(新疆阿克蘇水文勘測(cè)局，新疆 阿克蘇 843000)

渭干河流域由木扎提河、卡普斯浪河、臺(tái)勒維丘克河、卡拉蘇河、克孜爾河5條支流匯合而成，均源于天山南坡，單獨(dú)出流，匯集于拜城盆地克孜爾水庫(kù)。河流泥沙是反映河川徑流質(zhì)量的重要指標(biāo)，同時(shí)也是反映流域水土流失的嚴(yán)重程度及河流水質(zhì)的物理特性，它對(duì)水資源的開(kāi)發(fā)利用、各種水利水電工程建設(shè)、管理及正常運(yùn)行都有很大的影響，影響河流泥沙大小的主要因素是氣候因素和下墊面條件，同時(shí)還受測(cè)驗(yàn)手段和精度的影響。氣候因素包括流域的氣溫、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。

河流泥沙一般包括溶解質(zhì)、懸移質(zhì)和推移質(zhì)三部分，渭干河由于氣候干燥，風(fēng)力強(qiáng)勁，氣溫日較差大，故風(fēng)化作用較強(qiáng)。尤其是在缺少植被保護(hù)的低山地帶和高山冰川侵蝕的冰緣地帶，在暴雨和冰雪融水作用下，易產(chǎn)生暴雨洪水泥石流，將大量泥沙帶入河流，成為河流泥沙的主要來(lái)源。河流主要補(bǔ)給來(lái)源不同，對(duì)于流域產(chǎn)沙有著不同的影響。暴雨補(bǔ)給比重大的河流，洪水陡漲陡落，沙峰大，底沙運(yùn)動(dòng)也很強(qiáng)烈，甚至可出現(xiàn)泥石流；一般融雪水補(bǔ)給的河流，底沙形成過(guò)程緩慢，產(chǎn)沙量少，但有冰川融水洪水的河流，有時(shí)可產(chǎn)生冰川泥石流，其含沙量也大；地下水補(bǔ)給的河流和經(jīng)過(guò)湖泊調(diào)節(jié)后的河流含沙量也小。渭干河夏季徑流主要來(lái)源由冰雪融水和降水補(bǔ)給，由于匯流區(qū)植被稀疏，地表受洪水的強(qiáng)烈沖刷，河源至出山口段坡降較大，使各河流有較強(qiáng)的挾沙能力。

1 河流含沙量分布及輸沙量

1.1 觀測(cè)站點(diǎn)情況

渭干河部分流域有懸移質(zhì)泥沙項(xiàng)目觀測(cè)的水文站分別是破城子站、卡木魯克站、卡拉蘇(三)站、黑孜(三)站、托克遜(二)站、黑孜水庫(kù) (二)站6個(gè)站，如圖1渭干河流域水系及測(cè)站分布圖,采用1980—2010年31年水文站河流懸移質(zhì)泥沙資料系列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表1。

1.2 含沙量分布概況

河流含沙量的大小及分布反映了流域下墊面的侵蝕程度、匯流特性、降雨強(qiáng)度及河流徑流特性等。渭干河流域高山區(qū)大都有冰川覆蓋和永久性積雪分布，是徑流的主要形成區(qū)；中高山區(qū)降水量大，匯流迅速，從中高山至低山，植被和地質(zhì)條件逐漸變化，是河流的主要產(chǎn)沙區(qū)。渭干河是天山南坡3條大河流之一，干流木扎提河發(fā)源于西天山山脈汗騰格里峰東側(cè)的喀拉庫(kù)勒冰川，流經(jīng)拜城盆地匯集了卡普斯浪河、臺(tái)勒維丘克河、卡拉蘇河、克孜爾河后稱渭干河。各河流含沙量受流域內(nèi)植被覆蓋率和土壤特性等下墊面條件以及氣候的干旱程度和暴雨洪水大小、頻次等因素的影響，不同河流含沙量相差較大， 渭干河部分流域山區(qū)水汽主要來(lái)源于西北路徑，由于山體對(duì)氣流的強(qiáng)迫抬升，常在渭干河中低山帶發(fā)生暴雨。暴雨洪水期河流水量集中，水流流速大、挾沙能力加強(qiáng)，使得河流含沙量因流域氣候的干旱程度及暴雨洪水強(qiáng)度的增加而在短期內(nèi)劇增。根據(jù)選用站資料統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表2。

