圖布新

(新疆水文實驗站，新疆 烏魯木齊 830000)

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陽霞河流域泥沙變化趨勢及輸沙量計算分析

圖布新

(新疆水文實驗站，新疆 烏魯木齊 830000)

陽霞河位于輪臺縣陽霞鎮(zhèn)境內，發(fā)源于南天山支脈科克鐵克山南坡。陽霞河流域懸移質泥沙主要來源于徑流形成區(qū)，洪水泥沙導致陽霞河河床頻繁變遷，對沿河水利工程構成極大的威脅。由于陽霞河流域無泥沙觀測資料，迪那河水文站與陽霞河流域同屬相同氣候區(qū)，將其作為參證站，基于多年水文資料，對陽霞河泥沙來源和輸沙量的年內分配、年際變化、徑流量和輸沙量關系以及泥沙形成原因及防治途徑等方面水文特性進行分析。通過對陽霞河年懸移質輸沙量的估算，借用流域輸沙模數推求設計流域工程場址處的多年平均懸移質輸沙量。估算出陽霞河引水樞紐斷面處多年平均輸沙量為89.63×104t，其多年平均年輸沙總量為107.56×104t。

陽霞河流域；泥沙；變化趨勢；計算分析

1 流域概況

陽霞河位于輪臺縣陽霞鎮(zhèn)境內，發(fā)源于南天山支脈科克鐵克山南坡。西與塔勒克河流域相連，南以塔里木河干流流域分界線為界，北面與和靜縣相鄰。地理坐標處于東經84°15′～84°48′，北緯41°36′～42°27′之間。流域總的地勢是北高南低。流域自北向南由山區(qū)、沖洪積扇和沖積平原組成，流域內最高點海拔高程為4 685 m。出山口后，分成一條大的支流和三條小的支流，60年代人為封堵了小支流的進水口，洪水全由一條大支流(現陽霞河)下泄。陽霞河引水樞紐處以上河流全長60.2 km，集水面積515.7 km2，是輪臺縣第二大河流，陽霞河發(fā)源海拔4 000～4 700 m，是屬雨雪冰川混合補給的河流，陽霞河出山后，河道迅速擴展，河槽淺，水道不清晰，基本上無固定河床，洪水在戈壁灘上任意流動。

2 流域泥沙來源及影響因素分析

河流泥沙的多少反映了流域水土流失的嚴重程度和河流水質的物理特性，同時也是說明河川徑流質量的一個方面。影響河流泥沙的主要因素是氣候因素和下墊面因素。氣候因素主要為流域的氣溫、降水、風力等，暴雨和風力是產生土壤侵蝕的動力。下墊面因素主要有土壤結構、植被、坡度等。河流的泥沙狀況，不僅關系河流本身的發(fā)展演變，也反映了流域的環(huán)境特性、水土流失程度以及人類活動的影響。隨著水利工程的增多，河流泥沙與水利工程的排沙處理問題是不可忽視的一個重要問題。

陽霞河流域懸移質泥沙主要來源于徑流形成區(qū)，主汛期，大量的冰雪融水和暴雨洪水將大量的泥沙攜運到平原區(qū)，均伴以高沙峰。洪水泥沙不僅導致了陽霞河河床的頻繁變遷，而且對沿河水利工程構成了極大的威脅。

3 流域參證站特征分析

3.1 典型水文站的選取

陽霞河流域無泥沙觀測資料，迪那河水文站與陽霞河流域同屬相同氣候區(qū)，將其作為參證站，選取1972年、1981～1993年14年實測懸移質泥沙資料進行迪那河懸移質泥沙特征的分析。迪那河水文站現有1972年、1981～1993年14年泥沙資料，其中1972年1～3月、1981年1～4月、1993年10～12月缺測。缺測月份1981年4月和1993年9月用多年平均值代替，其余缺測月份用4-9月含沙、輸沙資料與年含沙、輸沙資料相關推求有缺測月份資料的年含沙、輸沙量。陽霞河無泥沙觀測資料，本次泥沙分析由迪那河水文站泥沙資料推求。迪那河水文站多年平均含沙量為7.38 kg/m3，歷年最大年平均含沙量18.2 kg/m3(1982年)，為多年平均含沙量的2.5倍，歷年最大含沙量535 kg/m3，發(fā)生時間為1983年6月19日。迪那河水文站多年平均含沙量統(tǒng)計見表1。

表1 迪那河水文站實測含沙量統(tǒng)計表

3.2 輸沙量計算分析

迪那河水文站的輸沙量隨著河流徑流、含沙量的大小變化而變化。迪那河水文站1972、1981-1993年時段內平均年徑流量為3.71×108m3，同步期平均年輸沙量為280.6×104t，迪那河水文站實測懸移質輸沙量統(tǒng)計見表2。

