王平娃 魏健 王凡 劉永孝

摘 要：根據(jù)黃河上游各站輸沙量與多年平均值的差異，考慮干支流引水引沙、退水退沙等影響，分析了2011-2013年沙量平衡、洪峰流量、對(duì)應(yīng)輸沙量等水文資料。結(jié)果表明：2011年沙量基本平衡，水沙基本匹配，2012年沙量不平衡，最大沙峰和洪峰不匹配，2013年沙量基本平衡，水沙較為匹配。

關(guān)鍵詞：水沙關(guān)系；沙量平衡；水沙搭配

1 概況

黃河，中國(guó)北部大河，全長(zhǎng)約5464公里，流域面積約752443平方公里，是世界公認(rèn)的含沙量最高的河流。上游河段年來(lái)沙量只占全河年來(lái)沙量的8%，水多沙少，是黃河上游水沙變化最為復(fù)雜、河道演變最劇烈的關(guān)鍵河段。黃河寧蒙河段共設(shè)有國(guó)家基本水文站10處，其中包含7個(gè)黃河干流水文站，3個(gè)渠道站。7個(gè)干流站中，下河沿水文站為黃河入境寧夏把口站、青銅峽為青銅峽水利水電樞紐壩下站、石嘴山為寧夏出口站，巴彥高勒站為黃河入境內(nèi)蒙把口站，三盛公水利樞紐工程壩下站；頭道拐為內(nèi)蒙出口站。由于三湖河口無(wú)顆分任務(wù)，包頭站于2014年新設(shè)，故本文中不做研究。

2 沙量分析

2.1寧蒙河段沙量分析

黃河干流輸沙量主要來(lái)自黃河安寧渡以上干支流。

2011年，安寧渡站年輸沙量1970萬(wàn)t，較多年平均值偏少84%。黃河下河沿至頭道拐年輸沙量在2240萬(wàn)t至4560萬(wàn)t之間，青銅峽沙量最小，三湖河口最大。與多年平均值相比分別偏少76%、83%、68%、77%、55%和61%。

2012年，安寧渡年輸沙量6060萬(wàn)t，比多年平均值少49%，黃河下河沿至頭道拐各站年輸沙量在4810萬(wàn)t（磴口）至11100萬(wàn)t（三湖河口）之間，下河沿、青銅峽、石嘴山、巴彥高勒、頭道拐年輸沙量與多年均值相比分別偏小33%、60%、37%、47%和25%，三湖河口偏多10%。

2013年，安寧渡站年輸沙量2780萬(wàn)t，比多年平均值偏少77%，黃河下河沿至頭道拐年輸沙量在3040萬(wàn)t至6190萬(wàn)t之間，磴口沙量最小，三湖河口最大。

2.2沙量平衡對(duì)照分析

2011年，下河沿至青銅峽區(qū)間引排沙量主要是清水河退水和河西總干渠引水，引退水量基本相同，因此青銅峽上游合成沙量2380萬(wàn)t與青銅峽平衡；青銅峽至石嘴山區(qū)間沒(méi)有明顯的來(lái)沙補(bǔ)給，苦水河最大為21.5萬(wàn)t，石嘴山沙量較上游合成偏大1460萬(wàn)t；磴口至巴彥高勒區(qū)間，由于總干渠引沙541萬(wàn)t，導(dǎo)致巴彥高勒較上游合成沙量偏大590萬(wàn)t；三湖河口至頭道拐區(qū)間引退水偏小，但由于三湖河口凌汛期開(kāi)河流量偏大，沖刷帶來(lái)大量泥沙以及汛期來(lái)水來(lái)沙，導(dǎo)致三湖河口輸沙率明顯偏大；頭道拐受上游三湖河口影響，沙量與上游合成量基本平衡。

2012年，下河沿至青銅峽區(qū)間主要由七星渠、河西總干渠、河?xùn)|總干渠引沙，清水河、紅柳溝退水退沙，引退沙基本相同，青銅峽與上游合成沙量基本平衡；青銅峽至石嘴山區(qū)間主要是苦水河退沙較大，其它5個(gè)排水溝較小，石嘴山較上游合成沙量偏大1800萬(wàn)t，主要因?yàn)槭焐?-10月份平均流量基本在981-2790 m3/s之間，大水?dāng)y帶大沙，使得石嘴山5-10月份平均輸沙率在1670-8000kg/s之間；三盛公水利樞紐的調(diào)節(jié)，使得磴口輸沙量明顯減少，磴口至巴彥高勒區(qū)間總干渠引沙較大，因此巴彥高勒較上游合成沙量偏大1730萬(wàn)；三湖河口至頭道拐區(qū)間，汛期7-10月份平均流量在995-2370m3/s之間，大水?dāng)y大沙，使得三湖河口7-10月份平均輸沙率在3590-12900kg/s之間，三湖河口至頭道拐區(qū)間退沙均較小，因此頭道拐較上游合成沙量偏小3730萬(wàn)t，沙量不平衡。