表1 渭干河部分流域懸移質(zhì)泥沙分析選用站資料情況統(tǒng)計(jì)表

圖1 渭干河流域水系及測(cè)站分布圖

河流多發(fā)源于高山區(qū),河流含沙量受流域內(nèi)植被覆蓋率和土壤特性等下墊面以及氣候干旱程度、暴雨和洪水大小頻次等因素的影響，各河含沙量相差比較大。從表2中可以看出，渭干河上游各支流中，木扎提河的含沙量最大。在表3中，木扎提河冰川覆蓋度達(dá)42.9%，冰川融水占年徑流比重達(dá)56.8%，是一條以冰川融水補(bǔ)給為主的河流，該河發(fā)源于托木爾峰東側(cè)，山區(qū)地勢(shì)高昂，冰川林立，冰川的刨蝕和寒凍風(fēng)化作用比較嚴(yán)重，流域內(nèi)松散碎屑物質(zhì)多，致使冰川雪融水的洪水期河流挾沙多?？俗螤柡佣嗄昶骄沉?.25 kg/m3，是因?yàn)樵摵恿鲝搅鞅┤谒a(bǔ)給相對(duì)較少，夏季暴雨頻發(fā)區(qū)，河流兩岸大量風(fēng)化巖石、沙土和堆積在兩岸的黃土被洪水帶入河中，故有較多的泥沙直接進(jìn)入河流。

表2 渭干河部分流域主要河流懸移質(zhì)含沙量統(tǒng)計(jì)表

表3 渭干河部分流域主要河流要素對(duì)照表

1.3 主要河流輸沙量

受地質(zhì)構(gòu)造和氣候因素的綜合影響，各河流左右岸河網(wǎng)發(fā)育不均勻，由于天山南坡各河右岸多處在迎風(fēng)坡上，致使右岸河網(wǎng)較左岸發(fā)育。冬季流域表面被積雪覆蓋，坡面產(chǎn)沙停止，隨著氣溫的回升大地解凍，地表土壤結(jié)構(gòu)變得松散，在季節(jié)性積雪消融和夏季雨洪的推動(dòng)下，大量泥沙匯入干流，河道的輸沙量急劇增加。各站的輸沙量隨著河流徑流、含沙量及流域面積的大小變化而變化，河流徑流量大，其輸沙量也就大，表4反映了渭干河各河流這一特性。

(1)木扎提河。是渭干河最大的支流，其年輸沙量也最大。流域內(nèi)地表植被發(fā)育較好，礦藏資源豐富，山區(qū)基巖風(fēng)化侵蝕強(qiáng)烈。河流補(bǔ)給組成中，冰川覆蓋度占42.9%，冰川融水占56.8%，多年平均徑流量14.40×108m3，多年平均年輸沙量475×104t，2008年輸沙量964×104t為歷年最大值。

(2)卡普斯浪河。該河是渭干河第二大支流。上游有多處煤礦和電站， 森林資源和大面積草牧場(chǎng)受人為因素的破壞, 山區(qū)植被發(fā)育差。河流補(bǔ)給組成中，冰川覆蓋度占16.3%，冰川融水占44.8%，多年平均徑流量6.748×108m3，多年平均年輸沙量168×104t，1999年輸沙量756×104t為歷年最大值。

(3)克孜爾河是渭干河支流中直接進(jìn)入克孜爾水庫(kù)的河流，水文斷面地處黑孜爾鄉(xiāng)。山區(qū)野生植被稀少，多為裸露的戈壁灘，徑流以降水補(bǔ)給為主。河流補(bǔ)給組成中，冰川覆蓋度1.3%，冰川融水占河流年徑流量的12.4%，多年平均徑流量3.547×108m3，多年平均年輸沙量240×104t，2002年輸沙量1 410×104t為歷年最大值。

表4 渭干河部分流域主要河流懸移質(zhì)實(shí)測(cè)輸沙量統(tǒng)計(jì)表

2 輸沙量的年內(nèi)分配及年際變化

2.1 輸沙量的年內(nèi)分配

渭干河是一條泥沙較多的河流，河流懸移質(zhì)泥沙年內(nèi)分配很不均勻。夏季氣候干燥，加上地表巖石物理風(fēng)化強(qiáng)烈，冰雪融水和局部暴雨洪水?dāng)y帶大量泥沙進(jìn)入河流，使得河流夏季輸沙量高度集中。選用站連續(xù)最大四個(gè)月輸沙量多集中在5—8月，多年平均最大四個(gè)月輸沙量占多年平均年輸沙量的98.0%以上，輸沙量年內(nèi)集中程度最高的是卡木魯克站，高達(dá)99.5%。最大月平均輸沙量均出現(xiàn)在7月份， 占到年輸沙量的40%以上；最小月輸沙量多出現(xiàn)在1月份或12月份，部分年份的1—2月、10—12月平均輸沙量甚至為零。最大月平均輸沙量可達(dá)年平均輸沙量的幾十倍，可見(jiàn)渭干河泥沙年內(nèi)變化之大和集中程度很高，這對(duì)水利工程設(shè)施運(yùn)行非常不利。根據(jù)實(shí)測(cè)資料，渭干河主要河流輸沙量的年內(nèi)集中程度見(jiàn)表5。

