河北省邢臺(tái)縣西部山區(qū)降水輸沙分析

【摘 要】本文分析了邢臺(tái)縣西部山區(qū)代表站坡底水文站的降水特性及產(chǎn)沙特性，探討了降水強(qiáng)度和降水的時(shí)空分布對(duì)地面徑流及輸沙影響，揭示不同尺度下侵蝕產(chǎn)沙過(guò)程的變化規(guī)律和普遍規(guī)律。

【關(guān)鍵詞】降水特性；水沙關(guān)系；時(shí)空變化；坡底小流域

【Abstract】This paper analyzes the characteristics of Xingtai County precipitation western mountain hydrological stations on behalf of its base station and the production of Saudi Arabia， explores the spatial and temporal distribution of rainfall intensity and rainfall effects on surface runoff and sediment reveals variation at different scales and sediment yield process universal law.

【Key words】Precipitation characteristics；Water and sediment relations；Temporal and spatial variation；Its base of small watershed

1. 研究區(qū)基本概況

1.1 研究區(qū)地理位置與基本概況。

邢臺(tái)縣位于河北省南部，東經(jīng)113°45′～114°38′，北緯36°58′～37°22′，地處太行山東麓，地形起伏，形態(tài)復(fù)雜。自西向東依次呈現(xiàn)中低山、低丘壟崗和山前傾斜平原的地貌。中低山區(qū)：位于白岸、楊莊、漿水、冀家村、崇水峪、路羅、城計(jì)頭、西棗圓、將軍墓、宋家莊、西上莊、龍泉寺、北小莊、西黃村等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，面積1290 Km2，占全縣總面積的65%。由變質(zhì)巖、石英砂巖及灰?guī)r構(gòu)成，地形起伏較大，海拔500～1800m，重巒疊嶂，山坡陡峭，溝壑縱橫，切割強(qiáng)烈。低山壟崗：位于邢臺(tái)縣中部，在龍華、大賈鄉(xiāng)、談話、張安北、羊范、南石門(mén)、皇寺、會(huì)寧等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，面積515Km2，占全縣總面積的26%，海拔高程100～300m。變質(zhì)巖分布區(qū)有明顯的立狀夷平面。石英砂巖、灰?guī)r構(gòu)成低緩的低山。山前平原：位于京廣鐵路東部，面積為175Km2，約占全縣總面積的9%，包括東汪、祝村、晏家屯、于辦等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。海拔高程45～80m。

1.2 流域降水特性分析。

（1）利用1973～2007年坡底小流域降雨量資料系列分析計(jì)算，該區(qū)多年平均降水量605.0mm。對(duì)年降雨量系列進(jìn)行頻率計(jì)算，頻率曲線采用皮爾遜Ⅲ型曲線，頻率計(jì)算采用適線法。對(duì)于變差系數(shù)Cv值的確定，在適線中，對(duì)系列中出現(xiàn)的特大特小值，一般不做處理。偏差系數(shù)Cs的取值一般用Cv/Cs值來(lái)反映。坡底小流域不同頻率年降水量計(jì)算成果如表1所示。

（2）該區(qū)降水量年際變化很大，且常有連續(xù)幾年降水量偏多或連續(xù)幾年降水量偏少的現(xiàn)象。以歷年年降水量最大值與最小值之間的比值K來(lái)表示年際變化，該區(qū)各雨量站監(jiān)測(cè)的年降雨量資料分析，各站極值比大都在4.0～6.5之間。如路羅雨量站1963年年降水量為1753.1mm，1986年年降水量為281.8mm，相差6.22倍。

（3）該區(qū)降水量具有年內(nèi)非常集中的特點(diǎn)，全年降水量的80%左右集中在汛期（6～9月），而汛期降水又集中在7、8月份，按多年平均計(jì)算，7、8月份降水量占全年降水量的59.6%，6～9月份降水量占全年降水量的78.3%。特別是一些大水年份，降雨更加集中。非汛期8個(gè)月期間的降水量?jī)H占全年降水量的21.7%。

