南四湖入湖悬移质泥沙分析

朱永广 纪杰善 曾 光 张传信

（山东省济宁市水文局 济宁 272019）

南四湖入湖悬移质泥沙分析

朱永广 纪杰善 曾 光 张传信

（山东省济宁市水文局 济宁 272019）

根据南四湖区各主要入湖河流径流泥沙资料，分析了河流悬移质泥沙要素变化规律以及南四湖来沙情况，南四湖区各主要入湖河道自20世纪60年代中期至21世纪初累计输沙量为5910万t，河流断面平均含沙量、流域输沙模数呈递减趋势。

南四湖 悬移质泥沙 含沙量 输沙模数

1 基本情况

1.1 湖区概况

南四湖为南阳湖、独山湖、昭阳湖、微山湖的总称，是中国北方最大的淡水湖。地处鲁南泰沂山前冲积平原与鲁西黄泛平原的交接地带，属淮河流域，流域面积为31700km2。1958年开始兴建的二级坝水利枢纽工程，将南四湖分为两部分，坝上游为上级湖，坝下游为下级湖。上级湖总流域面积为27263km2，其中湖东7352km2，湖西19309km2，湖面面积602km2；下级湖总面积为4250km2，其中湖东1614 km2、湖西1970 km2、湖区666km2。

1.2 河流及水文站网分布

南四湖入湖主要河流共有53条，其中29条入上级湖，24条入下级湖，出湖河流共4条。入上级湖的河流中有水文站控制的湖东有泗河、白马河、洸氵府河、北沙河、城河，湖西有大运河、洙赵新河、万福河、东鱼河、复兴河。下级湖入湖河流中有水文站控制的主要有十字河、新薛河、不牢河、郑集河、沿河。出湖河流老运河、新运河、伊家河、不牢河均设有水文站控制。南四湖区各水文站均为二十世纪五六十年代设立，测验项目主要为降水量、径流量、输沙率、含沙量等，控制流域内径流泥沙变化情况。

1.3 地质地貌及水文气象

南四湖湖东地区为低山丘陵区和山前冲积平原，湖西地区为黄河和废黄河间的黄泛平原。湖东区土壤类型主要为沙壤土、棕壤土、褐土；湖西区土壤类型主要为沙土、壤土、粘土等且土层深厚。湖西地区农田林网化已初成规模，对防风固沙、减少水土流失发挥了重要作用；湖东山丘区植树绿化、水土保持亦有较大进展。

南四湖流域属暖温带，半湿润季风区大陆性气候，多年平均气温13.6℃，多年平均降水量695.2mm，降水量年际变化大，年内分布也很不均匀，汛期6～9月份降水量占年降水量的70%左右。

南四湖湖东各河流为山溪性河流，洪水涨落急剧，洪峰流量大，洪水历时短；湖西各河流为平原型河流，洪水涨落缓慢，洪水总量大，持续历时长，湖西河流主要为泄洪排涝河道，部分河流兼作有引黄功能。

2 主要入湖河流悬移质泥沙特点

2.1 主要河流含沙量的分布特征

河流泥沙是指河水挟带的岩土颗粒。床沙质和冲泻质的总和，或悬移质和推移质的总和称为全沙。其中悬移质是指受水流的紊动作用悬浮于水中并随水流移动的泥沙。本文所述泥沙分析均指悬移质泥沙。

湖西平原区：各河流多年平均含沙量在0.006～0.455kg/m3范围内，最大含沙量在1.46～23.0kg/m3范围内。万福河孙庄站基本不受引黄泥沙影响，多年平均含沙量为0.440kg/m3，1980～2000年平均含沙量仅为0.006kg/m3，为该区最小值。东鱼河鱼城站多年平均含沙量为1.60kg/m3，1980～2000年平均含沙量仅为0.392kg/m3，最大含沙量为23.0kg/m3，为湖西区各河流最大值。

湖东区：各河流多年平均含沙量在0.036～0.191kg/m3范围内，各河流最大含沙量，一般在2.52～7.47kg/m3。洸府河黄庄站基本为平原区，不受引黄泥沙影响，多年平均含沙量为0.290kg/m3，1980～2000年平均含沙量仅为0.036kg/m3，为湖东区最小值。泗河书院站以上流域为山丘区，多年平均含沙量为0.190kg/m3，1980～2000年平均含沙量为0.190kg/m3，最大含沙量为7.47kg/m3，为湖东区各河流最大值。

2.2 河流悬移质输沙模数的分布特征

湖西平原区：各河流多年平均输沙模数范围为60.8～94.7t/km2，万福河孙庄站以上多年平均输沙模数范围为60.8t/km2，东鱼河鱼城站多年平均输沙模数为94.7t/km2。

湖东区：各河流多年平均输沙模数范围为13.1～284t/km2，洸府河黄庄站多年平均输沙模数为27.8t/km2，泗河书院站以上流域为山丘区，多年平均输沙模数为214t/km2。

2.3 主要河流泥沙变化特征

降水侵蚀是南四湖区水土流失的主要因素，各河流径流泥沙受气候和下垫面变化的影响，随时间的变化明显。按三个时段1956～1979年、1980～2000年、1956～2000年统计的含沙量、输沙量、输沙模数及各个时段的逐月平均径流量、输沙量，可以看出随时间的推移有明显变小的趋势，除受引黄泥沙影响的平原地区外，1980年以后的悬移质输沙模数较1980年以前的悬移质输沙模数明显偏小，一般系统偏小50%～70%左右。主要原因：一是流域内拦蓄水工程的兴建和水土保持、生态建设蓄水拦沙发挥了效益；二是气候的影响，1956～1979年段济宁市降水量属丰水期，流域的自然植被较差，径流量大，河流泥沙显著偏大，1980～2000年段降水量进入枯水期，1980年后的径流量减少，使河流的输沙量明显减少。选择泗河、东鱼河分别为湖东区、湖西区代表性流域，分析河流泥沙随时间变化特征。