表2 迪那河水文站實測輸沙量統(tǒng)計表

3.3 含沙量與輸沙量年內變化

迪那河河流懸移質泥沙年內分配很不均勻，夏季氣候干燥，加上地表巖石機械風化強烈，大量冰雪融水和局部暴雨洪水攜帶大量泥沙匯入河道，使得夏季輸沙量高度集中，其輸沙量占年輸沙量的88.5%。連續(xù)四個月最大輸沙量出現在5-8月，其輸沙量占年輸沙量的比重達95.2%。最大月平均含沙量、輸沙量均出現在6月份，最小月平均含沙量、輸沙量均出現在12月份。最大月平均含沙量、輸沙量為最小月平均含沙量、輸沙量的幾百倍。最大月平均輸沙量占年平均輸沙量的37.7%，可見迪那河泥沙集中程度很高，輸沙量年內分配表見表3。輸沙量的年內集中程度見表4。

表3 迪那河水文站輸沙量年內分配表 104 t

表4 迪那河水文站多年平均輸沙量年內集中程度統(tǒng)計表

迪那河水文站含沙量年內變化亦不均勻，根據多年統(tǒng)計，迪那河水文站多年平均含沙量見表5。

3.4 含沙量與輸沙量的年際變化

迪那河含沙量、輸沙量的年際變化都較大，最大年平均含沙量與最小年平均含沙量的比值為5.4；最大年輸沙量與最小年輸沙量的比值為7.6。從Cv值來看，迪那河年含沙量的Cv值為0.51，年輸沙量的Cv值為0.63，其值遠大于徑流的Cv值0.22，說明含沙量與輸沙量的年際變化遠大于徑流的年際變化(表6)。

3.5 輸沙模數

輸沙模數是研究土壤侵蝕程度的重要指標，其大小主要由河流徑流量的大小、流域坡度、植被覆蓋率及地質條件所決定。迪那河輸沙模數為1 738 t/km2，輸沙模數較大，說明該區(qū)域侵蝕較為嚴重。輸沙模數大的原因主要是流域坡降大，坡陡流急，產沙區(qū)低山帶廣布易侵蝕泥巖、沙巖，且植被差，造成單位面積上的產沙量大。

表5 迪那河水文站多年平均含沙量年內分配表 kg/m3

表6 迪那河含沙量、輸沙量年際變化統(tǒng)計表

3.6 輸沙總量

輸沙總量為懸移質與推移質泥沙輸沙量之和。迪那河水文站有14年實測懸移質泥沙資料，其多年平均懸移質輸沙量為280.6×104t，由于缺少推移質泥沙資料，推移質輸沙量估算較為困難，通常推移質輸沙量采用懸移質輸沙量乘經驗系數推求。根據國內許多水文計算教科書提供的年推沙量與年懸沙量的比值β：平原河流，β=0.01～0.05；丘陵區(qū)河流，β=0.05～0.15；山區(qū)河流，β=0.15～0.30。迪那河為山區(qū)河流，根據使用條件與范圍，計算采用β=0.25推求推移質輸沙量。由此推得迪那河水文站年輸沙總量為350.8×104t。

4 陽霞河泥沙計算結果

4.1 輸沙量

對于陽霞河年懸移質輸沙量的估算，借用參證站流域輸沙模數推求設計流域工程場址處的多年平均懸移質輸沙量。根據參證站多年平均輸沙模數1 738 t/km2，估算出陽霞河引水樞紐斷面處多年平均輸沙量為89.63×104t。

4.2 輸沙總量

根據國內水文計算提供的年推移質輸沙量與年懸移質輸沙量的比值β：平原河流取0.01～0.05；丘陵區(qū)河流取0.05～0.15；山區(qū)河流取0.15～0.30。陽霞河為山區(qū)河流，渠首河段河道坡降較大，植被稀疏、土質松散，不僅懸移質含沙量較大，實地查看，推移質泥沙也較大，根據流域實際情況陽霞河β取值0.20，陽霞河的多年平均推移質為17.93×104t，則其多年平均年輸沙總量為107.56×104t。

5 結語

陽霞河流域懸移質泥沙主要來源于徑流形成區(qū)，洪水泥沙導致陽霞河河床頻繁變遷，對沿河水利工程構成極大的威脅。通過基于多年水文資料，對陽霞河泥沙來源和輸沙量的年內分配、年際變化、徑流量和輸沙量關系以及泥沙形成原因及防治途徑等方面水文特性進行分析。根據參證站多年平均輸沙模數1 738 t/km2，計算出多年平均輸沙量為89.63×104t。多年平均年輸沙總量為107.56×104t。此計算值可供參考使用，建議在今后的工作中能設立水文監(jiān)測站進行泥沙觀測，以提高設計成果精度。

[1]藺秋生，黃莉，董耀華.監(jiān)利水文站年徑流量序列多時間尺度分析.水文.2009(4).

[2]趙利紅.水文時間序列周期分析方法的研究[D].河海大學.2007.

[3]時強，耿峻嶺.新疆奇臺縣開墾河年徑流量變化趨勢分析.吉林水利.2009(3).[4]謝葆.缺乏實測徑流資料的設計年徑流量的計算.地下水.2013(3).

2017-03-29

圖布新(1989-)，女，新疆塔城人，助理工程師，主要從事水文與水資源方面工作。

P333.4

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1004-1184(2017)03-0250-02