南四湖入湖懸移質(zhì)泥沙分析

朱永廣 紀杰善 曾 光 張傳信

（山東省濟寧市水文局 濟寧 272019）

南四湖入湖懸移質(zhì)泥沙分析

朱永廣 紀杰善 曾 光 張傳信

（山東省濟寧市水文局 濟寧 272019）

根據(jù)南四湖區(qū)各主要入湖河流徑流泥沙資料，分析了河流懸移質(zhì)泥沙要素變化規(guī)律以及南四湖來沙情況，南四湖區(qū)各主要入湖河道自20世紀60年代中期至21世紀初累計輸沙量為5910萬t，河流斷面平均含沙量、流域輸沙模數(shù)呈遞減趨勢。

南四湖 懸移質(zhì)泥沙 含沙量 輸沙模數(shù)

1 基本情況

1.1 湖區(qū)概況

南四湖為南陽湖、獨山湖、昭陽湖、微山湖的總稱，是中國北方最大的淡水湖。地處魯南泰沂山前沖積平原與魯西黃泛平原的交接地帶，屬淮河流域，流域面積為31700km2。1958年開始興建的二級壩水利樞紐工程，將南四湖分為兩部分，壩上游為上級湖，壩下游為下級湖。上級湖總流域面積為27263km2，其中湖東7352km2，湖西19309km2，湖面面積602km2；下級湖總面積為4250km2，其中湖東1614 km2、湖西1970 km2、湖區(qū)666km2。

1.2 河流及水文站網(wǎng)分布

南四湖入湖主要河流共有53條，其中29條入上級湖，24條入下級湖，出湖河流共4條。入上級湖的河流中有水文站控制的湖東有泗河、白馬河、洸氵府河、北沙河、城河，湖西有大運河、洙趙新河、萬福河、東魚河、復興河。下級湖入湖河流中有水文站控制的主要有十字河、新薛河、不牢河、鄭集河、沿河。出湖河流老運河、新運河、伊家河、不牢河均設有水文站控制。南四湖區(qū)各水文站均為二十世紀五六十年代設立，測驗項目主要為降水量、徑流量、輸沙率、含沙量等，控制流域內(nèi)徑流泥沙變化情況。

1.3 地質(zhì)地貌及水文氣象

南四湖湖東地區(qū)為低山丘陵區(qū)和山前沖積平原，湖西地區(qū)為黃河和廢黃河間的黃泛平原。湖東區(qū)土壤類型主要為沙壤土、棕壤土、褐土；湖西區(qū)土壤類型主要為沙土、壤土、粘土等且土層深厚。湖西地區(qū)農(nóng)田林網(wǎng)化已初成規(guī)模，對防風固沙、減少水土流失發(fā)揮了重要作用；湖東山丘區(qū)植樹綠化、水土保持亦有較大進展。

南四湖流域?qū)倥瘻貛?，半濕潤季風區(qū)大陸性氣候，多年平均氣溫13.6℃，多年平均降水量695.2mm，降水量年際變化大，年內(nèi)分布也很不均勻，汛期6～9月份降水量占年降水量的70%左右。

南四湖湖東各河流為山溪性河流，洪水漲落急劇，洪峰流量大，洪水歷時短；湖西各河流為平原型河流，洪水漲落緩慢，洪水總量大，持續(xù)歷時長，湖西河流主要為泄洪排澇河道，部分河流兼作有引黃功能。

2 主要入湖河流懸移質(zhì)泥沙特點

2.1 主要河流含沙量的分布特征

河流泥沙是指河水挾帶的巖土顆粒。床沙質(zhì)和沖瀉質(zhì)的總和，或懸移質(zhì)和推移質(zhì)的總和稱為全沙。其中懸移質(zhì)是指受水流的紊動作用懸浮于水中并隨水流移動的泥沙。本文所述泥沙分析均指懸移質(zhì)泥沙。

湖西平原區(qū)：各河流多年平均含沙量在0.006～0.455kg/m3范圍內(nèi)，最大含沙量在1.46～23.0kg/m3范圍內(nèi)。萬福河孫莊站基本不受引黃泥沙影響，多年平均含沙量為0.440kg/m3，1980～2000年平均含沙量僅為0.006kg/m3，為該區(qū)最小值。東魚河魚城站多年平均含沙量為1.60kg/m3，1980～2000年平均含沙量僅為0.392kg/m3，最大含沙量為23.0kg/m3，為湖西區(qū)各河流最大值。

