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 m。

1986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=-0.0000528×x2+0.01974×x。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

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作者简介：

王平娃（1965-），男，陕西户县人，高级工程师，从事防汛、水资源管理工作。

通信作者：

张明（1996-），男，硕士研究生，主要从事水资源系统工程研究。