西苕溪泥沙變化調(diào)查與分析

盧七召,朱備華

(1.湖州市水文站,浙江 湖州 313000;2.長興縣水利局,浙江 長興 313100)

1 西苕溪泥沙成因與監(jiān)測(cè)

1.1 西苕溪概況

西苕溪是苕溪水系的主要河道,位于浙江省的西北部,主流西溪,發(fā)源于天目山北麓安吉縣的大沿坑,東北流經(jīng)杭垓鎮(zhèn)至賦石水庫,出庫后流至皈山與南溪匯合后稱西苕溪。經(jīng)塘浦右納大溪、滸溪,經(jīng)安城東北流至梅溪鎮(zhèn)左納渾泥港,東北流至小溪口進(jìn)入長興縣。東流過港口站至目山進(jìn)入湖州市吳興區(qū),至水橋分兩支,20世紀(jì)90年代治太工程實(shí)施后,主流入旄兒港。另一支西苕溪古道至杭長橋與東苕溪導(dǎo)流港匯合,連環(huán)城河至湖州白雀塘橋,東西苕溪匯合稱苕溪,經(jīng)長兜港、小梅港入太湖。西苕溪自源頭至白雀塘橋長139 km,總集雨面積2 268 km2。

1.2 港口水文站概況

港口站是西苕溪的區(qū)域代表站,1997年從上游范家村站下遷新設(shè)。范家村站設(shè)于1952年,地點(diǎn)在長興縣和平鎮(zhèn)沈家里村,集水面積1 940 km2,測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目有降水、水位、流量、泥沙、水質(zhì)等;由于測(cè)驗(yàn)河段挖沙,1997年下遷3 km新設(shè)港口站,地點(diǎn)為長興縣和平鎮(zhèn)港口村,東經(jīng)119°51′,北緯 30°51′。新老港口站中間無支流匯入, 經(jīng)水位同步比測(cè),平水時(shí)水位基本一致,洪水時(shí)范家村高于港口村并可通過換算銜接。范家村站下遷增大匯流面積30 km2,僅占該站集水面積的1.5%,所以在一般情況下,2站徑流、泥沙資料可連接應(yīng)用,此文中資料應(yīng)用亦是如此。

1.3 西苕溪泥沙成因

(1)水土流失。水土流失是河道泥沙的主要來源,西苕溪上游的支流源短流急,又是省內(nèi)暴雨中心,港口站以上1 970 km2匯流面積,山區(qū)面積約占80%,山區(qū)坡度大、人類活動(dòng)如開墾、水利、水電、交通等工程建設(shè),破壞地面植被造成水土流失。

(2)黃砂開采。西苕溪上游黃砂儲(chǔ)量豐富,且砂質(zhì)好,安吉縣黃砂開采歷史悠久,是湖州市黃砂建材主要外銷縣,隨著大型采砂工具的應(yīng)用,黃砂開采規(guī)模、數(shù)量、速度大大提高,平均每年開采量超過100萬t,且開采量已經(jīng)超過補(bǔ)給量,現(xiàn)在西苕溪控砂主要集中在塘浦至橫塘村河段。

(3)航運(yùn)。湖州河道縱橫密布,水運(yùn)資源豐富。目前西苕溪是四級(jí)航道,航運(yùn)頻繁,船只的動(dòng)力和載重量(500～800 t)越來越大,吃水深度也隨之增大,行船時(shí)河道底泥會(huì)被掀起,特別是枯水期更為明顯。

(4)水沖石礦排沙。西苕溪沿岸石礦資源豐富,隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展,湖州、嘉興、蘇州、上海等周邊大中型城市對(duì)建材石料的需求量越來越大,自2000年起要求石子在制造過程進(jìn)行沖洗,由此而產(chǎn)生大量的泥沙排入河道。

1.4 西苕溪泥沙監(jiān)測(cè)