2.2 輸沙量的年際變化

渭干河主要河流的多沙年份中輸沙量年內(nèi)分配極不均勻，比徑流量的年內(nèi)變化大得多，輸沙量的年內(nèi)集中程度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于徑流量的集中程度。如木扎提河輸沙量最大年份連續(xù)最大四個(gè)月輸沙量占到年輸沙量的98.9%。雖然各河為同一流域，但出現(xiàn)最大年輸沙量的時(shí)間并不同步。由此可以說(shuō)明，河流輸沙量的大小與河流補(bǔ)給形式有密切的關(guān)系，特別是局部暴雨洪水，將直接影響河流輸沙量的大小。河流輸沙量的年際變化規(guī)律與流量的變化規(guī)律相一致，徑流量年際變化大的河流輸沙量變化也大，徑流量年際變化小的河流輸沙量變化也小。極值比為歷年年最大輸沙量與歷年年最小輸沙量值之比。從渭干河部分流域主要河流輸沙量年際變化統(tǒng)計(jì)表6中可以看出，渭干河各支流輸沙量的年際變化都較大，最大年輸沙量與最小年輸沙量的比值為4.6～133倍，Cv值在0.56～0.99之間，克孜爾河黑孜站輸沙量最大年與最小年輸沙量的比值達(dá)133倍，其輸沙量Cv值為0.99，反映出克孜爾河輸沙量年際變幅較大；年際變化最小的木扎提河破城子站，最大年與最小年的比值僅為4.6倍，輸沙量Cv值為0.56。這主要是渭干河部分流域局部暴雨洪水年際間差異較大所致。

用年輸沙量的時(shí)段平均模比系數(shù)K來(lái)反映河流輸沙量的不同時(shí)段年際變化。從表7可看出，1980—1989年河流輸沙量的時(shí)段平均模比系數(shù)在0.50～0.79之間，黑孜站時(shí)段模比系數(shù)為0.50，破城子站時(shí)段模比系數(shù)為0.61，卡木魯克站時(shí)段模比系數(shù)為0.79；1990—1999年河流輸沙量的時(shí)段平均模比系數(shù)除破城子站和卡木魯克站分別為1.05、1.24外，黑孜站時(shí)段模比系數(shù)為0.85；1999—2010年河流的時(shí)段平均模比系數(shù)，黑孜站時(shí)段模比系數(shù)高達(dá)1.59，破城子站和卡木魯克站分別為1.31、0.98。

表5 渭干河部分流域主要河流輸沙量年內(nèi)集中程度統(tǒng)計(jì)表 104t

表6 渭干河部分流域主要河流懸移質(zhì)輸沙量年際變化特征表

表7 渭干河部分流域主要河流不同時(shí)段輸沙量及模比系數(shù)統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)渭干河部分流域主要河流泥沙資料分析不同年代輸沙量的變化發(fā)現(xiàn)，80年代河流輸沙量均小于90年代及最近幾年，進(jìn)入90年代，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了不考慮自然環(huán)境承載能力的過(guò)度開(kāi)發(fā)現(xiàn)象，使生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)惡化的趨勢(shì)。地表植被的被破壞，加之此期氣溫普遍升高，中低山帶暴雨洪水頻繁(1990—2010年)，使得1990—2010年之間暴雨洪水不間斷的出現(xiàn)，導(dǎo)致河流泥沙的增加。如克孜爾河黑孜站三個(gè)時(shí)段的輸沙量變化就說(shuō)明了這一問(wèn)題，1980—1989年黑孜站10年平均年輸沙量為120×104t；1990—1999年黑孜站10年平均年輸沙量為203×104t，是80年代輸沙量的2倍；進(jìn)入21世紀(jì)初期，2000—2010年黑孜站11年平均年輸沙量為383×104t，是80年代輸沙量的3倍。特別是渭干河部分流域“2002.7”特大洪水，克孜爾河黑孜站經(jīng)歷了有實(shí)測(cè)資料記載以來(lái)居第一位的年輸沙量1 410×104t。

