一 黄河的水文特征

（一）气候与降水

黄河流域属大陆性气候，南有秦岭阻挡，水汽输送不畅；北邻大沙漠，风沙活动频繁。降水量少、蒸发量大、气候干旱是其气候的总体特征。流域内多年月均气温和年均气温由南向北、由东向西呈递减态势，而蒸发反而相应递增。降水的年际变化较悬殊，降水量越小的地区，年际变化越大。降水量年内分配也极不均匀，7—9月降水量占全年的比例很高，多年平均降水量476毫米，6—9月降水量占全年降水量的60%—70%，且多以暴雨为主。多年平均蒸发量为700—1800毫米，平均气温上游1—8℃，中游8—14℃，下游12—14℃。其特征主要有以下两点：

1．汛期长、洪水次数多

一年中有伏、秋、凌、桃四个汛期，包括总历时长达10个月。伏、秋汛合称为大汛，由降雨形成。其洪水来源有兰州以上、晋陕区间、龙门至三门峡区间、三门峡至花园口区间和大汶河流域。上游洪水涨落比较缓慢。历时较长，兰州水文站一次洪水历时平均40天，最长可达66天，最短22天；中游洪水涨落较快，尤其是晋陕区间的洪水陡涨陡落，历时较短，干流龙门站洪水历时平均46小时，最长80小时，最短20小时，连续洪水一般为3—6天，涨水平均8小时，最长30小时，最短两小时；支流洪水更是来猛去速；下游干流洪水主要来自中游，其特点与来源有关，但又受高含沙量变动河床和滩区建筑物的影响，往往使洪水演进规律发生异常变化。凌汛主要发生在宁夏、内蒙古和黄河下游两个河段，均由冰塞、冰坝壅水形成。黄河下游的冰情变化极不稳定，约有1/10的年份不封河，有的年份则三封三开。

2．黄河流域属大陆性气候

上游、中游、下游地区由于地理位置不同，其温度和降雨量也存在很大差异。冬季受蒙古高压影响，盛行偏北风，气温低，降水少；春季蒙古高压衰退，西太平洋副热带高压开始北上西移，气温回升，降水增多；夏季大部分地区受西太平洋副热带高压的影响，盛行偏南风，水汽丰沛，是一年中降水最多的时期；秋季西太平洋副热带高压逐渐衰退，蒙古高压向南扩展，降水开始减少，但常发生连阴雨天气。气温的地区分布特点是由南向北、由东向西逐渐降低。多年平均气温最高的地区大于14℃，最低的地区小于-4℃。年极端最高气温为洛阳盆地44.2℃，年极端最低气温为河源地区-53℃。降水自东南向西北逐渐减少，多年平均年降水量最多的地区为秦岭，局部地区达900毫米以上。年降水最多的为泰山顶达1108.3毫米；年降水量少的地区为内蒙古杭锦后旗、临河一带，在150毫米以下，年降水最少的为内蒙古杭锦后旗的陕坝，只有138.4毫米。上游降雨强度较小，历时较长，暴雨极少，日降水量很少超过50毫米，中下游降雨强度较大，历时较短，暴雨较多。由于气候和地形、地貌等自然地理景观的影响，黄河的水文情况非常复杂。

（二）河流水系

黄河属太平洋水系，干流多弯曲，素有“九曲黄河”之称。支流众多，黄河流域有220条面积大于100平方千米的一级支流；有76条面积大于1000平方千米的一级支流，面积达58万平方千米，占全河集流面积的77%；有11条面积大于1万平方千米的一级支流，面积达37万平方千米，占全河集流面积的50%。

1．黄河干流

根据河流形成发育的地理、地质条件及水文情况，黄河干流河道可分为上游、中游、下游共11个河段。黄河从河源地至入海口，全流域共有76条支流汇入黄河总河道。其中，上游从河源至河口镇四个河段，共有43条支流汇入黄河，第一段河源至玛多有3条支流，第二段玛多至龙羊峡有24条支流，第三段龙羊峡至下河沿有6条支流，第四段下河沿至河口镇有10条支流汇入。中游从河口镇到桃花峪三个河段，共有30条支流汇入黄河，第一段从河口镇至禹门口有21条支流，第二段禹门口至三门峡有5条支流，第三段三门峡至桃花峪有4条支流汇入黄河。下游从桃花峪至入海口四个河段，共有3条支流汇入黄河，第一段从桃花峪至高村有1条支流，第二段高村至艾山有2条支流，第三段艾山至利津、第四段利津至入海口则没有支流汇入黄河。从黄河河流和各河段来看，黄河上游支流最多，中游次之，下游支流最少，只有3条河流汇入黄河。这些黄河支流流域面积在1000平方千米以上都算作是一级支流。

