牛軍生,孫 瑤
(1.遼寧省水文水資源勘測局,遼寧 沈陽 110003;2.遼寧省水利實(shí)業(yè)開發(fā)總公司 ,遼寧 沈陽 110003)
遼寧省各河流泥沙觀測資料超過40年的近45個(gè)站,通過這些資料分析,各河流泥沙各個(gè)時(shí)期都有不同程度的變化,這些變化主要反映了影響產(chǎn)沙因素的變化。影響產(chǎn)沙的因素有自然因素和人為因素兩大類。自然因素有氣候因素(如暴雨、風(fēng)、氣溫、濕度等)和下墊面因素(如地形、土壤、植被等)。人為因素主要是指人類在土地上的經(jīng)營活動(dòng),可增大或減少土壤侵蝕。如有計(jì)劃地植樹造林、種草、改革耕作制度、興修水利等 。而下墊面因素又因人類活動(dòng)的變化而變化,所以影響河流沙量大小主要因素是氣候因素和人類活動(dòng)。
表1列出遼寧省主要流域代表站降水、徑流、泥沙1956—1979年和1980—2000年,兩個(gè)年段變化情況,從表1看出,大部分河流輸沙量都在減少,減少最多的是遼西沿海、遼河的柳河、繞陽河和遼東沿海的大清河;有11個(gè)站是增加的,其中增加最多的是渾江支流富爾江的業(yè)主溝站、遼河支流清河的八棵樹站和耿王莊站。
流域產(chǎn)沙是指流域在降水、地表徑流作用下,土壤或土體被分離、輸移及沉積的全過程。
表1 遼寧省主要河流代表站降水量、徑流量和輸沙量變化表
降水、徑流都影響流域產(chǎn)沙的大小。見表1,遼寧省主要流域代表站降水、徑流都在衰減,降水減少最多的有遼東沿海、遼西沿海及遼河流域的柳河各站,徑流減少最多的也是遼東沿海、遼河流域的柳河和繞陽河及遼西沿海,由于年降水、徑流減少,致使泥沙減少最多的也是遼西沿海、遼東沿海和遼河。雨強(qiáng)愈大,雨滴對泥沙的激濺作用愈強(qiáng),被濺走的泥沙數(shù)量也愈多,而且雨強(qiáng)大也易超滲產(chǎn)流,則被坡面漫流帶走的泥沙更多。如1995年7月大暴雨,清河上游是暴雨中心之一,最大24 h降雨量373.8 mm,致使清河八棵樹站和耿王莊站1995年全年的輸沙量占1980-2000年21年輸沙總量的60%和47%。,見表1。使八棵樹和耿王莊站1980年以后的輸沙量比1979年前增加了4倍和1倍。
1)水庫建設(shè)前后的影響。水庫修建前后的輸沙量是有很大差別的。見表2,表2列出遼寧主要河流泥沙站建庫前后多年平均含沙量、輸沙率和輸沙模數(shù)的數(shù)據(jù)。從該表看出,不論是哪個(gè)站,水庫修建前后的沙量都不同,變化最大的是桓仁站,建庫后占建庫前不到6%,最大占45%。為了消除降水徑流影響,可繪制徑流—輸沙量相關(guān)圖,以太子河遼陽站為例,說明水庫建設(shè)前后對河流沙量的影響。繪制遼陽站建庫前后的徑流—輸沙量的關(guān)系(圖略),遼陽站以上建有參窩水庫(1974年竣工)、湯河水庫(1969年竣工)與觀音閣(1995年竣工)3座大型水庫??梢钥闯?,同樣的徑流量,在沒建參窩與湯河水庫之前的輸沙量明顯大于建庫后的值,而且徑流愈大,差距也愈大。
2)水保措施的影響。水土保持措施的增加與減少對泥沙影響很大,亂砍亂伐增加水土流失量,反之則減少水土流失。
以柳河和大凌河為例,從表1看出柳河和大凌河徑流和泥沙減少很多,其主要原因就是水保措施增加。1983年柳河列為全國八大重點(diǎn)治理區(qū)之一,經(jīng)過10年治理,柳河水土流失有很大改觀,使泥沙減少很多。
大凌河從1993年開始治理,1993年以來該區(qū)共治理小流域74條,治理水土流失面積833.73 km2,年保土量331.14萬t,保土率達(dá)79.5%。
3)水資源開發(fā)利用的影響。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,生產(chǎn)和生活用水量不斷增加,遼寧主要流域1981-1990,1991-2000年平均用水量,后10年比前10年用水量增加最多的有遼河干流、柳河、繞陽河、大凌河和小凌河,增加45%~80%。水資源開發(fā)利用的增加,影響沙量的變化主要表現(xiàn)在3個(gè)方面。一是在取用水量中同時(shí)也把懸移質(zhì)泥沙取走;二是把河流水量取走后使河道水流減少,河流挾沙能力減??;三是開發(fā)地下水使地下水位下降,地下水襲奪河流水量加大,使河流挾沙能力降低。所以水資源開發(fā)利用的增加使河流沙量減少。
表2 遼寧主要河流泥沙站建庫前后多年平均年含沙量、輸沙量和輸沙模數(shù)
首先,根據(jù)未受人類活動(dòng)影響的實(shí)測汛期降水量、年徑流和年輸沙量資料,分別建立降水~徑流及徑流~泥沙相關(guān)關(guān)系式;然后,用降水~徑流相關(guān)關(guān)系,由實(shí)測歷年汛期降水量計(jì)算出如無人類活動(dòng)影響時(shí)應(yīng)產(chǎn)生的年徑流量;用徑流~泥沙相關(guān)關(guān)系,計(jì)算出年輸沙量,用該輸沙量與人類活動(dòng)影響前的多年平均實(shí)測輸沙量比較,再用該輸沙量與人類活動(dòng)影響后的多年平均實(shí)測年輸沙量進(jìn)行比較,前二者之差為降水徑流影響的量,后二者之差為人類活動(dòng)影響的量。
以凌海站為例說明降水徑流和人類活動(dòng)對泥沙影響的定量分析。凌海站1961-1968年認(rèn)為人類活動(dòng)未影響時(shí)段,從1969年以后開始有人類活動(dòng)影響,以后分兩段分析,一段為1969-1993年,輕度影響段,另一段為1994-2000年,為重度影響段。
1961-1968年降水~徑流相關(guān)關(guān)系式:
徑流~泥沙相關(guān)關(guān)系式
式中:P—凌海站實(shí)測汛期降水量,mm;Wc—實(shí)測年徑流量,104m3;Wsc—實(shí)測年輸沙量,104t。
根據(jù)凌海站實(shí)測汛期降水量和年輸沙量,利用上式求得大凌河流域不同時(shí)期降水徑流和人類活動(dòng)影響的大小程度。見表3。
表3 大凌河流域不同時(shí)段降水、徑流和人類活動(dòng)影響分析表
從表3看出1969-1993年段降水徑流影響占的比重大,人類活動(dòng)占的比重小,而1994-2000年段降水徑流影響占的比重小,人類活動(dòng)占的比重大,其原因如上所述,1993年實(shí)行了小流域綜合治理。
綜合以上分析,可看出,為了使河流沙量減少,能人為控制沙量主要應(yīng)該是大量的、全面的、徹底的實(shí)施水土保持措施,表4列出遼寧省主要河流1994—2000年代表站沙量情況,可看出柳河和大凌河沙量還是很大,應(yīng)在保持以往治理成果基礎(chǔ)上再繼續(xù)加大小流域綜合治理力度。
表4 遼寧省主要河流代表站1994—2000年沙量表