黄河宁夏段主要支流水沙量变化分析

周跃华，岳志春，金骁勇

（宁夏水旱灾害防御中心，宁夏 银川 750001）

1 基本情况

黄河宁夏段自中卫市南长滩入境，至石嘴山市头道坎出境，穿越中卫、吴忠、银川、石嘴山4市，全长397 km，由峡谷段、库区段和平原段3部分组成[1]，平原段分卫宁段（中卫—中宁段）和青石段（青铜峡—石嘴山），以仁存渡为界，仁存渡以上为砂卵石河床，以下为砂质河床。入黄支流有清水河水系、苦水河水系、葫芦河水系、祖厉河水系、泾河水系及黄河两岸诸沟。清水河、苦水河、祖厉河为黄河1级支流，葫芦河、泾河为黄河2级支流。流域面积以清水河最大，径流量以泾河最多，主要支流特征见表1。

表1 宁夏主要入黄支流水文特征

2 水沙量变化特点分析

2.1 年均水沙量变化特点

为分析各站不同时期水沙量变化，按照支流水文站的建站情况和实测资料收集情况[2]，将各站划分成1969年以前、1970—1979年、1980—1989年、1990—1999年、2000—2009年、2010—2015年6个时段来分析（表2）。从清水河各站水沙量不同时段平均变化过程可以看出，固原、韩府湾和泉眼山3个水文站的水沙量在时段上看整体呈减少趋势，尤其是2010年以后，沙量的减少更为突出。因各站所处地理位置及边界条件不同，各站水沙量变化特点各不相同。固原水文站的多年平均（1957—2015年）水沙量分别为0.081亿m3和0.003 3亿t，与长期年均相比，该站年均水量偏多的情况发生在1957—1969年、1970—1979年这2个时期，其年均水量分别偏多226.1%和8.6%；而在1980—1989年、1990—1999年、2000—2009年、2010—2015年这4个时期，年水量均有所减少，减少了5.8%～58.8%。年均沙量在1957—1969年、1970—1979年、1990—1999年这3个时段内偏多，增长了23.2%～131.8%；在1980—1989年、2000—2009年和2010—2015年这3个时期年均沙量偏少，减少了8.5%～94.1%，其中2010—2015年减幅最大。

表2 黄河宁夏段各主要支流水文站不同时期水沙量变化情况

苦水河与红柳沟各时段的年均水沙情况与清水河有所不同。苦水河郭家桥水文站年均水沙量分别为0.932亿m3和0.045亿t。与长期年均相比，年均水量偏多的时期为1990—1999年、2000—2009年、2010—2015年3个时期，水量偏多24.6%～80.6%。而1957—1969年、1970—1979年、1980—1989年3个时期有所减少，减少了7.1%～76.7%。年均沙量偏多的时段是1990—1999年和2000—2009年，分别偏多4.8%和180.2%；其他几个时期有所减少，减幅为5.5%～77.9%，其中2010—2015年减幅最大。

红柳沟鸣沙洲站多年平均水沙量分别为0.132亿m3和0.072亿t。与长时期年均相比，水量偏多的时期为1980—1989年和1990—1999年和2010—2015年，水量增幅为1.6%～30.8%；而1957—1969年、2000—2009年、2010—2015年水量有所偏少，减幅为2.1%～29.6%。年均沙量只在1990—1999年偏多，增幅为62.6%，其他几个时期年均沙量均偏少，减幅为10.1%～23.7%。

综上所述，3条主要入黄支流控制站水沙量变化具有相同的时段特点，一是1990—1999年水沙量基本均较多，尤其沙量与各时期相比为最多；二是2010—2015年沙量普遍较小，与各时期相比沙量最小。

2.2 各站年际间水沙量变化

2.2.1 水少沙多，含沙量较高 清水河固原、韩府湾和泉眼山多年平均含沙量分别为40.7、201.0和222.0 kg/m3。苦水河郭家桥和红柳沟鸣沙洲多年平均含沙量分别为48.5和206.0 kg/m3。

2.2.2 年际间水沙量变化起伏较大，丰枯悬殊 根据水文站逐年水沙量变化过程可知各站水沙量逐年变化较大。固原站年最大水量发生在1966年，水量达到0.404亿m3，最小水量发生在2009年，为0.001亿m3,最大最小年水量相差405倍；固原站年最大来沙量为0.024亿t（1973年），年最小来沙量为2007年的0.000002亿t，相差一万多倍。韩府湾站年最大来水量为3.105亿m3（1966年），年最小来水量为0.0848亿t（2011年），最大最小来水量之间相差36.6倍；年最大来沙量为0.684亿t（1995年），年最小来沙量为0.0013亿t（2011年），最大最小来沙量相差512倍。泉眼山站年最大水量发生在1964年，水量达到3.916亿m3，年最小水量为1960年的0.175亿m3，最大最小年水量相差22.4倍；年沙量的差别更大，年最大来沙量为1.221亿t（1958年），年最小沙量发生在1960年，为0.000 8亿t，最大最小来沙量相差一千多倍。

