圖布新,馬麗娟
(1.新疆水文實(shí)驗(yàn)站,新疆 烏魯木齊 830049;2.新疆昌吉水文勘測(cè)局,新疆 昌吉 831100)
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迪那河流域輸沙量分析計(jì)算
圖布新1,馬麗娟2
(1.新疆水文實(shí)驗(yàn)站,新疆 烏魯木齊 830049;2.新疆昌吉水文勘測(cè)局,新疆 昌吉 831100)
根據(jù)迪那河水文站歷年實(shí)測(cè)單斷沙資料,按照規(guī)范規(guī)定方法分析歷年綜合單—斷沙關(guān)系線。對(duì)所定綜合關(guān)系線進(jìn)行適線檢驗(yàn)、符號(hào)檢驗(yàn)和偏離數(shù)值檢驗(yàn),確定所定綜合關(guān)系線是否合理,并將分析年份單—斷沙關(guān)系線套繪于綜合單-斷沙關(guān)系線圖中,檢查各年關(guān)系線與綜合關(guān)系線偏離值是否在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)。得出該站最大月平均含沙量、輸沙量為最小月平均含沙量、輸沙量的幾百倍。最大月平均輸沙量占年平均輸沙量的37.7%,可見迪那河泥沙集中程度很高。
輸沙率;綜合關(guān)系曲線;分析計(jì)算
1.1 流域概況
迪那河流域位于輪臺(tái)縣境內(nèi),流域東面與陽(yáng)霞河流域相連,南面為塔里木河干流,西面與庫(kù)車河流域接壤。全流域東西平均寬約為42.3 km,南北長(zhǎng)136 km,迪那河入塔里木河匯合口以上全流域面積為5 777 km2,其中山區(qū)面積為2 029 km2,占全流域總面積的35.1%,平原區(qū)面積3 748 km2,占全流域總面積的64.9%,流域內(nèi)最高點(diǎn)海拔高程為4 227.2 m。
迪那河流域總的地勢(shì)是北高南低,由北向南,流域由山區(qū)、沖洪積扇和沖積平原組成。
迪那河流域地處天山南脈的哈爾克山南麓東側(cè)及霍拉山南麓西側(cè)區(qū)域。流域地勢(shì)北高南低,東高西低。流域形狀呈扇狀水系,出山口以上流域內(nèi)上游山區(qū)河谷兩岸植被茂盛,中游河段河道下切較深,呈“U”型河谷,兩岸山體對(duì)峙、陡峭,地表植被稀少,巖石裸露,風(fēng)化強(qiáng)烈,下游河谷漸寬,河道縱坡趨于平緩,地表植被稀少,呈荒漠景觀。
迪那河出山后,自水文站以下河道迅速擴(kuò)展,寬度達(dá)400~1 500 m。迪那河在出山口后的沖積扇中部分為兩條支流,從西向東依次為卡爾塔河和紅橋河。兩條支流在平原沖積扇上自然分洪,將沖洪積平原分割為三大片。
迪那河中下段河漫灘發(fā)育,有多級(jí)臺(tái)地,現(xiàn)已被墾植,河槽不明顯,中、下段河曲發(fā)育,尚存有明顯河槽。河兩岸荒地中生長(zhǎng)著紅柳、蘆葦?shù)裙鄥仓参?,植被覆蓋度在30%~70%,地形平坦,局部有沙丘分布,地面坡降約為1/100~1/1 500。局部地區(qū)被風(fēng)蝕,土地有沙化劣變現(xiàn)象。
1.2 氣象
迪那河流域深居內(nèi)陸地,遠(yuǎn)離海洋,又受塔里木盆地影響,冷濕氣流難以侵入,水量小而蒸發(fā)強(qiáng)烈、氣溫日、年變幅大屬于溫帶大陸性氣候類型。
1.3 基本泥沙資料情況
迪那河水文站1972年、1981-1993年14年的泥沙資料,其中1972年1-3月、1981年1-4月、1993年10-12月缺測(cè)。缺測(cè)月份1981年4月和1993年9月用多年平均值代替,其余缺測(cè)月份用4-9月含沙、輸沙資料與年含沙、輸沙資料相關(guān)推求有缺測(cè)月份資料的年含沙、輸沙量。相關(guān)關(guān)系見圖1、圖2。
本次泥沙分析由迪那河水文站泥沙資料推求,迪那河泥沙資料情況見表1。
表1 迪那河水文站泥沙資料情況表
圖1 迪那河水文站4-9月平均含沙與年平均含沙相關(guān)圖
圖2 迪那河水文站4-9月平均輸沙與年平均輸沙相關(guān)圖
迪那河流域發(fā)源于天山南坡,流域源頭海拔較高,氣溫低,高山區(qū)均覆蓋著永久性積雪,徑流量小,其產(chǎn)沙量亦相對(duì)較小;中山和前山區(qū)植被條件差,是降水匯流帶,雨洪集中,流域抗侵蝕能力弱,致使產(chǎn)沙量不斷增大,在出山口處達(dá)最大,隨后逐漸減少。迪那河水文站多年平均含沙量為7.38 kg/m3,歷年最大年平均含沙量18.2 kg/m3(1982年),為多年平均含沙量的2.5倍,歷年最大含沙量535 kg/m3,發(fā)生時(shí)間為1983年6月19日。迪那河水文站多年平均含沙量統(tǒng)計(jì)見表2。
迪那河水文站的輸沙量隨著河流徑流、含沙量的大小變化而變化。迪那河水文站1972、1981-1993年時(shí)段內(nèi)平均年徑流量為3.71×108m3,同步期平均年輸沙量為280.6×104t,迪那河水文站實(shí)測(cè)懸移質(zhì)輸沙量統(tǒng)計(jì)見表3。
