渭河上游水沙特性变化及其规律研究

王世钧

（甘肃省水文水资源局 甘肃兰州 730000）

1 渭河上游流域概况

渭河上游主要为黄土丘陵区，面积占该区面积的70%以上，海拔1200m～2400m；河谷川地区面积约占 10%，海拔 900m～1700m。渭河中下游北部为陕北黄土高原，海拔900m～2000m；中部为经黄土沉积和渭河干支流冲积而成的河谷冲积平原区——关中盆地（盆地海拔 320m～800m，西缘海拔700m～800m，东部海拔320m～500m）；南部为秦岭土石山区，多为海拔2000m以上高山。其间北岸加入泾河和北洛河两大支流，其中，泾河北部为黄土丘陵沟壑区，中部为黄土高塬沟壑区，东部子午岭为泾河、北洛河的分水岭，有茂密的次生天然林，西部和西南部为六盘山、关山地区，植被良好；北洛河上游为黄土丘陵沟壑区，中游两侧分水岭为子午岭林区和黄龙山林区，中部为黄土塬区，下游进入关中地区，为黄土阶地与冲积平原区。渭河是黄河的最大支流，发源于甘肃省渭源县鸟鼠山东麓，上游自西向东流经陇西、武山、甘古、天水等县。北道站以上流域面积 24871km2，占全流域的 18.5%，全流域渭河是一条多支流河流，500平方公里以上的一级支流，北岸汇入的有秦祁河、咸河、散渡河、葫芦河、牛头河。南岸汇入的有榜沙河、大南河、昔河。渭河上游流域属于干旱半干旱地区，在地貌类型上主要包括北岸和南岸西部的黄土丘陵沟壑区以及南岸东部的土石山区。上游是渭河泥沙的主要来源，1959～1990每年输沙量为12641亿t，占渭河流域入黄泥沙量的28.1%。

2 来沙的沿程变化及地区分布

渭河流域北道站以上水沙来源可分为五部分：干流武山以上，支流散渡河甘谷以上，支流葫芦河秦安以上，支流耤河天水以上，武山、甘谷、秦安、天水至北道区间。五个部分的水沙组成有所不同，水沙变化也各有差异；根据实测水文资料，各站测验时间均从1956年开始，在分析该站资料系列的代表性和考虑其余测站实测资料系列的情况后，选取 1957～2000年为统计时段，有缺失年份的情况，分别进行相关插补，最后计算得各站历年的同步系列的多年平均径流量和悬移质输沙量特征成果表如表2-1。

由表2-1看出，北道以上多年平均年径流量12.23亿m3，年输沙量11789万t，占渭河年输沙量的25.5%。渭河北道站以上，水沙异源，河流径流主要来自武山以上，占总径流量的 45.5%；武山至北道间的两条主要支流葫芦河、散渡河是泥沙的主要来源区，其年输沙量占总输沙量的58.3%。特别是葫芦河，其流域面积、流量仅占北道站以上的39.4%和27.4%，而输沙量却占北道以上输沙量的42.7%，可见该地区水土流失有多么严重。

表2-1 径流量、悬移质泥沙特征值统计表

渭河流域支流较多，地貌复杂多样。研究区域主要处在黄土丘陵沟壑区，区内沟壑纵横、丘陵起伏、地貌形态复杂。从多年平均侵蚀模数来看，散渡河甘谷站数值最大，平均每年为7431t/(km2·a)，这与该区人口密度较大，垦殖指数较高，沟蚀、重力侵蚀都很严重有关。耤河天水站数值最小，平均每年为 3209t/(km2·a)。因耤河流域气候相对湿润且自然植被较好，降低了高洪水对地表的冲刷侵蚀，水土流失较少。从类型区看，径流主要来自土石山区，泥沙主要来自黄土丘陵沟壑第三副区。