1.3 泥沙監(jiān)測(cè)情況。

坡底水文站1973年設(shè)立，1982年開(kāi)展監(jiān)測(cè)單樣含沙量和懸移質(zhì)輸沙率項(xiàng)目。單沙測(cè)次的年內(nèi)分布及要求，應(yīng)能控制沙量變化的過(guò)程。洪水期，每次較大洪水，取樣不得少于3次，洪峰重迭，水沙峰不一致或含沙量變化劇烈時(shí)，應(yīng)增加測(cè)次。汛期的平水期，在水位定時(shí)觀測(cè)時(shí)取樣一次，非汛期含沙量變化平緩時(shí)，每5～10日取樣一次。年內(nèi)懸移質(zhì)輸沙率的測(cè)次及要求，因土壤侵蝕主要在洪水期，每次較大洪水不得少于3次，平水期每月測(cè)3～5次，以控制年內(nèi)含沙量的變化過(guò)程。本次輸沙量分析計(jì)算采用1982～2007年泥沙監(jiān)測(cè)資料。

2. 流域產(chǎn)沙量時(shí)空分布特征分析

對(duì)于一個(gè)特定的流域來(lái)講，氣候是輸沙量變化的主要因素。在不同的豐枯年份，年輸沙量顯著不同。由于季節(jié)的變化，在一年之內(nèi)輸沙量的分配也極不均勻。在北方地區(qū)，受降水影響，有時(shí)一次暴雨的輸沙量即為全年的輸沙量。

2.1 輸沙量年際變化特征。

（1）懸移質(zhì)輸沙量的年際變化表現(xiàn)在各年輸沙總量的差異，一般采用頻率計(jì)算方法來(lái)確定其年際變化特征值。受氣象因素、地形因素和地貌因素的綜合影響，輸沙量年際變化比較大。年際變化大小可以用變差系數(shù)或極值比（最大值與最小值之比）加以衡量。年輸沙量系列的Cv值越大，極值比越大，年輸沙量變化越不均勻。

（2）該研究區(qū)土壤侵蝕量，主要受降水量及降水強(qiáng)度的影響。遇到特大暴雨，流域內(nèi)一年的土壤侵蝕量比多年平均侵蝕量高出數(shù)倍。利用1973～2007年坡底小流域徑流量資料系列分析計(jì)算，多年平均徑流量4 979萬(wàn)m3。由1982～2007年沙量資料系列計(jì)算，多年平均輸沙量8.899萬(wàn)t。對(duì)年輸沙量系列和水量進(jìn)行頻率計(jì)算，頻率曲線采用皮爾遜Ⅲ型曲線，頻率計(jì)算采用適線法。在實(shí)際水文統(tǒng)計(jì)應(yīng)用中，常用相對(duì)量即變差系數(shù)Cv，以便于綜合、比較。對(duì)于變差系數(shù)Cv值的確定，在適線中，對(duì)系列中出現(xiàn)的特大特小值，一般不做處理。偏差系數(shù)Cs的取值一般用Cv/Cs值來(lái)反映。坡底小流域不同頻率年輸沙量和年徑流量計(jì)算成果見(jiàn)表2。endprint

（3）通過(guò)對(duì)坡底小流域河流徑流量與輸沙量年際變化分析，變差系數(shù)CV相差2.6倍，值越大，說(shuō)明隨機(jī)變量相對(duì)于均值越離散，頻率曲線的偏離程度也隨之增大。根據(jù)輸沙量系列資料統(tǒng)計(jì)，年土壤侵蝕量最小值與最大值的比為1：11 875；徑流量最小值與最大值比值為1：462。河流輸沙量的年際變化遠(yuǎn)大于徑流量的年際變化。

2.2 輸沙量年內(nèi)變化特征分析。

（1）水力侵蝕的強(qiáng)度，決定于土壤或土體的特性、地面坡度、植被狀況、降水特征及水流沖刷力的大小等。少數(shù)幾次大暴雨引起的侵蝕量，往往占年總量的主要部分。河北省暴雨多發(fā)生在7月中下旬和8月上中旬。一般每年二至四次暴雨，暴雨量占全年雨量的一半左右。由于暴雨的作用，引起水土大量流失。根據(jù)該小流域1991～2007年試驗(yàn)站監(jiān)測(cè)資料分析[1]，土壤侵蝕主要是暴雨引起的，年內(nèi)幾次較大的降水過(guò)程產(chǎn)生的輸沙量，決定全年的輸沙量。個(gè)別年份，一次降水過(guò)程產(chǎn)生的沙量即為全年的土壤侵蝕量。表3為河北省坡底小流域試驗(yàn)站年內(nèi)一次最大暴雨的土壤侵蝕量占全年土壤侵蝕量的計(jì)算成果。

