未来极端降雨情景下黄河可能来沙量预测

目前黄土高原主要产沙区的侵蚀产沙环境较20世纪70年代大幅改善,但并不意味着未来不再出现"大沙"年份。基于过去百年实测数据,设计了两种极端降雨情景,分析了黄河主要产沙区的可能产沙量,结果表明:如果黄河主要产沙区普降高强度暴雨,那么在循化以下水库和淤地坝不拦沙且不水毁情况下,潼关年来沙量有可能达到13.1亿t,龙门达到9.0亿t、张家山达到2.6亿t;如果该降雨情景发生在"泾河流域连续干旱11 a"之后,那么潼关来沙量甚至可能达到16亿t左右。

黄河中游典型流域降雨输沙变化及可能来沙量

开展流域降雨输沙变化特征及入黄泥沙变化趋势研究对于黄河防洪减淤体系布局和治黄方略确定都具有重要意义。选取黄河中游佳芦河、湫水河、延河和马莲河4个流域,基于长系列水文数据对不同时期流域有效降雨和分级降雨与输沙量变化关系进行分析,探讨了现阶段极端降雨条件下流域控制站的可能来沙量。结果表明,4个流域年有效降雨量呈阶段性变化特征,近期有效降雨量较多年均值均有所偏大;现状期河龙区间3个流域有效降雨量与输沙量关系较基准期发生明显变化,产沙能力显著降低。4个流域现状期不同量级雨量对输沙的影响较基准期均大幅下降,佳芦河、湫水河和延河强降雨和高强降雨输沙占总输沙量比重由基准期的38%~46%增大至现状期68%以上,强降雨仍是输沙的主要动力。马莲河有效降雨与输沙关系未发生显著变化,分级降雨量对输沙影响减幅小于河龙区间流域,降雨侵蚀强度风险没有明显减小。基于水文频率分析和历史实测极端降雨组合设计极端降雨,计算得到极端降雨条件下现状下垫面佳芦河、湫水河和延河未来最大可能来沙量分别为0.27亿、0.25亿、0.30亿t,与基准期相比减沙效益为83%~91%;马莲河由于沟道崩塌或滑坡产沙占比增大及治理措施有限,减沙比为48%,极端降雨条件下现状期可能来沙量仍达1.5亿t以上。

佳芦河流域极端暴雨可能来沙量研究

黄河水沙变化情势尤其是来沙量变化趋势判断是确定治黄方略的重要依据。以近年来径流泥沙锐减的黄河中游佳芦河流域为研究对象,分析了极端暴雨情况下的可能来沙量。结果表明:依据佳芦河流域1962-2017年204场降雨、输沙量实测资料点绘的次洪雨量-沙量双累计曲线在1972年、2002年出现明显拐点,相同降雨量条件下拐点后输沙量明显减少,可把1971年以前作为天然时期、把2002年以后作为现阶段;采用次降雨量拟合法、降雨侵蚀力(降雨因子组合)拟合法、次降雨分时段雨量拟合法、上包络线法等4种方法和大于50 mm场次降雨量拟合的佳芦河次洪输沙量计算公式,拟合效果较为理想;次降雨分时段雨量拟合法分析表明,场次降雨过程中最大1 h降雨量、最大2 h降雨量减去最大1 h降雨量、最大3 h降雨量减去最大2 h降雨量这3个分时段降雨量对次洪输沙量的影响较大;采用4种拟合公式和历史实测极端强降雨组合法设定的极端暴雨,计算的现阶段佳芦河可能来沙量为0.12亿~0.22亿t,与天然时期相比减沙效益为88.7%~94.8%,其中最大可能来沙量0.22亿t是实测最大次洪输沙量0.52亿t的42.3%。