2.3.1 泗河

泗河为湖东区较大山溪性河流，干流设有书院水文站，不同统计时段的实测泥沙资料分析成果见表1。

河流含沙量变化特点：书院站1957～1979年平均含沙量为0.867kg/m3，1980～2000年平均含沙量为0.190kg/m3，1980～2000年为1957～1979年平均含沙量的21.9%，年平均含沙量随时间的变化呈明显减少趋势。

输沙模数：书院站1957～1979年多年平均年输沙模数为500t/km2，1980～2000年多年平均输沙模数为48.6t/km2，1980～2000年为1957～1979年平均输沙模数的9.7%，年输沙模数随时间的变化趋势与含沙量一致呈明显减少趋势。

2.3.2 东鱼河

东鱼河为湖西区平原河道，干流上设有张庄闸、鱼城2处水文站，鱼城水文站为南四湖入湖控制站。不同统计时段的实测泥沙资料分析成果见表2。

表2 东鱼河各控制断面含沙量、输沙量、输沙模数统计表

断面含沙量变化特点：鱼城站1968～1979年平均含沙量为3.70kg/m3，1980～2000年平均含沙量为0.392kg/m3，1980～2000年为1968～1979年平均含沙量的10.6%，年平均含沙量随时间的变化呈明显减少趋势。

输沙模数：鱼城站1968～1979年多年平均年输沙模数为223t/km2，1980～2000年多年平均年输沙模数为21.6t/km2。1980～2000年为1968～1979年平均输沙模数的9.7%，多年平均输沙模数的变化趋势与含沙量一致呈明显减少趋势。

3 南四湖湖区泥沙淤积分析

3.1 采用资料情况

南四湖主要入湖河流共设有水文站19处，其中有实测悬移质泥沙资料的站共8处，为大运河后营、洙赵新河梁山闸、万福河孙庄、东鱼河鱼城、洸府河黄庄、泗河书院、白马河马楼、十字河官庄（柴胡店）等水文站。

采用资料为实测悬移质泥沙资料，资料系列采用1966～2000年系列泥沙资料，其中鱼城站采用1968～2000年系列资料，马楼站采用1976～2000年系列资料。

湖东城河滕县水文站和沙河薛城水文站没有输沙量资料，采用与城河、沙河流域自然地理条件相近的十字河柴胡店站的输沙模数，推求滕县水文站和薛城水文站的输沙量。

表3 南四湖湖区泥沙淤积情况统计表

3.2 湖西河流泥沙分析

湖西河流有泥沙测验资料的河流共4条，为大运河、洙赵新河、万福河、东鱼河，总控制流域面积为14648km2，占湖西面积的64%。经分析计算，水文站控制区1966～2000年向湖区输送悬移质泥沙总量为4460万t（平均年悬移质泥沙量为127万t），其中1966～1970年悬移质输沙量为794万t（平均年输沙量159万t）；1971～1980年悬移质输沙量为2980万t（平均年输沙量298万t）；1981～1990年悬移质输沙量为601万t（平均年输沙量60.1万t）；1991～2000年悬移质输沙量为82.9万t（平均年输沙量8.29万t）。湖西河流的悬移质输沙量主要集中在1980以前，1980之后悬移质输沙量明显减小。

3.3 湖东河流泥沙分析

湖东6条河流控制流域面积4620km2，占湖东面积的51.5%。通过分析计算，湖东6条河流控制区向湖区输送悬移质泥沙总量为1450万t，（平均年输沙量为41.5万t），其中1966～1970年悬移质输沙量为427万t（平均年输沙量85.5万t）；1971～1980年悬移质输沙量为935万t（平均年输沙量93.5万t）；1981～1990年悬移质输沙量为80.4万t（平均年输沙量8.04万t）；1991～2000年悬移质输沙量为245万t（平均年输沙量24.5万t）。湖东与湖西泥沙变化情况一致，湖东6条河流向南四湖输送的悬移质输沙量主要集中在1980以前，1980年以后悬移质输沙量明显减小。

3.4 南四湖入湖悬移质泥沙总量

经分析计算，南四湖各入湖河流有水文站控制流域面积的入湖悬移质泥沙总量，1966～2000年期间湖西、湖东各控制站入湖悬移质泥沙总量为5910万t，其中湖西为4460万 t，湖东为1450万t。通过对湖西、湖东泥沙总量分时段分析可以看出，1966～1979年输沙总量为4690万t，1980年～2000年输沙总量为1220万t，1980～2000年时段的总输沙量明显减少，为1966～1979年时段的总输沙量的20.6%。

1966～2000年流域多年平均输沙模数为87.6t/km2，其中湖西区输沙模数为87.0t/km2，湖东区输沙模数为89.6t/km2。湖东为山丘区，流域坡度大，汇流速度快，对地面侵蚀也大；湖西为平原区，流域坡度小，汇流速度慢，对地面侵蚀小，但湖西引黄尾水进入河道，增加了河道的输沙量。南四湖湖区泥沙淤积情况见表3。

4 结语

南四湖湖区各主要入湖河道自20世纪60年代中期至21世纪初累计输沙量为5910万t，河流断面平均含沙量、流域输沙模数呈递减趋势。泥沙淤积分析结果表明，南四湖流域水土流失由二十世纪五六十年代的天然严重侵蚀状态，经过多年来的工程拦蓄、水土流失治理等措施，治理效果显著，不同流域泥沙要素变化情况资料数据，对于指导今后进一步流域治理、加强生态环境建设具有重要意义