3 年际变化

3.1 流域水沙变化及对比

对渭河上游北道站（原南河川站）实测水沙资料统计分析，得到其在1956年～2000年45年间北道站的历年径流量、输沙量过程线图（图3-1）。

图3-1 北道站年径流量、年输沙量过程线图

根据图3-1显示，经过水沙对比可知：历年输沙量的变化与径流量的变化过程相似，并呈不规则周期变化。该站多年平均径流量为12.23亿m3，占渭河流域的21.5%；最大年径流量发生于1967年，其值为 30.35亿 m3；最小年径流量发生于1997年，其值为1.28亿m3。最大、最小年径量之比为 23.71。历年径流量系列的变差系数Cv=0.51，径流量的年际变化大，水量不稳定。其输沙量的年际变化比径流量大。北道站多年平均悬移质输沙量为11789万t。历年最大年输沙量发生于1973年，其值为38600万t。历年最小输沙量发生于1997年，其值为1310万t。最大、最小年输沙量之比值为29.46，历年输沙量系列的变差系数Cv=0.69。

在多年整体分析的基础上，计算北道站不同时段水沙变化，其中后期减小量以前期（1956～1970）作为基准进行计算，其成果见表3-1：

表3-1 渭河北道站各时段水沙变化成果表

经年代水沙对比可知：1956～2000年，60年代到70年代中期丰水丰沙。从70年代后期开始，水沙量逐年下降且输沙量下降率大于径流量下降率，说明在降水减少的同时，水土保持工作开展有所成效。80年代亦属适中，但从90年代开始径流量急剧减少，是径流量及输沙量最少的十年。如果以前期作为对比基础，70、80、90年代减水量为3.46、4.44、11.74亿m3，90年代减少达 72.2%。河流甚至出现断流现象（1997年 7月 28日河干）。减沙量分别为 0.49、0.83、1.34亿t，90年代减少达79.8%（见表3-1）。

水量的剧减主要受气候因素和人类活动两方面影响，近年来降水量减少是径流、泥沙量减少的主要原因；农业和工业发展用水的增加以及生活用水提高，人均用水量急剧上升。另外，各水利工程如灌溉工程的引水引沙都使径流量和输沙量减少；水土保持的开展，使退耕还林的面积有所增加，也从一定程度上减少了水沙量。

4 年内变化

分析渭河干流控制站北道站多年月平均径流量、输沙量资料，绘制其多年月平均流量及输沙量年内分配图（图4-1）。

图4-1 北道站多年平均月径流量与月输沙量年内分配图

该站历年汛期(6～10月)的平均径流量占年径流量的66.7%。其中7～9月径流量占年径流量的46%，8月径流量最大，占年径流量的15.4%。输沙量的年内分配更不均匀。历年汛期(6～10月)的平均输沙量占年输沙量的91.2%，其中7～9月的输沙量即占全年输沙量的 77.6%，7月输沙量最大，占35.4%。由上述可知，全年水、沙量都集中于汛期，汛期又集中于几次洪水过程。如 1973年大沙年，汛期来沙量达 3.79亿 t，占全年的98.1%。从图4-1可知来沙量比径流量提前1-2个月，两者不同步。与其受降雨量特别是暴雨强度及人类活动的影响有关，也反映了人类调节对沙量的补给作用。

5 结语

该地区相对人口稠密，人均耕地少，人类活动频繁。加之历史上长期滥垦乱伐，植被遭到破坏，以及广种薄收、单一经营的农业生产方式，导致水土流失严重，使渭河成为一条多泥沙河流，同时不合理的施工、开采、爆破等也增加了泥沙来源。因此要加大对水土流失的治理工作，在水土保持措施的布设上，不仅要加强对林、草、梯田等坡面治理措施，更要增加对淤地坝等沟道治理措施。

1 叶守泽等. 水文水利计算[M]. 北京.中国水利水电出版社.1992:58-67.

2 陈发中, 戴明应, 吴卿. 渭河水沙变化及特性分析[J].人民黄河, 1991.21(8):16-18.

3 马勇, 秦百顺, 王宏等. 渭河水沙变化及其影响因素分析[J]. 中国水土保持. 2002.8:18-20.