歷史不同時段大凌河流域泥沙變化規(guī)律研究分析

孫 陽

(遼寧省錦州水文局，遼寧 錦州 121000)

0 前 言

泥沙問題一直是中國河流治理和災(zāi)害防治中的難題，中國北方河流泥沙含量高，輸沙量大，導致水土流失嚴重，土地貧瘠，生態(tài)環(huán)境的惡化，有自然因素，也有人為因素。1994年大凌河流域輸入渤海的沙量僅為1962年的42.6%，同比，徑流量卻是1962年的1.4倍，2000年—2019年大凌河流域輸入渤海的沙量更是急劇減少，徑流量基本不變，通過分析大凌河流域泥沙變化過程分析，初步論述了影響全流域泥沙問題的幾種因素，對科學治理多沙河流流域有一定的借鑒。

1 大凌河流域位置及地理情況

大凌河位于遼寧省西部，上游分南北兩大源流，北源發(fā)源于河北省平泉縣泉子溝,海拔1134m。南源發(fā)源于建昌縣黑山北，海拔1153m，在喀左縣兩流相匯，河流經(jīng)凌源、建昌、建平、喀左、朝陽、北票、阜新、義縣、凌海等九縣。左岸分別有第二牤牛河、老虎山河、牤牛河、西河匯入。最后出凌海市注入渤海，河長397km，流域位置在E118°54′—121°48′，N40°25′— 42°38′之間，流域總面積23549 km2，其中山地為17082 km2，丘陵為5260 km2，占22%，平原638 km2，占3%。流域內(nèi)森林植被稀少。大凌河流域水系圖，見圖1。

圖1 大凌河流域水系圖

2 氣候特征

流域?qū)贉貛Т箨懠撅L性氣候，主要氣候特征是：四季分明，雨熱同季，日照豐富，干燥多風，冬季受西伯利亞—蒙古高壓干冷大陸氣流控制，盛行北風和西北風，氣溫低，降水量少；夏季多受來自低緯度熱帶季風環(huán)流的暖濕氣流影響，氣溫高，降雨量多，多年平均氣溫5℃-10℃。朝陽、錦州地區(qū)極端高溫達40℃以上，最低氣溫達-40.0℃。多年平均降雨量在450-590mm，年內(nèi)分配不均，多集中在6—9月，多年平均蒸發(fā)量為900-1200mm。

3 泥沙的來源及流域治理情況

大凌河是一條多沙河流，有第二黃河之稱。泥沙來源以大凌河西支、大凌河主河道，以及第二牤牛河、老虎山河、牤牛河、西河等支流為主，流域土壤表面的侵蝕和各河的主河道沖刷導致水土流失。

自1980年以來，當?shù)卣哟罅肆饔虻木C合治理和合理的開發(fā)利用，使生態(tài)環(huán)境得以逐年改善，植被覆蓋率不斷提高，減少了河流泥沙，控制了水、土、肥的流失，1994年大凌河流域輸入渤海的沙量僅為1962年的42.6%，同比徑流量卻是1962年的1.4倍。2017年大凌河流域輸入渤海的沙量僅為2002年的13.6%，同比徑流量卻是2002年的1.9倍。經(jīng)調(diào)查，國家在大凌河流域的整治上的投入起了重大的影響，當?shù)卣槍Υ罅韬拥奶攸c，總結(jié)過去小流域治理的先進經(jīng)驗，同時，為農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，創(chuàng)造出更好的經(jīng)濟效益，為植被恢復(fù)創(chuàng)造了良好的條件，流域的林草覆蓋率由治理前的16.3%提高到60.9%。治理水土流失面積達1557.49 km2，實現(xiàn)直接經(jīng)濟效益57.89億元，有效的控制了水土流失，通過調(diào)查總結(jié)，小流域治理開發(fā)采取了以下4種主要模式：

1)以經(jīng)濟林、果為主導產(chǎn)業(yè)的建設(shè)模式。

2)農(nóng)、果結(jié)合型建設(shè)模式。

3)資源高效利用型建設(shè)模式。

4)農(nóng)、林、水、牧、副綜合發(fā)展建設(shè)模式。

這些模式為今后流域水土保持治理開發(fā)建設(shè)提供了借鑒。同時，封山育林，禁止亂砍亂伐，建設(shè)區(qū)域水土保持生態(tài)產(chǎn)業(yè)，走適應(yīng)市場經(jīng)濟體制的水土保持生態(tài)建設(shè)與區(qū)域經(jīng)濟同步發(fā)展的新途徑。形成了橫貫遼西的產(chǎn)業(yè)開發(fā)帶，有力地促進了大凌河流域農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展。