2．黄河的主要支流

黄河龙羊峡以上流域面积大于1000平方千米的一级支流有24条，其中大于5000平方千米的有多曲、热曲、白河、黑河、切木曲、曲什安河6条支流。黄土高原地区面积大于1000平方千米的直接入黄支流有48条，其中龙羊峡至河口镇18条，河口镇至龙门21条，龙门至桃花峪9条。水土流失较严重的支流主要有洮河、湟水、祖厉河、清水河、浑河、杨家川、偏关河、皇甫川、县川河、孤山川、朱家川、岚漪河、蔚汾河、窟野河、秃尾河、佳芦河、湫水河、三川河、屈产河、无定河、清涧河、昕水河、延河、汾河、北洛河、渭河、伊洛河等。大汶河是黄河流经黄淮海平原直接入黄的最大支流，流域面积8633平方千米。

（三）黄河各段的水文特征

自河源以下，按照不同河段的河道形态、地质特性和水沙情况等自然条件的显著差异，全河分为11个河段，自西向东分别流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南及山东9个省份，最后流入渤海。全流域按各大支流分为洮河、湟水、窟野河、无定河、汾河、北洛河、渭河、泾河、伊洛河、沁河、大汶河11个水系，流入黄河的支流多达40多条。

1．黄河位于亚欧大陆内部，地势西高东低，地形上横跨三个阶梯

根据黄河流域内呈三级阶梯逐级下降的趋势，可以分为青海高原区、宁蒙灌溉区、阿鄂沙漠草原区、山陕峡谷区、山陕甘黄土高原区、汾渭地堑谷地区、太行山区、下游冲积平原和鲁中地垒山岳区九个不同的地区类型。[14]又根据河道所流经区域的地貌，可将黄河分作上游、中游和下游三大区域，即青藏高原、黄土高原和华北平原三大区。

（1）黄河上游：从河源的源头至内蒙古自治区托克托县的河口镇，为黄河上游区。上游河道的特征是水多沙少，河水较清，流量均匀，降水量多，峡谷多。该河段的干流分叉，致使堤岸坍塌现象严重。不仅如此，这一地区气温较低，河冰难以解冻，顺流而下的浮冰大量堵塞在河道内，形成凌汛，给上游两岸的区域带来了一定程度的危害。

（2）黄河中游：从内蒙古自治区托克托县的河口镇至河南省郑州桃花峪，为黄河中游区。中游河道的特征是夏秋季水多沙多，冬春季水少沙少，汛期洪峰迅猛，水位陡涨陡落，挟带大量泥沙。黄河穿行在此段的山陕和晋豫峡谷之中，其所处地域为黄土高原，水土流失极为严重；而且含沙量较大的无定河、延水、汾河、北洛河、渭河、伊河、洛河、沁河等主要支流，均在此段汇入黄河。[15]正因如此，大量泥沙被带入黄河，泥沙多淤淀，致使水流缓慢，河道左右摇摆不定，堤岸坍塌现象严重。

（3）黄河下游：从河南郑州桃花峪至山东垦利县入海口，为黄河下游区。下游河道的特征是水势平缓，河道宽浅散乱，泥沙淤积严重，河床增高。因下游河道不断被冲击延长，则相应减少河道的坡度，流速也会随之降低，河道淤积现象也因此而严重。历史上，还发生过多次黄河改道现象，致使黄河河床高于堤外平原，一旦决溢，河南、山东、安徽、江苏等省均会受到洪水的威胁。

黄河从其发源至山东入海口，呈“几”字形，流经九省份，黄河流域地域辽阔，“南倚秦岭，北抵阴山，西至乌鞘岭，东抵太行山……一隅之地”。[16]黄河地跨多种类型自然带，受相应的地理位置和地形条件的影响，生态系统结构复杂，黄土高原的大部分地区属于黄河中游地带。其周围环境为荒山秃岭、森林稀少，加上沟壑纵横，植物生长不良，抗御和复原能力低下，呈现出的生态脆弱性尤为突出。[17]明代以来，由于人们对自然求索活动的日益频繁，再加上自然力自身的作用，生态环境的空间范围和脆弱程度，都表现出明显的增长。[18]尤其是明代以后，黄土高原生态平衡严重失调，严重影响到黄河下游地区的安危，因此，历史上黄河的多次泛滥，不能说与此毫无干系。[19]王尚义先生对历史时期黄河下游决溢、迁徙及河道湮塞的历史研究证明：黄土高原移民开荒、植被缩减的时期也正是黄河下游改道频繁和淤积的时期，尤其是明清两代为高峰时期。[20]