（2）通過(guò)1991～2007年資料分析可以看出，該流域土壤侵蝕量年內(nèi)分配比較集中。一次暴雨侵蝕量占全年土壤侵蝕量低于50%的有2年次，占全年侵蝕量50%～80%的有8年次，大于90%的有5年次，有2年的一次暴雨侵蝕量即為全年侵蝕量。根據(jù)1991～2007年計(jì)算成果分析，該區(qū)一次暴雨的平均土壤侵蝕量占全年土壤侵蝕量的77.7%。

3. 降水時(shí)空分布對(duì)水沙關(guān)系影響分析

3.1 降水強(qiáng)度對(duì)流域水沙關(guān)系影響分析。

（1）2002年7月13日的一次降水過(guò)程，該次降水過(guò)程在流域上分布均勻，降水歷時(shí)短，降水強(qiáng)度較大，流域平均降水量26.4mm，平均降水強(qiáng)度為8.8mm/h，最大1小時(shí)降水量23.6mm。通過(guò)對(duì)該流域27場(chǎng)降水過(guò)程分析，該次降水過(guò)程是降水強(qiáng)度最大的一次。由于該次降水強(qiáng)度大，對(duì)土壤侵蝕作用較強(qiáng)，導(dǎo)致輸沙率偏大。降水強(qiáng)度大小，是影響輸沙量的主要因素。表4為坡底小流域2002年7月13日各雨量站時(shí)段降水量摘錄表。

（2）通過(guò)該次流量、輸沙量過(guò)程線可看出，降水強(qiáng)度大是土壤侵蝕的主要因子。該次在整個(gè)流域上分布較均勻，最大流量和最大含沙量出現(xiàn)時(shí)間比較接近。最大流量3.70 m3/s，最大含沙量9.28 kg/m3，是歷年相同級(jí)流量下含沙量最大的一次輸沙過(guò)程。

3.2 降水量時(shí)空變化對(duì)產(chǎn)沙過(guò)程影響。

（1）1997年7月29日一場(chǎng)降水過(guò)程，降水強(qiáng)度在1個(gè)小時(shí)以后最大，以后逐漸減小。而降水分布是下游大于上游，29日18～19時(shí)流域降水強(qiáng)度為5.0mm/h，而流域最下游的坡底雨量站降水強(qiáng)度達(dá)32.1mm/h。坡底小流域1997年7月29日各雨量站時(shí)段降水量見(jiàn)表5。

（2）由降水量過(guò)程分析，降水量過(guò)程第一時(shí)段，流域最下游的坡底雨量站降水強(qiáng)度為32.1mm/h，如此大的降水強(qiáng)度產(chǎn)生大量的泥沙率先到達(dá)監(jiān)測(cè)斷面，使流量過(guò)程線漲水段，出現(xiàn)了沙量最大值，該次最大沙量是下游局部產(chǎn)沙造成的。降水量的時(shí)空分布不均，導(dǎo)致含沙量過(guò)程線比流量過(guò)程線時(shí)間提前，最大含沙量比最大流量時(shí)間提前2個(gè)小時(shí)。由于降水過(guò)程中強(qiáng)度的變化，使水沙過(guò)程線關(guān)系也發(fā)生相應(yīng)的變化。

3.3 降水量流域分布不均對(duì)水沙關(guān)系影響分析。

（1）1997年6月25日一次降水過(guò)程，本次流域面降水量為31.8mm，該次降水過(guò)程6小時(shí)，流域平均降水強(qiáng)度5.3mm/h。由雨量站統(tǒng)計(jì)資料結(jié)果可以看出，降水過(guò)程前期的降水強(qiáng)度較大。通過(guò)對(duì)流域內(nèi)11個(gè)雨量站降水量分布情況分析，降水量最大的站出現(xiàn)在流域下游的坡底雨量站，降水量為82.9mm，而最大1小時(shí)降水量為81.4mm。流域平均最大1小時(shí)降水量15.0mm。該次降水過(guò)程分布是流域中下游明顯大于流域上游，降水量在流域上的分析見(jiàn)表6。

