鴨綠江上游河道沙量平衡分析

付衛(wèi)東，張 立

（1.吉林省水文水資源局白山分局，吉林 白山 134300；2.吉林省水文水資源通化分局，吉林 通化 134000）

1 流域概況

鴨綠江是中朝界河，發(fā)源于長白山主峰將軍峰南麓，流經(jīng)長白縣、臨江市、白山市、集安市，于遼寧省的丹東市注入黃海。流域面積61887 km，河長790 km。

臨江站以上河段河道彎曲，河槽寬深，并有暗礁及灘哨，水流湍急，洪水漲落急驟，呈山溪性河流特征，平均坡度0.312%，大陸性季風(fēng)氣候明顯。春汛主要來源于高山融雪，洪水主要來源于夏季降雨。年降水量為600～1000 mm左右，主汛期集中在7，8月份。臨江站歷年最大流量為10000 mm3/s（1962年8月9日），最大測點流速為5.28 m/s，最大水面寬為506 m，最大水深為9.4 m。臨江站以上中國一側(cè)無較大水利工程，只建有幾處小型電站和抽水站。朝鮮一側(cè)水庫較多，大型水庫有蓮頭坪、沙草坪、赴戰(zhàn)、蓮花等。

鴨綠江上游中國一側(cè)植被良好、多為次生林，朝鮮一側(cè)樹林砍伐較多，水土流失嚴重。

鴨綠江上游在白山市境內(nèi)，共設(shè)有4處水文站，其中測沙站2處，均為懸移質(zhì)泥沙測驗。資料整編按照部頒規(guī)范及吉林省有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。資料代表性較好，懸移質(zhì)泥沙整編方法為單斷沙關(guān)系曲線法，精度較高，沙量站布設(shè)情況見表1。

2 泥沙來源及輸沙量年際變化

泥沙分為懸移質(zhì)和推移質(zhì)兩大類，在流速非常低時幾乎沒有泥沙運動，隨著流速的逐漸增大，泥沙顆粒以滑動的形式開始向前移動或跳躍，此時的泥沙為推移質(zhì)；當(dāng)達到一定流速時，泥沙顆粒由于水流紊動的向上分力和膠懸作用而不再與河床接觸，此時泥沙稱為懸移質(zhì)。

表1 鴨綠江上游各水文站特征值及沙量分配統(tǒng)計表

鴨綠江流域年輸沙量的變化不僅決定于年降水量和徑流量的變化，而且也與雨強、籠罩面積、中心位置、徑流來源、洪峰過程以及人為影響因素有關(guān)。所以，在年際變化上差異很大，從表2可見，其變化范圍在幾十到幾百倍。

表2 實測最大最小輸沙量比較表

輸沙量的年際變化規(guī)律與徑流量變化過程基本相似，根據(jù)臨江站連續(xù)1973～2008年36年的實測資料分析，年輸沙量的變差系數(shù)Cvs大于年徑流量的變差系數(shù)Cvq。由長期實測資料分析，多沙年與少沙年河道水量豐枯變化一般同步，基本是水大沙也大。

3 多年平均輸沙量分析計算

3.1 泥沙平衡方程

根據(jù)沙量平衡方程：

式中Ws下，Ws上，分別代表干流上下游代表站多年平均輸沙量；s支+Ws區(qū)，分別代表上下游兩站區(qū)間支流站和區(qū)間的多年平均輸沙量；△s為河床上下游兩站的沖刷或淤積量。

3.2 平衡分析計算

由于鴨綠江上游支流無沙量測驗，故以上方程簡化為：

表3 鴨綠江上游沙量多年平衡計算表

由上表計算結(jié)果可知，十四道溝站到臨江站的沙量，從上斷面到下斷面輸沙量增加了61.8×104t，說明鴨綠江上游河段河道順直，比降大，易使河床發(fā)生沖刷，泥沙向下輸送，故上游沙量在上下斷面間是遞增的。另一方面對于整個河段的沖淤變化也取決于上游來沙量和河床的挾沙能力的對比關(guān)系，如上游來水的含沙量大于本河段的挾沙能力，河床發(fā)生淤積，反之河床發(fā)生沖刷。鴨綠江上游區(qū)多年來輸沙率是從上到下逐漸遞增的規(guī)律。從侵蝕模數(shù)也可反映：十四道溝36.6 t/km2，臨江為38.2 t/km2。

4 年輸沙量的平衡分析

選取資料系列相同的1979～2008年資料，按照沙量平衡方程進行平衡計算，計算結(jié)果見表4。

由表4可以看出，雖然河床的沙量變化十分頻繁、復(fù)雜，但也有一定的規(guī)律行和特殊性。懸移質(zhì)泥沙是在水流的作用下輸移并堆積，河道中不僅有懸移質(zhì)泥沙運動，也有沙波的運移，每次較大的洪水過程，河道也要經(jīng)受一次沖淤調(diào)整。由表4可見，鴨綠江上游35年資料中僅3年以淤積為主（1984，2001，2002年），32年以沖刷為主。沖刷量最大為1979年，最大沖刷量為145萬t。

5 結(jié)語

隨著江河運動的泥沙，是造成河床沖淤、河道變遷的主要原因，給防汛、灌溉、航運等帶來困難。因此，掌握和研究泥沙的運動規(guī)律并運用其為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，是水文工作者的一項重要課題。目前吉林省各水文站中，施測推移質(zhì)的站仍為空白，很難滿足研究泥沙運動及河床沖淤變化規(guī)律的需要。要控制河道沙量淤積，必須進行綜合治理，加強水土保持，修建水庫，合理開發(fā)利用土地，以達到攔沙滯沙，減輕河床淤積，調(diào)節(jié)水流泥沙過程和保護水資源的目的。為鴨綠江上游的經(jīng)濟開發(fā)起到積極的作用。

表4 1979～2008年沙量平衡計算表