贛江下游未來水沙變化分析

張穎

摘 要：河道的沖淤變化主要取決于來水來沙條件、河床邊界條件以及河道采砂等人類活動(dòng)影響，其中來水來沙是河道沖淤的決定因素。本文從贛江下游控制水文站外洲站的水文觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析入手，結(jié)合采砂、修建水庫等人類活動(dòng)影響的分析，采用趨勢(shì)分析法對(duì)贛江下游水沙過程進(jìn)行分析，并對(duì)贛江未來水沙變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：贛江;水沙過程;預(yù)測(cè)

中圖分類號(hào)：P333 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）32-0106-03

Analysis?of?Future?Changes?in?Water?and?Sediment?in?the

Lower?Reaches?of?the?Ganjiang?River

ZHANG?Ying

（Jiangxi?Water?Resources?Institute，Nanchang?Jiangxi?330013）

Abstract：?The?erosion?and?sedimentation?of?the?river?course?mainly?depend?on?the?influence?of?human?activities?;such?as?incoming?water?and?sediment?conditions，?river?bed?boundary?conditions，?and?river?sand?mining，?among?them，?incoming?water?and?sand?are?the?determinants?of?river?erosion.?This?paper?started?with?the?statistical?analysis?of?the?hydrological?observation?data?of?the?Waizhou?station?controlling?the?hydrological?station?in?the?lower?reaches?of?the?Ganjiang?River，?and?combined?the?effects?of?human?activities?such?as?sand?mining?and?reservoir?construction，?and?used?the?trend?analysis?method?to?analyze?the?water?and?sediment?process?in?the?lower?Ganjiang?River，?and?forecasted?the?future?runoff?and?sediment?change?trend?of?Ganjiang?River.

Keywords：?Ganjiang?River;variation?of?runoff?and?sediment?load;prediction

贛江作為長(zhǎng)江第二大支流和鄱陽湖水系第一大河，其水沙過程變化對(duì)長(zhǎng)江中下游和鄱陽湖的來水來沙條件有著重大的影響。近年來，人類活動(dòng)對(duì)河流系統(tǒng)的干預(yù)愈來愈強(qiáng)烈，引起徑流特性和泥沙特性發(fā)生改變，給水資源的開發(fā)和利用帶來嚴(yán)重影響。

1 研究區(qū)域概況

贛江是長(zhǎng)江八大支流之一[1]，也是鄱陽湖水系中最大的河流，因其由章水和貢水匯合而成，故稱為贛江。贛江流域地處長(zhǎng)江中下游右岸，干流自南向北流經(jīng)江西省贛州、吉安、宜春、南昌、九江5市，至南昌市八一橋以下楊子洲頭，尾閭分南、中、北、西四支匯入鄱陽湖，主河道長(zhǎng)823km，控制流域面積82?809km2。贛州以上為上游，贛州市至新干縣為中游河段，新干縣以下為下游河段，河長(zhǎng)208km，石上、外洲水文站位于該河段，中下游總體流向自南向北。

近幾十年來，受到自然和人類活動(dòng)的影響，贛江水沙過程發(fā)生了較大變化，主要體現(xiàn)在：受上游水庫建設(shè)和運(yùn)行的影響，壩址下游的來水來沙條件發(fā)生了改變，引起了水庫下游水沙年際、年內(nèi)變化特征的改變;水庫蓄水運(yùn)行以后，清水下泄，沖刷河床，下游河勢(shì)的穩(wěn)定性受到影響;大規(guī)模無序人工采砂，導(dǎo)致河道大幅下切、枯水位明顯降低，同時(shí)也引起河道輸沙量的改變;水土保持工作的開展和有效實(shí)施，在一定程度上減少了流域內(nèi)進(jìn)入河道的泥沙，引起輸沙量的變化。

2 贛江流域水沙研究現(xiàn)狀

近年來，很多學(xué)者對(duì)贛江水沙過程進(jìn)行了研究[2-7]。但缺少對(duì)贛江下游未來水沙變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)。

鄭海金[3]等運(yùn)用Mann?Kendall秩次相關(guān)檢驗(yàn)法和均值差異T檢驗(yàn)法，對(duì)近40年（1970—2009年）贛江年徑流量和年輸沙量時(shí)間序列的變化趨勢(shì)及影響因素進(jìn)行研究。結(jié)果表明，近40年來贛江年徑流量無明顯變化，但輸沙量呈顯著下降趨勢(shì)，輸沙量顯著減少的主要原因是水土保持綜合治理和水利工程攔沙導(dǎo)致贛江入鄱陽湖泥沙量每年遞減。

高鵬[4]等利用贛江流域主要水文、水位站點(diǎn)近60年年實(shí)測(cè)徑流、水位、泥沙資料及降雨資料，采用趨勢(shì)分析法、歷時(shí)曲線法、雙累積曲線法等定量分析了降雨、水沙的趨勢(shì)線、跳躍性和相關(guān)性變化特征。結(jié)果表明，流域地貌、森林覆蓋等自然影響因子對(duì)流域水沙變化影響較小，人類活動(dòng)和降水變化對(duì)泥沙的影響較大，水土保持可大幅減少流域侵蝕輸沙量。