泥沙測(cè)驗(yàn)包括懸移質(zhì)、推移質(zhì)數(shù)量和顆粒級(jí)配監(jiān)測(cè)。20世紀(jì)50—70年代,西苕溪干流和主要支流都進(jìn)行了長期的泥沙監(jiān)測(cè),上游南溪老石坎站與西溪潛魚站分別測(cè)于1956—1960年和1956—1972年,后因建庫而停測(cè),渾泥港禹步街站與西苕溪橫塘村站分別測(cè)于 1971—1986年和1971—1976年,由于站網(wǎng)調(diào)整而停測(cè),目前西苕溪港口站泥沙監(jiān)測(cè)從范家村站1956年連續(xù)至今,是西苕溪惟一保留的泥沙監(jiān)測(cè)站。

2 西苕溪泥沙變化調(diào)研、監(jiān)測(cè)與分析

2.1 西苕溪?dú)v年泥沙變化分析

為了探討西苕溪泥沙變化規(guī)律,我們以港口站為代表,繪制了歷年降雨、徑流、泥沙變化過程線如圖1所示。從圖中可看出,降雨、徑流變化比較一致,徑流與沙量關(guān)系則不盡協(xié)調(diào)。含沙量變化大致可分為3個(gè)階段,20世紀(jì)60—70年代為多沙期,年均含沙量大都在多年平均線0.107 kg/m3(1956—2000年系列)以上;80—90年代為低沙期,年均含沙量大都在多年平均線以下;進(jìn)入21世紀(jì),沙量逐年呈上升趨勢(shì),特別是2004—2007年接近、超過多年平均的2倍。

20世紀(jì)60—70年代的多沙,主要原因是20世紀(jì)50年代末60年代初政府號(hào)召山區(qū)開荒耕種,山地植被遭破壞,水土流失;70年代老石坎、賦石2大型水庫建造和一批中小型水庫建設(shè)及河道挖砂等。隨著國民經(jīng)濟(jì)的好轉(zhuǎn),水土保持工作逐步得到重視,特別是進(jìn)入改革開放的80年代后,安吉縣發(fā)展旅游業(yè),建設(shè)生態(tài)縣,全縣生態(tài)環(huán)境明顯改善;從而使這一年代(80—90)的含沙量減少。但到2000年后,該河段沙量逐年增多,2004—2007年平均含沙量分別是0.217,0.198,0.165,0.210 kg/m3,比多年平均增大了近1倍,經(jīng)初步調(diào)查與沿岸水沖石礦排沙有關(guān)。

圖1 港口站1956—2007年降水、平均流量、含沙量系列對(duì)比圖

2.2 西苕溪泥沙變化調(diào)研與監(jiān)測(cè)

(1)水沖石礦用水、排沙調(diào)查。2001年11月,湖州市水政監(jiān)察支隊(duì)與湖州市水文站聯(lián)合進(jìn)行東、西苕溪沿岸水沖石礦用水及排沙的隨機(jī)抽樣調(diào)查監(jiān)測(cè)(東、西苕溪各調(diào)查5礦),每1萬t石子用水12 342m3,排泥沙量460 t。

(2)測(cè)站附近石礦調(diào)查。2004年12月17日湖州市水文站對(duì)港口測(cè)站附近的水沖石礦進(jìn)行了調(diào)查,監(jiān)測(cè)斷面上游200m范圍建有施家村、陳家山水沖石礦,月產(chǎn)石子各為3萬t。2004年5月陳家山建筑石礦上遷約2 km擴(kuò)建投產(chǎn),多的月份產(chǎn)石子8萬t,含泥量甚高的面層石料也充分利用,泥沙量增多。