綜上所述，從渭干河主要河流時(shí)段輸沙量模比系數(shù)分析可以看出，1980～1989年時(shí)段輸沙量模比系數(shù)均小于0.8，1990～1999年時(shí)段輸沙量模比系數(shù)均大于0.8，而2000～2010年時(shí)段輸沙量模比系數(shù)明顯大于前兩個(gè)時(shí)段。由此說(shuō)明90年代后，渭干河輸沙量具有明顯增多的趨勢(shì)。以“模比系數(shù)大于1.5為豐沙年，小于0.75為枯沙年，在0.75～1.5之間為平沙年來(lái)統(tǒng)計(jì)渭干河部分流域泥沙的年際變化特征，見(jiàn)表8。

由8表可見(jiàn)，破城子站平沙年年份最多，枯次之，豐沙年最少，克孜爾河枯沙年最多，平沙年次之，豐沙年最少。根據(jù)克孜爾河黑孜三(站) 31年實(shí)測(cè)資料分析，豐沙年(K>1.5)的年輸沙量可達(dá)3 343×104t，占總輸沙量的44.9%；平沙年(K=0.75～1.5)的輸沙量為2 246×104t，占總輸沙量的30.2%；枯沙年(K<0.75)的輸沙量為1 515×104t，占到總輸沙量的20.3%。這再一次證明渭干河部分流域主要河流懸移質(zhì)泥沙是由暴雨洪水造成的。

表8 渭干河部分流域主要河流輸沙量1980-2010年變化特征統(tǒng)計(jì)

3 懸移質(zhì)輸沙總量

木扎提河、卡普斯浪河及克孜爾河3條河流1980—2010年31年多年平均懸移質(zhì)輸沙量之和為883×104t，見(jiàn)表9。而這3條河流的年徑流量之和占到渭干河部分流域年徑流量86%以上，3條河流的懸移質(zhì)輸沙總量

可以代表全流域的多年平均懸移質(zhì)輸沙總量。

表9 渭干河懸移質(zhì)輸沙總量計(jì)算表

4 輸沙模數(shù)的地區(qū)分布

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、暴雨強(qiáng)度、流域坡度、植被覆蓋度及地質(zhì)條件所決定。渭干河流域北部依著天山，形成了復(fù)雜多樣的地貌形態(tài)。山區(qū)是徑流形成區(qū)同時(shí)也是泥沙的侵蝕源地。由于各河下墊面土壤結(jié)構(gòu)、植被覆蓋度、流域坡度等因素不同，輸沙模數(shù)的差異性比較明顯。渭干河流域自西向東輸沙模數(shù)逐漸減小，最西邊的木扎提河位于天山中西部最大的托木爾冰川區(qū)內(nèi)，在冰川的強(qiáng)烈剝蝕作用下，大量的冰川融水?dāng)y帶了高山區(qū)的疏散冰磧物，再加中低山帶廣泛分布著中生代第三系沉積巖，在夏季暴雨洪水沖蝕下，大量冰磧物、泥巖碎屑被帶入河道，31年的輸沙模數(shù)均值達(dá)1 670 t/km2，是渭干河部分流域河流中輸沙模數(shù)最大的河流；卡普斯浪河河流短小，植被較差，輸沙模數(shù)值為916 t/km2；輸沙模數(shù)值最小的是克孜爾河，該河多年平均年輸沙模數(shù)值為718 t/km2。從表10和圖2可以看出，渭干河流域各支流輸沙模數(shù)的大小主要取決于各河徑流量的大小，一般來(lái)說(shuō)，徑流量大的河流，其輸沙模數(shù)也大，基本符合不同徑流補(bǔ)給源的河流泥沙受諸多因素影響的分布規(guī)律。

圖2 各觀察站輸沙模數(shù)變化圖

河流名稱控制站多年平均年輸沙量/104t多年平均年輸沙模數(shù)/t/km2木扎提河破城子4751670卡普斯浪河卡木魯克168916克孜爾河黑孜(三)240718

5 結(jié)語(yǔ)

從整體來(lái)看渭干河流域河流泥沙對(duì)于河流的水情及河流的變遷有著重大的影響，并能直接影響河床變化，引起水庫(kù)、渠道的淤積，給防洪、灌溉、供水帶來(lái)困難，各河輸沙模數(shù)普遍較高，說(shuō)明渭干河流域受侵蝕較為嚴(yán)重。輸沙模數(shù)大的原因一方面是流域坡降大，坡陡流急，產(chǎn)沙區(qū)低山帶廣泛分布著易受侵蝕的泥巖、沙巖，而且植被覆蓋度差。另一方面是平原區(qū)人類不合理開(kāi)荒、亂采濫挖，沙化嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境惡化，以及對(duì)水資源不合理的利用，加之水土流失有加劇趨勢(shì)。