湖東區(qū)：各河流多年平均含沙量在0.036～0.191kg/m3范圍內(nèi)，各河流最大含沙量，一般在2.52～7.47kg/m3。洸府河黃莊站基本為平原區(qū)，不受引黃泥沙影響，多年平均含沙量為0.290kg/m3，1980～2000年平均含沙量僅為0.036kg/m3，為湖東區(qū)最小值。泗河書院站以上流域為山丘區(qū)，多年平均含沙量為0.190kg/m3，1980～2000年平均含沙量為0.190kg/m3，最大含沙量為7.47kg/m3，為湖東區(qū)各河流最大值。

2.2 河流懸移質(zhì)輸沙模數(shù)的分布特征

湖西平原區(qū)：各河流多年平均輸沙模數(shù)范圍為60.8～94.7t/km2，萬福河孫莊站以上多年平均輸沙模數(shù)范圍為60.8t/km2，東魚河魚城站多年平均輸沙模數(shù)為94.7t/km2。

湖東區(qū)：各河流多年平均輸沙模數(shù)范圍為13.1～284t/km2，洸府河黃莊站多年平均輸沙模數(shù)為27.8t/km2，泗河書院站以上流域為山丘區(qū)，多年平均輸沙模數(shù)為214t/km2。

2.3 主要河流泥沙變化特征

降水侵蝕是南四湖區(qū)水土流失的主要因素，各河流徑流泥沙受氣候和下墊面變化的影響，隨時間的變化明顯。按三個時段1956～1979年、1980～2000年、1956～2000年統(tǒng)計的含沙量、輸沙量、輸沙模數(shù)及各個時段的逐月平均徑流量、輸沙量，可以看出隨時間的推移有明顯變小的趨勢，除受引黃泥沙影響的平原地區(qū)外，1980年以后的懸移質(zhì)輸沙模數(shù)較1980年以前的懸移質(zhì)輸沙模數(shù)明顯偏小，一般系統(tǒng)偏小50%～70%左右。主要原因：一是流域內(nèi)攔蓄水工程的興建和水土保持、生態(tài)建設蓄水攔沙發(fā)揮了效益；二是氣候的影響，1956～1979年段濟寧市降水量屬豐水期，流域的自然植被較差，徑流量大，河流泥沙顯著偏大，1980～2000年段降水量進入枯水期，1980年后的徑流量減少，使河流的輸沙量明顯減少。選擇泗河、東魚河分別為湖東區(qū)、湖西區(qū)代表性流域，分析河流泥沙隨時間變化特征。

2.3.1 泗河

泗河為湖東區(qū)較大山溪性河流，干流設有書院水文站，不同統(tǒng)計時段的實測泥沙資料分析成果見表1。

河流含沙量變化特點：書院站1957～1979年平均含沙量為0.867kg/m3，1980～2000年平均含沙量為0.190kg/m3，1980～2000年為1957～1979年平均含沙量的21.9%，年平均含沙量隨時間的變化呈明顯減少趨勢。

輸沙模數(shù)：書院站1957～1979年多年平均年輸沙模數(shù)為500t/km2，1980～2000年多年平均輸沙模數(shù)為48.6t/km2，1980～2000年為1957～1979年平均輸沙模數(shù)的9.7%，年輸沙模數(shù)隨時間的變化趨勢與含沙量一致呈明顯減少趨勢。

2.3.2 東魚河

東魚河為湖西區(qū)平原河道，干流上設有張莊閘、魚城2處水文站，魚城水文站為南四湖入湖控制站。不同統(tǒng)計時段的實測泥沙資料分析成果見表2。

表2 東魚河各控制斷面含沙量、輸沙量、輸沙模數(shù)統(tǒng)計表

斷面含沙量變化特點：魚城站1968～1979年平均含沙量為3.70kg/m3，1980～2000年平均含沙量為0.392kg/m3，1980～2000年為1968～1979年平均含沙量的10.6%，年平均含沙量隨時間的變化呈明顯減少趨勢。

輸沙模數(shù)：魚城站1968～1979年多年平均年輸沙模數(shù)為223t/km2，1980～2000年多年平均年輸沙模數(shù)為21.6t/km2。1980～2000年為1968～1979年平均輸沙模數(shù)的9.7%，多年平均輸沙模數(shù)的變化趨勢與含沙量一致呈明顯減少趨勢。

