汶河砂資源分布及特征

■付大慶 宋華君 解玉鳳

(1濰坊市水利建筑設(shè)計(jì)研究院山東濰坊261205；2濰坊市建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司山東濰坊261031)

汶河砂資源分布及特征

■付大慶1宋華君2解玉鳳2

(1濰坊市水利建筑設(shè)計(jì)研究院山東濰坊261205；2濰坊市建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司山東濰坊261031)

汶河因?yàn)E采亂掘，出現(xiàn)不同程度的河道變形，進(jìn)行采砂規(guī)劃與保護(hù)性開采已迫在眉睫。通過野外地質(zhì)測(cè)繪并在勘探及試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)市管汶河河段進(jìn)行了分段砂資源分析與評(píng)價(jià)。得出：（1）洛村漫水橋～高崖水庫上游河野橋段：未采砂。巖性主要是粗砂、礫砂。河漫灘厚8m～9m，左灘寬達(dá)近1000m，下伏砂巖；河床厚4m～5.5m，寬度30m～80m，下伏砂巖。（2）高崖水庫大壩～牟山水庫上游于家水西漫水橋段：采砂嚴(yán)重～極嚴(yán)重，巖性主要是粗砂、礫砂。河漫灘厚度基本大于9m；河床厚度不均，高崖水庫大壩附近基本采沒，均厚小于1m，大盛橋附近～于家水西漫水橋附近均厚5～6m。（3）牟山水庫大壩～張排砌石壩段：系濕地公園。（4）張排砌石壩～濰河入?yún)R處段：除鐵路橋下游～濰河入?yún)R處采砂不嚴(yán)重外，其它河段采砂嚴(yán)重～極嚴(yán)重。巖性主要是粗砂。河漫灘均厚達(dá)10m左右，夾粉質(zhì)壤土夾層；河床采砂極嚴(yán)重，厚度不均，寬度100m左右，巖性主要為粗砂、中砂，下伏粉質(zhì)壤土。

汶河 砂資源分布 砂資源特征

河道砂礫石層是河床與河漫灘的重要沉積物，河砂資源(以下簡稱砂資源)是重要的天然建筑材料。

建國以來，河道上修建了大量的攔蓄水建筑物，加之近幾十年來濰坊市降雨量偏少，又由于廠礦企業(yè)生產(chǎn)及城鎮(zhèn)居民生活用水僅限于取地表水。

因此，眾多河流基本處于干涸狀態(tài)，甚至常年斷流，破壞了天然河道的砂礫石淤積-沖刷(開采)平衡。汶河就是一條典型的斷流河流。

經(jīng)過10多年來的濫采亂掘砂資源，汶河河道出現(xiàn)不同程度的變形，進(jìn)行采砂規(guī)劃與保護(hù)性開采已迫在眉睫。該河是目前山東省第一條為編制采砂規(guī)劃而進(jìn)行全河段砂資源評(píng)價(jià)的河流。對(duì)山東省其它大中型河流的采砂規(guī)劃編制、甚至我國其它北方河流具有重要的借鑒意義。

1 流域地質(zhì)概況

汶河發(fā)源于臨朐縣沂山玉皇頂南麓，流經(jīng)臨朐、昌樂兩縣入安丘市域，于坊子區(qū)黃旗堡鎮(zhèn)東北角夾河套村東北匯入濰河，全長107.5km，流域面積1706km2。

濰坊市管河段自高崖水庫興利水位處的洛村漫水橋至濰河入?yún)R處，全長81.8km。

流域內(nèi)地形自西南向東北由高變低，池子村北～凌河鎮(zhèn)附近屬丘陵區(qū)，河流下蝕側(cè)蝕作用弱，形成低緩的丘陵地貌，總體流向自南西流向北東。

池子村～高崖水庫段，河勢(shì)較穩(wěn)定，左階地發(fā)育，寬300m～1000m，右側(cè)為山體；高崖水庫～凌河鎮(zhèn)附近，階地發(fā)育，左側(cè)寬達(dá)1000m～3000m，右側(cè)寬800m～3000m。

區(qū)內(nèi)最高山為留山，高程441.9m 鄌郚，最低山為 鎮(zhèn)東的大崖埠頂，高程216.9m，高差225.0m.凌河鎮(zhèn)附近～濰河入?yún)R處屬平原區(qū)，河勢(shì)穩(wěn)定，流向呈SW-NE走向，區(qū)內(nèi)最低點(diǎn)為夾河套村北汶河右岸，高程21.0m，高差195.9m。

