金沙江流域水文特性分析

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(四川省水文水資源勘測(cè)局，成都，610036)

1 流域概況

金沙江為長(zhǎng)江上游，發(fā)源于青海境內(nèi)唐古拉山脈格拉丹冬雪山，正源沱沱河與南源當(dāng)曲會(huì)合，稱通天河；自巴塘河口至四川省宜賓市岷江河口，稱為金沙江；宜賓以下始稱長(zhǎng)江。金沙江地處青藏高原、云貴高原和四川盆地西部邊緣，流域位置介于東經(jīng)90°～105°，北緯24°～36°之間，呈東西短、南北長(zhǎng)的狹長(zhǎng)帶狀。自江源至四川宜賓全長(zhǎng)3496km，占長(zhǎng)江全程的55%；落差約5100m，約占長(zhǎng)江總落差的95%，流域面積約47.32萬km2，約占長(zhǎng)江流域的26%。

金沙江自北向南流出橫斷山縱谷后，在金江街折向東流進(jìn)云貴高原區(qū)，區(qū)內(nèi)海拔高程一般為1000m～3000m，部分河谷降至1000m以下，沿途納入右岸的魚泡江、左岸的馬過河，至攀枝花附近匯入左岸的雅礱江，其中雅礱江為金沙江最大支流，縱貫整個(gè)川西高山高原區(qū)，全長(zhǎng)1570km，流域面積12.9萬km2。后折向南流至龍街附近加入蜻蛉河、龍川江，再轉(zhuǎn)向東北經(jīng)華彈、屏山后抵達(dá)宜賓。此河段沿程入?yún)R的支流有左岸的黑水河、西溪河、美姑河，右岸的普渡河、小江、牛欄江、橫江。其中，左岸支流短小，右岸支流發(fā)育，較大支流多從右岸匯入。

2 降水

為全面掌握流域內(nèi)降雨情況，本次分析共收集了流域內(nèi)373個(gè)雨量站降水量資料。

2.1 降水量的地區(qū)分布

金沙江流域研究河段內(nèi)地形極為復(fù)雜，眾多高山深谷相間并列，流域內(nèi)氣候時(shí)空變化較大，垂直差異十分顯著，導(dǎo)致降水量的地區(qū)分布也很不均勻，年降水量的高、低值區(qū)相間分布，總的趨勢(shì)是下游大于中游，左岸大于右岸。

2.1.1 上、下游分析

金沙江中游石鼓至攀枝花段多年平均年降水量大多在600mm～1000mm之間，個(gè)別地區(qū)達(dá)1300mm，年降水量自西北向東南遞增；金沙江下游攀枝花至宜賓段多年平均年降水量多為600mm～1500mm，局部超過1800mm。多年平均年降水量大于1000mm的地區(qū)有雅礱江中下游支流及下游干流、會(huì)川河、鲹魚河、黑水河、牛欄江下游和西溪河上游，其中，多年平均年降水量最大的地區(qū)在金沙江左岸最大支流雅礱江下游安寧河流域，安寧河上游山區(qū)是降水量的高值區(qū)，多年平均年降水量最高處超過2000mm，地處該區(qū)域的樟木溝寨子尚雨量站多年平均年降水量達(dá)1804.7mm；雅礱江中游支流九龍河附近山區(qū)是另一高值區(qū)，多年平均年降水量最高達(dá)1800mm；安寧河與黑水河分水嶺地帶是第三大高值區(qū)，多年平均年降水量最高達(dá)1600mm；牛欄江支流馬樹河大海子站的多年平均降水量也較高，達(dá)1467.8mm；其他地區(qū)多年平均年降水量多在1000mm～1400mm之間。

2.1.2 左、右岸分析

金沙江干流石鼓至宜賓段多年平均年降水量在550mm～1000mm之間，屬降水量的低值區(qū)，僅下游屏山站超過了900mm；左岸多年平均降水量在580mm～1800mm之間，低值區(qū)在雅礱江上游，其中雅礱江上游支流鮮水河?xùn)|谷站最小，僅為580mm，高值區(qū)有三個(gè)，依次是：雅礱江下游支流安寧河上游山區(qū)，雅礱江中游支流九龍河附近山區(qū)以及安寧河和黑水河的分水嶺地帶，而安寧河上游山區(qū)年降水量最大，多年平均年降水量最大處超過2000mm，地處該高值區(qū)邊緣的樟木溝寨子尚雨量站多年平均年降水量達(dá)1804.7mm；右岸多年平均降水量約為600mm～1500mm，其中金沙江中游支流落漏河黃坪站最小，僅606mm，下游支流牛欄江支流馬樹河大海子站的多年平均降水量最大，達(dá)1467.8mm。

