黄河下游输沙水量研究评述

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1、黄河下游输沙水量研究评述石伟王光谦清华大学水沙科学教育部重点实验室，北京，100084摘要节约输沙用水总量对黄河这样的多沙河流具有重要的理论和实践意义，输沙水量与来水含沙量、来水流量、河道冲淤等有关。本文回顾了黄河下游汛期和非汛期输沙水量的现有研究成果，提出一些有待进一步研究的问题。关键词黄河下游、输沙水量、输沙用水总量、高效输沙洪水一引言输水的同时输沙，对河流起着泄洪排沙、维持河道正常演变的作用。而对黄河这样水少沙多的河流，其下游河道为堆积性河床，逐年抬升，保持必要的输沙水量，有利于控制河道淤积速率、减轻洪水威胁。河流输沙水量是一个宏

2、观概念，体现了河流的河道输沙能力，是河流沿程水流挟沙力调整的结果，是河流中的含沙浑水在流动过程中存在的水沙搭配比例的数量关系。输沙水量的数量与来水来沙条件、要求控制的河流下游河道淤积水平、水库调水调沙方式有关。河流输沙水量的研究是流域水资源管理、水库优化调度的理论依据之一。目前水资源短缺已成为制约黄河流域经济和社会发展的瓶颈。高效输沙、节约输沙用水总量对黄河这样的多沙河流具有重要的理论和实践意义【1，2，3】。本文试图对黄河输沙水量的研究作一回顾，在指出某些可以肯定的结论的同时，指出研究中存在的问题。二输沙水量的概念及计算方法（一）输沙

3、水量的概念河流输沙水量是指河流的某一河段或某一断面将其上游单位重量泥沙输送入下游或入海所用的清水的体积【4】，也称输沙耗水率【2，5，6】、输沙用水量【7，8，9，10】需水率【10】。（二）输沙水量计算方法齐璞及李世滢【2】从概念出发：输沙水量（m3/t）=（1）其中为河流某一断面水文测验的平均含沙量（t/m3）；为河流泥沙容重（t/m3）。该公式给出了输沙水量与含沙量之关系。岳德军及侯素珍【4】、常炳炎及薛松贵【12】根据三门峡、黑石关、武陟含沙量推算利津输沙水量：汛期输沙水量：（2）非汛期输沙水量：（3）6其中为利津输沙水量（m3

4、/t）；为三门峡、黑石关、武陟含沙量（kg/m3）；为下游河道冲淤量（亿t）；为三门峡、黑石关、武陟来沙量（亿t）。该公式建立了作为下游输沙水量的利津输沙水量与三、黑、武来沙量、含沙量及下游河道淤积量之关系。赵业安、潘贤弟等将高村以上河段输沙水量粗略表示为【9】：（4）其中为输沙水量（m3/t）；为下游河道冲淤量（亿t）；＝-2.8～-5.2；=26～55。该公式给出高村以上河段输沙水量与河道冲淤量的关系。三输沙水量的研究（一）汛期输沙水量1汛期输沙水量的特点（1）年际变化大据实测资料统计，黄河多年平均年径流量中汛期约占60﹪，汛期输沙

5、量约占年输沙量的85﹪【12】，汛期输沙水量总体较小【4】，多年平均30～40m3/t【7，10】。由于上游来水、中游来沙丰枯的不同组合造成黄河下游来水来沙条件及河道冲淤调整的不同，使黄河下游各水文站输沙水量变化很大。1960～1989年，花园口最大和最小输沙水量为91m3/t、9.8m3/t，利津最大和最小输沙水量为62m3/t、16m3/t【4，12】。（2）随含沙量的增大而减小据赵业安、潘贤弟对1950～1984年【9】及常炳炎、薛松贵对1960～1989年【12】实测资料分析，黄河下游各河段输沙水量均随含沙量的增大而减小【9，1

6、2】。高村以上河段、艾山水文站、利津水文站分别在来水含沙量低于40kg/m3、35kg/m3、60kg/m3时输沙水量随来水含沙量的增加迅速减小，但在来水含沙量高于40kg/m3、50kg/m3、60kg/m3时输沙水量随来水含沙量的增加缓慢减小，输沙水量大体为20m3/t及20m3/t以下【9，10】因而来水含沙量低于40kg/m3时虽然河道冲刷但消耗水量大，来水含沙量高于60kg/m3时输沙水量增加幅度较小，同时河道淤积严重【4，12】，所以这两种情况下输沙对输沙水量均是不经济的。输沙水量的变化主要在高村以上河段，因此黄河下游输沙水

7、量的控制主要是高村以上河段【7，9，10】。（3）与河道冲淤关系据赵业安、潘贤弟对1950～1984年【9】实测资料分析，高村以上游荡性河段输沙水量与河道冲淤关系密切，输沙水量小于50m3/t河道淤积、大于50m3/t河道冲刷【9】，具有“多来、多排、多淤”特点【7，10】；高村至艾山过渡性河段输沙水量主要取决于来水含沙量大小【9】，具有“多来、多排、少淤”特点【7，10】；艾山至利津弯曲性河段，输沙水量只取决于来水含沙量【7，9】，当流量大于2000～2500m3/s后河道具有“多来、多排”特点。因此黄河下游泥沙淤积主要发生在高村以上

8、河段【7，10】。（4）沿程变化据常炳炎、薛松贵对1960～1989年实测资料分析，各水文站输沙水量与上站含沙量关系中高村以上离平衡线较远、高村至艾山靠近平衡线、艾山至利津大部分在平衡线下方。这是沿程冲淤调