流量变化对黄河下游河道演变影响

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1、流量变化对黄河下游河道演变影响摘要：作者通过对1958、1964、1973、1985及1997各年黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站逐日平均水文资料的流量级分析，得到花园口、高村、艾山、利津水文站日均造床流量1958年为3400～4400m3/s；1964年5300～5600m3/s；1973年为2700～3300m3/s；1985年有两个峰值，分别为1900～2000m3/s和3800～4500m3/s；1997年仍有两个峰值，花园口和高村水文站为680～740m3/s和1900～2800m3/s，艾山和利津水文站为200～250m3/s和510～820m

2、3/s。将上述结论与对实测资料的分析相结合，得到造床流量明显下降及较大日均流量(>2000m3/s)出现频率大大减少甚至不再出现是黄河下游小流量输沙、河道淤积、“小水大灾”的根本原因。关键词：黄河下游有效输沙流量造床流量在人类大量引水、天然降水偏枯[1,2]等人为和自然因素作用下，自1972年开始断流，直至90年代的频繁断流，对黄河下游河床演变产生了深刻的影响[1,3]，河道尤其是主槽淤积加重，使黄河下游防洪面临前所未有的巨大压力，“小水大灾”已成为黄河下游流域水资源突出的问题之一[4]。“小水大灾”是黄河下游河床随来水来沙自动调整的结果。本文试图通过对1

3、958、1964、1973、1985年1997年黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站逐日平均水文资料的流量级分析及对比，来寻求其内在原因及解决黄河下游“小水大灾”、水资源短缺的办法。1黄河下游造床流量分析1.1分析方法的选取与多年流量过程的综合作用相当，而又对塑造河床起着控制作用的代表性流量为造床流量。目前，分析造床流量的方法很多，大致可以分为：平滩流量法、输沙率法、输沙量法及输水量法、河床变形强度法等。针对黄河等多沙河流，张红武等人提出了输沙能力法，吉祖稳等人提出了水沙综合频率法[5,6]。本文采用输沙率法来对黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站1958、

4、1964、1973、1985及1997各年逐日平均水文资料进行流量级分析，从而得到相应的造床流量。1.2数据的选取本文选取黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站1958、1964、1973、1985及1997各年逐日平均水文资料进行流量级分析，含沙量取悬移质含沙量。黄河下游河道演变主要决定于来水来沙条件，据来水来沙特点和三门峡水库运用情况，其河道演变可以大致分为六个时期，各时段水沙特点如下：1950～1960年为三门峡水库修建前的天然情况，基本无人类引水，为丰水多沙系列；1960～1964年为三门峡水库“蓄水拦沙期”及“滞洪拦沙期”，河道冲刷；1964～1973

5、年为三门峡水库“滞洪排水期”，为平水多沙系列，河道淤积；1973～1997年为三门峡水库“蓄清排浑”运用期，在此期间内根据来水来沙条件不同又分为：1973～1980年河道少量淤积、1980～1985年河道冲刷、1985～1997河道萎缩三个时期[7]。1958、1964、1973、1985及1997各年分别代表黄河下游河床演变的各时段。1.3计算结果iller在1960年首次提出了“地貌功”的概念，并给出了河流有效流量流量级分析的计算方法[8～11]。假设河流流量频率服从对数正态分布，输沙率作为流量功函数，则输沙效率即流量出现频率与输沙率乘积最大处的流量值为输沙

6、的有效流量，就长时期内河流输沙量而言在该流量处最大[9～11]。根据此方法本文对黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站1958、1964、1973、1985及1997各年逐日平均水文资料进行了流量级分析，结果如图1所示。图1花园口、高村、艾山、利津水文站在1958、1964、1973、1985及1997各年日均流量的输沙效率图1(a)为花园口、高村、艾山、利津水文站1958年日平均各级流量输沙效率(即流量出现频率与输沙率乘积)，分别以2500m3/s、2500m3/s、1500m3/s、800m3/s分级。图1(b)为花园口、高村、艾山、利津水文站1964年日平

7、均各级流量输沙效率，均以1000m3/s分级。图1(c)为花园口、高村、艾山、利津水文站1973年日平均各级流量输沙效率，均以500m3/s分级。图1(d)为花园口、高村、艾山、利津水文站1985年日平均各级流量输沙效率，分别以800m3/s、800m3/s、800m3/s、600m3/s分级。图1(e)为花园口、高村水文站1997年日平均各级流量输沙效率，分别以500m3/s、200m3/s分级；图1(f)为艾山、利津水文站1997年日平均各级流量输沙效率，分别以180m3/s、150m3/s分级。从图1(a)中可以看到，花园口、高村、艾山、利津水文站在195

8、8年相应于输沙效率最大处