再谈对近期黄河水沙变化的认识
再谈对近期黄河水沙变化的认识

今年6月21日,笔者在《黄河报》发表了《对近期黄河水沙变化的认识》一文,认为近期黄河水沙锐减的原因,除了与近年来中游水土保持措施加强、下垫面恢复良好以及一些支流采矿截断地下水流有关以外,主要还与20世纪90年代以来北干流暴雨、大暴雨次数与量级减少有关。现从今年7月北干流暴雨洪水关系再一次说明以上认识。
今年7月份,黄河北干流相继出现3次洪水过程,第一次为7月21日,主要为干流府谷以下的黄甫川、窟野河、孤山川等支流降大暴雨,形成黄甫川5000立方米每秒和窟野河2000立方米每秒的洪峰流量,其中黄甫川最大含沙量高达840千克每立方米,这次洪水形成干流吴堡站4440立方米每秒及龙门站3500立方米每秒的洪峰流量。
7月27~28日,黄河干流府谷至吴堡区间普降暴雨,受此次降雨影响,吴堡站先后于7月27日和28日出现10600立方米每秒和7580立方米每秒的洪峰流量,最大含沙量分别达237千克每立方米和231千克每立方米,洪峰演进到龙门站分别为7620立方米每秒和5740立方米每秒,成为2012年黄河1号和2号洪水,再演进到潼关,两次洪水基本合二为一,洪峰流量为4250立方米每秒。
7月27~28日,1号和2号洪水主要来自天桥至吴堡区间多条支流,现以雨洪资料较完整的秃尾河、佳芦河、清凉寺沟、湫水河等支流1号、2号洪水的最大洪峰流量、相应最大日暴雨量与2001~2011年各支流的最大洪峰流量与日暴雨量进行对比分析,以说明日暴雨强度对洪峰流量的影响。
1.秃尾河高家川水文站控制流域面积3253平方千米,今年7月28日洪峰流量为1010立方米每秒,流域内雨量站中相应最大日暴雨量为134.8毫米,属大暴雨级别。该站2001~2011年11年平均最大洪峰流量仅为197.4立方米每秒,其中:最小的为2008年和2010年的8.08立方米每秒、 8.14立方米每秒,最大洪峰流量发生在2006年为1020立方米每秒,该次洪水相应最大日暴雨量为94.8毫米,其他年份流域内日暴雨量皆未超过50毫米。
2.佳芦河申家湾水文站控制流域面积1121平方千米,今年7月28日洪峰流量为1870立方米每秒,含沙量为800 千克每立方米,为1970年以来发生的最大洪水,流域内雨量站中相应最大日暴雨量为169.2毫米。2001~2011年该站平均洪峰流量为138.7立方米每秒,其中最小的为2010年,仅为0.5立方米每秒,最大的为2001年的600立方米每秒,这11年间该流域除个别站外日暴雨量没有超过50毫米。
3.清凉寺沟杨家坡水文站控制流域面积283平方千米,今年最大洪峰流量为1020立方米每秒,为1961年设站以来的实测最大值,流域雨量站中相应日暴雨量最大值为113毫米。该站2001~2011年平均年最大洪峰流量为93.5 立方米每秒,其中2001、2002、2006、2008、2009等年汛期基本断流,该流域除个别站外日暴雨量没有超过50毫米。
4.湫水河林家坪站控制流域面积1873平方千米,今年7月27日最大洪峰为1350立方米每秒,最大含沙量为497 千克每立方米,流域内雨量站相应最大日暴雨量为119毫米。该站2001~2011年11年中2001、2008、2009年几近断流,但值得提出的是,2010年最大洪峰流量为2200立方米每秒,超过今年的1350立方米每秒,最大日暴雨量达185.4毫米,亦超过今年的119毫米。
5.吴堡站今年最大洪峰流量为10600立方米每秒,2001~2011年11年平均最大洪峰流量为2774.5立方米每秒,除2003年的9400立方米每秒外,其余年份基本在3000立方米每秒以下,也说明吴堡以上的暴雨频次与量级都很小。今年的10600立方米每秒是自1989年吴堡站洪峰流量12400立方米每秒以来23年的最大值。
6.龙门站今年最大洪峰流量为7620 立方米每秒,2001~2011年11年平均最大洪峰流量为3072立方米每秒,除2003年的7340立方米每秒外,其余年份都在4000立方米每秒以下。今年龙门站的洪峰流量为自1996年11100立方米每秒以来16年的最大。
从以上2012年各站暴雨洪水和前11年各站暴雨洪水分析对比可以得出以下3点认识。
1.今年北干流1号、2号洪水由于雨区不大,属于中常洪水,但是在近10余年来的洪水排序中,仍位居前列,有的支流中属建站以来的最大洪水和次大洪水,相应最大日暴雨量除个别站外,也是各支流10余年来的最大值。几条支流也出现了近年来少有的高含沙洪水,最大含沙量黄甫川840千克每立方米、佳芦河800千克每立方米、湫水河497千克每立方米,说明在现状下垫面条件下只要出现高强度暴雨,就会产生较大的洪水与沙量。
2.2001~2011年几条支流除个别站外,洪水流量都较小,有不少站年汛期流量为0,或接近于0。这主要与近年来水土保持力度加大、下垫面植被恢复良好、拦水拦沙能力提高、支流开矿截断地下径流等有关。但是与近年来暴雨的量级与频次偏小更为密切,一些支流连续多年也很少发生50毫米左右的日暴雨量级。支流中一旦发生大暴雨也将产生大的洪峰流量。如湫水河2010年发生了2200立方米每秒的洪峰,超过今年的1350立方米每秒,流域内最大日暴雨量达185.4毫米,超过今年的119毫米。这也说明只要有大暴雨就会产生较大的洪峰流量。
3.今年7月洪水期间,几条支流最大日暴雨量为160毫米左右。20世纪90年代以前,北干流经常发生200毫米以上的特大暴雨,如:1971年7月25日,窟野河杨家坪站24小时暴雨量为409毫米,形成了窟野河温家川站13500立方米每秒的特大洪峰流量;1977年8月1日,陕西省乌审旗沙漠地区发生了日暴雨量1400毫米的超纪录特大暴雨,其雨区边缘形成了孤山川10300立方米每秒的超实测纪录的洪水。近年来我国及世界各地极端气候频繁出现,特别是今年各地超纪录暴雨更是多发不断,前述7月21日黄甫川、窟野河暴雨洪水,同北京“7.21”特大暴雨属同一个雨带。如此暴雨区再向西南延伸,将进一步增大黄河北干流暴雨量、洪峰流量及沙量。
从实测资料可知,1922~1932年黄河陕县(三门峡)发生了连续11年特枯水段,其平均水量与连续枯水年的年数皆较近年来的枯水段更为严重,但是1933年即发生了1919年有实测资料以来的最大22000立方米每秒的洪峰流量及39.1亿吨的特大沙量。
对于以上情况,我们时刻要作好防御大洪水的各项准备工作,在流域和工程规划水沙设计中,除去要考虑水利水保减水减沙效益以外,也必须考虑大暴雨、特大暴雨条件下形成的大水大沙年,这样才能使我们的规划设计建立在稳妥可靠的基础上。
(黄河勘测规划设计有限公司教授级高工)