黃河沿水文站泥沙侵蝕模數計算探討

劉睿等

摘要 通過對黃河沿水文站水文資料的統計分析以及河源區環境、氣候、自然地理的調查，對黃河沿水文站侵蝕模數計算提出了自己的觀點，以期與相關專家探討。

關鍵詞 泥沙來源；輸沙量；侵蝕模數計算；黃河河源區；黃河沿斷面與鄂陵湖區間

中圖分類號 TV214 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2015）14-0199-02

水文站侵蝕模數計算是以水文站輸沙量和集水面積來計算，筆者曾在瑪多水文巡測隊工作近5年，對河源區水文情況有一定的了解，認為中華人民共和國水文年鑒《黃河流域水文資料》用其方法計算黃河沿水文站侵蝕模數是不當的，或者說是失誤的。本文通過黃河沿水文站水文資料的統計分析以及河源區環境、氣候、自然地理的調查，提出了自己的觀點，與相關專家及同仁探討。

1 測站概況

黃河沿水文站設立于1955年6月，其設站目的是為了研究黃河河源地區的水文特性，了解黃河河源地區水沙變化，為開發利用和治理黃河河源區水資源提供依據，是黃河河源區主要控制站。黃河沿水文站在青海省瑪多縣境內，位于東經98°10′、北緯34°53′，至河口距離5 194 km，集水面積20 930 km2，最低海拔4 035 m，平均海拔在4 300 m以上，斷面位置位于黃河公路橋下，距瑪多縣城瑪查理約4.0 km。

2 斷面以上流域概況

2.1 地理地貌

黃河沿斷面以上流域是黃河的源頭地區，地勢自西北向東南傾斜，海拔4 500～5 000 m，地形起伏不大，相對平坦，高差500～1 000 m，西北高，東南低，山間有平坦地、沙漠地、沼澤地。大地構造單元屬巴顏喀拉褶皺帶，構造線均作西北至東南走向，地貌輪廓明顯受構造控制。源頭地區占優勢的地貌類型是寬谷和河湖盆地，它們多為斷陷作用所形成。在海拔4 500 m以上多為石質山地，表面為黑灰色蓋土、黑坨土、砂壤土與沙質覆蓋，一般厚度為50 mm，最厚達1 m以上；流域內湖泊星羅棋布，據統計河源區的湖泊共有5 300余個，最具代表性的湖泊有鄂陵湖、扎陵湖、龍日阿錯湖、星星海，其中扎陵湖、鄂陵湖被譽為黃河源頭的兩大明珠[1]。

2.2 氣候概況

源頭地區屬高寒草原氣候，一年之中無四季之分，只有冷暖之別，而通常又把冷、暖2季分別稱為冬季和夏季。冬季漫長而嚴寒，干燥多大風，夏季短促而溫涼，多雨。瑪多縣氣象站資料分析，其溫度、風力、降雨量情況如下：年平均氣溫 -4.1 ℃，除5—9月，各月平均氣溫在-3.0 ℃以下，最冷的1月為-16.8 ℃，1978年竟達-26.6 ℃，極端日最低氣溫-48.1 ℃，是青海省極端日氣溫最低的地方之一。最熱月7月為7.5 ℃，極端日最高氣溫22.9 ℃，累年氣溫≤0.0 ℃日數為94.8 d。源頭地區白天日射強，地面接受熱量多，升溫快，夜間散熱量大，溫度急劇下降，氣溫日較差大，年平均13.0 ℃。全年無絕對無霜期；大風日數多，從11月至次年4月最為頻繁。大風的年際變化大，據瑪多縣氣象站資料統計，最多的1966年達110 d，最少的年份僅出現12 d，最大風速34 m/s。年均降水量303.9 mm，但年際變化大，最多的年份達434.8 mm，最少的年份達84.0 mm。

3 扎陵湖與鄂陵湖概況

扎陵湖呈不對稱的菱形，東西長，南北窄，鄂陵湖與扎陵湖由一天然堤相隔，形似蝴蝶。東西長35 km，南北寬21.6 km，面積526.1 km2，平均水深8.9 m，蓄水量達46.7億m3。湖的東北部較深，最大水深13.1 m；西部較淺，水深一般只有1～2 m，最淺處只有幾十厘米。扎陵湖湖心偏南是黃河的主流線，看上去，仿佛是一條寬寬的乳黃色的帶子，將湖面分成兩半，其中一半清澈碧綠，另一半微微發白，所以稱“白色的長湖”。黃河在扎陵湖經過一番回旋之后，在巴顏郎瑪山南面，進入一條寬逾300 m的河谷，河水在這里分成九股道，河寬一般在26～42 m之間，水深0.5～1.4 m，河道長25.4 km，散亂地穿過峽谷，流入鄂陵湖。鄂陵湖位于扎陵湖之東，與扎陵湖的形狀恰好相反，鄂陵湖東西窄、南北長，猶如一個很大的寶葫蘆。湖的面積為628 km2，比扎陵湖大100 km2，平均水深17.6 m，最深處超過30 m，蓄水量為107億m3，相當于扎陵湖的1倍多。