（2）從降水的流域分布分析，暴雨中心由中游向下游移動(dòng)，流域下游降水量的強(qiáng)度和降水量均大于流域上游，含沙量最大值比流量最大值提前2個(gè)小時(shí)。說(shuō)明降水過(guò)程在流域上的分布和強(qiáng)度，對(duì)輸沙率的影響明顯。降水強(qiáng)度在流域上的分布不均，使不同區(qū)間水沙變化特征存在很大的差異。

4. 結(jié)論

通過(guò)對(duì)太行山區(qū)典型小流域水沙關(guān)系分析，流域產(chǎn)沙量與降水量之間存在較大的不確定性，在相同降水量和降水強(qiáng)度的情況下，產(chǎn)沙量最大相差10倍；最大流量和最大含沙量之間也存在較大的不確定性，最大相差20多倍。通過(guò)對(duì)該小流域多次降水量、流量、含沙量過(guò)程線分析，水沙關(guān)系的這種不確定性，主要是降水量在流域上分布不均，降水在時(shí)間和空間上的變化引起的。降水強(qiáng)度是造成土壤侵蝕的原動(dòng)力，由于降水強(qiáng)度在流域上分布變化，致使監(jiān)測(cè)斷面水沙關(guān)系產(chǎn)生較大的不確定性。侵蝕產(chǎn)沙系統(tǒng)是一個(gè)極其復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，要揭示不同尺度下侵蝕產(chǎn)沙過(guò)程的變化規(guī)律和普遍規(guī)律，還需要在理論上的進(jìn)一步完善和觀測(cè)手段的提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 張廣軍，趙曉光.水土流失及荒漠化監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2005年.

[2] 陳松生，張歐陽(yáng)，陳澤方，等.金沙江流域不同區(qū)域水沙變化特征及原因分析[J].水科學(xué)進(jìn)展，2008，19（4）：457～482.

[文章編號(hào)]1619-2737（2014）08-05-455

[作者簡(jiǎn)介] 李偉紅（1981-），女，籍貫：河北邢臺(tái)縣人，職稱：助理工程師，長(zhǎng)期從事水文水資源管理工作。endprint

（3）通過(guò)對(duì)坡底小流域河流徑流量與輸沙量年際變化分析，變差系數(shù)CV相差2.6倍，值越大，說(shuō)明隨機(jī)變量相對(duì)于均值越離散，頻率曲線的偏離程度也隨之增大。根據(jù)輸沙量系列資料統(tǒng)計(jì)，年土壤侵蝕量最小值與最大值的比為1：11 875；徑流量最小值與最大值比值為1：462。河流輸沙量的年際變化遠(yuǎn)大于徑流量的年際變化。

2.2 輸沙量年內(nèi)變化特征分析。

（1）水力侵蝕的強(qiáng)度，決定于土壤或土體的特性、地面坡度、植被狀況、降水特征及水流沖刷力的大小等。少數(shù)幾次大暴雨引起的侵蝕量，往往占年總量的主要部分。河北省暴雨多發(fā)生在7月中下旬和8月上中旬。一般每年二至四次暴雨，暴雨量占全年雨量的一半左右。由于暴雨的作用，引起水土大量流失。根據(jù)該小流域1991～2007年試驗(yàn)站監(jiān)測(cè)資料分析[1]，土壤侵蝕主要是暴雨引起的，年內(nèi)幾次較大的降水過(guò)程產(chǎn)生的輸沙量，決定全年的輸沙量。個(gè)別年份，一次降水過(guò)程產(chǎn)生的沙量即為全年的土壤侵蝕量。表3為河北省坡底小流域試驗(yàn)站年內(nèi)一次最大暴雨的土壤侵蝕量占全年土壤侵蝕量的計(jì)算成果。

（2）通過(guò)1991～2007年資料分析可以看出，該流域土壤侵蝕量年內(nèi)分配比較集中。一次暴雨侵蝕量占全年土壤侵蝕量低于50%的有2年次，占全年侵蝕量50%～80%的有8年次，大于90%的有5年次，有2年的一次暴雨侵蝕量即為全年侵蝕量。根據(jù)1991～2007年計(jì)算成果分析，該區(qū)一次暴雨的平均土壤侵蝕量占全年土壤侵蝕量的77.7%。

