迪那河流域輸沙量分析計(jì)算

圖布新，馬麗娟

(1.新疆水文實(shí)驗(yàn)站，新疆 烏魯木齊 830049；2.新疆昌吉水文勘測局，新疆 昌吉 831100)

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迪那河流域輸沙量分析計(jì)算

圖布新1，馬麗娟2

(1.新疆水文實(shí)驗(yàn)站，新疆 烏魯木齊 830049；2.新疆昌吉水文勘測局，新疆 昌吉 831100)

根據(jù)迪那河水文站歷年實(shí)測單斷沙資料，按照規(guī)范規(guī)定方法分析歷年綜合單—斷沙關(guān)系線。對所定綜合關(guān)系線進(jìn)行適線檢驗(yàn)、符號檢驗(yàn)和偏離數(shù)值檢驗(yàn),確定所定綜合關(guān)系線是否合理，并將分析年份單—斷沙關(guān)系線套繪于綜合單-斷沙關(guān)系線圖中，檢查各年關(guān)系線與綜合關(guān)系線偏離值是否在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)。得出該站最大月平均含沙量、輸沙量為最小月平均含沙量、輸沙量的幾百倍。最大月平均輸沙量占年平均輸沙量的37.7%，可見迪那河泥沙集中程度很高。

輸沙率；綜合關(guān)系曲線；分析計(jì)算

1 概況

1.1 流域概況

迪那河流域位于輪臺縣境內(nèi)，流域東面與陽霞河流域相連，南面為塔里木河干流，西面與庫車河流域接壤。全流域東西平均寬約為42.3 km，南北長136 km，迪那河入塔里木河匯合口以上全流域面積為5 777 km2，其中山區(qū)面積為2 029 km2，占全流域總面積的35.1%，平原區(qū)面積3 748 km2，占全流域總面積的64.9%，流域內(nèi)最高點(diǎn)海拔高程為4 227.2 m。

迪那河流域總的地勢是北高南低，由北向南，流域由山區(qū)、沖洪積扇和沖積平原組成。

迪那河流域地處天山南脈的哈爾克山南麓東側(cè)及霍拉山南麓西側(cè)區(qū)域。流域地勢北高南低，東高西低。流域形狀呈扇狀水系，出山口以上流域內(nèi)上游山區(qū)河谷兩岸植被茂盛，中游河段河道下切較深，呈“U”型河谷，兩岸山體對峙、陡峭，地表植被稀少，巖石裸露，風(fēng)化強(qiáng)烈，下游河谷漸寬，河道縱坡趨于平緩，地表植被稀少，呈荒漠景觀。

迪那河出山后，自水文站以下河道迅速擴(kuò)展，寬度達(dá)400～1 500 m。迪那河在出山口后的沖積扇中部分為兩條支流，從西向東依次為卡爾塔河和紅橋河。兩條支流在平原沖積扇上自然分洪，將沖洪積平原分割為三大片。

迪那河中下段河漫灘發(fā)育，有多級臺地，現(xiàn)已被墾植，河槽不明顯，中、下段河曲發(fā)育，尚存有明顯河槽。河兩岸荒地中生長著紅柳、蘆葦?shù)裙鄥仓参?，植被覆蓋度在30%～70%，地形平坦，局部有沙丘分布，地面坡降約為1/100～1/1 500。局部地區(qū)被風(fēng)蝕，土地有沙化劣變現(xiàn)象。

1.2 氣象

迪那河流域深居內(nèi)陸地，遠(yuǎn)離海洋，又受塔里木盆地影響，冷濕氣流難以侵入，水量小而蒸發(fā)強(qiáng)烈、氣溫日、年變幅大屬于溫帶大陸性氣候類型。

