黄河唐乃亥以上地区洪水变化特点分析

彭 红，郑艳爽，尚红霞

(黄河水利科学研究院 水利部泥沙重点实验室，河南 郑州450003)

1 概 述

黄河唐乃亥以上流域属于青藏高原东北部，位于东经95°30'—103°30'，北纬32°30'—36°20'，流域地势总的趋势是西高东低，海拔为4 200 ～4 800 m.由于地势高寒，寒冻、风化严重，流域内岩石破碎，有利于水分下渗，地下水比较丰富.源区阿尼玛卿山分布着大小冰川40 余条，冰川面积120.57 km2［1］，是黄河径流的主要来源地. 源区径流量的多少及变化对黄河流域水量的统一调度具有一定的影响;同时在很大程度上对黄河流域的经济建设和社会发展起着制约作用［2］. 因此，掌握唐乃亥以上水文站水沙变化特性，对黄河源区水资源可持续开发利用及生态环境保护都具有十分重要的意义. 笔者采用黄河沿—唐乃亥河段1956—2006年的长系列实测资料对黄河沿、吉迈、玛曲、唐乃亥4 个水文站洪水变化特点进行分析.

源区水文站依次为黄河沿、吉迈、玛曲、唐乃亥站.从源头往下游随着沿途支流的逐渐汇入，流量逐渐增大［3］.由于黄河沿水文站处于黄河源头，来水仅仅依赖于冰山融雪，因此黄河沿水文站流量很小，一般均在100 m3/s 以下，基本上属于基流，最大洪峰流量为171 m3/s，最小仅为5.3 m3/s，难以进行洪水划分.因此，笔者在对河源区各水文站洪水特性进行分析时未包括该站，主要研究其他3 个站的洪水特性.

由于吉迈与玛曲、唐乃亥站的流量相差较大，洪水划分标准也不相同. 吉迈站起涨和落水流量以200 m3/s 左右为基准，玛曲站和唐乃亥站以400 m3/s左右流量为基准.

2 洪水变化特点分析

2.1 洪水场次减少

根据各水文站的实际情况，统计1969—2006年不同时段内吉迈、玛曲和唐乃亥3 个水文站的洪水场次，结果见表1.

表1 不同时段内洪水场次及场次平均历时数据

由表1可知:与1997年以前两个时期(1969年以前和1970—1996年)相比，1997—2006年各站年均洪水场次明显减少;其中唐乃亥站减少得最多，从1969年以前的年均出现4.17 场减少到1997—2006年的2.70 场.表明河段近期受上游气候变化和下垫面条件的影响较大，不仅是径流量减少，而且一定量级的洪水过程也减少了.

2.2 洪峰流量降低

通过分析洪水要素，统计各年吉迈、玛曲和唐乃亥水文站的洪峰最大流量，如图1所示.不同时段各水文站最大洪峰流量Qmax、最小洪峰流量Qmin和最大与最小洪峰流量的比值Qmax/Qmin变化见表2.

图1 各水文站逐年最大洪峰流量过程线

表2 不同时段各水文站洪峰流量特征统计结果

由图1和表2可知:吉迈水文站与下游玛曲和唐乃亥水文站最大洪峰流量变化相似，表现在1970—1996年时段内Qmax/Qmin突然变大，3 站的Qmax/Qmin值分别为5.0，4.9 和4.7，表明在1970—1996年时段内，河源区出现了较大洪水;在1997—2006年时段内，各站最大洪峰流量减小，其减幅分别为39%，51%和50%，而最小洪峰流量变化不大，导致3 站Qmax/Qmin有了明显的降低，分别为3.6，2.3和2.3［3］.