4 河源地區泥沙含量

河源區流域地勢平緩，扎鄂兩湖以上植被較好，又有眾多湖泊的滯洪攔沙，河水含沙量甚少，黃河沿水文站的泥沙主要來源于鄂陵湖以下黃河北岸的嘉特場膀隴巴至納加朗曲等7條時令性支流，控制面積1 650 km2，在局部暴雨的作用下，水土流失嚴重，時令性河道流速大，沖刷能力強，含沙量增大；沙峰的大小隨降水強度、區域、前期雨量、基礎流量大小等因素的不同而變化，1979年7月26日沙峰前黃河主河道基礎流量4.60 m3/s，支流出現洪峰流量26.7 m3/s，支流流量是干流流量的5倍，含沙量出現了黃河沿水文站建站以來的最大含沙量27.0 kg/m3，這種沙峰過程一般都在2 d左右基本結束，峰型尖瘦，且都發生在枯水年份；豐水年份沙峰過程較平緩，含沙量相對較小，例如豐水年份的1964年、1965年、1967年、1976年等，年最大含沙量分別為5.91、1.84、2.85、1.11 kg/m3，并且具有明顯的基流與沙峰的反比關系。

5 黃河沿水文站侵蝕模數的計算

根據上文對河源區的地理地貌、氣候概況、扎陵湖與鄂陵湖、河源地區泥沙的概述不難發現，鄂陵湖以上不管泥沙的大小，都被大小湖泊攔截，或者說能流到鄂陵湖以下的量很小；鄂陵湖輸出的泥沙主要部分是每年開湖前后，因嚴酷的高原氣候，大風攜裹泥沙沉積冰面，冰融開河隨流入黃河；另外，在雨季因暴雨使鄂陵湖邊5～10 m寬的湖水變渾，部分泥沙流入黃河，凡此種種因量都很小，可以忽略不計，黃河沿水文站泥沙來源主要在鄂陵湖以下至黃河沿斷面區間。

中華人民共和國水文年鑒《黃河流域水文資料》發布的黃河沿水文站的侵蝕模數[2]，是根據黃河沿水文站年輸沙量與集水面積20 930 km2計算的，筆者認為這樣是不正確或失真的，基本上不能反映河源區侵蝕模數的真實情況；鄂陵湖以上河源區因沒有泥沙測驗資料，只是感官判斷，可以說泥沙資料在這方面是空白；鄂陵湖以下右岸支流少，面積比重小，故黃河沿輸沙量占比不大；黃河沿水文站輸沙量主要來源于鄂陵湖出水口至黃河沿斷面區間左岸，在計算侵蝕模數時應以區間面積參加計算，根據黃河沿水文站沙量資料和總集水面積、區間面積計算的黃河沿水文站侵蝕模數如表1所示。

根據侵蝕模數統計表統計結果看，不同集水面積計算的侵蝕模數相差近10倍，跟集水面積相差倍率基本相同。

6 結語

（1）鄂陵湖以上河源區沙量小，且都被大小湖泊攔截了，基本上不能到達鄂陵湖以下河道。

（2）黃河沿水文站泥沙來源主要在鄂陵湖以下至黃河沿斷面區間。

（3）黃河沿水文站侵蝕模數的計算是有誤的，不能代表河源地區侵蝕模數情況。根據計算統計結果看，不同集水面積計算的侵蝕模數相差近10倍。

（4）黃河沿水文站年輸沙量產生于鄂陵湖出水口至黃河沿斷面區間，其侵蝕模數的計算，集水面積應采用區間面積，也只能反映該區間侵蝕模數情況[3-4]。

7 參考文獻

[1] 韓榮.青海省志：長江黃河瀾滄江志[M].鄭州：黃河水利出版社，2000：217-275.

[2] 中華人民共和國水文年鑒 黃河流域水文資料：1956—2010年[Z].2011.

[3] 杜學禮，高國勝.依據庫區泥沙淤積資料預測土壤侵蝕模數[J].水土保持應用技術，2006（6）：1-2.

[4] 朱翠鳳，張桂杰，徐德增.鳳鳴水庫庫區河段泥沙淤積分析[J].水利水電工程設計，2006（4）：20-21.endprint