魏艷鳳 孫卓

摘 要：流域泥沙對(duì)流域水資源開發(fā)利用具有重要影響，涉及到航運(yùn)、灌溉、水工建筑物和生活用水等多個(gè)方面。文中首先對(duì)河流泥沙的概念和基本分類及特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，然后根據(jù)西南岔河流域南岔站實(shí)測(cè)懸疑質(zhì)泥沙觀測(cè)資料，從流域泥沙年內(nèi)分配、年際變化、與徑流關(guān)系及與鄰站泥沙對(duì)比等方面，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法分析了其變化規(guī)律、分布特點(diǎn)并對(duì)河流的防沙治沙措施提出了建議，文中所述結(jié)論代表性有限，僅供交流參考。

關(guān)鍵詞：西南岔河流域；懸移質(zhì)；含沙量；輸沙率；年際變化；年內(nèi)分配

1 河流泥沙概念簡(jiǎn)介

河流泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律與泥沙的特性密切相關(guān)，因此在研究河流泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律之前，首先要了解泥沙的特性。河流泥沙分類方法有多種，如按泥沙粒徑的大小進(jìn)行分類，按泥沙在河流中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分類等。按泥沙粒徑的大小分類時(shí)，根據(jù)SL42-92《河流泥沙顆粒分析規(guī)程》規(guī)定河流泥沙分類應(yīng)符合表1的標(biāo)準(zhǔn)。

表1 河流泥沙分類表 （單位：mm）

按照泥沙的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可將泥沙分為床沙（亦稱河床質(zhì)）、推移質(zhì)及懸移質(zhì)3大類。床沙是組成河床表面靜止的泥沙。推移質(zhì)是沿河床床面滾動(dòng)、滑動(dòng)或跳躍前進(jìn)的泥沙，一般粒徑比較粗。它們是由近底水流對(duì)床面顆粒在繞流運(yùn)動(dòng)過程中所產(chǎn)生的水流作用力推動(dòng)的結(jié)果，它們的運(yùn)動(dòng)范圍都在床面附近的區(qū)域。懸移質(zhì)運(yùn)動(dòng)的速度基本上與水流運(yùn)動(dòng)速度相同，浮游的位置時(shí)上時(shí)下，較細(xì)的泥沙能上升至接近水面，較粗的泥沙有時(shí)甚至回到河床上與床沙發(fā)生置換。泥沙在同一斷面上亦因流速不同，會(huì)出現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此泥沙運(yùn)動(dòng)狀態(tài)除取決于泥沙本身的粒徑外還取決于水流條件。河流中輸送的泥沙，懸移質(zhì)占絕大部分，在山區(qū)河流中，懸移質(zhì)數(shù)量一般在70%以上。懸移質(zhì)泥沙顆粒較細(xì)，所以它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與推移質(zhì)不同，在水流中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不是滾動(dòng)、滑動(dòng)或躍移，而是在水流層中懸浮前進(jìn)具有隨機(jī)性質(zhì)，懸浮的持續(xù)時(shí)間一般很長(zhǎng)，其沿水流方向運(yùn)動(dòng)速度與水流速度基本同步。限于實(shí)際觀測(cè)資料，文章以流域懸移質(zhì)泥沙為例進(jìn)行分析。

2 流域概況和代表站泥沙資料簡(jiǎn)介

西南岔河發(fā)源于黑龍江省伊春市南岔區(qū)小城墻砬子西北1149高地，流經(jīng)朗鄉(xiāng)林業(yè)局和帶嶺、南岔兩個(gè)區(qū)（局），于綠潭車站東部匯入湯旺河。河流全長(zhǎng)121千米，河寬80～180米，河床由粗沙卵石組成，河床穩(wěn)定。流域地處湯旺河下游，東臨湯旺河，南與巴蘭河接壤，西與呼蘭河上游流域毗連，北與伊春河流域搭界。流域呈西南東北走向，地勢(shì)西高東低，地貌屬小興安嶺山地，多丘陵和高山，平均海拔300～500米。流域內(nèi)山巒起伏，溝谷縱橫，河網(wǎng)發(fā)育，森林茂密，植被良好，多分布針闊混交林，地下水豐富。

流域地處亞寒帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。多年平均氣溫1.1攝氏度，最冷為1月，最低氣溫-42.1攝氏度，最熱為7月，最高氣溫36.3攝氏度。年積溫2300攝氏度左右。全年無霜期120天。年蒸發(fā)量913.5毫米。

