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水 利 学 报

2025 年 8 月 SHUILI XUEBAO 第 56 卷 第 8 期

文章编号：0559-9350（2025）08-1037-12

黄河下游输沙需水量模拟预测研究

李琳琪 ，张红武 ，傅旭东 ，侯 琳 ，郭庆超 ，黄 海 1
1，2
2
1
2
2
（1. 中国水利水电科学研究院 泥沙研究所，北京 100048；
2. 清华大学 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 100084）
摘要：黄河下游输沙需水量的合理预测对优化水沙调控、保障防洪安全及提升河道治理效果至关重要。本文引入
带有平均含沙量分布系数 a 与非饱和系数 f 的非平衡输沙方程计算沿程含沙量变化，以河床综合稳定性指标作为
S
*
河道整治工程的约束程度，构建出黄河下游河段冲淤数值模型，并利用黄河下游实测水沙数据对模型进行验证。
通过选取不同来水来沙条件的 10 组方案进行模拟，研究发现输沙需水量与来沙量呈正相关关系，在来沙量超过
5 亿 t 时，需水量增长趋缓。此外，河道整治程度的提高能够有效减少输沙需水量，例如，当河床综合稳定性指标
Z 由 4 提升至 4.5 时，相同来沙量下的需水量可降低约 10%。进一步的模拟预测显示，黄河下游未来年输沙量在
W
2 亿 ~ 3 亿 t 时，输沙需水量为 100 亿 ~ 155 亿 m³，且当前水资源配置基本能够满足输沙需求。本研究的成果可为
黄河下游水沙调控及河道治理提供科学依据，并对高含沙河流的水沙调控研究亦具有重要的参考价值。
关键词：输沙需水量；黄河下游；河床综合稳定性指标；数值模型；推移质输沙
中图分类号：TV143 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20240347

1 研究背景

黄 河 下 游 的 水 沙 主 要 源 自 其 上 中 游 区 域 ， 其 中 潼 关 水 文 站 控 制 着 流 域 面 积 的 91%、 水 量 的
90.3%，以及近乎进入下游的全部输沙量。受到自然环境和人类活动的双重影响，自 1980 年代起，
黄河的径流和输沙情况发生了显著的变化 ［1］ 。水土保持措施有效减少了进入黄河的泥沙量，加之小
浪底水库的拦沙效应，进入黄河下游的沙量则更为有限。根据花园口、利津等水文站 2018—2021 年
的观测数据，尽管来水量较大而来沙量相对较少，但黄河下游河道这 4 年即使在调水调沙状态下仍
处于微淤状态。黄河水沙情势变化不仅关乎黄河流域的治理规划以及治黄方略的调整，也是预测黄
河输沙需水量的重要前提。黄河下游输沙需水量预测作为黄河流域治理与开发规划的关键基础，其
可靠性和合理性对于流域内水沙调控工程布局、防洪安全保障以及河道治理等多个方面均具有至关
重要的作用。
关 于 输 沙 需 水 量 ， 最 初 李 保 如 、 赵 业 安 等 按 总 输 沙 水 量 进 行 探 索 ［2-4］ ， 不 少 学 者 以 此 开 展 研
究 ［5-6］ ；此后岳德军等 ［7］ 与石伟等 ［8］ 按单位重量泥沙的输沙水量进行计算；吴保生等 ［9］ 试图将塑槽与
输沙需水量相联系，同时也加大了研究难度。显然，这三方面的内涵之间有所区别。清华大学在承
担水利部有关部门委托的黄河远期输沙需水量研究任务时，将输沙需水量定义为：在一定来水来沙
及河床边界条件下，某一河段内河道处于均衡状态时输送一定数量泥沙所对应的总水量 ［10］ 。这一总

收稿日期：2024-06-07；网络首发日期：2025-07-04
网络首发地址：https：/link.cnki.net/urlid/11.1882.TV.20250703.1612.001
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基金项目：内蒙古自治区财政重大专项（2024JBGS0016）；水利部重大科技项目（SKR-2022055）；国家自然科学基金面上项目
（52379083）
作者简介：李琳琪（1994-），博士，工程师，主要从事水力学及河流动力学研究。E-mail：lilq@iwhr.com
通信作者：张红武（1958-），教授，博士生导师，主要从事水力学及河流动力学研究。E-mail：zhhw@mail.tsinghua.edu.cn
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