2.2 降水量的年內(nèi)分配及年際變化

2.2.1 年內(nèi)分配

金沙江流域降水量的年內(nèi)分配極不平均，枯季雨量很小，降水主要集中在汛期，5～10月降水量約占年降水量的80%～95%，6～9月4個(gè)月的降水量占全年降水量的60%～85%，最大降水量多出現(xiàn)在7、8兩月；最小月降水量多出現(xiàn)在12至次年3月，這4個(gè)月降水量?jī)H占年降水量的1%～5%。

2.2.2 年際變化

金沙江流域年降水量的變差系數(shù)Cv的大小反映了年降水量在多年中的變化情況，金沙江流域年降水量變差系數(shù)Cv值在0.10～0.32之間，低值區(qū)和高值區(qū)在流域內(nèi)相間分布，雅礱江下游支流平川河和金沙江下游支流西蘇角河屬高值區(qū)，Cv值在0.26～0.32之間；金沙江中游干流、雅礱江中上游干流及下游支流安寧河流域、西寧河以及橫江支流大汶溪為低值區(qū)，Cv值降為0.10～0.15。

金沙江流域年降水量變化系數(shù)在1.6～5.6之間，且低值區(qū)和高值區(qū)的相間分布與年降水量變差系數(shù)Cv的地區(qū)分布比較一致。金沙江下游支流西蘇角河和雅礱江下游支流平川河是年降水量變化系數(shù)的高值區(qū)，同一地區(qū)最大年降水量是最小年降水量的4～5倍，降水量的年際變化很大。金沙江中游干流、雅礱江中游干支流及下游支流安寧河流域、西寧河以及橫江支流大汶溪屬低值區(qū)，同一地區(qū)最大年降水量是最小年降水量的1～2倍，年降水量的年際變化較小。

金沙江流域年降水量年代變化，上世紀(jì)50年代金沙江中游為枯水期，金沙江下游為豐水期；60年代金沙江中游進(jìn)入豐水期，下游轉(zhuǎn)為平水期。進(jìn)入70、80年代后，金沙江中下游干流基本上都進(jìn)入枯水期；90年代中游進(jìn)入豐水期，下游則降水量劇減。進(jìn)入本世紀(jì)后，中游進(jìn)入枯水期，下游為豐水期。

3 徑流

為全面分析流域內(nèi)徑流的變化規(guī)律，收集了流域內(nèi)103個(gè)水文(位)站流量資料。從中選取了資料系列較長(zhǎng)的88個(gè)水文(位)站作為本次統(tǒng)計(jì)分析。

3.1 年徑流地區(qū)分布

年徑流的地區(qū)分布與降水量分布相應(yīng)，總的分布趨勢(shì)大致從西北青海高原河源向東南遞增。至下游左岸區(qū)域達(dá)到最大，幾個(gè)高值區(qū)都在這一區(qū)域。雅礱江支流安寧河河源區(qū)、安寧河與黑水河分水嶺地帶、西寧河北部等幾處為高值區(qū)。干流崗?fù)弦陨?、雅礱江雅江以上無暴雨區(qū)，徑流深也是由南向北從300mm遞減到最低20mm，為流域低值區(qū)。上游河谷地區(qū)、中下游金江街至雷波段河谷地區(qū)及石鼓～華彈區(qū)間的南岸支流年徑流深在100mm～400mm之間，由東北向西南遞減，為流域內(nèi)另一低值區(qū)。流域其余大部分地區(qū)徑流深400mm～800mm。

表1 金沙江流域年徑流地區(qū)分布

3.2 徑流的年內(nèi)分配及年際變化

3.2.1 年內(nèi)分配

徑流的年內(nèi)分配主要受降水補(bǔ)給的影響，但氣候和下墊面亦將在一定程度上對(duì)徑流起到再分配的作用，如積雪和融雪，蒸發(fā)損失，地下水的蓄泄等，都會(huì)造成徑流與降水年內(nèi)分配的明顯差異。