流域內(nèi)降水充沛，多年平均年降水量618.3毫米，為湯旺河流域降雨高值區(qū)，也是山洪易發(fā)區(qū)，水災(zāi)發(fā)生頻繁，以1996年7月特大山洪災(zāi)害為甚，經(jīng)濟(jì)損失近億元。多年平均流量24.8立方米/秒，多年平均年徑流量為8.88億立方米。

西南岔河支流較多，主要有半圓河、永翠河、木曾河、石頭河等十余條大小支流，其中永翠河為最大支流。流域代表站南岔站懸移質(zhì)泥沙觀測(cè)資料年限為1965～2013年，泥沙資料包括不同時(shí)段（年、月、日）輸沙量、輸沙率、輸沙模數(shù)和沙量極值。

3 河流泥沙特征分析

流域泥沙含量的大小與氣候 （降水及暴雨）、地形（坡降）、土壤 （結(jié)構(gòu)及可蝕性）、植被（森林）等自然因素及人類活動(dòng)有密切關(guān)系，主要來自各種侵蝕地質(zhì)活動(dòng)（風(fēng)力侵蝕、融雪侵蝕、溝蝕）和河床沖刷影響，其中河床沖刷為泥沙主要來源。描述河流泥沙特性涉及以下幾個(gè)指標(biāo)，（1）懸移質(zhì)輸沙率P（kg/s）；（2）數(shù)沙量W（t）；（3）輸沙模數(shù)M（t/km2）；（4）含沙量C（kg/m3）；（5）斷面流量Q（m3/s）；（6）計(jì)算時(shí)段T（s）；（7）流域面積F（km2）。各指標(biāo)關(guān)系如下：P=Q*C；W=P*T；M=W/F。流域泥沙年際變化由表2、表3可知，年際間變化懸殊，極值比為6.1，與徑流變化相應(yīng)，其中1996年輸沙率極大值與流域大范圍洪災(zāi)有關(guān)，洪水漫灘，水流夾帶過多雜質(zhì)。流域泥沙年內(nèi)分配主要集中在6～8月，年內(nèi)占比90%以上，與徑流年內(nèi)占比相一致。由表4可知，流域多年平均含沙量與呼蘭河鐵力站接近，低于湯旺河流域晨明站含沙量。根據(jù)圖1，1960至1980年流域泥沙變化比較平穩(wěn)，1980至1990年間有較大變化，1990至2000年間出現(xiàn)劇烈變化過程，2000年以后變化較小，近年有增加演變趨勢(shì)。由圖2可知，流域泥沙年內(nèi)變化與徑流變化基本同步。

表3 西南岔河南岔站各月多年平均輸沙率（徑流）年內(nèi)分配統(tǒng)計(jì)表

圖1 西南岔河南岔站年徑流量與年輸沙率過程線

4 結(jié)束語

經(jīng)分析可知，流域泥沙整體變化平穩(wěn)但存在因徑流影響而突變的現(xiàn)象，極值比較大，與周邊相鄰流域相比泥沙含量居中。泥沙年內(nèi)分配與徑流相應(yīng)，主要集中在夏汛時(shí)期。流域泥沙在年內(nèi)固定時(shí)期集中對(duì)水利工程正常運(yùn)行和水資源開發(fā)利用都會(huì)產(chǎn)生不利影響，建議在減少流域侵蝕，增加植被覆蓋，減少水土流失，修建控制泥沙建筑物，延長(zhǎng)河堤護(hù)坡，減少河床沖刷等方面來做好河流泥沙防治工作。

參考文獻(xiàn)

[1]曾慶生.水文統(tǒng)計(jì)學(xué)[M].北京：水利電力出版社，1985.

[2]金光炎.水文統(tǒng)計(jì)原理與方法[M].北京：中國(guó)工業(yè)出版社，1964.

[3]黑龍江省水利廳.黑龍江省水文圖集[M].哈爾濱：黑龍江省水利廳，1996

[4]黑龍江省水文總站.黑龍江省水資源研究[M].哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1991.

作者簡(jiǎn)介：魏艷鳳（1976-），女，黑龍江嫩江人，工程師。

孫卓（1979-），女，吉林長(zhǎng)嶺人，工程師。