3. 降水時(shí)空分布對(duì)水沙關(guān)系影響分析

3.1 降水強(qiáng)度對(duì)流域水沙關(guān)系影響分析。

（1）2002年7月13日的一次降水過(guò)程，該次降水過(guò)程在流域上分布均勻，降水歷時(shí)短，降水強(qiáng)度較大，流域平均降水量26.4mm，平均降水強(qiáng)度為8.8mm/h，最大1小時(shí)降水量23.6mm。通過(guò)對(duì)該流域27場(chǎng)降水過(guò)程分析，該次降水過(guò)程是降水強(qiáng)度最大的一次。由于該次降水強(qiáng)度大，對(duì)土壤侵蝕作用較強(qiáng)，導(dǎo)致輸沙率偏大。降水強(qiáng)度大小，是影響輸沙量的主要因素。表4為坡底小流域2002年7月13日各雨量站時(shí)段降水量摘錄表。

（2）通過(guò)該次流量、輸沙量過(guò)程線可看出，降水強(qiáng)度大是土壤侵蝕的主要因子。該次在整個(gè)流域上分布較均勻，最大流量和最大含沙量出現(xiàn)時(shí)間比較接近。最大流量3.70 m3/s，最大含沙量9.28 kg/m3，是歷年相同級(jí)流量下含沙量最大的一次輸沙過(guò)程。

3.2 降水量時(shí)空變化對(duì)產(chǎn)沙過(guò)程影響。

（1）1997年7月29日一場(chǎng)降水過(guò)程，降水強(qiáng)度在1個(gè)小時(shí)以后最大，以后逐漸減小。而降水分布是下游大于上游，29日18～19時(shí)流域降水強(qiáng)度為5.0mm/h，而流域最下游的坡底雨量站降水強(qiáng)度達(dá)32.1mm/h。坡底小流域1997年7月29日各雨量站時(shí)段降水量見(jiàn)表5。

（2）由降水量過(guò)程分析，降水量過(guò)程第一時(shí)段，流域最下游的坡底雨量站降水強(qiáng)度為32.1mm/h，如此大的降水強(qiáng)度產(chǎn)生大量的泥沙率先到達(dá)監(jiān)測(cè)斷面，使流量過(guò)程線漲水段，出現(xiàn)了沙量最大值，該次最大沙量是下游局部產(chǎn)沙造成的。降水量的時(shí)空分布不均，導(dǎo)致含沙量過(guò)程線比流量過(guò)程線時(shí)間提前，最大含沙量比最大流量時(shí)間提前2個(gè)小時(shí)。由于降水過(guò)程中強(qiáng)度的變化，使水沙過(guò)程線關(guān)系也發(fā)生相應(yīng)的變化。

3.3 降水量流域分布不均對(duì)水沙關(guān)系影響分析。

（1）1997年6月25日一次降水過(guò)程，本次流域面降水量為31.8mm，該次降水過(guò)程6小時(shí)，流域平均降水強(qiáng)度5.3mm/h。由雨量站統(tǒng)計(jì)資料結(jié)果可以看出，降水過(guò)程前期的降水強(qiáng)度較大。通過(guò)對(duì)流域內(nèi)11個(gè)雨量站降水量分布情況分析，降水量最大的站出現(xiàn)在流域下游的坡底雨量站，降水量為82.9mm，而最大1小時(shí)降水量為81.4mm。流域平均最大1小時(shí)降水量15.0mm。該次降水過(guò)程分布是流域中下游明顯大于流域上游，降水量在流域上的分析見(jiàn)表6。

（2）從降水的流域分布分析，暴雨中心由中游向下游移動(dòng)，流域下游降水量的強(qiáng)度和降水量均大于流域上游，含沙量最大值比流量最大值提前2個(gè)小時(shí)。說(shuō)明降水過(guò)程在流域上的分布和強(qiáng)度，對(duì)輸沙率的影響明顯。降水強(qiáng)度在流域上的分布不均，使不同區(qū)間水沙變化特征存在很大的差異。

4. 結(jié)論

通過(guò)對(duì)太行山區(qū)典型小流域水沙關(guān)系分析，流域產(chǎn)沙量與降水量之間存在較大的不確定性，在相同降水量和降水強(qiáng)度的情況下，產(chǎn)沙量最大相差10倍；最大流量和最大含沙量之間也存在較大的不確定性，最大相差20多倍。通過(guò)對(duì)該小流域多次降水量、流量、含沙量過(guò)程線分析，水沙關(guān)系的這種不確定性，主要是降水量在流域上分布不均，降水在時(shí)間和空間上的變化引起的。降水強(qiáng)度是造成土壤侵蝕的原動(dòng)力，由于降水強(qiáng)度在流域上分布變化，致使監(jiān)測(cè)斷面水沙關(guān)系產(chǎn)生較大的不確定性。侵蝕產(chǎn)沙系統(tǒng)是一個(gè)極其復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，要揭示不同尺度下侵蝕產(chǎn)沙過(guò)程的變化規(guī)律和普遍規(guī)律，還需要在理論上的進(jìn)一步完善和觀測(cè)手段的提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 張廣軍，趙曉光.水土流失及荒漠化監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2005年.