西北通天河以上江源河流地處高寒地區(qū)，氣候寒冷，枯季河流受結(jié)冰影響較重，5月上旬以后，氣溫逐漸升高，結(jié)冰影響漸次消除，河道開始暢流，水位逐漸回升；10月上旬以后天氣轉(zhuǎn)冷，又受結(jié)冰影響。這一地區(qū)連續(xù)最大四個(gè)月徑流較為集中，占年徑流多在80%以上，最高值為沱沱河站達(dá)86.1%。流域西南部石鼓以下部分地區(qū)，連續(xù)最大四個(gè)月徑流也較為集中，多在70%～80%。流域下游東部西寧河、橫江一帶占比較小，為50%～60%。流域其余地區(qū)在60%～70%之間。流域北部(上橋頭、瀘寧一線以北)、東部西溪河、美姑河、西寧河、橫江連續(xù)最大四個(gè)月徑流出現(xiàn)月份稍早，為6～9月，流域南部地區(qū)出現(xiàn)月份推遲了1個(gè)月，為7～10月。

多年平均最大月徑流量與最小月徑流量之比值，可反映月分配過程的相對(duì)變幅。變幅最大的仍是江源高寒區(qū)，沱沱河比值高達(dá)494，楚瑪爾河為317，其次還是流域西南部，五郎河以東至黑水河以西的地區(qū)，一般為20～60；石鼓以下干流、雅礱江下游、華彈以下支流(除牛欄江上游外)比值小于10，相對(duì)穩(wěn)定的徑流有利于水資源的利用和開發(fā)；其余地區(qū)在10～20之間。

江源高寒地區(qū)汛期(5～10月)徑流量占年徑流90%以上，因受冰凍影響，枯水期(11～4月)不足10%，連續(xù)最小三個(gè)月一般出現(xiàn)在1～3月，占年徑流量不到1%。云南高原河流汛期徑流量普遍在80%以上，其中漁泡江、蜻蛉河、龍川江在85%以上；連續(xù)最小三個(gè)月徑流量不足5%。滇西北因出現(xiàn)春汛，4月漲水，形成一個(gè)小峰，徑流量常大于5、6月，延長(zhǎng)了汛期時(shí)間，5～10月徑流量占年徑流量小于80%，其中臘普河塔城站只占68.9%，為全流域占比最小；連續(xù)最小三個(gè)月徑流占10%左右，多出現(xiàn)在1～3月。金沙江干流汛期占年徑流比值各站自上而下遞減，由崗?fù)械?5.2%，減到屏山站的78.5%，下游李莊站也較屏山略小?？菁靖闪髦邢掠胃髡揪寄陱搅?0%左右，最小三個(gè)月接近8%，出現(xiàn)時(shí)間上中游為1～3月，下游2～4月。雅礱江各段較穩(wěn)定，汛期占比均在80%左右，連續(xù)最小三個(gè)月占比在6%～10%之間。

3.2.2 年際變化

年徑流的變差系數(shù)Cv的大小反映各站年徑流在多年的變化情況，通過對(duì)各站歷年徑流系列計(jì)算出Cv，并對(duì)頻率曲線適線后調(diào)整Cv值。金沙江流域年徑流Cv值的地區(qū)差異較大，在0.13～0.80之間，Cv一般是山區(qū)小，平原河谷大；濕潤(rùn)地區(qū)小，干旱地區(qū)大。流域內(nèi)總體趨勢(shì)是由流域西南向東北方向遞減，云貴高原河流桑園河、漁泡江、蜻蛉河、龍川江、螳螂川為流域高值區(qū)，Cv值大于0.50，其中大惠莊Cv值最高達(dá)到0.79，因1994年引洱入賓工程通水后，大惠莊徑流量明顯增加所致。金沙江中下游干流、雅礱江下游、安寧河上游、下游北岸支流和南岸橫江為低值區(qū)，Cv值小于0.20，最小為長(zhǎng)江的李莊站Cv為0.12。金沙江上游及雅礱江上中游、安寧河下游Cv值多為0.20～0.30。

最大、最小年徑流的比值作為年徑流的相對(duì)變幅，金沙江年徑流變幅一般在1.5～15.0。變幅大小的地區(qū)差異與Cv值地區(qū)分布較為一致，變幅最小的是金沙江下游干流、安寧河上中游、雅礱江下游、西寧河，比值在1.5～2.0之間；次小的是干流上中游、雅礱江上中游、安寧河下游、橫江及華彈下游的北岸支流，比值為2.0～3.0；變幅最大的地區(qū)是云南境內(nèi)南岸支流落漏河、桑園河、漁泡江、蜻蛉河、龍川江，比值高達(dá)5.0～15.0，個(gè)別站甚至更大，桑園河大惠莊達(dá)26.0。