沿河兩側(cè)第四系發(fā)育，分布于現(xiàn)代河床、階地及山前沖洪積平原，丘陵區(qū)主要為晚更新統(tǒng)大站組與全新統(tǒng)臨沂組、沂河組，平原區(qū)主要為全新統(tǒng)臨沂組與沂河組?；鶐r主要為白堊系王氏群林家莊組與大盛群田家樓組、田家樓組。

2 砂資源來源

汶河流域內(nèi)沉積物來源主要受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與巖性的影響。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)差異較大，凌河鎮(zhèn)以上河段屬強(qiáng)隆起區(qū)，發(fā)生顯著的差異性升降運(yùn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)入河流發(fā)育和切割階段及導(dǎo)致水系扭曲，大關(guān)鎮(zhèn)小關(guān)村附近以上河段山鋒尖銳，河谷呈“V”形，河床強(qiáng)烈下切，山間漂石發(fā)育，階地發(fā)育，河床窄，坡降大，水流湍急；凌河鎮(zhèn)～濰河入?yún)R段，尤其G206國道以東河段，河床較寬流水散亂，邊灘心灘發(fā)育，河床坡降小，水流緩慢。屬拗陷區(qū)，接受河流上游切割碎屑物的沉積。

新近紀(jì)的地貌特征為侵蝕堆積型，新近紀(jì)的中新世以后表現(xiàn)為整體的階段性緩慢隆起。

第四紀(jì)以來主要繼承中新世以后的地形、地貌特征，顯現(xiàn)為剝蝕堆積型地貌，晚更新世至全新世地殼趨于穩(wěn)定，發(fā)育了河流階地及河床、河漫灘的較厚堆積。

汶河水系總體以北東向?yàn)橹鳎底匀粡澢呱?，多為?gòu)造扭曲或追蹤不同方位的斷裂而彎轉(zhuǎn)。

新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，尤其晚更新世以來,汶河河谷主要沉積了沂河組、臨沂組與大站組。

前兩組為全新統(tǒng)，主要分布于現(xiàn)代河床與高、低漫灘，構(gòu)成現(xiàn)代河道的主要堆積物，后一組為晚更新統(tǒng)，主要分布于汶河階地。

汶河及其支流普遍發(fā)育二級(jí)階地，第一級(jí)為沖洪積階地，第二級(jí)為侵蝕階地，高程分別為60m和80m。

汶河河流泥沙主要來源于兩個(gè)方面：

一是流域地表的侵蝕；

二是上游河床的沖刷。

表1 汶河流域巖性

表2 砂資源分布

表3 砂資源顆粒特征

歸根結(jié)底，河流泥沙是流域地表侵蝕的產(chǎn)物。

流域地表的侵蝕程度，與氣候、土壤、植被、地形地貌及人類活動(dòng)等因素有關(guān)。

降水形成的地面涇流，侵蝕流域地表，造成水土流失，攜帶大量泥沙直下江河。特別是高崖水庫上游及支流的山區(qū)河段，遇到暴雨、大暴雨容易引發(fā)山洪、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，都可能導(dǎo)致大量泥沙在短時(shí)間內(nèi)急聚河道，嚴(yán)重時(shí)，巨大的堰塞體堵江斷流形成堰塞湖。

河道水流在奔向下游的過程中，沿程會(huì)沖刷當(dāng)?shù)睾哟?、河岸及向源侵蝕。

從上游河床沖刷下來的這部分泥沙，隨同流域地表侵蝕而來的泥沙一道，構(gòu)成河流輸移泥沙的總體。

天然河流中的泥沙，按其是否運(yùn)動(dòng)分為靜止和運(yùn)動(dòng)兩大類。

組成河床靜止不動(dòng)的泥沙稱為泥沙。

運(yùn)動(dòng)的泥沙又分為推移質(zhì)和懸移質(zhì)兩大類，兩者共同構(gòu)成河流輸沙的總體。

推移質(zhì)又稱底沙，指沿河床附近滾動(dòng)、滑動(dòng)或跳躍運(yùn)動(dòng)的泥沙。

推移質(zhì)泥沙的運(yùn)動(dòng)特征是：在水流的推動(dòng)下，走走停停，時(shí)快時(shí)慢，運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)慢于水流；顆粒越大，停的時(shí)間越長，走的時(shí)間越短，運(yùn)動(dòng)的速度越慢。

