黄河内蒙古段河床冲淤规律分析.docx

黄河内蒙古段河床冲淤规律分析 王平娃 张明 王凡 刘永孝摘 要：根据巴彦高勒、三湖河口、头道拐水文站1981年-2015年大断面资料，分析河床冲淤变化与河道过流能力结果表明：进入90年代以来，黄河上游来水持续偏枯，使得内蒙古河段河床逐年淤积抬高，主要发生在巴彦高勒至三湖河口区间，截止2015年淤积量约4.4亿吨，导致河道大量萎缩，过流能力锐减，输水能力下降关键词：河床冲淤；径流量；输沙量；冲刷深度；洪量1 问题的提出黄河从宁夏石嘴山市与内蒙古乌海市交界处的麻黄沟进入内蒙古，从内蒙古准格尔旗马栅乡出境，在内蒙古境内的河道流程782km，包括巴彦高勒、三湖河口和头道拐站自1991年以来，黄河径流逐年减少，持续偏枯，内蒙古河段汛期最大流量超出2000m3/s的几率很少由于来水量的持续偏枯，主槽逐年萎缩，河床逐年淤高，部分河段已变成了地上悬河，汛期1500m3/s以上的洪水，漫滩非常严重由于河床的淤积，以往的洪水和冰期预报，防洪、防凌预案和洪水测报方案，已不适应现在的河道形势为了防汛、防凌及大堤建设等工程需要和指导水文测报工作，有必要对黄河内蒙古段河床冲淤规律和过洪能力等进行分析研究2 各断面径流量、输沙量历年变化情况巴彦高勒、三湖河口、头道拐历年径流量变化如图1所示。

可以看出：三断面径流量的历年变化是相似的，所不同的是三湖河口径流量较巴彦高勒和头道拐为大，主要是三湖河口以上区间有总干渠二闸、三闸、四闸泄水和总排干退水加入，三湖河口以下区间有镫口扬水站、团结渠扬水站、包钢取水口、包头市取水口引出从图2可知：在1981～2003年的23年中，1986年以前，巴彦高勒输沙量小于三湖河口，三湖河口输沙量又小于头道拐站；1986年以后，规律相反，巴彦高勒输沙量大于三湖河口，三湖河口输沙量又大于头道拐由此说明：1986年以前，该河段从上到下是冲刷的，1986年以后，该河段从上到下是淤积的三断面输沙量变化与该河段的实际冲淤变化情况是吻合的，且1991年以后，头道拐和三湖河口的输沙量较巴彦高勒减少较多，说明该河道自上而下淤积加重3 各断面河底高程变化情况将历年汛后断面河底平均高程与年份点绘关系，各断面冲淤随时间的变化见图3、图4、图5以图3～5与图1中各自的径流量对照，河床的冲淤变化，与来水量大小有较好的关系，总的冲淤变化情况是：来水量大，河床冲刷；来水量小，河床淤积4 洪水对河床的冲刷条件及冲刷量4.1 河床冲刷条件黄河内蒙古段的河床由粉砂组成，受水流的作用，极易发生变化。

根据资料分析，巴彦高勒站、三湖河口一次洪水过程的洪峰流量超过1350m3/s以上且洪量达到9亿m3以上，河床会出现轻微冲刷；头道拐一次洪水过程的洪峰流量超过2000m3/s且洪量达到35亿m3以上，河床才出现轻微冲刷如“81.9”洪水，各站的洪峰流量都在5000m3/s以上，洪量在150亿m3左右，巴彦高勒和三湖河口河床平均冲刷深度分别为1.8m和1.6m，头道拐冲刷深度为0.5 m再如1988年洪水，洪峰流量为1350m3/s，洪量为9亿m3，巴彦高勒和三湖河口河床冲刷轻微，深度分别为0.3m和0.2m；头道拐河床几乎没有变动，冲刷深度仅0.05 m1986年以前，内蒙古河段平滩流量为5000m3/s，能使河床产生显著冲刷的最佳流量是2500m3/s以上但是现状河道的严重淤积，改变了这一情况，巴彦高勒至昭君坟段1500m3/s已开始漫滩漫滩水流一是削减了洪峰，二是减慢了流速，对冲刷河床十分不利对于黄河内蒙古段来说，为使河床冲淤平衡保持稳定或有所冲刷，年径流量需要200亿m3以上才能达到这一目的4.2 洪量与河床冲刷深度的关系1990年以前，黄河径流量较大，1990年以后，黄河来水持续偏小。

故本文选用1990年以前的洪水，对巴彦高勒、三湖河口、头道拐洪量与河床冲刷深度进行分析巴彦高勒一次洪水过程的洪水总量与河床冲刷深度的关系，如图6所示图中点据虽然少些，但关系比较明显，相关系数0.96，相关关系为：y=-0.0000528x2+0.01974x可以看出：随着洪量的增大，河床冲刷深度增加变缓河床冲刷总有一个限度，不会无限度的冲刷下去，与原型实际变化情况基本相符三湖河口站一次洪水过程的洪水总量与河床冲刷深度的关系，如图7从图中可看出：曲线的变化趋势与巴彦高勒站很相似，相关关系也与巴彦高勒站很接近头道拐站一次洪水过程的洪水总量与河床冲刷深度的关系，如图8将头道拐关系曲线及关系式与巴彦高勒和三湖河口进行比较看出：曲线的线形及趋势相似，但关系式中的常数变小了很多表明，同量级的洪水对河床的冲刷作用，头道拐比巴彦高勒和三湖河口的小5 结论与建议黄河内蒙古段河床冲淤变化，与来水量大小关系密切，其河床淤积主要发生在1985年以后，淤积严重区段为巴彦高勒至三湖河口内蒙古河床冲淤变化量，与一次洪峰总量存在有较好的定量关系在目前河床严重淤积情况下，冲刷河床的最佳流量是多少，有待进一步研究解决黄河内蒙古段的河床淤积问题，应标本皆治。

治标的方法是加高大堤，治本的方法是大水冲刷加高大堤只能解决目前防洪、防凌的问题，冲刷河床才是遏制淤积降低河床办法基金项目：水陕西省水利科技计划项目（2017slkj-16；2017slkj-27）；中国博士后科学基金资助項目（2017M623332XB）；陕西省自然科学基础研究计划项目（2018JQ5145）参考文献[1] 刘晓燕，侯素珍，常温花.黄河内蒙古河段主槽萎缩原因和对策[J].水利学报，2009，40（9）：1048-1054.[2] 翟家瑞，钱云平.黄河宁蒙河段防洪形势分析与对策[N].黄河报，2006-03-07（3）.[3] 冯国华，朝伦巴根，高瑞忠，等.黄河内蒙古段防凌对策研究[J].水文，2009（2）：47-49.[4] 龙虎，杜宇，邬虹霞，等.黄河宁蒙河段河道淤积萎缩及其对凌汛的影响[J].人民黄河，2007（3）：25-26.[5] 可素娟，吕光圻，任志远.黄河巴彦高勒河段冰塞机理研究[J].水利学报，2000（7）：66-69.[6] 安催花，鲁 俊，钱 裕，等.黄河宁蒙河段冲淤时空分布特征与淤积原因[J].水利学报，2018，49（2）：195-206. -全文完-。