2.3 洪水期洪量减少

根据吉迈、玛曲、唐乃亥站划分的洪水过程，统计各时段各站的洪量情况. 洪水期洪量计算方法以唐乃亥站的洪水过程为基础，通过洪水传播时间，反推出各站水量，计算上游各站区间来水量占唐乃亥洪量的比例，结果见表3. 由表3可知:与1970—1996年相比，1997—2006年各站洪量均有不同程度的降低，降幅分别为21%，13%和8%;唐乃亥洪量主要来自于吉迈—玛曲区间，占唐乃亥洪量的一半稍多，其次为玛曲—唐乃亥和黄河沿—吉迈区间，其来水量分别占唐乃亥洪量的近30%和20%，黄河沿以上来水很少.

表3 不同时段各水文站洪量及唐乃亥洪量来源组成

2.4 洪水历时缩短

不同水文站不同时段的洪水总历时及年均历时的比较结果见表4.由表4可知，对于1997—2006年这个时段，无论是在洪水总历时或者是年均洪水历时方面，均小于1996年以前和1970—1996年的水平，可认为在近段时期内，河源区来水量减少. 与前述结论相一致.

表4 不同时段各水文站洪水总历时及年均历时数据比较 d

2.5 洪水峰型改变

峰型系数指的是对于一场洪水，洪峰流量Qmax与洪水平均流量Qp的比值，反映了洪水峰型的相对“胖瘦”［4］.表5是根据各场洪水的峰型系数统计的各时期峰型系数范围. 由表5可知，各水文站最大、最小峰型系数的变化以降低为主，尤其是最大峰型系数都是减小的，与1970—1996年相比，1997—2006年吉迈、玛曲和唐乃亥站的最大峰型系数降幅分别为3%，32%和13%，表明洪峰减小幅度要大于洪量的减小幅度，洪水峰型相对变“矮胖”. 其中主要来水区吉迈—玛曲区间变化较大，导致玛曲峰型系数降低最多［5－6］.

表5 不同时刻各水文站峰型系数极值

3 结 语

1)1997—2006年洪水期洪水场次减少，吉迈、玛曲和唐乃亥水文站年均洪水场次降幅均为23%左右.最大洪峰流量均降低，最大降幅为70%;最小洪峰流量变化不同，最大降幅为77%，最大增幅仅为4%，使得最大洪峰流量与最小洪峰流量之间的差别，除黄河沿站是增幅34%，吉迈、玛曲和唐乃亥站都是降低的，降幅分别为28%，53%和51%.

2)吉迈、玛曲和唐乃亥站洪水水量减小，降幅分别为21%，13%和8%，但是对于唐乃亥站洪量组成来说，各区间来水量变化不大.

3)由于近年来水量急剧减少，导致洪水历时较短，洪水最大洪峰流量与平均流量的比值也变小，洪峰峰型变“矮胖”.

4)经分析，造成径流及洪水场次减少、洪峰流量降低、洪水水量减小、洪水期历时缩短、洪水峰型改变等的主要原因是气温上升和降水减少，气温上升和降水减小使得大面积草场退化，土壤沙化，生态平衡失调，蒸发量增大. 因此，必须加大对河源区水文、气象及植被变化的观测力度，为今后生态环境的治理提供依据.

［1］刘贵春，张志浩，喇承芳. 黄河上游唐乃亥站径流变化趋势分析［J］.甘肃水利水电技术，2009，45(12):4－6.

［2］张娟，王幼慧，孙洪保. 黄河唐乃亥以上地区径流量变化分析［J］. 水资源与水工程学报，2004，15(3):68－70.

［3］彭红，郑艳爽，尚红霞，等.黄河—唐乃亥河段水沙变化特点分析［J］.人民黄河，2013，35(4):14－15.

［4］王国玉，于连青.黄河源区唐乃亥站水沙特性初步分析［J］.青海环境，2005，15(2):63－65.

［5］彭红，李萍.唐乃亥以上近期水沙变化分析［R］.郑州:黄河水利科学研究院，2009.

［6］刘振西，刘强，张世军. 黄河源区唐乃亥站径流持续减少的原因分析［J］.甘肃水利水电技术，2008，44(1):13－14.