布爾哈通河泥沙變化分析

樸哲洙,韓京龍

(吉林省水文水資源局延邊分局,吉林 延吉 133001)

布爾哈通河泥沙變化分析

樸哲洙,韓京龍

(吉林省水文水資源局延邊分局,吉林 延吉 133001)

文中基于布爾哈通河流域三個水文站1956-2010年泥沙數(shù)據(jù),采用M-K秩次相關(guān)檢驗分析、Pettitt檢驗分析方法,進行輸沙量和含沙量序列的年際變化趨勢、突變時間點確定.明確布爾哈通河流域的泥沙變化,主要與水庫修建和大面積的耕地有著直接關(guān)系,退耕還林營造青山綠水,才是人類社會可持續(xù)發(fā)展的前提.

布爾哈通河;檢驗分析;輸沙量;含沙量

1 河流概況

布爾哈通河是發(fā)源于哈爾巴嶺山脈東南麓,圖們江二級支流,橫貫延邊州中部,流經(jīng)延邊州首府延吉市、龍井市、和龍市和安圖縣的亮兵鎮(zhèn)、明月鎮(zhèn)、石門鎮(zhèn),流域面積6 847 km2,河長172 km,河道坡降為0.19%.于圖們市下嘎村匯入嘎呀河后匯入圖們江,是延邊州水利開發(fā)利用程度最高的河流.布爾哈通河主要支流有海蘭河、朝陽河等.

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

選取布爾哈通河干流上榆樹川、磨盤山水文站和布爾哈通河二級支流長仁河鳳昭水文站1956-2010年泥沙資料進行分析.

2.2 研究方法

文中采用Mann-Kendall(M-K)[1]和Pettitt方法[2]進行分析檢驗.

3 泥沙變化分析

3.1 泥沙水文特征值年際變化

河流的輸沙量和含沙量是河流水文特征值中兩個比較重要的指標,通過對兩個水文特征值的分析,可較直觀的反映出氣候變化和人類活動對河流水文、土壤侵蝕和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響.

布爾哈通流域有三個水文站為沙量站,所處地理位置差異很大,鳳昭站位于布爾哈通河二級支流長仁河上.榆樹川站位于布爾哈通河干流中上游,流域上游林木茂密,植被良好.磨盤山站位于布爾哈通河下游,是布爾哈通河出口控制站,集水面積6 469 km2,占布爾哈通河流域面積(6 847 km2)的94.5%.

通過對1956-2010年沙量特征值分析,鳳昭站輸沙量和含沙量年平均值最小,分別為0.99萬t和0.11 kg/m3;磨盤山站輸沙量年平均值最大,為107.1萬t,榆樹川站含沙量年平均值最大,為5.33 kg/m3;鳳昭站輸沙量和含沙量變差系數(shù)最大,分別達到了2.08和1.59;磨盤山站年平均輸沙模數(shù)最大,達到了167.1 t/km2.

從中可以看出:上游鳳昭站和榆樹川站4年平均輸沙量、年平均輸沙模數(shù)相對磨盤站較小,而變差系數(shù)和年際極值比相對磨盤山較大;說明鳳昭站和榆樹川站輸沙量年際變化較大,磨盤山站相對穩(wěn)定.鳳昭站年平均含沙量最小,說明鳳昭站水土流失較小,與上游植被良好有一定的關(guān)系;榆樹川站年平均含沙量最大,甚至超過了磨盤山站,這與其上游耕地面積所占比重、河道坡降、水量和水流速度有直接的原因.

3.2 泥沙變化檢驗分析

運用M-K秩次相關(guān)趨勢檢驗和Pettitt突變檢驗,對布爾哈通河上三個水文站進行泥沙分析,采用1956-2010年的年輸沙量和年平均含沙量數(shù)據(jù),計算結(jié)果見表1.

表3 布爾哈通河泥沙變化趨勢和突變時間檢驗值

由表1可以看出,布爾哈通河三個水文站MK秩次相關(guān)趨勢,檢驗?zāi)贻斏沉啃蛄衂值絕對值都小于1.96,年輸沙量序列趨勢變化不顯著,無趨勢變化;年平均含沙量序列Z值中,鳳昭站絕對值大于1.96,年平均含沙量,年平均含沙量序列變化呈顯著上升趨勢,其余兩站絕對值小于1.96,年平均含沙量序列變化不顯著,無趨勢變化.