黄河是中华文明的摇篮，在历史上具有举足轻重的地位，作为中国第二大河，由于其自身的特点和原因，黄河不仅承载着中华民族的繁衍和发展史，同时也是一部灾难史。“黄河灾害的历史与人类的历史一样悠久，人类自从诞生之日起，即开始承受各种形态的灾害打击，与此同时，人类的历史是一部人类坚持不懈地与灾害相抗争的历史，伴随着识灾、防灾、减灾、救灾的思想和实践史”。[21]

2．含沙量高并且水沙异源时期突出特征

黄河流域是我国土壤侵蚀最严重的地区。尤其是黄土高原地区，由于严重的水土流失以及黄河中游干支流或河道特有的泥沙输移特性，使黄河成为驰名世界的多泥沙河流。黄河上游兰州以上和中游三门峡以下河段水多沙少；黄河中游三门峡以上河段水少沙多，由于黄河流经黄土高原，水土流失，携带大量泥沙进入黄河，支流窟野河温家川水文站每立方米最大含沙量达1700千克。干流陕县水文站多年平均输沙量达16亿吨，形成了居世界首位的多沙河流，由于河流含沙量高，带来了特殊的产流、汇流、产沙和输沙规律，并造成河槽冲淤游荡，河床剧烈变化，水位变化无常。

水土流失是一种十分复杂的自然现象，由于不同地区的自然环境和人类活动情况的差异，其水土流失类型和程度是不同的。但是，遭受侵蚀的物质被输送外移的多少，还要受流域地貌系统特征及径流等水文因素的影响。

3．水土流失

水土流失也称土壤侵蚀，是指地球陆地表面的土壤及其母岩碎屑，在水力、风力、重力、冻融等外营力和人为活动作用下发生的各种形式的剥离、搬运和再堆积过程。水土流失是山区、丘陵区一种渐进性灾害，被列为人类目前所面临的十大环境问题之一。黄河流域的水土流失区，在上中游为严重土壤侵蚀的黄土高原和风沙区，在下游为支流大汶河流域的泰沂山区。其水土流失形态，若以形成的外营力为依据，主要有水力侵蚀、重力侵蚀和风力侵蚀三种。土壤及其母质或其他地面组成物质在降雨、径流等水体作用下，发生破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程，称为水力侵蚀。水力侵蚀是目前世界上分布最广、危害最为普遍的一种土壤侵蚀类型。在黄河流域，凡有暴雨径流的地方，都不同程度地产生水力侵蚀。水力侵蚀广泛分布于坡面和沟壑，是土壤侵蚀的基本形式。它与降雨量的多少、降雨强度水力侵蚀的大小、地面坡度的陡缓、土壤结构的好坏、地面植被疏密等因素有关。降雨多、强度大、坡度陡、土质松、植被稀，水力侵蚀就严重；反之则轻微。水力侵蚀分为面蚀、沟蚀和潜蚀三种。面蚀是降雨和地表径流比较均匀地对地表土体进行剥离和搬运的一种水力侵蚀形式。主要发生在植被较差、有一定坡度和没有防护措施的坡耕地或荒坡地区。沟蚀是暂时性线状水流对地表的侵蚀作用，是水土流失的主要方式之一。在多暴雨、地面有一定倾斜、植物稀少、覆盖厚层疏松物质的地区，表现最为明显。如黄河流经的黄土高原地区就是典型的沟蚀地区。潜蚀是指水流沿土层的垂直节理、劈理、裂隙或洞穴进入地下，复向沟谷流出，形成地下流水通道所发生的机械侵蚀和溶蚀作用。

（1）黄河泥沙。中国黄河以泥沙多而闻名于世。中国古籍记载，“黄河斗水，泥居其七”。根据近代实测资料分析，进入黄河干流的多年平均年输沙量为16亿吨，含沙量为35千克/立方米。黄河沙量之多，含沙量之大，为世界大江大河之冠。黄河流域大约70%的面积为黄土高原，其表层覆盖着数十米至数百米的黄土层，土质疏松，抗冲能力低，遇水极易崩解。黄土高原地区年降水量虽然只有400—500毫米，但降雨集中，暴雨强度大。地质和气候特性造成了严重的水土流失，这是黄河多泥沙的根源。[22]

