基金项目：水利部第二届黄河水沙变化基金资助项目

作者简介：张晓华(1970-)，男，四川省广元市人，黄河水利科学研究院工程师。

1 前言

　　进入黄河下游的粗泥沙（d>0.05mm）约占总沙量的20%，但其淤积量却占到总淤积量的50%，又主要淤积在主槽中，对河道行洪极为不利，因此减少粗泥沙的来沙量对下游河道减淤尤为重要。从河口镇到潼关的黄河中游干流段，是黄河粗泥沙的主要来源地区，也是国家治理的重点，70年代即开展大规模水土保持综合治理，改变了流域的下垫面条件，有效拦减了入黄沙量。同时近期黄河流域的气候发生改变，降雨有所减少。上述两方面共同作用造成中游来水来沙量减少，泥沙组成也有新的变化。

　　国家“八五”科技攻关及水保基金等一些项目，对黄河粗泥沙来源区水土保持综合治理的拦沙，尤其是拦减粗泥沙的作用进行了大量的研究工作，得到许多认识，其中重要的一点是粗泥沙来沙量减少，泥沙组成变细了。本项目在分析长时期中游水文站颗粒级配的基础上，仅从河流所输送的泥沙粗细的角度研究中游泥沙组成的变化，期望取得较前人研究更深入的对黄河泥沙组成的认识。黄河流域泥沙颗粒分析，1960年前使用的是吸管法，1960～1979年采用粒径计法，1980年后为光电法。其中粒径计法计算的粒径偏粗，本文采用黄委会水文局1997年8月刊印资料，1960～1979年颗粒级配已经过改正，泥沙粒径d<0.05mm的泥沙改正较大，与前人所用资料可能存在差异。

2 黄河粗泥沙来源

　　黄河泥沙主要来自河口镇～潼关的中游地区，河口镇以上上游地区来沙较细，以下中游支流的汇入，造成龙门、潼关泥沙组成变粗。详细分析区间各条支流泥沙组成，该区间黄河两岸粒径组成有明显的分带性，从西北到东南中值粒径从0.045mm以上，逐渐减小到0.015mm以下。粗泥沙主要来自两个地区：第一区是干流头道拐～吴堡区间的两岸支流，主要有皇甫川（出口站皇甫）、孤山川（高石崖）、窟野河（温家川）、秃尾河（高家川）等，其中值粒径多在0.030mm以上；第二区是吴堡以下无定河（白家川）、北洛河及马莲河上游地区，以及晋西北的忻县地区。

3 干流泥沙组成变化特点

　　黄河流域中游地区主要是暴雨产流产沙，全年泥沙的80%以上来自汛期，因而此次着重研究汛期泥沙组成的变化。

3.1 各分组沙量均减少

　　由表1可见，中游干流汛期来沙量大量减少，河口镇、龙门、潼关三个站1986年后年均沙量比1968年前分别减少80%、50%、46%。其中各分组泥沙量也都大量减少。

3.2 粗泥沙比例减少，细泥沙比例增加

　　各分组泥沙的减少幅度并不一致（表1），1986年后河口镇细泥沙（d<0.025mm）、中泥沙（0.025mm<d<0.05mm）、粗泥沙的年均沙量分别比1968年前减少75～85%；龙门各分组沙量减幅分别为38%、57%、72%；潼关减幅为40%、51%和60%，因而粗泥沙减少最多，中泥沙次之，细泥沙最少。

　　各分组沙量的不均匀减少造成泥沙组成发生变化。河口镇变化不大；龙门主要表现在粗、细泥沙占全沙的比例调整，中泥沙所占比例变化较小，细泥沙增加较多，由1968年前的占44%增加到近60%，粗泥沙减少较多，由28%减少到仅仅16%；潼关细泥沙占全沙的比例同样增加，由54%增加到61%，中泥沙、粗泥沙的比例减少值相差不大。

表1 中游干流汛期不同时期各分组沙量多年平均值

Yearly average amounts of graded sediment

4 干、支流各站中值粒径d₅₀均有所减小

　　中值粒径d₅₀是大于和小于某粒径的沙重正好相等的粒径，它是在一定程度上反映泥沙粗细的特征值。从表2各时期干流汛期d₅₀多年平均值的变化可以看到，各站都是明显变小的，其中龙门变化最大，减少近0.01mm。而中游各主要粗泥沙产沙支流的多年平均中值粒径d₅₀也都减小了，尤其进入90年代以后，来沙细化十分显著。

表2 黄河中游干、支流主要控制站中值粒径d50变化(单位：mm)

Variations for median diameter (d₅₀) of particles at main stations in Middle Yellow River

　　以上从多年平均的角度对各时期分组沙的变化趋势进行了分析。前人多年的研究认为，黄河泥沙组成随来沙量大小而变化，因而又深入探讨了泥沙组成的变化规律。

5.1 不同来沙条件下的泥沙组成

　　点绘典型干、支流长系列各分组沙量与全沙的关系（9～10月图略），见图2。存在普遍的泥沙组成规律：①各分组沙量与全沙沙量都呈正相关关系，全沙量增大则各分组沙量也增大。②各分组沙中，细泥沙、中泥沙与全沙的关系很好，点群带比较窄；而粗泥沙与全沙的关系较散乱，尤其在沙量较大时，粗泥沙变化幅度很大。这反映了水流挟沙的规律，粗泥沙起动、输移条件比较复杂，因而输沙量不稳定。③随着沙量的增大，细泥沙的增幅越来越小，中泥沙变化不大，粗泥沙增幅越来越大。中游来沙量大的龙门、潼关这一特点比河口镇更明显，这与大量来沙多为中游大暴雨形成，粗泥沙来量多有关。④7～8月份的泥沙相对9～10月份细一些，是由于7～8月为流域面上来沙，而9～10月来沙部分为河道冲刷补给。

表3 中游干流主要站各分组沙量与全沙关系式系数取值

Coefficients in formulas for graded and total sediment in main stem of Middle Yellow River

表4 中游干流主要站不同来沙条件下泥沙组成

Sediment composition under different incoming sediment conditions in main stream of Middle Yellow River