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      黃河上游頭道拐站泥沙特征分析

      2018-10-20 00:24:42王平娃幕鵬飛王凡段瑞魯
      炎黃地理 2018年7期
      關(guān)鍵詞:輸沙量

      王平娃 幕鵬飛 王凡 段瑞魯

      摘 要:以黃河上游出口站頭道拐為研究對(duì)象,對(duì)1960-2014年共54年的輸沙量進(jìn)行分析,獲得了輸沙量的年際與分時(shí)段變化特征;分析了輸沙量的年內(nèi)和汛期各月的變化特征,為黃河上游水沙治理提供參考依據(jù)。

      關(guān)鍵詞:輸沙量;年際變化;汛期;頭道拐

      黃河寧蒙河段穿越寧夏灌區(qū)和內(nèi)蒙古河套灌區(qū),海拔高度在980-1300m之間,河段全長(zhǎng)1204km,其中寧夏境內(nèi)長(zhǎng)397km;內(nèi)蒙古境內(nèi)長(zhǎng)830km。頭道拐水文站斷面控制流域面積為36.79萬km2,占全河流域面積的48.9%,是黃河上游的出口控制斷面,其泥沙特征對(duì)于黃河上游來沙和輸沙具有重要意義。

      1 輸沙量年際與分時(shí)段變化特征

      頭道拐多年平均(1954-2014年)輸沙量為0.978億t,歷年平均輸沙模數(shù)為265t/km2,最大年輸沙量為3.16億t(1967年)。最小輸沙量為0.168億t(1987年),最大年輸沙量是最小年輸沙量的18.8倍,最大年輸沙量是年平均輸沙量的3.23倍,最小年輸沙量是年平均輸沙量的17%。

      從圖1可看出:由于上游劉家峽、龍羊峽大型水庫(kù)相繼運(yùn)行的影響,寧蒙河段水沙條件和河道演變特性發(fā)生大的變化,輸沙量年際變化明顯,在年際變化中大致可以分為四個(gè)時(shí)段:1968年以前為一個(gè)時(shí)段,輸沙量變化較大,屬于豐沙期;1969-1986年輸沙量明顯減少,沙量持續(xù)穩(wěn)定;1987-1999年輸沙量較1969-1986年輸沙量有較小幅度的減少,沙量持續(xù)穩(wěn)定;2000-2014年輸沙量明顯減少,沙量持續(xù)穩(wěn)定。

      頭道拐水文站1968年以前時(shí)段平均輸沙量為1.83,是歷年平均年輸沙量的1.87倍,時(shí)段內(nèi)年最大與最小輸沙量比值為4.04;1969-1986年時(shí)段平均輸沙量為1.09,是歷年平均年輸沙量的1.11倍,時(shí)段內(nèi)年最大與最小輸沙量比值為8.71;1987-1999年時(shí)段平均輸沙量為0.445,是歷年平均年輸沙量的0.46倍,時(shí)段內(nèi)年最大與最小輸沙量比值為7.08;2000-2014年時(shí)段平均輸沙量為0.448,是歷年平均年輸沙量的0.46倍,時(shí)段內(nèi)年最大與最小輸沙量比值為3.75??梢钥闯?,頭道拐水文站1968年以前時(shí)段輸沙量最大,1969-1986年接近歷年輸沙量均值,1987年以后時(shí)段輸沙量持平,約為歷年均值的一半。

      綜上所述,1968年以前為豐沙期,1969-1986年為平沙期,1987-1999年為平沙期,2000-2014年為枯沙期。

      2 輸沙量的年內(nèi)分配

      頭道拐站年徑流量和輸沙量的變化主要與上游來水來沙以及本區(qū)域降水和人類活動(dòng)有關(guān),而汛期水沙量占年水沙量的比例則主要受上游人類活動(dòng)的影響。

      表2給出了頭道拐斷面汛期水量占年水量沙量的比值的變化過程??梢钥闯觯侯^道拐水文站受凌汛期上游開河融冰影響,來水挾沙導(dǎo)致3、4月份輸沙量大于其他非汛期各月輸沙量。年內(nèi)輸沙量明顯集中在汛期7月至10月份,共占年量的74.2%,其余月份輸沙量占年量的百分?jǐn)?shù)不足7%。輸沙量年內(nèi)分配不均。

      3 汛期月輸沙量的年際變化

      圖2繪制了頭道拐站歷年7-10月輸沙量占年量的百分?jǐn)?shù)過程線??梢钥闯觯涸?968年以前,7-10月份輸沙量占年輸沙量的百分?jǐn)?shù)基本比較穩(wěn)定,變化幅度也較小,基本維持在65%~97%之間,沒有出現(xiàn)或大或小的狀況,但從1968年以后該值變化比較大,出現(xiàn)小值的概率增加。頭道拐1968年后汛期比重降低,但是變化幅度不是很大,平均70%。1986年至2000年,變化幅度最大,從24%變化到80%,平均50%。2000年以后變化幅度有所變小,變化為29%至79%,平均55%左右。

      表3統(tǒng)計(jì)計(jì)算了頭道拐7-10月份月輸沙量占年輸沙量百分?jǐn)?shù)的時(shí)段平均值,從表統(tǒng)計(jì)結(jié)果看:頭道拐站歷年平均為67%。

      可以看出,上游水庫(kù)的相繼使用,改變了寧蒙河段各段面來水來沙量的年內(nèi)分配。各站汛期沙量占年沙量的比值基本呈逐時(shí)段遞減(除青銅峽以外),1986年以前各站汛期沙量占年沙量的比值均大于歷年平均值,1986年以后各站汛期沙量占年沙量的比值均小于歷年平均值。1960~1967年的80%左右以上減小到1968~1986的70%左右,再到1986年以后的60%左右。相對(duì)而言青銅峽汛期沙量占年沙量的比重各時(shí)段變化較小。

      4 結(jié)論

      頭道拐站的泥沙特征是反映黃河上游出口段水沙關(guān)系、河床演變和主槽沖淤的重要依據(jù)。本文以黃河上游出口站頭道拐為研究對(duì)象,對(duì)1960-2014年共54年的輸沙量進(jìn)行分析,獲得了輸沙量的年際與分時(shí)段變化特征;分析了輸沙量的年內(nèi)和汛期各月的變化特征,為黃河上游水沙治理提供參考依據(jù)。

      基金項(xiàng)目:陜西省水利科技計(jì)劃項(xiàng)目(2017slkj-27);中國(guó)博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2017M623332XB);陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2018JQ5145)

      參考文獻(xiàn)

      [1] 姚文藝,焦鵬.黃河水沙變化及研究展望[J].中國(guó)水土保持,2016,(9):55-61.

      [2] 馬勇,張正萍,喇承芳.黃河上游泥沙級(jí)配變化規(guī)律分析[J].甘肅水利水電技術(shù),2009,45(8):4-6.

      [3] 胡春宏.黃河水沙變化與治理方略研究[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào),2016,35(10):1-11.

      作者簡(jiǎn)介:

      王平娃(1965-),男,陜西戶縣人,高級(jí)工程師,從事防汛、水資源管理工作。

      通信作者:

      幕鵬飛(1996-),男,甘肅白銀人,碩士研究生,主要從事水資源系統(tǒng)方面研究。

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