圖2 西苕溪沿程含沙量變化過程線圖

(3)西苕溪沿程泥沙監(jiān)測(cè)。在港口站以上西苕溪沿程8 km范圍自上而下增設(shè)了吳山大橋、吳山渡、白果樹3處輔助泥沙監(jiān)測(cè)斷面,自2006年8月至2007年12月進(jìn)行了22次同步監(jiān)測(cè),其中有枯水期、平水期,也有2007年9—10月的高水期,包含了多沙期,也包含了少沙期,時(shí)空分布具有代表性。監(jiān)測(cè)成果表明,4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面泥沙變化趨勢(shì)基本一致,22次平均含沙量吳山大橋、吳山渡、白果樹、港口站分別為0.162,0.140,0.155,0.150 kg/m3,與港口斷面比較,差值分別為8.0%、-6.7%、3.3%(見圖2)。沿程監(jiān)測(cè)成果說明西苕溪泥沙增多是大范圍的,港口站含沙量測(cè)驗(yàn)成果仍能代表西苕溪的沙量變化。

3 西苕溪泥沙增多主要成因

3.1 水沖石礦排沙

2000年后,石礦生產(chǎn)的石子必須沖洗才能進(jìn)入市場(chǎng),與此同時(shí)西苕溪含沙量逐年增多。至2007年底西苕溪沿岸水沖石礦44家,年產(chǎn)石子2 095萬t,按2001年11月水沖石礦用水、排沙調(diào)查監(jiān)測(cè)成果計(jì)算,西苕溪沿岸水沖石礦排沙將達(dá)96.37萬t,據(jù)港口站泥沙監(jiān)測(cè)成果計(jì)算約3/4沉入河底,1/4成為懸浮泥沙,使西苕溪的含沙量成倍增多。

進(jìn)一步分析近4 a含沙量的時(shí)空變化,春節(jié)期間 (一般為節(jié)前10 d至節(jié)后20 d)是1 a含沙量最少的時(shí)期,平均含沙量?jī)H為全年平均含沙量的13%～33%,其原因?yàn)榇汗?jié)期間石礦放假停工不排沙,航運(yùn)量也驟減,充分說明水沖石礦排沙對(duì)西苕溪含沙量的影響程度。

3.2 西苕溪泥沙變化的預(yù)測(cè)

2008年以來,湖州市加大礦山整治力度,推進(jìn)減點(diǎn)減量,做好除塵減排,全面推行綠色礦山建設(shè)。長興縣范圍內(nèi)在西苕溪沿岸的水沖石礦有27家,年開采總量1 437萬t,占西苕溪沿岸石礦總開采量的68.6%;2010年前關(guān)閉50%的建筑石礦,并要求2010年前95%的礦山必須采用中深孔爆破開采新技術(shù),控制對(duì)水環(huán)境的排沙污染。預(yù)計(jì)經(jīng)過5 a的努力,西苕溪的含沙量可恢復(fù)至2000年前的水平。

4 結(jié)論與建議

(1)近幾年港口站含沙量倍增,通過1 a多時(shí)間的西苕溪沿程泥沙同步監(jiān)測(cè)和調(diào)查分析,證實(shí)沿岸水沖石礦排沙是主要成因,港口站泥沙測(cè)驗(yàn)成果仍能代表西苕溪河道泥沙變化狀況。

(2)港口站泥沙監(jiān)測(cè)是目前西苕溪惟一保留的泥沙監(jiān)測(cè)項(xiàng)目,它是探討西苕溪泥沙變化規(guī)律、反映西苕溪上游水土保持和入太湖沙量的主要依據(jù),且1956年連續(xù)觀測(cè)至今,沙樣的采集、處理、整理、計(jì)算都符合部頒水文測(cè)驗(yàn)、資料整編規(guī)范,特別是在西苕溪泥沙發(fā)生變化的狀況下,保留、加強(qiáng)該站的泥沙監(jiān)測(cè)是非常必要的。

(3)此次西苕溪沿程泥沙變化同步監(jiān)測(cè)的范圍有限,在條件許可時(shí)可在橫塘村、梅溪、楊家埠增設(shè)輔助監(jiān)測(cè)斷面,開展為期1 a、每月1～2次的西苕溪全程泥沙變化監(jiān)測(cè),為水資源的合理開發(fā)利用提供優(yōu)質(zhì)的水文資料。