推移質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全取決于當(dāng)?shù)氐乃鳁l件。

懸移質(zhì)簡稱懸沙，是隨水流浮游前進(jìn)的泥沙。這種泥沙的運(yùn)動(dòng)有賴于水流中的紊動(dòng)渦漩所挾持，在整個(gè)水體空間里自由運(yùn)動(dòng)，時(shí)升時(shí)降，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)具有隨機(jī)性質(zhì)，運(yùn)動(dòng)速度與水流流速基本相同。

天然河流中運(yùn)動(dòng)的兩類泥沙，從輸移總量說來，懸移質(zhì)占江河輸沙的絕大部分，推移質(zhì)只占總輸沙量中的極小部分。汶河高崖水庫以上的山區(qū)河段更是如此。在河流蝕山造原的歷史進(jìn)程中，懸移質(zhì)在數(shù)量上起著極為重要的作用。

泥沙來源是河流上游或兩岸的灘地沖刷挾帶的懸移質(zhì)推移質(zhì)的沉積以及過去長期沉積形成的灘地。

徑流與泥沙二者之間密切相關(guān)，由于上游修建了數(shù)座大中型水庫，致汶河徑流量銳減，部分河段甚至斷流，造成上游泥沙很難被沖刷到下游，同時(shí)河道中建壩以及其他蓄水設(shè)施也影響了河流中泥沙的運(yùn)移。

根據(jù)流域內(nèi)巖性及砂礫來源，汶河自源頭～濰河入?yún)R處可分為三段(表1)。段2主要流經(jīng)丘陵區(qū)、平原區(qū)，段3主要流經(jīng)平原區(qū)。

自汶河成形～文化期，屬前全新世，無人類活動(dòng)，并經(jīng)歷數(shù)次暖(冰)期，巖性中的安山巖全風(fēng)化物主要成土狀；砂巖、細(xì)砂巖雖可作為河流沙礫母巖，因粒度較小，基本沉積在下游，即現(xiàn)今G206國道以東河段。

文化期～現(xiàn)今，流域內(nèi)表部風(fēng)化成土狀的基巖基本全被耕植，植被發(fā)育，水土保持較好，成為安丘市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)，基本已無砂礫來源。段1流經(jīng)的地區(qū)侵入巖發(fā)育，屬魯西構(gòu)造巖漿區(qū)，冷卻的巖漿形成的花崗巖類成為河流沙礫的主要來源。

3 砂資源分布

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查與涉河建筑物分布，將汶河分成15段 (表2)，分段評(píng)價(jià)左河漫灘、右河漫灘與河床的砂資源分布。

4 砂資源顆粒特征

在分段評(píng)價(jià)砂資源分布的基礎(chǔ)上，各段的砂資源顆粒特征見表3。

河床由于普遍采砂嚴(yán)重、極嚴(yán)重，為保護(hù)河床，只進(jìn)行砂資源巖性評(píng)價(jià)。

5 結(jié)論

（1）洛村漫水橋～高崖水庫上游河野橋段：未采砂。巖性主要是粗砂、礫砂。河漫灘厚8m～9m，左灘寬達(dá)近1000m，下伏砂巖；河床厚4m～5.5m，寬度30m～80m，下伏砂巖。

（2）高崖水庫大壩～牟山水庫上游于家水西漫水橋段：采砂嚴(yán)重～極嚴(yán)重，巖性主要是粗砂、礫砂。河漫灘厚度基本大于9m；河床厚度不均，高崖水庫大壩附近基本采沒，均厚小于1m，大盛橋附近～于家水西漫水橋附近均厚5～6m。

（3）牟山水庫大壩～張排砌石壩段：系濕地公園。

（4）張排砌石壩～濰河入?yún)R處段：除鐵路橋下游～濰河入?yún)R處采砂不嚴(yán)重外，其它河段采砂嚴(yán)重～極嚴(yán)重。巖性主要是粗砂。河漫灘均厚達(dá)10m左右，夾粉質(zhì)壤土夾層；河床采砂極嚴(yán)重，厚度不均，寬度100m左右，巖性主要為粗砂、中砂，下伏粉質(zhì)壤土。

P624[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-16-4

付大慶（1974～），男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榈刭|(zhì)、巖土、土 (水)工結(jié)構(gòu)。