[2] 陳松生，張歐陽(yáng)，陳澤方，等.金沙江流域不同區(qū)域水沙變化特征及原因分析[J].水科學(xué)進(jìn)展，2008，19（4）：457～482.

[文章編號(hào)]1619-2737（2014）08-05-455

[作者簡(jiǎn)介] 李偉紅（1981-），女，籍貫：河北邢臺(tái)縣人，職稱：助理工程師，長(zhǎng)期從事水文水資源管理工作。endprint

（3）通過(guò)對(duì)坡底小流域河流徑流量與輸沙量年際變化分析，變差系數(shù)CV相差2.6倍，值越大，說(shuō)明隨機(jī)變量相對(duì)于均值越離散，頻率曲線的偏離程度也隨之增大。根據(jù)輸沙量系列資料統(tǒng)計(jì)，年土壤侵蝕量最小值與最大值的比為1：11 875；徑流量最小值與最大值比值為1：462。河流輸沙量的年際變化遠(yuǎn)大于徑流量的年際變化。

2.2 輸沙量年內(nèi)變化特征分析。

（1）水力侵蝕的強(qiáng)度，決定于土壤或土體的特性、地面坡度、植被狀況、降水特征及水流沖刷力的大小等。少數(shù)幾次大暴雨引起的侵蝕量，往往占年總量的主要部分。河北省暴雨多發(fā)生在7月中下旬和8月上中旬。一般每年二至四次暴雨，暴雨量占全年雨量的一半左右。由于暴雨的作用，引起水土大量流失。根據(jù)該小流域1991～2007年試驗(yàn)站監(jiān)測(cè)資料分析[1]，土壤侵蝕主要是暴雨引起的，年內(nèi)幾次較大的降水過(guò)程產(chǎn)生的輸沙量，決定全年的輸沙量。個(gè)別年份，一次降水過(guò)程產(chǎn)生的沙量即為全年的土壤侵蝕量。表3為河北省坡底小流域試驗(yàn)站年內(nèi)一次最大暴雨的土壤侵蝕量占全年土壤侵蝕量的計(jì)算成果。

（2）通過(guò)1991～2007年資料分析可以看出，該流域土壤侵蝕量年內(nèi)分配比較集中。一次暴雨侵蝕量占全年土壤侵蝕量低于50%的有2年次，占全年侵蝕量50%～80%的有8年次，大于90%的有5年次，有2年的一次暴雨侵蝕量即為全年侵蝕量。根據(jù)1991～2007年計(jì)算成果分析，該區(qū)一次暴雨的平均土壤侵蝕量占全年土壤侵蝕量的77.7%。

3. 降水時(shí)空分布對(duì)水沙關(guān)系影響分析

3.1 降水強(qiáng)度對(duì)流域水沙關(guān)系影響分析。

（1）2002年7月13日的一次降水過(guò)程，該次降水過(guò)程在流域上分布均勻，降水歷時(shí)短，降水強(qiáng)度較大，流域平均降水量26.4mm，平均降水強(qiáng)度為8.8mm/h，最大1小時(shí)降水量23.6mm。通過(guò)對(duì)該流域27場(chǎng)降水過(guò)程分析，該次降水過(guò)程是降水強(qiáng)度最大的一次。由于該次降水強(qiáng)度大，對(duì)土壤侵蝕作用較強(qiáng)，導(dǎo)致輸沙率偏大。降水強(qiáng)度大小，是影響輸沙量的主要因素。表4為坡底小流域2002年7月13日各雨量站時(shí)段降水量摘錄表。