3 南四湖湖區(qū)泥沙淤積分析

3.1 采用資料情況

南四湖主要入湖河流共設有水文站19處，其中有實測懸移質(zhì)泥沙資料的站共8處，為大運河后營、洙趙新河梁山閘、萬福河孫莊、東魚河魚城、洸府河黃莊、泗河書院、白馬河馬樓、十字河官莊（柴胡店）等水文站。

采用資料為實測懸移質(zhì)泥沙資料，資料系列采用1966～2000年系列泥沙資料，其中魚城站采用1968～2000年系列資料，馬樓站采用1976～2000年系列資料。

湖東城河滕縣水文站和沙河薛城水文站沒有輸沙量資料，采用與城河、沙河流域自然地理條件相近的十字河柴胡店站的輸沙模數(shù)，推求滕縣水文站和薛城水文站的輸沙量。

表3 南四湖湖區(qū)泥沙淤積情況統(tǒng)計表

3.2 湖西河流泥沙分析

湖西河流有泥沙測驗資料的河流共4條，為大運河、洙趙新河、萬福河、東魚河，總控制流域面積為14648km2，占湖西面積的64%。經(jīng)分析計算，水文站控制區(qū)1966～2000年向湖區(qū)輸送懸移質(zhì)泥沙總量為4460萬t（平均年懸移質(zhì)泥沙量為127萬t），其中1966～1970年懸移質(zhì)輸沙量為794萬t（平均年輸沙量159萬t）；1971～1980年懸移質(zhì)輸沙量為2980萬t（平均年輸沙量298萬t）；1981～1990年懸移質(zhì)輸沙量為601萬t（平均年輸沙量60.1萬t）；1991～2000年懸移質(zhì)輸沙量為82.9萬t（平均年輸沙量8.29萬t）。湖西河流的懸移質(zhì)輸沙量主要集中在1980以前，1980之后懸移質(zhì)輸沙量明顯減小。

3.3 湖東河流泥沙分析

湖東6條河流控制流域面積4620km2，占湖東面積的51.5%。通過分析計算，湖東6條河流控制區(qū)向湖區(qū)輸送懸移質(zhì)泥沙總量為1450萬t，（平均年輸沙量為41.5萬t），其中1966～1970年懸移質(zhì)輸沙量為427萬t（平均年輸沙量85.5萬t）；1971～1980年懸移質(zhì)輸沙量為935萬t（平均年輸沙量93.5萬t）；1981～1990年懸移質(zhì)輸沙量為80.4萬t（平均年輸沙量8.04萬t）；1991～2000年懸移質(zhì)輸沙量為245萬t（平均年輸沙量24.5萬t）。湖東與湖西泥沙變化情況一致，湖東6條河流向南四湖輸送的懸移質(zhì)輸沙量主要集中在1980以前，1980年以后懸移質(zhì)輸沙量明顯減小。

3.4 南四湖入湖懸移質(zhì)泥沙總量

經(jīng)分析計算，南四湖各入湖河流有水文站控制流域面積的入湖懸移質(zhì)泥沙總量，1966～2000年期間湖西、湖東各控制站入湖懸移質(zhì)泥沙總量為5910萬t，其中湖西為4460萬 t，湖東為1450萬t。通過對湖西、湖東泥沙總量分時段分析可以看出，1966～1979年輸沙總量為4690萬t，1980年～2000年輸沙總量為1220萬t，1980～2000年時段的總輸沙量明顯減少，為1966～1979年時段的總輸沙量的20.6%。

1966～2000年流域多年平均輸沙模數(shù)為87.6t/km2，其中湖西區(qū)輸沙模數(shù)為87.0t/km2，湖東區(qū)輸沙模數(shù)為89.6t/km2。湖東為山丘區(qū)，流域坡度大，匯流速度快，對地面侵蝕也大；湖西為平原區(qū)，流域坡度小，匯流速度慢，對地面侵蝕小，但湖西引黃尾水進入河道，增加了河道的輸沙量。南四湖湖區(qū)泥沙淤積情況見表3。

4 結(jié)語

南四湖湖區(qū)各主要入湖河道自20世紀60年代中期至21世紀初累計輸沙量為5910萬t，河流斷面平均含沙量、流域輸沙模數(shù)呈遞減趨勢。泥沙淤積分析結(jié)果表明，南四湖流域水土流失由二十世紀五六十年代的天然嚴重侵蝕狀態(tài)，經(jīng)過多年來的工程攔蓄、水土流失治理等措施，治理效果顯著，不同流域泥沙要素變化情況資料數(shù)據(jù)，對于指導今后進一步流域治理、加強生態(tài)環(huán)境建設具有重要意義