西南岔河流域懸移質泥沙特征分析

魏艷鳳 孫卓

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

關鍵詞：西南岔河流域；懸移質；含沙量；輸沙率；年際變化；年內分配

1 河流泥沙概念簡介

河流泥沙運動規(guī)律與泥沙的特性密切相關，因此在研究河流泥沙運動規(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行分類，按泥沙在河流中的運動狀態(tài)分類等。按泥沙粒徑的大小分類時，根據SL42-92《河流泥沙顆粒分析規(guī)程》規(guī)定河流泥沙分類應符合表1的標準。

表1 河流泥沙分類表 （單位：mm）

按照泥沙的運動狀態(tài)，可將泥沙分為床沙（亦稱河床質）、推移質及懸移質3大類。床沙是組成河床表面靜止的泥沙。推移質是沿河床床面滾動、滑動或跳躍前進的泥沙，一般粒徑比較粗。它們是由近底水流對床面顆粒在繞流運動過程中所產生的水流作用力推動的結果，它們的運動范圍都在床面附近的區(qū)域。懸移質運動的速度基本上與水流運動速度相同，浮游的位置時上時下，較細的泥沙能上升至接近水面，較粗的泥沙有時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，會出現(xiàn)不同的運動狀態(tài)，因此泥沙運動狀態(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，懸移質占絕大部分，在山區(qū)河流中，懸移質數(shù)量一般在70%以上。懸移質泥沙顆粒較細，所以它的運動狀態(tài)與推移質不同，在水流中的運動狀態(tài)不是滾動、滑動或躍移，而是在水流層中懸浮前進具有隨機性質，懸浮的持續(xù)時間一般很長，其沿水流方向運動速度與水流速度基本同步。限于實際觀測資料，文章以流域懸移質泥沙為例進行分析。

2 流域概況和代表站泥沙資料簡介

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，流經朗鄉(xiāng)林業(yè)局和帶嶺、南岔兩個區(qū)（局），于綠潭車站東部匯入湯旺河。河流全長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。流域內山巒起伏，溝谷縱橫，河網發(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)，水災發(fā)生頻繁，以1996年7月特大山洪災害為甚，經濟損失近億元。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泥沙觀測資料年限為1965～2013年，泥沙資料包括不同時段（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 （結構及可蝕性）、植被（森林）等自然因素及人類活動有密切關系，主要來自各種侵蝕地質活動（風力侵蝕、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指標，（1）懸移質輸沙率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）計算時段T（s）；（7）流域面積F（km2）。各指標關系如下：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，其中1996年輸沙率極大值與流域大范圍洪災有關，洪水漫灘，水流夾帶過多雜質。流域泥沙年內分配主要集中在6～8月，年內占比90%以上，與徑流年內占比相一致。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。由圖2可知，流域泥沙年內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）年內分配統(tǒng)計表

圖1 西南岔河南岔站年徑流量與年輸沙率過程線

4 結束語

經分析可知，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。泥沙年內分配與徑流相應，主要集中在夏汛時期。流域泥沙在年內固定時期集中對水利工程正常運行和水資源開發(fā)利用都會產生不利影響，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，延長河堤護坡，減少河床沖刷等方面來做好河流泥沙防治工作。

參考文獻

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

作者簡介：魏艷鳳（1976-），女，黑龍江嫩江人，工程師。

孫卓（1979-），女，吉林長嶺人，工程師。