苦水河郭家桥水文站最大水沙量发生在1996年，水沙量分别为2.181亿m3和0.365亿t。红柳沟鸣沙洲水文站最大水沙量分别为0.274亿m3和0.109亿t，分别发生在1985年和1996年；最小水沙量分别为0.03亿m3和0.001亿t，均发生在1963年，水沙量最大最小分别相差9.1倍和109倍。

从清水河各时期来看，年最大水沙量均呈减小趋势（表3）。以泉眼山水文站为例，该站1957—1969年最大水沙量为3.916亿m3、1.221亿t，到1970—1979年和1980—1989年这2个时段内的最大水量分别减少到2.347亿m3和1.268亿m3，分别减少了40%和68%，沙量减少到0.738亿t和0.378亿t，分别减少了40%和70%；1990—1999年，最大水沙量稍有恢复；其后2000—2009年和2010—2015年，水量进一步减少到1.5亿m3左右，减幅为60%，沙量分别减少到0.471亿t和0.115亿t，分别减少了61.3%和90.5%。清水河固原站和韩府湾站各时期年最大水沙量变化特点与泉眼山站基本相同，均呈减少趋势，尤其是2010—2015年显著减少。但是同时可见，苦水河与红柳沟各时期的最大水量没有明显的变化趋势，各时期有大有小，而沙量在2010—2015年时段有减小趋势，其趋势没有清水河显著。

表3 各支流站不同时期最大最小水沙量

从清水河各站不同时期水量变幅来看，变幅基本呈减少趋势，个别时期有所增大。固原站水量变幅由1957—1969年的3.1减少到2010—2015年的6.6，其间2000—2009年增加到75.8；韩府湾站水量变幅由1957—1969年的9.6减少到2000—2009年的5.0，又减少到2010—2015年的4.4；泉眼山站水量变幅由1957—1969年的22.4减少到2010—2015年的2.0。从清水河站沙量变幅来看，各站没有明显变化。固原站沙量变幅由1957—1969年的5.3增加到2000—2009年的1 001.9，又减少到2010—2015年的11.4。韩府湾站沙量变幅由1957—1969年的23减少到1980—1989年的7.9，又增加到2010—2015年的41.9。泉眼山站沙量变幅由1 448.3减少到2.8。总体来看苦水河和红柳沟各时期水沙量的变幅，除2010—2015年水量变幅明显较多，其他各时期以及沙量各时期均无显著变化趋势。

2.3 水沙量年内分配特点

2.3.1 水沙量年内分配比例 由于宁夏各支流流域降雨一般发生在汛期（7—10月份），因此水沙量也主要集中在汛期，长时期平均表4、表5。汛期水量占年水量的58.5%～65.6%，沙量占年沙量的85.6%～89.4%，沙量在汛期的集中程度高于水量[3]。

表4 不同时期黄河宁夏段主要支流水文站水量年内分配变化 亿m3

表5 不同时期宁夏河段主要支流水文站沙量年内分配变化 亿t

进一步分析各站在不同时期的年内分配情况，固原站汛期水量占年水量比例在2000年以前为53.8%～66.3%，2000年之后的2个时段汛期水量占年水量比例下降到52.2%；韩府湾水文站在1957—1969年、1970—1979年、1980—1989年3个时段内汛期水量占年水量比例为52.7%～63.1%，而到1990—1999年和2000—2009年2个时段时，其水量比例较高，分别为78.8%和71.1%，2010—2015年汛期水量占年水量比例下降到55.0%；泉眼山水文站水量占年水量比例在2000年以前的几个时期，汛期水量占年水量的比例相对较大，为66.1%～72.4%，在之后的2个时段2000—2009年和2010—2015年均有所下降，分别下降到54.4%和45.3%。

苦水河郭家桥水文站在1957—1969年、1970—1979年、1980—1989年、1990—1999年4个时段汛期水量占年水量比例为53.8%～66.5%，而到2000—2009年和2010—2015年2个时段比例有所下降，下降到46.2%和41.7%。红柳沟鸣沙洲水文站1957—1969年汛期占年水量比例为84.1%，1980—1989年、1990—1999年2个时段汛期水量占年水量比例为63.9%～69.4%，其后2000—2009年、2010—2015年汛期水量占年水量比例为53.8%和49.2%。

分析沙量的年内分配情况，清水河固原水文站在1957—1969年、1970—1979年、1980—1989年3个时段内的汛期沙量占年沙量的比例范围为75.7%～88.7%，1990—1999年汛期沙量与年沙量的比例增加到92.4%，其后2个时段均减少，减少到60%左右。韩府湾水文站汛期沙量与年沙量比例范围，在2000年前的4个时段内相对较高，除1980—1989年外，1957—1969年、1970—1979年、1990—1999年为90.1%～93.2%，其他2个时段2000—2009年和2010—2015年汛期沙量与年沙量比例范围均有所下降，为84.4%～83.4%。泉眼山水文站，各时期汛期沙量与年沙量比例范围在2000年前几个时段为79.4%～93.1%，其他2个时段2000—2009年、2010—2015年下降到86%～89.2%。