表2 迪那河水文站實(shí)測(cè)含沙量統(tǒng)計(jì)表
表3 迪那河水文站實(shí)測(cè)輸沙量統(tǒng)計(jì)表
2.1 含沙量與輸沙量的年內(nèi)變化
迪那河河流懸移質(zhì)泥沙年內(nèi)分配很不均勻,夏季氣候干燥,加上地表巖石機(jī)械風(fēng)化強(qiáng)烈,大量冰雪融水和局部暴雨洪水?dāng)y帶大量泥沙匯入河道,使得夏季輸沙量高度集中,其輸沙量占年輸沙量的88.5%。連續(xù)四個(gè)月最大輸沙量出現(xiàn)在5-8月,其輸沙量占年輸沙量的比重達(dá)95.2%。最大月平均含沙量、輸沙量均出現(xiàn)在6月份,最小月平均含沙量、輸沙量均出現(xiàn)在12月份。最大月平均含沙量、輸沙量為最小月平均含沙量、輸沙量的幾百倍。最大月平均輸沙量占年平均輸沙量的37.7%,可見迪那河泥沙集中程度很高,輸沙量年內(nèi)分配表見表4。輸沙量的年內(nèi)集中程度見表5。
迪那河水文站含沙量年內(nèi)變化亦不均勻,根據(jù)多年統(tǒng)計(jì),迪那河水文站多年平均含沙量見表6。
2.2 含沙量與輸沙量的年際變化
迪那河含沙量、輸沙量的年際變化都較大,最大年平均含沙量與最小年平均含沙量的比值為5.4;最大年輸沙量與最小年輸沙量的比值為7.6。從Cv值來(lái)看,迪那河年含沙量的Cv值為0.51,年輸沙量的Cv值為0.63,其值遠(yuǎn)大于徑流的Cv值0.22,說(shuō)明含沙量與輸沙量的年際變化遠(yuǎn)大于徑流的年際變化(表7)。
表4 迪那河水文站輸沙量年內(nèi)分配表 104 t
表5 迪那河水文站多年平均輸沙量年內(nèi)集中程度統(tǒng)計(jì)表
輸沙模數(shù)是研究土壤侵蝕程度的重要指標(biāo),其大小主要由河流徑流量的大小、流域坡度、植被覆蓋率及地質(zhì)條件所決定。迪那河輸沙模數(shù)為1 738 t/km2,輸沙模數(shù)較大,說(shuō)明該區(qū)域侵蝕較為嚴(yán)重。輸沙模數(shù)大的原因主要是流域坡降大,坡陡流急,產(chǎn)沙區(qū)低山帶廣布易侵蝕泥巖、沙巖,且植被差,造成單位面積上的產(chǎn)沙量大。
輸沙總量為懸移質(zhì)與推移質(zhì)泥沙輸沙量之和。迪那河水文站有14年實(shí)測(cè)懸移質(zhì)泥沙資料,其多年平均懸移質(zhì)輸沙量為280.6×104t,由于缺少推移質(zhì)泥沙資料,推移質(zhì)輸沙量估算較為困難,通常推移質(zhì)輸沙量采用懸移質(zhì)輸沙量乘經(jīng)驗(yàn)系數(shù)推求。根據(jù)國(guó)內(nèi)許多水文計(jì)算教科書提供的年推沙量與年懸沙量的比值β:平原河流,β=0.01~0.05;丘陵區(qū)河流,β=0.05~0.15;山區(qū)河流,β=0.15~0.30。迪那河為山區(qū)河流,根據(jù)使用條件與范圍,本次計(jì)算采用β=0.25推求推移質(zhì)輸沙量。由此推得迪那河水文站年輸沙總量為350.8×104t。
表6 迪那河水文站多年平均含沙量年內(nèi)分配表 kg/m3
表7 迪那河含沙量、輸沙量年際變化統(tǒng)計(jì)表
河流泥沙的多少反映了流域水土流失的嚴(yán)重程度和河流水質(zhì)的物理特性,同時(shí)也是說(shuō)明河川徑流質(zhì)量的一個(gè)方面。影響河流泥沙的主要因素是氣候因素和下墊面因素。
氣候因素主要為流域的氣溫、降水、風(fēng)力等,暴雨和風(fēng)力是產(chǎn)生土壤侵蝕的動(dòng)力。下墊面因素主要有土壤結(jié)構(gòu)、植被、坡度等。河流的泥沙狀況,不僅關(guān)系河流本身的發(fā)展演變,也反映了流域的環(huán)境特性、水土流失程度以及人類活動(dòng)的影響。隨著水利工程的增多,河流泥沙與水利工程的排沙處理問題是不可忽視的。迪那河流域懸移質(zhì)泥沙主要來(lái)源于迪那河徑流形成區(qū),主汛期,大量的冰雪融水和暴雨洪水將大量的泥沙攜運(yùn)到平原區(qū),均伴以高沙峰。洪水泥沙不僅導(dǎo)致了迪那河河床的頻繁變遷,而且對(duì)沿河水利工程構(gòu)成了極大的威脅。
迪那河水土保持工作正在開展,通過綜合治理,土壤流失面積將逐漸得到控制,地面侵蝕量會(huì)減少。由于影響迪那河流域泥沙變化的主要因素是氣候和地質(zhì)地貌等條件,短時(shí)間不可能變化。因此,今后一段時(shí)期迪那河流域的河流泥沙還不會(huì)有顯著的變化。泥沙問題仍將是迪那河流域水利水電工程建設(shè)中需要研究和解決的重要問題。
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TV145+.3
B
1004-1184(2016)06-0115-02
2016-08-14
圖布新(1989-),女,新疆塔城人,助理工程師,主要從事水文與水資源工作。