山区性河流水文站非汛期泥沙停测条件的分析

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  摘要:山区性河流泥沙多来自于山区水土流失,暴雨冲刷山区土壤造成的大量泥沙汇入河流。进入21世纪后,国家对生态环境的保护力度持续加大,部分河流在近15年内达到了非汛期泥沙停测条件。
  关键词:山区性河流;泥沙停测;非汛期
  1 山区性河流的水沙特性
  黄河是中国输沙量最大的河流,而中游测区是黄河泥沙的主要来源区,包含大量山区性河流水文站,本文将选取黄河中游测区的部分山区性河流展开研究。
  山區性河流的洪水主要由暴雨形成,洪水暴涨暴落,历时较短,断面冲淤变化剧烈,沙峰或同时或滞后于水峰,河流输沙量非常大。冬季北方干旱,降水量大减,故而部分水文站冬季径流量相比汛期会有大幅减少,同时该类水文站非汛期的输沙量也相对较少。
  1.1 《河流悬移质泥沙测验规范》要求
  《河流悬移质泥沙测验规范》(GB/T 50159-2015)8.1.6条规定:各类站,枯水期连续3个月以上的时段输沙量小于多年平均输沙量的3.0%时,在该时段内,可以停测单沙、输沙率和泥沙颗粒分析。
  1.2 三种典型的山区性河流水文站
  根据《河流悬移质泥沙测验规范》的要求,可以将山区性河流水文站分为三类,分别为:常年符合要求水文站,代表水文站新庙水文站,如下图1-1所示;部分年份符合要求水文站,代表水文站丁家沟水文站,如图1-2所示;常年不符合要求水文站,代表水文站韩家峁水文站。
  2 山区性河流水文站非汛期泥沙停测分析
  自2003年国家施行“退耕还林”政策以来,黄河部分支流的流域下垫面条件发生了显著变化,植被覆盖率显著增加,水土保持初见成效,各站输沙量也明显减少。
  2.1 一类及三类山区性河流水文站输沙量数据分析
  以新庙水文站为代表的的一类水文站,在统计的38个水文年(1980~2017)非汛期输沙量中最大为10.25万吨(1989年),占比为1.8%,最小为0。符合规范要求,认为该类水文站非汛期泥沙可实行停测。
  以韩家峁为代表的三类山区性河流水文站,在统计的38个水文年(1980~2017)非汛期输沙量占比较为散乱且变化范围较大,其中非汛期输沙量最大为10.64万吨(1981年),占比达到138.5%,最小为0。仅在2012~2014年的3年间非汛期输沙量较小,其余年份非汛期输沙量占比均较大,故而认为此类水文站并不满足停测条件。
  2.2 二类山区性河流水文站输沙量数据分析
  以丁家沟水文站为代表的二类山区性河流水文站在统计的38个水文年(1980~2017)非汛期输沙量中最大为0.0567亿吨(1997年),占比达到42.9%,最小为0。占比变幅范围较大。
  20世纪80年代(1980~1989)非汛期平均输沙量为0.0213亿吨,占比为16.2%;20世纪90年代(1990~1999)非汛期平均输沙量为0.0216亿吨,占比为16.4%,较80年代基本持平;进入21世纪的前五年(2000~2005),因实施“退耕还林”政策,下垫面条件明显改善,非汛期输沙量明显呈下降趋势,非汛期平均输沙量为0.0104亿吨,占比降为7.8%。2006~2017年的12年间,非汛期输沙量已趋于平稳,非汛期平均输沙量为0.0024亿吨,占比为1.8%,未出现大于3.0%的数据。故认为二类水文站也可以按照规范要求非汛期泥沙可实行停测。
  3 结语
  在20世纪00年代中期,国家实行“退耕还林”政策后,一部分山区性河流水文站在所控制流域的下垫面明显改善,此类水文站在进入21世纪后,非汛期(11月~次年4月)输沙量逐渐能达到规范要求。故笔者建议此类水文站实施非汛期泥沙停测。
  (作者单位:黄河水利委员会中游水文水资源局)
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