邱成德[5]等通過分析贛江上游水利工程對(duì)河流徑流特性、泥沙特性以及水環(huán)境等方面的影響現(xiàn)狀，定量分析了水利工程對(duì)水文測(cè)站的影響程度，并提出了調(diào)整水文站網(wǎng)或調(diào)整測(cè)驗(yàn)任務(wù)、加大測(cè)驗(yàn)頻次、改進(jìn)測(cè)驗(yàn)方法等相應(yīng)的對(duì)策，但對(duì)贛江下游的水沙過程缺乏研究。

3 贛江下游徑流變化趨勢(shì)分析

圖1為贛江下游控制水文站外洲站的年徑流量變化趨勢(shì)圖，由圖中年徑流量變化線可以看出，外洲站年徑流量波動(dòng)較大，說明外洲站徑流量年際變化較大。外洲站線性趨勢(shì)回歸方程為：y=0.067?3x+544.99，可以看出，方程斜率為正值，由此推斷近60年來贛江下游年平均徑流量存在微弱的上升趨勢(shì)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料得出，外洲站年徑流量平均值為678.2×108m3，年徑流量最大值、最小值出現(xiàn)在1973年、1963年，分別為1?149.0×108m3、236.7×108m3。從降雨統(tǒng)計(jì)來看，1963年贛江流域年降水量最小，年均降水量為1?140.4mm，1975年流域年降水量大，年均降水量為2?129.3mm，多年平均值為1?638.3mm，徑流變化與降水相吻合。

依據(jù)前述分析，贛江下游未來徑流變化將延續(xù)上述趨勢(shì)，年平均徑流量將繼續(xù)存在微弱的上升趨勢(shì)。

4 贛江下游泥沙變化趨勢(shì)分析

贛江為少沙河流，據(jù)外洲站1956—2008年以來50多年泥沙資料統(tǒng)計(jì)，多年平均懸移質(zhì)輸沙量為869×104t，其中汛期3—7月輸沙量占全年的66.1%，最大6月份的輸沙量占全年的25.9%，最小12月份的輸沙量占全年的0.7%。年最大輸沙量1?860×104t（1973年），年最小輸沙量183×104t（2004年）。外洲站多年平均含沙量為0.129kg/m3，最大含沙量為1.63kg/m3，最小含沙量為零。從外洲站多年平均徑流量與懸移質(zhì)輸沙量年內(nèi)分配對(duì)比可知，輸沙量與徑流量基本呈對(duì)應(yīng)關(guān)系，即呈現(xiàn)為多水多沙、少水少沙的規(guī)律，但汛期輸沙比輸水更為集中，枯水期輸沙量相對(duì)較小。根據(jù)分時(shí)期統(tǒng)計(jì)可知，1956—1970年，年平均輸沙量為1?185×104t;1971—1980年，年平均輸沙量為1?053×104t;1981—1990年，年平均輸沙量為998×104t;1991—2000年，年平均輸沙量為572×104t;1994—2008年，年平均輸沙量為428×104t。對(duì)于分時(shí)期的平均含沙量，1993年以前為0.158kg/m3，1994年以后為0.057kg/m3。通過對(duì)比分析，20世紀(jì)90年代以后輸沙量較少主要原因之一是上游萬安水庫蓄水運(yùn)行后，攔蓄了部分泥沙。

圖2為外洲站的年輸沙量變化趨勢(shì)圖，由圖中年輸沙量變化線可以看出，1950—2011年以來外洲站年輸沙量波動(dòng)較大。外洲站輸沙量線性趨勢(shì)回歸方程為：y=-17.86x+362?59。由此可以看出，外洲站線性回歸方程斜率為負(fù)值，說明近60年來贛江下游平均輸沙量存在下降趨勢(shì)。

依據(jù)前述分析，受近年來贛江中上游萬安水庫、峽江水庫的蓄水?dāng)r沙作用，以及人為采砂、水土保持工作的日趨完善等人類活動(dòng)的影響，贛江下游輸沙量將進(jìn)一步減小，贛江下游未來年輸沙量將繼續(xù)呈下降趨勢(shì)。

輸沙量的減少將導(dǎo)致河床受到?jīng)_刷，贛江下游主河道有進(jìn)一步被沖刷下切的趨勢(shì)。河床下切可以加大贛江下游的過水能力，增強(qiáng)河道輸水能力[8]，但河床過度下切，將會(huì)改變?cè)拥赖牧鲃?shì)[9]，導(dǎo)致低水水位不斷下降，極易造成大堤崩岸塌方，給防洪工程帶來安全隱患。

5 結(jié)論

本文從贛江下游控制水文站外洲站的水文觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析入手，結(jié)合流域用水情況及采砂、修建水庫等人類活動(dòng)的影響，采用趨勢(shì)分析法對(duì)贛江下游水沙過程進(jìn)行分析，并對(duì)贛江未來水沙變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。筆者得出如下結(jié)論：贛江下游年平均徑流量存在微弱的上升趨勢(shì)，贛江下游未來徑流變化將延續(xù)上述趨勢(shì)，年平均徑流量繼續(xù)呈略微的上升趨勢(shì);贛江下游平均輸沙量存在下降趨勢(shì)，受水庫攔沙、人為采砂等人類活動(dòng)的影響，贛江下游未來年輸沙量將繼續(xù)呈下降趨勢(shì);輸沙量的減少，將導(dǎo)致河床受到?jīng)_刷，贛江下游主河道有進(jìn)一步被沖刷下切的趨勢(shì)。

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