Page 82 - 2025年第56卷第8期

增长趋势，来沙量大于 5 亿 t 的用水量呈现缓慢增长趋势。进一步模拟了方案 9 在 Z =6 时的输沙需水
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情况，输沙量 6.007 亿 t，达到动态冲淤平衡时，总用水量为 198.33 亿 t，计算天数为 164 d，其中清水
冲刷 7 d。对比 Z =4 时，可节省 64.32 亿 m 水量。说明河道整治程度对输沙需水量的影响十分明显，
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黄河下游宽河段目前处于游荡状态，有较大的整治空间，能够通过修建整治工程进一步稳定主槽，约
束河势发展，提升行洪和输沙能力。
根据曲线可以查找黄河下游宽河段不同年输沙总量在达到动态冲淤平衡时的需水量，当 Z =4 时，
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输沙 2 亿、3 亿和 4 亿 t 分别需水 110 亿、155 亿和 200 亿 m 才能达到动态冲淤平衡；当 Z =4.5 时，输沙
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2 亿、3 亿和 4 亿 t 分别需水 100 亿、143 亿和 188 亿 m 才能达到动态冲淤平衡。
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分析花园口站 1952—2020 年的年均径流量、输沙量变化情况，认为近 20 年来，年径流量有增加
趋势，年均径流量为 278.09 亿 m ，2016 年的年径流量最小为 178.80 亿 m ，查图 6 得出，178.80 亿 m 水
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在 Z =4 和 Z =4.5 时，可以冲刷 3.5 亿和 3.8 亿 t 沙。2000 年后的输沙量相对于以前明显地锐减，张红
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武等 ［32］ 预测黄河下游未来年均来沙量为 2.2 亿至 2.4 亿 t，胡春宏 ［33］ 和王光谦等 ［34］ 认为未来 50 至 100 年
潼关站年平均输沙量将逐步稳定在 3 亿 t/a 左右。根据图 6 得出，当 Z =4 时，黄河下游宽河段年来沙量
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2.2 亿、2.4 亿和 3 亿 t 需水 119 亿、128 亿和 155 亿 m 能够达到动态冲淤平衡；当 Z =4.5 时，年来沙量
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2.2 亿、2.4 亿和 3 亿 t 需水 109 亿、117 亿和 143 亿 m 能够达到动态冲淤平衡，需水量远小于近 20 年来
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的年均径流量。未来黄河下游宽河段基本不会出现大量泥沙淤积，河床基本不会抬高。但考虑极端天
气情况频发，难免会出现如方案 5、7 和 10 的来水来沙条件，导致河道出现少量或局部淤积。
4.3 黄河下游输沙需水量预测结果对比 Hou 等 ［35］ 基于维持河流均衡关系，构建了黄河输沙需水量的
计算方法，同时给出了考虑河道治理程度下（Z =4）的黄河下游输沙需水量，这里将该结果与本文得出
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的结果进行对比，见图 7。

图 6 不同 Z 下下游输沙用水量关系 图 7 不同输沙用水量计算方法结果对比
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从图 7 可以看出，在 Z 取 4 时，本文方法计算的输沙需水量结果整体偏小，在输沙量小于 0.77 亿 t
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时，本研究的预测曲线高于 Hou 等 ［35］ 的预测曲线，本研究认为黄河下游仍然需要一定的水量来维持主
槽的稳定和泥沙输移。当输沙量为 2 亿、3 亿和 4 亿 t 时，本文计算所需水量分别为 110 亿、155 亿和
200 亿 m ；利用 Hou 的方法计算所需水量分别为 134 亿、186 亿和 228 亿 m 。且随着 Z 取值变大，两方
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法的输沙需水量均呈减小趋势。
5 结论

本研究在剖析带有平均含沙量分布系数 a 与非饱和系数 f 的非平衡输沙方程和能否合理计算沿程
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含沙量变化的基础上，引入计算精度较高的水流挟沙力公式等补充方程，构建了黄河下游冲淤数值模
型框架，并以河床综合稳定性指标体现河道整治工程对河槽的约束程度，进行水流泥沙冲淤过程的模
拟计算，以探讨不同水沙条件和河道整治程度对输沙需水量的影响。研究表明，该模型能够较为准确
模拟河道水沙输移特性，并基于实测数据验证了模型的适用性和可靠性。通过选取不同来水来沙条件

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