三個水文站Pettitt突變檢驗?zāi)贻斏沉啃蛄蠵0值中,鳳昭站P0值小于0.5,具有顯著意義,突變點時間為1985年,其余兩站P0值大于0.5,無顯著意義,無突變時間;年平均含沙量序列P0值中,三個水文站都小于0.5,具有顯著意義,突變點時間分別為:1994,2003,2002年.

結(jié)合輸沙量和含沙量變化趨勢、突變時間,鳳昭站以上,在輸沙量沒有明顯變化趨勢的情況下,含沙量變化呈上升趨勢,說明鳳昭站在徑流量變化的影響下,水土流失有所加劇,但變化緩慢.榆樹川和磨盤山站以上,輸沙量和含沙量趨勢變化都不明顯,說明這兩個站以上水土流失多年來沒有得到有效治理,一直維持原有狀態(tài),含沙量出現(xiàn)突變,說明在2002年前后,水土保持得到一定量的改善,改善效果不明顯.

4 泥沙變化原因分析

4.1 水庫興建

由于鳳昭站上游沒有修建水庫,天然狀況良好,以鳳昭站輸沙量突變時間1985年為節(jié)點,進行前后對比分析.1985年以前,榆樹川站以上修建水庫總庫容為5 597.86萬m3,占現(xiàn)有水庫總庫容的99.6%;磨盤山站以上為10 308.26萬m3,占現(xiàn)有水庫總庫容45.0%;磨盤山站以上為15 906.12萬m3,占現(xiàn)有水庫總庫容55.7%.說明在1985年以前布爾哈通河流域修建的水庫已經(jīng)占現(xiàn)在水庫的一半以上,對輸沙量的緩解起到了一定的作用,特別是榆樹川水文站以上,幾乎都是1985年以前修建的.河流上修建水庫后,庫區(qū)水位壅高,水面比降減緩,流速減小,水流挾沙能力顯著降低,促使大部分泥沙淤積在庫內(nèi),輸沙量和含沙量勢必造成減小的影響,因此榆樹川站和磨盤山站都沒有發(fā)生突變現(xiàn)象.

4.2 農(nóng)業(yè)用地基本情況

布爾哈通河流域廣泛著開展著農(nóng)業(yè)生產(chǎn),以旱地、水田、水澆地和園林地草地為主.農(nóng)業(yè)耕地面積達到5.33萬hn2,其中旱地達到3.55萬hm2,水田達1.99萬hm2.可以看出耕地面積占整個流域的比重非常大,也是造成布爾哈通河流域輸沙量和含沙量偏高的的重要原因之一.

5 結(jié)論與分析

基于布爾哈通流域三個水文站1956-2010年輸沙量數(shù)據(jù),采用M-K秩次相關(guān)檢驗檢驗、Pettitt檢驗分析方法,進行輸沙量和含沙量序列的年際變化趨勢、突變時間點確定,得出結(jié)論為:

1)鳳昭站輸沙量和含沙量最小,榆樹川站和磨盤山站輸沙量和含沙量明顯高于鳳昭站.這與榆樹川和磨盤山站上游有大面積的耕地有密不可分的原因.

2)通過對M-K檢驗法、Pettitt檢驗法分析,布爾哈通河流域鳳昭站輸沙量突變時間顯著,時間點為1985年,榆樹川站和磨盤山站不顯著,無突變;鳳昭站、榆樹川站和磨盤山站含沙量突變時間顯著,時間點分別為1994、2003和2002年.

3)水庫的修建對河流泥沙影響顯著,具有短期調(diào)節(jié)作用,泥沙的淤積對水庫長期運行勢必造成影響,水庫應(yīng)定時進行排沙掏沙.

[1]劉春蓁,劉志雨,謝正輝,等.近50年海河流域徑流的變化趨勢研究[J].應(yīng)用氣象學報,2004,15(4):385-393.

[2]李國芳.長江感潮河段工程水文研究[M].南京:河海大學出版社,2013.

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1002-0624(2017)11-0035-02

2017-08-20