1.3 基本泥沙資料情況

迪那河水文站1972年、1981-1993年14年的泥沙資料，其中1972年1-3月、1981年1-4月、1993年10-12月缺測。缺測月份1981年4月和1993年9月用多年平均值代替，其余缺測月份用4-9月含沙、輸沙資料與年含沙、輸沙資料相關(guān)推求有缺測月份資料的年含沙、輸沙量。相關(guān)關(guān)系見圖1、圖2。

本次泥沙分析由迪那河水文站泥沙資料推求，迪那河泥沙資料情況見表1。

表1 迪那河水文站泥沙資料情況表

圖1 迪那河水文站4-9月平均含沙與年平均含沙相關(guān)圖

圖2 迪那河水文站4-9月平均輸沙與年平均輸沙相關(guān)圖

迪那河流域發(fā)源于天山南坡，流域源頭海拔較高，氣溫低，高山區(qū)均覆蓋著永久性積雪，徑流量小，其產(chǎn)沙量亦相對較?。恢猩胶颓吧絽^(qū)植被條件差，是降水匯流帶，雨洪集中，流域抗侵蝕能力弱，致使產(chǎn)沙量不斷增大，在出山口處達(dá)最大，隨后逐漸減少。迪那河水文站多年平均含沙量為7.38 kg/m3，歷年最大年平均含沙量18.2 kg/m3(1982年)，為多年平均含沙量的2.5倍，歷年最大含沙量535 kg/m3，發(fā)生時間為1983年6月19日。迪那河水文站多年平均含沙量統(tǒng)計(jì)見表2。

2 輸沙量

迪那河水文站的輸沙量隨著河流徑流、含沙量的大小變化而變化。迪那河水文站1972、1981-1993年時段內(nèi)平均年徑流量為3.71×108m3，同步期平均年輸沙量為280.6×104t,迪那河水文站實(shí)測懸移質(zhì)輸沙量統(tǒng)計(jì)見表3。

表2 迪那河水文站實(shí)測含沙量統(tǒng)計(jì)表

表3 迪那河水文站實(shí)測輸沙量統(tǒng)計(jì)表

2.1 含沙量與輸沙量的年內(nèi)變化

迪那河河流懸移質(zhì)泥沙年內(nèi)分配很不均勻，夏季氣候干燥，加上地表巖石機(jī)械風(fēng)化強(qiáng)烈，大量冰雪融水和局部暴雨洪水?dāng)y帶大量泥沙匯入河道，使得夏季輸沙量高度集中，其輸沙量占年輸沙量的88.5%。連續(xù)四個月最大輸沙量出現(xiàn)在5-8月，其輸沙量占年輸沙量的比重達(dá)95.2%。最大月平均含沙量、輸沙量均出現(xiàn)在6月份，最小月平均含沙量、輸沙量均出現(xiàn)在12月份。最大月平均含沙量、輸沙量為最小月平均含沙量、輸沙量的幾百倍。最大月平均輸沙量占年平均輸沙量的37.7%，可見迪那河泥沙集中程度很高，輸沙量年內(nèi)分配表見表4。輸沙量的年內(nèi)集中程度見表5。

迪那河水文站含沙量年內(nèi)變化亦不均勻，根據(jù)多年統(tǒng)計(jì)，迪那河水文站多年平均含沙量見表6。

2.2 含沙量與輸沙量的年際變化

迪那河含沙量、輸沙量的年際變化都較大，最大年平均含沙量與最小年平均含沙量的比值為5.4；最大年輸沙量與最小年輸沙量的比值為7.6。從Cv值來看，迪那河年含沙量的Cv值為0.51，年輸沙量的Cv值為0.63，其值遠(yuǎn)大于徑流的Cv值0.22，說明含沙量與輸沙量的年際變化遠(yuǎn)大于徑流的年際變化(表7)。

表4 迪那河水文站輸沙量年內(nèi)分配表 104 t

表5 迪那河水文站多年平均輸沙量年內(nèi)集中程度統(tǒng)計(jì)表

3 輸沙模數(shù)