2013年，下河沿至青銅峽區(qū)間引水主要有七星渠、河?xùn)|總干渠、河西總干渠，退水主要有清水河，泉眼山2013年輸沙量為1130萬(wàn)t，引退沙基本相同，青銅峽和上游合成沙量對(duì)比基本平衡；青銅峽與石嘴山區(qū)間，沒(méi)有引沙，退沙也很小，苦水河稍大，郭家橋2013年退沙量為42萬(wàn)t，但石嘴山較上游合成沙量偏大1660萬(wàn)t，主要因?yàn)槭焐?-10月份平均流量基本在1030-1330 m3/s之間，大水?dāng)y帶大沙，使得石嘴山6-10月份平均輸沙率在1520-3600kg/s之間；由于下游三盛公水利樞紐調(diào)節(jié)，使得磴口輸沙量明顯減少；磴口至巴彥高勒區(qū)間，有沈?yàn)醺汕?、南干渠、總干渠引沙?77萬(wàn)t，因此巴彥高勒較上游合成沙量偏少970萬(wàn)t，與磴口站平衡；三湖河口至頭道拐區(qū)間，沒(méi)有引沙，退沙量也較小，罕臺(tái)川響沙灣較大，2013年退沙量為70.1萬(wàn)t?？傮w來(lái)說(shuō)，頭道拐與上游區(qū)間合成沙量基本平衡。

3 水沙搭配分析

水沙搭配是水利界常用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)，用來(lái)描述水沙關(guān)系的好壞程度。水沙搭配指的是天然來(lái)水情況下水沙的組成情況亦或是人為干預(yù)下的水沙調(diào)配。

2011年，黃河上游寧蒙河段各干流站最大洪峰流量在1460m3/s（巴彥高勒）至1990m3/s（青銅峽（黃三）），洪水主要有凌汛開(kāi)河、黃河安寧渡（二）站以上干流來(lái)水、本站上游水利工程調(diào)蓄形成。青銅峽（黃三）站年最大洪峰流量1990m3/s，出現(xiàn)在10月18日，下游石嘴山（二）站、磴口（二）站19、20日出現(xiàn)年最大洪峰流量1880m3/s、1570 m3/s，洪水傳播過(guò)程正常。黃河干流安寧渡（二）站年最大洪峰流量1630m3/s（7月6日）。受沙坡頭水利樞紐的影響，本區(qū)下河沿（黃二）站出現(xiàn)在9月10日，年最大洪峰流量1570m3/s，巴彥高勒、三湖河口站也出現(xiàn)年最大洪峰流量1460 m3/s、1660 m3/s，本次洪水是汛期7-9月份一場(chǎng)完整大洪峰過(guò)程。受三盛公水利樞紐影響，本次洪水未在下游站形成年最大洪峰流量。

上游安寧渡年最大日平均輸沙率為27900kg/s，發(fā)生在7月26日，此次沙峰傳播到下河沿為7月28日，下河沿年最大日平均輸沙率為12000 kg/s。由于青銅峽水庫(kù)10月份拉沙，青銅峽10月19日出現(xiàn)年最大為62900 kg/s；受青銅峽影響，石嘴山站10月20日出現(xiàn)年最大為8470 kg/s，此次沙峰沒(méi)有對(duì)下游造成年最大沙峰，受三盛公水利樞紐影響，磴口和巴彥高勒8月24日和20日出現(xiàn)年最大，三湖河口9月14日出現(xiàn)的最大流量的同時(shí)出現(xiàn)最大沙峰，頭道拐3月19日出現(xiàn)年最大流量，22日出現(xiàn)年最大沙峰9040 kg/s。

由此可見(jiàn)：各站洪峰與沙峰基本匹配，安寧渡到下河沿區(qū)間洪峰、沙峰傳播一致；青銅峽受水庫(kù)影響，洪峰、沙峰出現(xiàn)在10月份，石嘴山、磴口基本匹配，三湖河口至頭道拐區(qū)間受凌汛影響，最大洪沙峰分別出現(xiàn)在汛期9月和凌汛期3月。

2012年，8月24日至9月7日本區(qū)黃河各干流站出現(xiàn)了2710m3/s（巴彥高勒）至3480m3/s（下河沿）的洪峰流量，此次洪水主要來(lái)自黃河安寧渡（二）站以上干流。安寧渡站年最大洪峰流量3670m3/s（8月23日），下河沿（黃二）站出現(xiàn)在8月24日，年最大洪峰流量3480m3/s，受青銅峽、三盛公水利樞紐和區(qū)間降水等因素的影響，下游站出現(xiàn)的最大洪峰流量時(shí)間略有不同，但整個(gè)洪水過(guò)程完整，在石嘴山、三湖河口、頭道拐洪峰流量在增大。凌汛期3至4月凌汛期由于各站開(kāi)河的時(shí)間不同，形成的最大洪水時(shí)間不同，等內(nèi)蒙古段全線開(kāi)河后，上游水庫(kù)聯(lián)合調(diào)蓄，才能形成完整的洪水傳播過(guò)程，下河沿（黃三）站1330 m3/s（3月26日），到頭道拐（4月5日）1000 m3/s。汛期洪水較大，非汛期10月青銅峽水庫(kù)沒(méi)有拉沙，所以沒(méi)有洪水過(guò)程。安寧渡最大日平均輸沙率為57700 kg/s，發(fā)生在7月31日，8月2日沙峰傳播至下河沿，出現(xiàn)年最大日平均輸沙率為58800 kg/s，同日青銅峽也發(fā)生最大輸沙率39400kg/s，4日石嘴山出現(xiàn)年最大34400 kg/s，5日磴口發(fā)生最大輸沙率19000 kg/s，巴彥高勒也同日出現(xiàn)年最大21300 kg/s，此次沙峰傳播規(guī)律，傳播時(shí)間合理，但是出現(xiàn)沙峰的同時(shí)并沒(méi)有出現(xiàn)洪峰，5站對(duì)應(yīng)日流量分別為2580、1880、2450、2200（8.4）、2280，均不是年最大洪峰流量。

