大流量减少,枯水流量出现机率增加。
2.1伏汛期径流泥沙过程的变化
上中游•1000m3/s以念甜下小流量历g时大大增加防（图3）,河口专30镇、潼关出普20现天数占?
ib7〜8月总天
数的比例分°
11%增至图3黄河上游干流汛期不同流量级历时的变化
67%和Fig.3Frequenceofdifferentflowdischangesinfloodseason
37%,相反atHekouzhen
1000m3/s以
上中大流量
历时大大减
少，其中
3000m3/s以
上大流虽:
出
现机率很
少。
同样伏
汛期径流泥
沙的减少主
要集中在中
大流量级，
各站
1500m3/s以
上流量级径
流泥沙的减
少量都大于
整个伏汛期
的减少量，
而lOOOm%
以下流疑级
的径流泥沙
却都增加
To1986年
后径流泥沙
向中小流量
级转移，
3000m%以
下流量级径
流量占总量
的85%〜
100%,输沙
量占70%-
100%。
含沙
量的变化以
1500m3/s为
分界，其上
流量级的增大反映出高含沙洪水的出现机率将增加，其下流量级的减小说明水流输沙能力的降低。
黄河下游伏汛期水沙过程的变化同样是枯水流量级历时增长，中大流量历时及相应输水输沙疑明显降低。
花园口1950〜1959年基本为天然条件时，伏汛期小于2000m3/s历时仅21」天，占总天数的34%,1986年后达到47天，占到75%0而大于3000m7s以上流量级历时由23.9天减少为5.7天，大于5000n?
/s以上流疑级历时由7.9天减少为1.0天。
50年代伏汛期3000nrVs以上流量级的水流在38%的时间里通过62%的径流量输送了73%的泥沙，而1986年以后3000mVs以上流呈:
级仅能在9%的时间内，通过5%的径流量输送40%的泥沙。
同时各流量级含沙量普遍升高，尤貝是4000〜5OOOm3/s含沙呈:
增髙突岀，说明高含沙量洪水岀现机率增加。
2.2秋汛期径流泥沙过程的变化
秋汛期水流过程的变化程度更大。
河口镇1000m3/s以上、潼关1500m-Vs以上流量级历时大大减少，年均只有10天左右。
秋汛期径流泥沙从中大流量向2000mVs以下中小流量级转移，河口镇该流量级径流泥沙占总量的比例分别由约60%增大到80%〜90%,潼关的径流泥沙比例由18%和10%分别增大到56%和38%。
下游花园口3000m7s以上流量级1950〜1959年年均出现15.3天，相应输水输沙量占总径流泥沙量的41.5%和55%。
而1986年后年均只有5天，相应输水输沙量只占到总量的8.7%和10.5%。
3洪水特性的变化
3.1上中游洪峰流量降低，但洪水发生机率并未减少
黄河大洪水主要发生在伏汛期，多由河龙区间尤其是吴堡以上较大支流眾雨形成。
70年代以来，黄河干流洪峰流疑明显减小。
1970年以前有资料统计的龙门大于15000mVs的洪水发生5次，最大达到21000m3/s（1967年），而1970年以后洪稣流量都小于15000m%,最大仅14500m3/s（1977年），最近的1996年为HOOOmVso
但从洪水发生频率来看，70年代发生大洪水的年份有1971、1977、1979年，间隔2〜6年：
1986年后的1988.1992、1994、1996年都发生了大洪水，间隔2〜4年。
黄河洪水均由眾雨产生，由此可见，若遇暴雨则发生高含沙量大洪水的频率仍较高。
3.2下游汛期大洪水减少，洪峰流量降低，高含沙量中小洪水增多
统讣1950年以来花园口洪水发生场数，1986年以前年均3.25场，1986年以后年均仅1.75场，减少近一半，洪水出现频率降低。
1986年前洪峰流虽为6000m3/s左右的洪水是发生频率较髙的中常洪水（图4）,而1986年后洪U金流量普遍降低，连续13年未出现大洪水，经常出现的是洪峰流量在
3000m*s左右叭
的小洪水。
花园口最大洪邮流20000量仅仅$7860m3/s（1996；年8月）。
1991年洪峰流量只有3120m*s,是1950年以来泄
量降低的同时，洪水期的含沙量却明显增高,高含沙量洪水出现频率增大。
1988、1992、
1994和1997年
最大洪水都是
中小洪水，三门
峡出库最大含
沙量却都超过
300kg/m3o
其中1992年发生的髙含沙量洪水，含沙疑大于3OOkg/m3持续时间长达67小时，为近年来黄河下游洪水中高含沙量持续时间最长的。
3.3秋汛期洪水减少，洪峰流量降低，洪水期径流泥沙特征改变黄河秋汛洪水多发生在9月，主要以河口镇以上及渭河来水为主。
河口镇1952〜1985年34年中，最大洪水发生在9〜10月的占到一半，说明9-10月发生洪水频率很高。
1986年后由于上游龙羊峡、刘家峡9〜10月蓄水运用，造成该时期发生洪水的机率大大降低，除1989年9月洪峰为3030m3/s以外，都在15OOm3/s以下。
而1986年以来渭河秋汛期来水显著减少，造成华县洪11金流量大大降低，1986年以前39年中洪峰流量小于1000n?
/s的只有7年，而1986年后11年中就有7年，其余4年也都在1500mVs以下。
河口镇以上基流和渭河洪水的同时减少，致使黄河中游的秋汛洪水出现机率大为减少，洪邮流量大大降低,潼关1986年以前9〜10月洪峰多在4000m3/s以上,1954年达到13400m3/s,1986年以后最大洪峰流疑为1989年的4480m3/s,其余年份都在4000n?