輸沙模數(shù)是研究土壤侵蝕程度的重要指標(biāo)，其大小主要由河流徑流量的大小、流域坡度、植被覆蓋率及地質(zhì)條件所決定。迪那河輸沙模數(shù)為1 738 t/km2，輸沙模數(shù)較大，說明該區(qū)域侵蝕較為嚴(yán)重。輸沙模數(shù)大的原因主要是流域坡降大，坡陡流急，產(chǎn)沙區(qū)低山帶廣布易侵蝕泥巖、沙巖，且植被差，造成單位面積上的產(chǎn)沙量大。

4 輸沙總量

輸沙總量為懸移質(zhì)與推移質(zhì)泥沙輸沙量之和。迪那河水文站有14年實(shí)測懸移質(zhì)泥沙資料，其多年平均懸移質(zhì)輸沙量為280.6×104t，由于缺少推移質(zhì)泥沙資料，推移質(zhì)輸沙量估算較為困難，通常推移質(zhì)輸沙量采用懸移質(zhì)輸沙量乘經(jīng)驗(yàn)系數(shù)推求。根據(jù)國內(nèi)許多水文計(jì)算教科書提供的年推沙量與年懸沙量的比值β：平原河流，β=0.01～0.05；丘陵區(qū)河流，β=0.05～0.15；山區(qū)河流，β=0.15～0.30。迪那河為山區(qū)河流，根據(jù)使用條件與范圍，本次計(jì)算采用β=0.25推求推移質(zhì)輸沙量。由此推得迪那河水文站年輸沙總量為350.8×104t。

表6 迪那河水文站多年平均含沙量年內(nèi)分配表 kg/m3

表7 迪那河含沙量、輸沙量年際變化統(tǒng)計(jì)表

5 泥沙成因淺析

河流泥沙的多少反映了流域水土流失的嚴(yán)重程度和河流水質(zhì)的物理特性，同時也是說明河川徑流質(zhì)量的一個方面。影響河流泥沙的主要因素是氣候因素和下墊面因素。

氣候因素主要為流域的氣溫、降水、風(fēng)力等，暴雨和風(fēng)力是產(chǎn)生土壤侵蝕的動力。下墊面因素主要有土壤結(jié)構(gòu)、植被、坡度等。河流的泥沙狀況，不僅關(guān)系河流本身的發(fā)展演變，也反映了流域的環(huán)境特性、水土流失程度以及人類活動的影響。隨著水利工程的增多，河流泥沙與水利工程的排沙處理問題是不可忽視的。迪那河流域懸移質(zhì)泥沙主要來源于迪那河徑流形成區(qū)，主汛期，大量的冰雪融水和暴雨洪水將大量的泥沙攜運(yùn)到平原區(qū)，均伴以高沙峰。洪水泥沙不僅導(dǎo)致了迪那河河床的頻繁變遷，而且對沿河水利工程構(gòu)成了極大的威脅。

迪那河水土保持工作正在開展，通過綜合治理，土壤流失面積將逐漸得到控制，地面侵蝕量會減少。由于影響迪那河流域泥沙變化的主要因素是氣候和地質(zhì)地貌等條件，短時間不可能變化。因此，今后一段時期迪那河流域的河流泥沙還不會有顯著的變化。泥沙問題仍將是迪那河流域水利水電工程建設(shè)中需要研究和解決的重要問題。

[1]封春華.從水文數(shù)據(jù)分析看流域水土保持效果.河北水利科技.121(3).

[2]雷冬梅，徐曉勇，胡斌，等.水電開發(fā)對流域自然生態(tài)系統(tǒng)影響的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué).2010(29).

[3]李佳怡，張世佑.用水文特性分析流域治理效果[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù).2011(2).

TV145+.3

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1004-1184(2016)06-0115-02

2016-08-14

圖布新(1989-)，女，新疆塔城人，助理工程師，主要從事水文與水資源工作。