因此本年最大沙峰和洪峰不匹配，三湖河口年最大出現(xiàn)在汛期9月份，年最大流量2840出現(xiàn)在9月3日，4日出現(xiàn)年最大輸沙率為17900 kg/s，頭道拐出現(xiàn)在凌汛開(kāi)河3月26日，最大輸沙率為12200 kg/s。

2013年，黃河各干流站最大洪峰流量在1300m3/s（巴彥高勒）至2090m3/s（青銅峽（黃三）），洪水主要有凌汛開(kāi)河、黃河安寧渡（二）站以上干流來(lái)水、本站上游水利工程調(diào)蓄形成。通過(guò)凌汛期3至4月、汛期7至9月份、非汛期10月的洪水過(guò)程的統(tǒng)計(jì)，凌汛期由于各站開(kāi)河的時(shí)間不同，形成的最大洪水時(shí)間不同，等內(nèi)蒙古段全線開(kāi)河后，上游水庫(kù)聯(lián)合調(diào)蓄，才能形成完整的洪水傳播過(guò)程，下河沿（黃三）站1430 m3/s（3月31日），到頭道拐（4月7日）1030 m3/s。黃河干流安寧渡（二）站年最大洪峰流量2050m3/s（8月8日），受沙坡頭水利樞紐的影響，本區(qū)下河沿（黃二）站出現(xiàn)在8月3日，年最大洪峰流量1900m3/s，受青銅峽水利樞紐影響，本次洪水沒(méi)有在下游站形成年最大洪峰流量。巴彥高勒及以下三湖河口（三）、頭道拐站，年最大洪峰流量也沒(méi)有形成明顯的洪峰過(guò)程，分別出現(xiàn)在9月3日、9月11日、3月16日。青銅峽（黃三）站年最大洪峰流量2090m3/s，出現(xiàn)在10月20日，下游石嘴山（二）站、磴口（二）站21、22日出現(xiàn)年最大洪峰流量1860m3/s、1620 m3/s，洪水傳播過(guò)程正常。受三盛公水利樞紐影響，本次洪水沒(méi)有在下游站形成年最大洪峰流量。

安寧渡最大日平均輸沙率為48000 kg/s，發(fā)生在8月2日、8月3日沙峰傳播至下河沿，發(fā)生年最大為39400 kg/s，8月6日、7日石嘴山、磴口站也相繼出現(xiàn)年最大沙峰，分別為10200 kg/s、8440 kg/s，此次沙峰沙量沿程減小，沙峰傳播規(guī)律，安寧渡和下河沿同期發(fā)生了年最大流量，洪峰和沙峰匹配；青銅峽10月份拉沙，20日出現(xiàn)最大流量，21日出現(xiàn)最大輸沙率31600 kg/s，三湖河口和頭道拐均在3月26、4月17日開(kāi)河期出現(xiàn)最大輸沙率，分別為8800 kg/s、14700 kg/s，其中頭道拐3月18日出現(xiàn)年最大流量。因此本年度水沙匹配較好。

4 結(jié)論

黃河干流輸沙量主要來(lái)自黃河安寧渡以上干支流，受凌汛期開(kāi)河流量增大、大水挾大沙、區(qū)間水利樞紐等影響，2011年各站洪峰與沙峰基本匹配，安寧渡到下河沿區(qū)間洪峰、沙峰傳播一致；青銅峽受水庫(kù)影響，洪峰、沙峰出現(xiàn)在10月份，石嘴山、磴口基本匹配，三湖河口至頭道拐區(qū)間受凌汛影響，最大洪沙峰分別出現(xiàn)在汛期9月和凌汛期3月，沙量平衡；2012年最大沙峰和洪峰不匹配，三湖河口年最大出現(xiàn)在汛期9月份，年最大流量2840出現(xiàn)在9月3日，4日出現(xiàn)年最大輸沙率為17900 kg/s，頭道拐出現(xiàn)在凌汛開(kāi)河3月26日，最大輸沙率為12200 kg/s，沙量不平衡；2013年水沙搭配較好，沙量基本平衡。

基金項(xiàng)目：水陜西省水利科技計(jì)劃項(xiàng)目（2017slkj-16；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）

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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：

魏健（1995-），男，碩士生，主要從事水資源系統(tǒng)方面研究。