黄河中游河口镇至龙门区间年输沙量变化原因初步定

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1、黄河中游河口镇至龙门区间年输沙量变化原因初步定量分析摘要：20世纪80年代以来，黄河实测径流量和输沙量逐渐减少。一部分人认为主要是降雨变化引起的，另一部分人认为主要是水利水保工程措施引起的。本文初步建立了黄河主要产沙区河口镇～龙门区间主汛期降雨量和年输沙量关系，得出在输沙量减少值中，降雨变化因素占42％～60％，水利水保工程因素占58％～40％。同时20世纪90年代中期以后水利水保工程措施减沙作用逐步减弱。关键词：输沙量减少降雨量水利水保工程影响河龙区间1问题的提出黄河中游的河口镇～龙门区间（以下简称河龙区间）是黄河中游三大暴雨洪水最主要的来源区，也

2、是黄河泥沙的主要来源区，输沙量约占全河的65％。然而河龙区间1970以来实测径流年平均减少26.6％~60.9％，实测输沙量年平均减少24.1％～80.4％[1]，这极大的引起了人们的关注。一方面认为1970年后河龙区间降雨量减少，导致了产沙量的减少；另一方面认为，1970年后水利水保工程等人类活动是主要因素[2]，且已有的各个研究分析结论差别较大。本文初步建立了河龙区间主汛期降雨量和输沙量关系，希望能够揭示降雨变化和水利水保工程对泥沙的影响。2河龙区间降雨量变化分析2.1基本站点的选择河龙区间雨量站网，几十年来发生了巨大的变化，由20世纪50年代的

3、100多个站发展为现在的464个站，雨量观测站点密度和分布的不同，将影响到资料的一致性。因此，为尽量保持统计站点的一致，选取1966年5月前后基本连续观测的雨量站为雨量研究的基本站点，共104个。同时对个别缺测年份采用位置最近站点替代，以保证站点及资料的连续性。2.2分析要素的选择研究采用基准站由建站～2006年的日雨量资料进行分析，由于河龙区间7降雨和泥沙主要来自主汛期（7～8月），故确定7～8月为降雨变化分析时段。2.3主汛期降雨量变化情况根据入选雨量站建站～2006年的日雨量资料，累加计算从而得到主汛期（7～8月）降雨量，并按照各个支流的情况，

4、对各支流内雨量站的计算结果进行算术平均，得出各支流逐年主汛期的平均降水量。支流面积加权平均，得到河龙区间各年平均主汛期降雨量。通过点绘主汛期逐年降雨量变化图（见图1），分析降水量变化情况。从图1中可以看出：（1）逐年主汛期降雨量呈峰谷相间，有一定的周期性；（2）一般枯值出现的历时为2～4年；（3）从1970年以后，枯值的大小普遍都比以前减小，同时可以看到，枯值的历时也比以前加长了；（4）20世纪90年代中期以后，枯值历时已达10年。图1河龙区间主汛期降雨量变化过程图同时，从河龙区间主汛期逐年代平均降雨量变化过程（见图2），看出，河龙区间逐年代主汛期平

5、均降雨量呈减少趋势。7图2河龙区间主汛期逐年代降雨量变化过程图3降雨量和输沙量关系的建立河龙区间于20世纪70年代起开始大兴水利水保工程，也就是1970年前水沙受人类活动影响很小。现以1970年之前主汛期降水量与输沙量建立相关关系，并将1970年后，主汛期降水量带入关系式计算出不受人类活动影响的输沙量。该值与它所相应年份的实测输沙量比较，可以算出水利水保工程的减沙量；该值与1970年前的平均实测输沙量比较，可以计算出因降雨变化对输沙量影响的结果。1970年之前的主汛期降雨量和年输沙量关系图（见图3）。看出，点群明显呈现两种趋势。降雨量较小时，输沙量随

6、降雨量变化较缓；当降雨量超过某一临界值时，输沙量随降雨量变化较快。经分析计算，取临界值为218mm。7图3河龙区间主汛期输沙量和降雨量关系图当主汛期降雨量小于218mm时，降雨量每增大50mm输沙量增加1.31亿t。当主汛期降雨量大于218mm时，由于受前期降雨量、降雨强度、降雨落区和同等降雨强度的笼罩面积等因素的影响，输沙量增值的变化幅度较大，由上包线和下包线算出降雨每增大50mm，最大值和最小值分别为19.6亿t和3.9亿t，平均为7.4亿t。并分段建立相关方程为：利用方程1和方程2计算得出1970以前平均输沙量为10.46亿t，与实测平均输沙量

7、10.5亿t非常接近，并且将计算值和实测值点绘相关关系（见图4），趋势线斜率近似为1，拟合相关系数为0.83，说明实测值与计算值相关性较好，所建立的相关方程可以满足研究的要求。7图41970前理论计算和实测输沙量关系图4泥沙变化原因分析将1970年以后的主汛期降雨量代入方程，得到输沙量计算值，并与实测值相比较，分析水利水保工程与降雨变化对输沙量的影响。1970年前实测输沙量与1970年后计算值之差，表示降雨变化对泥沙的影响；1970年后计算值与实测值之差，表示水利水保工程对泥沙的影响，计算结果见表2，现分析如下：（1）1970年后，受降水变化而减少的

8、输沙量呈增加的趋势，这与降水变化的趋势基本一致。20世纪70、80、90年代和1996～2005年因降水变化