（2）通過(guò)該次流量、輸沙量過(guò)程線可看出，降水強(qiáng)度大是土壤侵蝕的主要因子。該次在整個(gè)流域上分布較均勻，最大流量和最大含沙量出現(xiàn)時(shí)間比較接近。最大流量3.70 m3/s，最大含沙量9.28 kg/m3，是歷年相同級(jí)流量下含沙量最大的一次輸沙過(guò)程。

3.2 降水量時(shí)空變化對(duì)產(chǎn)沙過(guò)程影響。

（1）1997年7月29日一場(chǎng)降水過(guò)程，降水強(qiáng)度在1個(gè)小時(shí)以后最大，以后逐漸減小。而降水分布是下游大于上游，29日18～19時(shí)流域降水強(qiáng)度為5.0mm/h，而流域最下游的坡底雨量站降水強(qiáng)度達(dá)32.1mm/h。坡底小流域1997年7月29日各雨量站時(shí)段降水量見(jiàn)表5。

（2）由降水量過(guò)程分析，降水量過(guò)程第一時(shí)段，流域最下游的坡底雨量站降水強(qiáng)度為32.1mm/h，如此大的降水強(qiáng)度產(chǎn)生大量的泥沙率先到達(dá)監(jiān)測(cè)斷面，使流量過(guò)程線漲水段，出現(xiàn)了沙量最大值，該次最大沙量是下游局部產(chǎn)沙造成的。降水量的時(shí)空分布不均，導(dǎo)致含沙量過(guò)程線比流量過(guò)程線時(shí)間提前，最大含沙量比最大流量時(shí)間提前2個(gè)小時(shí)。由于降水過(guò)程中強(qiáng)度的變化，使水沙過(guò)程線關(guān)系也發(fā)生相應(yīng)的變化。

3.3 降水量流域分布不均對(duì)水沙關(guān)系影響分析。

（1）1997年6月25日一次降水過(guò)程，本次流域面降水量為31.8mm，該次降水過(guò)程6小時(shí)，流域平均降水強(qiáng)度5.3mm/h。由雨量站統(tǒng)計(jì)資料結(jié)果可以看出，降水過(guò)程前期的降水強(qiáng)度較大。通過(guò)對(duì)流域內(nèi)11個(gè)雨量站降水量分布情況分析，降水量最大的站出現(xiàn)在流域下游的坡底雨量站，降水量為82.9mm，而最大1小時(shí)降水量為81.4mm。流域平均最大1小時(shí)降水量15.0mm。該次降水過(guò)程分布是流域中下游明顯大于流域上游，降水量在流域上的分析見(jiàn)表6。

（2）從降水的流域分布分析，暴雨中心由中游向下游移動(dòng)，流域下游降水量的強(qiáng)度和降水量均大于流域上游，含沙量最大值比流量最大值提前2個(gè)小時(shí)。說(shuō)明降水過(guò)程在流域上的分布和強(qiáng)度，對(duì)輸沙率的影響明顯。降水強(qiáng)度在流域上的分布不均，使不同區(qū)間水沙變化特征存在很大的差異。

4. 結(jié)論

通過(guò)對(duì)太行山區(qū)典型小流域水沙關(guān)系分析，流域產(chǎn)沙量與降水量之間存在較大的不確定性，在相同降水量和降水強(qiáng)度的情況下，產(chǎn)沙量最大相差10倍；最大流量和最大含沙量之間也存在較大的不確定性，最大相差20多倍。通過(guò)對(duì)該小流域多次降水量、流量、含沙量過(guò)程線分析，水沙關(guān)系的這種不確定性，主要是降水量在流域上分布不均，降水在時(shí)間和空間上的變化引起的。降水強(qiáng)度是造成土壤侵蝕的原動(dòng)力，由于降水強(qiáng)度在流域上分布變化，致使監(jiān)測(cè)斷面水沙關(guān)系產(chǎn)生較大的不確定性。侵蝕產(chǎn)沙系統(tǒng)是一個(gè)極其復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，要揭示不同尺度下侵蝕產(chǎn)沙過(guò)程的變化規(guī)律和普遍規(guī)律，還需要在理論上的進(jìn)一步完善和觀測(cè)手段的提高。

參考文獻(xiàn)

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[文章編號(hào)]1619-2737（2014）08-05-455

[作者簡(jiǎn)介] 李偉紅（1981-），女，籍貫：河北邢臺(tái)縣人，職稱：助理工程師，長(zhǎng)期從事水文水資源管理工作。endprint