嫩江干流江桥站近年来水文特征变化分析

候松岩，刘金锋

（1.黑龙江省水旱灾害防御保障中心，黑龙江 哈尔滨 150001；2.松辽水利委员会水文局（信息中心），吉林 长春 130021）

1 流域概况

嫩江为松花江北源，发源于大兴安岭伊勒呼里山南坡，由北向南流经黑河市、大兴安岭地区、嫩江县、讷河市、富裕县、齐齐哈尔市、大庆市等县（市、区），在肇源县三岔河附近与第二松花江汇合后流入松花江干流，河道全长1370km，流域面积29.85万km2，自北向南流。右岸纳入多布库伦河、甘河、诺敏河、阿伦河、雅鲁河、绰尔河、洮儿河及霍林河等支流，左岸有门鲁河、科洛河、讷谟尔河、乌裕尔河、双阳河等支流注入。河道坡降在齐齐哈尔以上为1%～0.2%，齐齐哈尔以下为0.1%～0.04%，主槽宽度一般为300～400m，水深3～5m，河道弯曲系数1.08。

嫩江在嫩江县以上属山区，山高林密，植被好，森林覆盖率高，是我国著名的大兴安岭林区。嫩江县到莫力达瓦达斡尔自治旗(即尼尔基水库坝址)逐渐由山区转向丘陵地带。

尼尔基水库坝址至齐齐哈尔市段河道，长199km，为山区与平原过渡地带，左岸地势平坦，右岸地势略有起伏。滩地宽多在8～10km。河道比降1%～0.2%，河道坡降变幅大，主江道蜿蜒曲折，河床多为砂砾石结构。该段支流数量较多，干流洪水受支流控制影响较大。

齐齐哈尔至江桥（绰尔河口）河道长88km，右岸除雅鲁河、绰尔河口外均为岗地，左岸岗地间为天然缺口，洪水通过缺口可进入松嫩平原。该段河道蜿蜒曲折，成岗状分布。滩地上分布着湿地、牛轭湖。河道坡降在0.06%左右，河床为细砂，局部有砂壤及壤土，滩地行洪宽度为8～12km。在库勒河入口以下嫩江分成两支，左侧为托力河，右侧为嫩江干流。两江间滩地上有托力河围堤，该堤1998年洪水时溃决。

江桥～大赉段河道长252km，江道行洪宽度比较宽，河道比降0.04%左右，河床多为粉细砂，砂壤土、壤土等结构。该段左岸多为砂丘岗地，堤段间断，洪水可从大排排、老龙口等天然口子进入松嫩平原腹地。右岸上游砂岗较多，下游较平缓，为松嫩平原的西南部。

大赉至三岔河口段江道长49km，是嫩江、第二松花江的汇合口地段，为第二松花江回水顶托影响区，水流条件复杂。该段行洪宽度多在10km左右，河道比降0.09%左右。沿江两岸河滩地势平坦，土地肥沃，是极好的农业区。左岸有连绵的岗地，岗地间有一天然缺口，称“茂兴泡子”，洪水可流经缺口侵入松嫩平原、松花江干流沿岸[1]。

2 水文站概况

江桥水文站位于嫩江干流下游段江桥镇，原基本水尺断面设在嫩江铁路桥上游1750m处的右岸，1960年测流断面向下游迁移1550m，并设置于左岸，控制面积177253km2，现隶属于黑龙江省水文局领导。江桥水文站于1933年12月成立，1940—1943年无资料，1945年停测，1949年7月复设为水位站，1951年5月扩建为水文站。江桥站为嫩江流域实测资料较长测站之一，观测项目有水位、流量、降水、蒸发和水温等。尼尔基水库蓄水后，该站受尼尔基水库调蓄影响。

3 降水变化分析

2011—2021年汛期，嫩江流域降水量呈逐年增长的趋势，2021年汛期全流域降水量达到极值，见表1。2021年汛期，嫩江流域降水量偏多近5成，居历史第2位；上游尼尔基流域降水量偏多5成，居历史第1位；嫩江中游降水量偏多近7成，居历史第2位；嫩江下游降水量偏多近4成，居历史第3位。

表1 2011—2021年汛期嫩江各流域降水量及距平分布

采用差积曲线对嫩江、尼尔基以上流域、嫩江中游、嫩江下游2011—2021年汛期降水量进行年际变化分析，如图1所示。由图1可以看出：嫩江、尼尔基以上流域、嫩江中游汛期降水量年际变化具有同步性，汛期降水量2011—2017为偏少，2018—2021为偏多。嫩江下游汛期降水量在2011—2015年为偏少年份，2016—2019年为平水年，2020—2021年进入丰水期。

图1 嫩江各流域2011—2021年汛期降水量差积曲线图

4 径流变化分析

嫩江流域径流主要是由降水形成，春季有少量的融冰融雪径流。径流量的变化与降水量的变化具有相似的规律，年内变化和年际变化均较大。一般每年的1—3月和11—12月由于降水量明显减少，地面径流补给基本停止，河川径流主要靠地下水补给，是一年的枯水、枯冰期；4，5，10月份是一年的平水期，4—5月份冰雪融化，如遇到降水天气，可能发生春汛；6—9月份是常发生大、暴雨的季节，也是形成洪水的主要时期，是一年的丰水期。