4 蒸發(fā)

流域內(nèi)蒸發(fā)站點(diǎn)較少，盡量收集了流域內(nèi)47個(gè)蒸發(fā)站年月特征值資料。本文以E601型蒸發(fā)器為標(biāo)準(zhǔn)，有對(duì)比觀測(cè)年資料的站點(diǎn)采用圖解法和分析法兩種方法推求蒸發(fā)折算系數(shù)，無對(duì)比觀測(cè)資料的系列，根據(jù)地形地貌及氣候特性的相似性，作移用或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)推求其系數(shù)的處理。

通過分析，可知金沙江流域蒸發(fā)量的變化特性和分布規(guī)律：金沙江流域蒸發(fā)量空間分布變化較大，金沙江中下游沿江一帶和云南境內(nèi)流域蒸發(fā)量最大，蒸發(fā)量為1127.4mm～1976.9mm；金沙江上游和雅礱江中上游蒸發(fā)量比較一致，蒸發(fā)量為960.8mm～1173.7mm；金沙江下游丘陵區(qū)和東部平原區(qū)的蒸發(fā)量較小，蒸發(fā)量為736mm～1026.3mm。金沙江流域水面蒸發(fā)量隨時(shí)空分布變化較大，春季(3～5月)蒸發(fā)量占全年的30.2%～40.2%，夏季(6～8月)占全年的21.5%～37.4%，秋冬兩季蒸發(fā)量占全年的蒸發(fā)量均在22%以下，而連續(xù)最大4個(gè)月(3～6月)的蒸發(fā)量接近全年蒸發(fā)量的一半。流域內(nèi)蒸發(fā)各地區(qū)年際變化并不大，但年際變化地區(qū)差異較大。各代表站點(diǎn)歷年蒸發(fā)量變差系數(shù)Cv值在0.06～0.19之間，最大值與最小值倍比在1.2～2.1之間。

5 泥沙

流域內(nèi)泥沙站點(diǎn)較少，有泥沙測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目的站點(diǎn)主要分布在干流上，支流上有此測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目的站點(diǎn)較少。收集了流域內(nèi)60個(gè)有泥沙觀測(cè)項(xiàng)目的站點(diǎn)，選用了資料系列連續(xù)和完整的站點(diǎn)作分析。

金沙江流域泥沙的沿程分布規(guī)律，金沙江中、上游(雅礱江匯口以上)地區(qū)來沙量較少。石鼓和攀枝花(曾經(jīng)為渡口站)集水面積分別占全流域面積的46.5%和56.9%；多年平均徑流量分別占全流域的27.7%和37.5%；其多年平均輸沙量分別為流域的9.6%和16.8%。中上游干流上各站的多年平均含沙量均在1.00kg/m3以下。

金沙江中、下游地區(qū)的華彈和屏山站集水面積分別占全流域面積的90.1%和97.0%；多年平均徑流量分別占全流域的84%和95.1%；其多年平均輸沙量分別為流域的77.1%和93.4%，分別為中上游地區(qū)的8倍和5.6倍；中、下游干流上各站的多年平均含沙量均在1.30kg/m3以上，為中上游地區(qū)的2倍；而平均侵蝕模數(shù)約為中上游區(qū)的4～8倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于中上游地區(qū)的平均侵蝕模數(shù)。

由此可知，金沙江中、下游地區(qū)，包括最大支流雅礱江、安寧河中下游和干流河谷地區(qū)多為溝蝕和重力侵蝕的強(qiáng)度流失區(qū)，是金沙江泥沙的主要來源，其余絕大部分地區(qū)由于自然植被較好，有茂密的原始森林和廣闊的天然牧場(chǎng)、人煙稀少、人類活動(dòng)影響不大，水土流失較少。侵蝕模數(shù)遠(yuǎn)小于中、上游地區(qū)的平均侵蝕模數(shù)。

金沙江流域徑流量、含沙量和輸沙量年內(nèi)分配更不均勻，汛期(6～9月)大，枯季小。其含沙量和輸沙量的變化過程與水量變化對(duì)應(yīng)。其中汛期(6～9月)多年平均含沙量均大于年平均含沙量，占全年平均含沙量的113.6%～142.3%；多數(shù)代表站汛期(6～9月)多年平均輸沙量占全年輸沙量的90%以上，個(gè)別站點(diǎn)占全年輸沙量的80%以上，所占比例范圍為82.1%～99.4%。