苦水河郭家桥水文站在1957—1969年、1970—1979年2个时段汛期沙量占年沙量比例较高，为92.3%～97.2%，1980—1989年有所下降，为63.9%，其后几个时段汛期沙量占年沙量比例为70.0%～89.2%。红柳沟鸣沙洲水文站各时段汛期沙量占年沙量的比例较高，除2000—2009年为79.7%外，其他3个时段1957—1969年、1980—1989年和1990—1999年、2010—2015年达到91.6%～94.7%。

2.3.2 汛期水沙量 由表6可知固原、韩府湾、泉眼山和郭家桥、鸣沙洲水文站不同时期汛期、非汛期水沙量的特征参数。清水河固原站各时期汛期平均水量为0.017～0.147亿m3，沙量为0.000 1～0.0068亿t，水沙量明显呈减小趋势[4]；平均流量为0.16～1.39 m3/s，平均含沙量为6.5～84.0 kg/m3，总体上均呈减小趋势。韩府湾站水量为0.118～0.900亿m3，沙量为0.021 0～0.206 4亿t，水量和沙量除在1990—1999年时段内增大外，总体上均呈减小趋势；平均流量为1.11～8.47 m3/s，总体呈减小趋势；平均含沙量为152.5～447.7 kg/m3，在2009年之前呈逐时段增大的特点，2010—2015年含沙量明显减小。泉眼山站各时期汛期水量为0.492～1.016亿m3，沙量为0.079 0～0.405 5亿t，水量和沙量在时段内的变化起伏不定，在1990—1999年这一时段内的水沙量相对较多，2010—2015年相对较小；平均流量为5.06～9.56 m3/s，平均含沙量为146.9～401.0 kg/m3，1990—1999年和2000—2009年最大；来沙系数平均流量与平均含沙量之比各时段变化不定[5]。

表6 各支流不同时期水沙量特征值

苦水河郭家桥站汛期水量为0.145～0.959亿m3，沙量为0.008 8～0.113 4亿t，水沙量在时段内变化起伏不定，在1990—1999年最大，总体上均呈减小趋势；平均流量为1.36～9.03 m3/s，平均含沙量为18.1～135.3 kg/m3，各时段变化不定，但是水沙总体呈减小趋势。

红柳沟鸣沙洲站汛期水量为0.070～0.111亿m3，沙量为0.016 6～0.040 1亿t，水量和沙量在1990—1999年时段出现最大值，水量在时段内的变化起伏不定，沙量总体上呈减小趋势；平均流量为0.66～1.04m3/s，平均含沙量为232.9～362.3 kg/m3，均在1990—1999年这一时段内最大。

2.3.3 非汛期平均流量 各支流非汛期平均流量小，且变化幅度不大。清水河固原站非汛期平均流量为0.08～0.56m3/s，韩府湾站平均流量为0.34～2.23m3/s，总体上均呈减小趋势；泉眼山站平均流量为1.10～3.11 m3/s，从1970开始出现逐时期增大的变化趋势。苦水河郭家桥站平均流量为0.35～3.47 m3/s，红柳沟鸣沙洲站平均流量为0.07～0.42 m3/s，均呈明显增大的特点，2010—2015年最大。

3 宁夏河段入黄沙量

宁夏河段入黄水沙来源除较大的支流清水河、苦水河和红柳沟外，还有小支流南河子、清水沟和排水渠道，包括第一排水沟、第二排水沟等，统计区间入黄沙量见表7。长时期1960—2015年宁夏河段年均入黄沙量为0.328亿t。从时段入黄沙量来看，1957—1969年宁夏河段入黄沙量为0.347亿t；其后的1970—1979年、1980—1989年2个时期沙量有所减少，约为0.230亿t；1990—1999年沙量又增加到最大，为0.621亿t；2000—2009年沙量有所减少，为0.319亿t；2010年之后，入黄沙量进一步减小到0.122亿t，为各时段最小。各支流流域水沙量变化除与降雨有关外，还与人类活动密切相关，如在流域上修建水库、引水等都有一定的影响，另外流域上在不同时期进行大规模水土保持治理措施对水沙量也有一定的作用，也引起水沙关系的突变[6]。

表7 宁夏河段区间入黄沙量统计

4 结论

1）主要支流1990—1999年水沙量基本都是较多，尤其沙量各时期中最多的；2010—2015年沙量普遍较小，是各时期中沙量最小的。清水河固原、韩府湾和泉眼山3个水文站的水沙量整体呈减少趋势，尤其是2010年以后，沙量的减少尤为突出。苦水河各时期水量呈先增加后减少，沙量变化幅度比较大。红柳沟各时期水沙量没有明显的趋势性变化。

2）各站年际间水沙量变化较大，水少沙多，含沙量较高。

3）长时期水沙量主要集中在汛期，汛期水量占年水量比例为53.2%～65.6%，沙量在85.3%～90.3%。

4）1957—2015年宁夏河段主要支流年均入黄沙量为0.328亿t，其中1990—1999年入黄沙量最大为0.621亿t；2010—2015年入黄沙量最少为0.122亿t。