由于受气温等气候要素的季节性变化影响，导致径流的补给也出现明显的季节性变化，决定了径流年内分配随季节出现周期性的变化和不均匀性。统计2011—2021年江桥站的年内径流量分配，见表2，汛期径流量占年径流的64.65%，7—9月径流量占年径流的53.36%，汛前径流量占年径流的15.26%，汛后径流量占年径流的20.09%。近年来，江桥站年内径流量分配趋势较为稳定，汛期径流量的占比最大，只是受降水分布、降水量、取用水及尼尔基水库调蓄的影响，不同年份的占比差值较大，整体呈现出2011—2016年汛期径流量占比逐渐减小、2016—2021年汛期径流量占比逐渐增大的态势。

表2 嫩江江桥站2011—2021年径流年内分配表

嫩江流域的径流主要来源于降水和部分春季冰雪融水，径流量的大小与季风气候有着密切的关系，受降水变率影响较大。采用差积曲线对嫩江江桥水文站2011—2020年径流进行年际变化分析，见图2，2011—2012年径流偏枯，2013—2015年径流偏丰，2016—2017年径流偏枯，2017年之后又进入丰水期。

图2 江桥站2011—2020年径流量差积曲线图

5 泥沙量变化分析

嫩江江桥站多年平均（1955—2020年）输沙量为219万t，多年平均含沙量为0.107km/m3，多年平均输沙模数为13.5t/km2。大赉站多年平均（1955—2020年）输沙量为176万t，多年平均含沙量为0.085km/m3，多年平均输沙模数为7.94t/km2。

2013年嫩江江桥、大赉站的输沙量达到最高值，2013年以后输沙量逐年减少，2017年以后输沙量呈逐年增加趋势，见图3和表3。输沙量与径流量的关系密切，径流量大且集中的年份，年输沙量就大，如2013年；径流量小且分散的年份，年输沙量相对偏小，如2017年。

表3 嫩江干流主要站年输沙量表104t

图3 嫩江干流主要站年输沙量图

年输沙模数为输沙量除以出口断面流域面积，输沙模数与集水面积、径流量关系密切。同一流域随着集水面积的增加，输沙模数减少，输沙模数从上游向中下游逐渐减小。嫩江干流主要站年输沙模数图（图4）中可以看出，2011—2020年嫩江江桥站输沙模数均大于大赉站。输沙模数与径流的关系是同增减，径流量大且集中的年份，年输沙模数就大，如2013年；径流量小且分散的年份，年输沙模数相对偏小，如2017年。但2017年之后，同径流条件下的年输沙模数较2013年之前偏小，表明流域的水土保持效果有所提升。嫩江干流主要站年输沙量见表4。

表4 嫩江干流主要站年输沙量表t/km2

图4 嫩江干流主要站年输沙模数图

6 水位流量关系变化分析

受降水和尼尔基水库的调蓄作用影响，自2010年以来，仅2021年、2020年、2019年、2013年的年最大流量超过了4000m3/s，最大流量为2013年8月17日的8850m3/s，相应最高水位为141.46m，超过保证水位0.06m。最小流量一般为60.0～100m3/s，大都出现在1—3月份。江桥站2010年以来的极值统计表见表5。

利用江桥的年鉴整编资料和实测资料，绘制2013，2019，2020，2021年的水位流量关系线，见表6和图5，通过图5可以看出，各年的关系线都呈现出低流量水位变幅大、高流量水位变幅小的态势。在低流量级别（低于4000m3/s），每0.01m的水位变差，流量变幅约9.00m3/s；在高流量级别（4000m3/s以上），每0.01m的水位变差，流量变幅约21.00m3/s。

根据典型年各年水位流量对应关系（表6）的对比可以看出，2019—2021年近3年嫩江江桥站同流量水位呈逐年减小趋势，2021年同水位流量与2013年已比较接近，说明2019，2020和2021年接近，3年江桥站过流能力不断加强，已与2013年过流能力相当。从2019年至2021年的变化来看，在低流量级别水位变差较小，在高流量级别水位变差较大。如1000m3/s级别，2021年水位较2019年偏低0.01m；4000m3/s级别，2021年水位较2019年偏低0.47m。

表5 江桥站2010年以来极值统计表

表6 江桥站同水位级（140.00m）流量变化对应表m3/s

通过收集的水文资料和河道情况分析，认为导致江桥站水位流量关系发生这种变化的主要原因：1）水流冲刷作用导致河床下切，断面面积增加。由流量极值系列资料可以看出，自2013年之后，河道内的水量偏枯，年最大流量不足3000m3/s，直至2019年之后，江桥断面发生了几次洪峰流量超过4000m3/s的洪水过程，水流冲刷作用明显较2019年之前强烈，从而致使江桥断面的面积自2019年之后呈增大趋势，过流能力逐渐增强，同流量级别下的水位不断降低。2）河道管护力度持续增强，利于断面行洪。近年来，流域内各省高度重视河湖“清四乱”工作，坚持高位推动，有效整治河湖多年累积的顽疾，河湖面貌得到了较为明显的改善。“清四乱”工作的坚决执行，有效减少了河道内违章建筑、作物等的阻水作用，利于断面行洪。

7 结语

经统计分析嫩江江桥站近年来的降水、径流、泥沙、水位流量关系等水文特征资料，结果表明：嫩江流域已进入相对降水丰水期；嫩江流域年内径流量的分配趋势较为稳定，汛期径流量的占比最大，但不同年份的占比差异较大；2017年之后的年输沙模数较2013年之前偏小，体现出流域水土保持效果有所提升；近3年江桥站过流能力不断加强，已与2013年过流能力相当。通过对水文特征变化的分析，有利于进一步了解掌握嫩江流域水文变化趋势，为流域水资源管理和水旱灾害防御提供有效的基础技术支撑。