寶擁軍,寶福明,郭佳靜
(黃委河南水文水資源局,河南 鄭州450004)
黃河小浪底水文站,設(shè)立于1955年4月,集水面積69.4萬km2,至河口距離896km,系根據(jù)線的原則規(guī)劃為大河重要控制站。1991年9月1日,因修建小浪底水庫,向下游遷移4km,變更為小浪底(二)站,并兼作小浪底水庫的出庫站。
小浪底(二)站測驗河段長400m,河道順直,沙卵石河床,斷面沖淤變化較小,河道寬約330 m,低水時右岸有近100m的串溝?;緮嗝嬉陨?00m處是小浪底黃河公路大橋,產(chǎn)生較大洪水時,可以利用大橋投放浮標(biāo)施測流量;基本斷面下游18km處是西霞院反調(diào)節(jié)水庫大壩,水庫正常蓄水時,對測站基本水尺水位有一定影響。
測驗河段內(nèi)共設(shè)7個斷面,基本水尺斷面、流速儀測流斷面兼浮標(biāo)中斷面(基下100m),上比降斷面兼上浮標(biāo)斷面(基上150m)、下比降斷面兼下浮標(biāo)斷面(基下250m),上下比降(兼浮標(biāo))斷面間距400m。
小浪底站測驗基本設(shè)施為吊船過河纜道,流量在5000m3/s以下時,使用吊船測驗、斷面索直讀起點距、重鉛魚測深、流速儀測速,橫式采樣器按2∶1∶1垂線混合法取單樣及施測輸沙率;流量超過5000m3/s時,利用上游黃河大橋投放浮標(biāo)測流,在主流邊一線按2∶1∶1垂線混合法采取單沙水樣。
小浪底(一)站自1960年起,受黃河三門峽水庫調(diào)控影響,水位漲落變化較為頻繁,加之三小間(三門峽至小浪底)的126km的區(qū)間加水,年內(nèi)來水量表現(xiàn)為極度不均,多集中在汛期7—10月份。
1991年該站下遷后,測驗河段和斷面發(fā)生了較大變化。1997年小浪底工程截流后,水位漲落變化較為頻繁。年內(nèi)來水量具有兩個明顯變化特性:其一,雖然來水量仍主要集中在汛期(7—10月份),但各月水量和所占年水量的比重則明顯減少;其二,年內(nèi)水量分配趨于均勻化,非汛期的3,4月份則有明顯增多,占全年的21%。
1998年至1999年的2年間,年來水總量明顯減少。1998,1999年徑流量均為180億m3,比1991年至1997年徑流量均值減少55億m3,到2000,2001年徑流均為150億m3,比1991年至1999年徑流量均值減少71億m3。
1999年10月底以后,該站主要受小浪底水庫的調(diào)控影響,明顯表現(xiàn)為出庫站的特性。水位日變化極為急??;流量日變幅亦相差較大,表現(xiàn)為白天小、夜間大,晝夜之差竟達(dá)500~1500m3/s之多,而年內(nèi)變化則表現(xiàn)為3,4月大,汛期較小,其它月份相對均衡的特點。
2000—2001 年,徑流量再次減小,僅有153.7億m3,比1991—1997年均值減少81億m3。
洪水主要來自小浪底水庫下泄流量。在調(diào)水調(diào)沙時,西霞院水庫敞泄的情況下,水位流量關(guān)系基本為單一曲線。西霞院蓄水運用,斷面水位受其回水影響嚴(yán)重,造成水位流量關(guān)系測點散亂,流量推估困難。除調(diào)水調(diào)沙以及洪水期水庫排沙以外,河水清澈,含沙量為零。洪水期受水庫的排沙影響,含沙量一般較大。
小浪底水庫排沙時,由于右岸灘流流速相對較緩,斷面左岸主流部分首先出現(xiàn)河水渾濁,表現(xiàn)為短暫的“平面異重流”現(xiàn)象,且右岸灘流首先出現(xiàn)淤積,隨著后期泥沙增大,流速明顯增加,灘流部分河床開始沖刷,變化急劇時甚至出現(xiàn)波浪式朔源沖刷現(xiàn)象。
1999年底小浪底水利樞紐工程開始蓄水運用,不但使該站斷面的水量正常規(guī)律發(fā)生了根本變化,而且使其洪水的懸移質(zhì)含沙量也發(fā)生相應(yīng)的變化。2000—2001年泥沙變化具有其明顯的特性。第一是含沙量和輸沙量極度減少、年平均含沙量僅為0.88kg/m3,年輸沙量分別為0.042億t和0.23億t,2005—2009年輸沙量分別為0.449,0.400,0.705,0.462,0.0361億t,其均值約為1991年—1999年平均輸沙量的2%,約為1990年前的1%;第二是含沙量完全集中在汛期(7—10月),非汛期為零;第三是由于水庫異重流影響,時常表現(xiàn)為流量小、含沙量大,如2000年最大斷面含沙量為15.5kg/m3,2001年為198kg/m3,而相應(yīng)流量分別僅為432m3/s和119m3/s。
隨著小浪底水利樞紐工程的長期運用,小浪底站斷面的水、沙變化特性,將不斷地通過對測驗資料的分析研究,逐步系統(tǒng)認(rèn)識和掌握,從而為黃河防汛、治理開發(fā)、水資源調(diào)度管理等決策提供可靠的技術(shù)支撐。