西南岔河流域悬移质泥沙特征分析

魏艳凤 孙卓

摘 要：流域泥沙对流域水资源开发利用具有重要影响，涉及到航运、灌溉、水工建筑物和生活用水等多个方面。文中首先对河流泥沙的概念和基本分类及特点进行了简单介绍，然后根据西南岔河流域南岔站实测悬疑质泥沙观测资料，从流域泥沙年内分配、年际变化、与径流关系及与邻站泥沙对比等方面，采用数理统计法分析了其变化规律、分布特点并对河流的防沙治沙措施提出了建议，文中所述结论代表性有限，仅供交流参考。

关键词：西南岔河流域；悬移质；含沙量；输沙率；年际变化；年内分配

1 河流泥沙概念简介

河流泥沙运动规律与泥沙的特性密切相关，因此在研究河流泥沙运动规律之前，首先要了解泥沙的特性。河流泥沙分类方法有多种，如按泥沙粒径的大小进行分类，按泥沙在河流中的运动状态分类等。按泥沙粒径的大小分类时，根据SL42-92《河流泥沙颗粒分析规程》规定河流泥沙分类应符合表1的标准。

表1 河流泥沙分类表 （单位：mm）

按照泥沙的运动状态，可将泥沙分为床沙（亦称河床质）、推移质及悬移质3大类。床沙是组成河床表面静止的泥沙。推移质是沿河床床面滚动、滑动或跳跃前进的泥沙，一般粒径比较粗。它们是由近底水流对床面颗粒在绕流运动过程中所产生的水流作用力推动的结果，它们的运动范围都在床面附近的区域。悬移质运动的速度基本上与水流运动速度相同，浮游的位置时上时下，较细的泥沙能上升至接近水面，较粗的泥沙有时甚至回到河床上与床沙发生置换。泥沙在同一断面上亦因流速不同，会出现不同的运动状态，因此泥沙运动状态除取决于泥沙本身的粒径外还取决于水流条件。河流中输送的泥沙，悬移质占绝大部分，在山区河流中，悬移质数量一般在70%以上。悬移质泥沙颗粒较细，所以它的运动状态与推移质不同，在水流中的运动状态不是滚动、滑动或跃移，而是在水流层中悬浮前进具有随机性质，悬浮的持续时间一般很长，其沿水流方向运动速度与水流速度基本同步。限于实际观测资料，文章以流域悬移质泥沙为例进行分析。

2 流域概况和代表站泥沙资料简介

西南岔河发源于黑龙江省伊春市南岔区小城墙砬子西北1149高地，流经朗乡林业局和带岭、南岔两个区（局），于绿潭车站东部汇入汤旺河。河流全长121千米，河宽80～180米，河床由粗沙卵石组成，河床稳定。流域地处汤旺河下游，东临汤旺河，南与巴兰河接壤，西与呼兰河上游流域毗连，北与伊春河流域搭界。流域呈西南东北走向，地势西高东低，地貌属小兴安岭山地，多丘陵和高山，平均海拔300～500米。流域内山峦起伏，沟谷纵横，河网发育，森林茂密，植被良好，多分布针阔混交林，地下水丰富。

流域地处亚寒带大陆性季风气候区。多年平均气温1.1摄氏度，最冷为1月，最低气温-42.1摄氏度，最热为7月，最高气温36.3摄氏度。年积温2300摄氏度左右。全年无霜期120天。年蒸发量913.5毫米。

流域内降水充沛，多年平均年降水量618.3毫米，为汤旺河流域降雨高值区，也是山洪易发区，水灾发生频繁，以1996年7月特大山洪灾害为甚，经济损失近亿元。多年平均流量24.8立方米/秒，多年平均年径流量为8.88亿立方米。

西南岔河支流较多，主要有半圆河、永翠河、木曾河、石头河等十余条大小支流，其中永翠河为最大支流。流域代表站南岔站悬移质泥沙观测资料年限为1965～2013年，泥沙资料包括不同时段（年、月、日）输沙量、输沙率、输沙模数和沙量极值。

3 河流泥沙特征分析

流域泥沙含量的大小与气候 （降水及暴雨）、地形（坡降）、土壤 （结构及可蚀性）、植被（森林）等自然因素及人类活动有密切关系，主要来自各种侵蚀地质活动（风力侵蚀、融雪侵蚀、沟蚀）和河床冲刷影响，其中河床冲刷为泥沙主要来源。描述河流泥沙特性涉及以下几个指标，（1）悬移质输沙率P（kg/s）；（2）数沙量W（t）；（3）输沙模数M（t/km2）；（4）含沙量C（kg/m3）；（5）断面流量Q（m3/s）；（6）计算时段T（s）；（7）流域面积F（km2）。各指标关系如下：P=Q*C；W=P*T；M=W/F。流域泥沙年際变化由表2、表3可知，年际间变化悬殊，极值比为6.1，与径流变化相应，其中1996年输沙率极大值与流域大范围洪灾有关，洪水漫滩，水流夹带过多杂质。流域泥沙年内分配主要集中在6～8月，年内占比90%以上，与径流年内占比相一致。由表4可知，流域多年平均含沙量与呼兰河铁力站接近，低于汤旺河流域晨明站含沙量。根据图1，1960至1980年流域泥沙变化比较平稳，1980至1990年间有较大变化，1990至2000年间出现剧烈变化过程，2000年以后变化较小，近年有增加演变趋势。由图2可知，流域泥沙年内变化与径流变化基本同步。

表3 西南岔河南岔站各月多年平均输沙率（径流）年内分配统计表

图1 西南岔河南岔站年径流量与年输沙率过程线

4 结束语

经分析可知，流域泥沙整体变化平稳但存在因径流影响而突变的现象，极值比较大，与周边相邻流域相比泥沙含量居中。泥沙年内分配与径流相应，主要集中在夏汛时期。流域泥沙在年内固定时期集中对水利工程正常运行和水资源开发利用都会产生不利影响，建议在减少流域侵蚀，增加植被覆盖，减少水土流失，修建控制泥沙建筑物，延长河堤护坡，减少河床冲刷等方面来做好河流泥沙防治工作。

参考文献

[1]曾庆生.水文统计学[M].北京：水利电力出版社，1985.

[2]金光炎.水文统计原理与方法[M].北京：中国工业出版社，1964.

[3]黑龙江省水利厅.黑龙江省水文图集[M].哈尔滨：黑龙江省水利厅，1996

[4]黑龙江省水文总站.黑龙江省水资源研究[M].哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1991.

作者简介：魏艳凤（1976-），女，黑龙江嫩江人，工程师。

孙卓（1979-），女，吉林长岭人，工程师。