/s以下。
黄河下游秋汛洪水洪唸流量较伏汛期低，洪水历时较长，含沙量低，是黄河下游洪水的一个重要组成部分。
但1986年以来，9〜10月来水量大为减少，洪水发生机率大大降低。
统讣秋汛洪水的发生情况，1950〜1986年年均发生2.6场，1986年年均仅1.5场，9〜10月大部分处于平水期。
同时秋汛洪邮流虽也明显降低，1986年前洪峰流量在4000n】3/s以下的小洪水只占全部秋汛洪水的45%,洪峰流量最大的1954年达到12300m3/s；而1986年后洪峰流量都在4000m3/s以下，60%在3000m3/s以下,最大的1989年只有3960m*s。
而且秋汛洪水的洪疑减少显箸，除1989年外相同洪水历时洪量远小于1986年前洪水，而且无论洪水历时长短，洪量基本都在20亿m，以下。
3.4下游汛初高含沙量中小洪水增多
1986年以来，由于7〜8月来水量偏少，同时受三门峡水库汛初降低水位排沙的影响，下游汛初经常出现“小水带大沙”的不利来水来沙条件，多次发生低洪邮髙含沙量洪水。
1986以来12年中有7年在潼关洪II金仅2000〜4000m*s的情况下，潼关〜三门峡河段冲刷量达0.75〜1.6亿t,出库含沙量明显增高，来沙系数多在0.05kg・s/n?
以上。
1996年7月三门峡最大出库流量为2700m7s时，最大含沙量达603kg/m\这样不利的水沙条件加重了河道的淤积，抬高了大洪水时的前期水位，对防洪威胁较大。
3.5上中游汛期来沙在洪水期的集中程度增高
黄河泥沙多来自大洪水期，上中游1970年后在洪水期的集中程度更高。
如图5所示，龙门在相同的洪水历时条件下，输沙量占汛期的比例增高。
以洪水历时6天为例，比例由10%左右增加到20%〜50%。
3.6下游洪水期洪量减少，汛期输沙量在洪水期的集中程度增高
河道基流的减少造成洪水期径流量的变化，在相同洪水历时条件下，1986年后的洪量大大减少。
从平均情况来看，洪水期日均径流量从1986年前的3.87亿m*天减少到2.13亿nP/天，减少达45%,而且洪瞩流量大于5000m3/s的中大洪水减少较多。
洪量的减少是与中大流量级的减少并存的，这一洪水特性的改变不利于下游宽河道泥沙的输送，是河道萎缩的重要原因。
虽然洪稣流量降低了，但输沙量仍主要来自洪水期，由图6可见发生相同洪峰流量的洪水时，洪水期输沙量占汛期总量的比例明显增髙。
图5龙门洪水期输沙量占汛期总虽:
比例图6花园口洪水期沙量占汛期的比例与洪蜂流与洪水历时的关系量的关系
Fig.5RelationshipbetweentheratioofFig.6RelationshipbetweentheratioofsedimentsedimenttransportamountinfloodperiodtransportamountinfloodperiodtothesedimentintothesedimentinthewholefloodseasonthewholefloodseasonandtheflooddischargeatandthefloodingtimeatLongmenHuayuankou
4上中游汛期泥沙组成规律未发生趋势性变化
4.1不同粒径组输沙量减幅不同，泥沙中值粒径d刊减小黄河上中游不同时期多年平均情况下，各粒径组输沙量均减少，但粗泥沙减少幅度大，达60%〜70%,而中泥沙和细泥沙减幅分别为50%和40%左右，因此泥沙组成发生变化,粗泥沙占全沙的比例减少，细泥沙比例增加。
以龙门为例，1969年前细、中、粗沙占全沙的比例是44%、28%和28%,1987年后变为59%、25%和16%。
相应中值粒径dso有所减小，龙门由0.029mm减少到0.0195mm,潼关由0.023mm减少到0.019mm。
4.2泥沙组成规律未发生趋势性变化
虽然7泥沙组成6发生变化、§来沙变细3了，但由图匸"7可见,不§3同时期各黑2粒径组输.沙量与全沙输沙疑°
仍保持一*繼亦）
致关系，说图7龙门伏汛期（7〜8月）粗泥沙输沙量与全沙输沙量的关系明泥沙组Fig.7RelationshipbetweencoarsesedimenttransportamountfromJulytoOctober成规律未andthetotalsedimentamount
发生明显
的趋势性
变化。
黄河
泥沙组成
具有输沙
量越大粗
泥沙比例
越高、输沙
量越小细
泥沙比例
越高的规
律，因此
1986年后
来泥沙粒
径变细正
是由于来
沙量大大
减少造成
的。
如果河
龙区间发
生大面积
大暴雨而
大量产沙
的话，泥沙
组成还有
可能变粗。
5认识
前述分析，
可归纳出
1986年以
后黄河干
流径流泥
沙特性变
化的几个
主要特点：
（1）流域上中下游径流量和输沙量大量减少，而且减少主要集中在汛期，适成年内水沙分配改变，汛期径流量仅占全年的40%左右：
（2）秋汛期9〜10月径流量和输沙量减幅大于伏汛期7〜8月，水沙特征与非汛期接近：
（3）汛期具有较高输沙能力的3000n?
/s以上中大流量历时、输水输沙量大幅减少，小流量
历时剧增；
（4）洪峰流量显著降低，但洪水含沙量增高，髙含沙量中小洪水增多，而且输沙量在洪水期的集中程度增髙；
（5）非汛期沿河用水量变化较大，上、中、下游径流捲普遍沿程减少加重；
（6）上中游来沙变细，但泥沙组成规律未发生趋势性变化。
参考文献
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