黄河河口镇以上水量占全河水量的54%左右，沙量只占9%，而三门峡以下水量约占10%，沙量仅占2%，这两个河段水多沙少。河口镇至龙门河段水量占14%，而沙量却占55%；龙门至潼关河段水量占21%，沙量占34%，这两个河段水少沙多。上述情况说明，上游是黄河水量的主要来源区，中游是沙量的主要来源区，存在水沙异源的特点。中游地区的黄土分布最广，泥沙粗细分布具有明显的分带性：西北地区的泥沙较粗，东南地区的泥沙较细。粒径大于0.05毫米的粗泥沙占总沙量的比例，各水文测站不同：河口镇为20%，吴堡为37%，龙门为32%，渭河为23%。黄河的粗泥沙对河道的淤积危害最大，其总量中，约有74%来自河口镇至龙门河段。黄河粗泥沙主要来自两个区域：一是皇甫川到秃尾河间各条支流的中下游地区，粗泥沙模数为10000吨/（每年每平方千米）；二是无定河中下游地区及广义的白宇山河源区（无定河、清涧河、延水、北洛河及泾河支流马莲河的河源地区），粗泥沙模数分别为6000—8000吨/（每年每平方千米）和6000吨/（每年每平方千米）左右。在黄河的泥沙和粗泥沙总量中，约有75%来自中下游的10万—11万平方千米的黄土丘陵沟壑区，约有50%来自其中的4万—5万平方千米，泥沙来源地区集中的特点很明显。根据流域来沙多少和泥沙颗粒粗细不同，可把泥沙来源分为三大区：一是多沙粗泥沙来源区，即河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河；二是多沙细泥沙来源区，除马莲河以外的泾河干支流、渭河上游、汾河：三是少沙区，河口镇以上、渭河南山支流、伊洛河和沁河。[23]黄河流域不同地区的植被和水土流失情况有很大的不同，而暴雨往往集中在一个较小的地区，单位面积产沙量常有显著差异。往往中游流域面积不大的支流，可以出现沙峰大、洪峰小，或洪峰大、沙峰小的洪峰与沙峰不同步现象。每年汛前，流域比较干旱，地表物质疏松，土壤易被冲走，因此，汛期第一、第二场洪水的含沙量较大，继之而来的洪水含沙量就较小。一般7—8月洪水含沙量较大，9—10月洪水含沙量较小。不同时间相同流量的含沙量变幅很大，一般达到十倍左右。

（2）河道冲淤特性。大量泥沙进入河道后，使河床发生冲淤变化。黄河上游河段沙量不大，河道冲淤幅度较小。中下游河道特性不同，河口镇至龙门、潼关至小浪底为峡谷河段，冲淤变化不大；龙门至潼关河段和下游河道冲淤变化较大。

龙门至潼关河段是支流北洛河、渭河、汾河的汇流区，河道宽浅散乱，河床随来水来沙条件的变化进行调整，一般表现为6—8月淤积，9月至次年5月冲刷，在年内起着泥沙的反调节作用。其冲淤变化过程与来水来沙周期间变化密切相关。河床演变的基本规律是：当前期河床淤高到一定程度时，河床宽浅散乱，遇高含沙水流，河床发生揭河底现象，冲槽淤滩，形成明显的滩槽高差，河势平而趋于归顺。以后遇一般水沙条件，河床回淤抬高，河槽变为宽浅，河势游荡摆动，新淤滩地不断坍塌，进入坍塌淤槽时期，多年平均处于淤积状态，天然情况下年平均淤积量约为0.5亿—0.8亿吨。

黄河下游是一条强烈堆积性河道。大量泥沙淤积使河床逐年抬高。下游滩面一般高出背河地面3—5米，最大达10米，是世界著名的“悬河”，成为华北大平原的“屋脊”、淮河和海河流域的分水岭。黄河河口1855—1954年造陆面积达1510平方千米，平均每年造陆面积23.6平方千米（实际行水64年）, 1954—1991年共造陆面积1020平方千米，平均每年造陆面积26平方千米。河口循着淤积、延伸、摆动、改道的规律演变，对近河口段的河床冲淤变化产生一定的影响。泥沙的淤积正是黄河中下游河段发生决口漫堤的主要原因。