4 大凌河流域多年含沙量與輸沙量變化及分析

4.1 含沙量

含沙量的大小,與流域表面植被和土壤性質(zhì)有密切關(guān)系。本流域中近年出建凌水庫站的含沙量較少外、其余各條河流的含沙量均較大[2]。葉百壽站以上多為沙壤土，植被稀疏，土壤侵蝕嚴重，每逢暴雨洪水，水土大量流失，多年平均含沙量為41.6 kg/m3，多年最大含沙量為78.6 kg/m3；其余各條河流多年平均含沙量在6.86-30.8 kg/m3之間。多年最大含沙量在22.3-63.0 kg/m3。通過對1956-1989年和1990年到2019年的系列比較分析，我們還可以看出，大凌河主流入?？刂普玖韬Ｕ?，1989-2019年多年平均含沙量僅為1956-1989年的55.9%；西河的含沙量1990-2000僅是1956-1989系列的21.7%；上游的第二牤牛河以及老虎山河含沙量相比上升了186.2%、104.0%。其余各河含沙量均有下降，見表1。

表1 大凌河流域不同歷史時段含沙量與輸沙量比較表

4.2 輸沙量與輸沙模數(shù)

從輸沙量來看，1956-2019年大凌河通過凌?？刂茢嗝娴纳沉坷塾嬤_7.075億t，年輸沙量超過3000t的有7年，占總量的53.2%，達3.765億t。最大年輸沙量為凌海站1962年9750萬t，見表2。

表2 凌海站較大徑流量和輸沙量統(tǒng)計表

1990-2019年多年平均輸沙量較1956-1989年有所下降，變化最大的復(fù)興堡站僅是1956-1989系列的16.9%。各河流多年平均輸沙量在36.3-1769.5萬t，1956年到2019年，大凌河流域的輸沙漠數(shù)凌海站以上平均為768t/km2，多年平均輸沙模數(shù)以牤牛河迷力營子站為最大，達到2022 t/km2，最小為大凌河南支的建凌水庫站多年輸沙模數(shù)僅為34 t/km2，見表3。

表3 大凌河流流域各站實測徑流量含沙量與輸沙量基本數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

4.3 各主要河流代表站輸沙率年內(nèi)分配

河流輸沙率年內(nèi)分配與暴雨洪水相應(yīng)。大凌河流域主要站輸沙率多年平均年內(nèi)分配，見表4。

表4 大凌河流域主要站輸沙率多年平均年內(nèi)分配

暴雨洪水是造成整個流域水土流失的主要原因，從表4可以看出6-9月，占全年沙率的96.2%-98.7 %。而枯水期的輸沙率很小。

5 大凌河流域輸沙量與徑流的年際變化和流域治理情況

從大凌河流域控制站凌海站的實測輸沙量系列分析1960-1969年、1970-1979年、1980-1989年、1990-2000年，1900-2010年，每10a的輸沙總量和徑流總量作以對比分析如下：20世紀60年代水量充沛，相對來說水土流失嚴重，20世紀70、80年代水土流失比以前有很大的好轉(zhuǎn)，相比分別僅為4.8%和5.2%，差了將近20倍。20世紀90年代以來，植被生長和治理發(fā)揮了作用，泥沙可比量僅為20世紀60年代的3.7%、70年代的76.7%，水土流失得到了有效的控制。由于2000年以后，上游有白石水庫建成蓄水，凌海站的流域泥沙代表性受到了影響。由于水庫對泥沙的沉積作用，入海的泥沙量大量的減小，按可比量計算，僅是20世紀90年代的4.5%。一部分是水土保持工作發(fā)揮的作用繼續(xù)加大，另一方面，就是水庫的淤積原因，見表5。

表5 凌海站輸沙量情況和徑流對比分析表

6 大凌河流域主河道控制站顆粒級配

大凌河流域的含沙量的粒徑組成基本上在0.8mm以下的范圍內(nèi)。粒徑平均在0.015-0.120mm。上下游間的懸移質(zhì)輸沙的顆粒組成變化不大。

7 結(jié) 語

通過大凌河流域的一系列的實測泥沙數(shù)據(jù)的分析，我們可以得到這樣的結(jié)論，河流泥沙是天然的產(chǎn)物，是水流特性中的一個重要要素，在北方多沙河流中，通過一系列流域的保護和治理措施，最大限度恢復(fù)被破壞的植被覆蓋面積，既可以降低暴雨洪水對土壤下墊面的侵蝕，從而降低河流的含沙量和輸沙量，有效地控制水、土、肥流失[3]。又可以保護好生態(tài)環(huán)境，使人與自然和諧共處，是一項長遠的國策，合理的利用和開發(fā)自然資源，提高人們的經(jīng)濟收入水平，使流域的經(jīng)濟可持續(xù)健康的發(fā)展。