龐海熔， 張志昊， 劉承邦， 敬 佩， 程家園， 葉志鑫， 梁心藍(lán)

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電學(xué)院，四川 雅安 625014；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，四川 雅安 625014)

流域水沙問題是目前研究流域水土保持、徑流特征、水文水質(zhì)的關(guān)鍵問題之一。但河流水沙的形成和演化，是一個(gè)受眾多因素影響的綜合過程。長期以來，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)河流泥沙含量變化特征及影響因素開展了廣泛研究，降水量、氣候變化等自然因素對(duì)河流含沙量分布的影響弱于植被覆蓋、土地利用及人類活動(dòng)等因素的影響。

連運(yùn)濤等關(guān)于流域水沙輸移趨勢(shì)及水土流失綜合治理等研究表明，水土流失是流域含沙量增加的重要原因。在農(nóng)業(yè)方面，流域水沙變化使得養(yǎng)分與污染物在河流水體中的輸移發(fā)生相應(yīng)的變化。地表徑流易使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的氮、磷元素等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入附近河流水體，從而造成嚴(yán)重生態(tài)問題。在長江及沱江流域，卓海華等研究表明，氮磷易溶于水中、易吸附于懸浮泥沙并進(jìn)行長途遷移，且其時(shí)空分布主要受到區(qū)域內(nèi)城鎮(zhèn)化水平等因素的影響。因此，針對(duì)水體泥沙變化及氮磷時(shí)空分布特征的研究具有重要意義。

Batista等對(duì)巴西格蘭德河上游土壤流失和產(chǎn)沙的空間分布進(jìn)行了研究，模擬了格蘭德河流域土壤流失和產(chǎn)沙情況，對(duì)流向該盆地2個(gè)主要水庫的泥沙量進(jìn)行了量化；Zak等研究了綜合緩沖區(qū)對(duì)農(nóng)業(yè)徑流氮磷去除的影響認(rèn)為，綜合緩沖區(qū)是一種有價(jià)值的改良干緩沖帶，能減輕農(nóng)田高養(yǎng)分負(fù)荷對(duì)水環(huán)境的不利影響。目前，國內(nèi)流域內(nèi)水沙沿程分析和氮磷時(shí)空變化分析的研究主要集中在黃河流域和其他湖泊河流，且對(duì)于含沙量與養(yǎng)分空間分布的相關(guān)性研究較少。

雅礱江流域面積約13.6×10km，位于青藏高原東部，流域內(nèi)地形地勢(shì)變化懸殊。安寧河發(fā)源于四川省冕寧縣北部，是雅礱江最大的支流，其所在區(qū)域?qū)儆诤庸鹊孛?，以寬谷為主，水環(huán)境情況復(fù)雜。安寧河谷內(nèi)人口眾多，是涼山彝族自治州最重要的農(nóng)業(yè)區(qū)和核心區(qū)域，人類活動(dòng)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了很大影響。隨著安寧河谷內(nèi)城市化進(jìn)程的不斷加快，其工農(nóng)業(yè)活動(dòng)也逐漸頻繁，導(dǎo)致流域內(nèi)部水體、水質(zhì)特征隨之產(chǎn)生顯著變化，進(jìn)而使得雅礱江—安寧河并流段泥沙含量、氮磷元素含量產(chǎn)生明顯的空間變化特征。并列于牦牛山水平最小距離18 km處的雅礱江并流段，工農(nóng)業(yè)進(jìn)程也逐步推進(jìn)，空間水平距離較小區(qū)域內(nèi)氣候、地質(zhì)、地形特征等應(yīng)無顯著差異，但實(shí)際情況顯示，安寧河與雅礱江并流段的水文泥沙情勢(shì)及養(yǎng)分特征分布截然不同。針對(duì)雅礱江—安寧河并流段水沙及養(yǎng)分空間分布及其變化特征對(duì)人類活動(dòng)的響應(yīng)機(jī)制尚未展開研究。

鑒于此，本研究以雅礱江—安寧河并流段為研究對(duì)象，通過對(duì)河流樣品現(xiàn)場收集和試驗(yàn)測(cè)定，結(jié)合泥沙及水文特點(diǎn)，分析雅礱江—安寧河并流段水體含沙量、氮磷等指標(biāo)的空間分布特征，從人類活動(dòng)對(duì)泥沙含量、氮磷元素含量作用的角度，探討影響雅礱江—安寧河并流段泥沙及養(yǎng)分空間分布差異的主要因素，以期為雅礱江—安寧河并流段河流水資源的綜合治理提出科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

雅礱江發(fā)源于巴顏喀拉山南麓，于攀枝花市匯入金沙江，干流全長1 571 km，其中棉沙鎮(zhèn)至桐子林站段(101°51′—101°85′E，26°43′—28°20′N)與其最大支流安寧河并行南下。研究區(qū)海拔987.5～1 437.5 m，氣候?qū)倌蟻啛釒О敫珊导撅L(fēng)氣候，多年平均氣溫20.3 ℃。流域主要土壤類型為草地、耕地、水域、沼澤，主要有常綠林、灌木林、落葉林等植被。

安寧河位于四川省西昌市境內(nèi)(101°51′—102°48′E，26°38′—28°53′N)，是雅礱江的最大支流，發(fā)源于冕寧縣東小相嶺記牌山，流經(jīng)冕寧、西昌、德昌3個(gè)縣市，于米易縣得石鎮(zhèn)(鹽邊縣桐子林水電站)匯入雅礱江，流域面積11 150 km，干流長度約為303 km，海拔992～4 750 m，屬于典型羽狀水系。安寧河流域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)季候，年均氣溫16～17 ℃，年降水量在1 000 mm以上，多年平均流量為41.5 m/s(安寧河水文站)，是四川西南部多沙河流，多年平均含沙量為1.41 kg/m，而雅礱江干流含沙量較少。

1.2 斷面設(shè)置及樣品采集

綜合考慮研究區(qū)水文特征，結(jié)合城鎮(zhèn)分布和河道特征等因素，在雅礱江—安寧河并流段依次從上游至下游沿河段(各河段分別為雅礱江棉沙鎮(zhèn)至金沙鎮(zhèn)段，雅礱江金沙鎮(zhèn)至桐子林站段，雅礱江桐子林站至下游段，安寧河老堡子至安寧河大橋段，安寧河大橋至桐子林站段，安寧河桐子林站至下游段)選取棉沙鎮(zhèn)、金河鎮(zhèn)、桐子林(雅礱江)段、老堡子、安寧河大橋和桐子林(安寧河)段共6個(gè)采樣斷面(圖1)進(jìn)行取樣。沿每一斷面橫向從左至右設(shè)置3條垂線，每條垂線沿?cái)嗝婵v向從上至下設(shè)置3個(gè)采樣點(diǎn)，共9個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)取3個(gè)重復(fù)樣。用深水采樣器進(jìn)行分層采集水樣。

圖1 雅礱江-安寧河并流段監(jiān)測(cè)斷面

于2020年10月對(duì)雅礱江—安寧河并流段進(jìn)行樣品采集，采樣斷面坐標(biāo)見表1。每個(gè)斷面分別選取表層、中層和底層，每層取左、中、右3個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行采樣，每個(gè)斷面共9個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)采取水樣1 000 mL，裝入采樣瓶中密封并帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。將水樣靜置24 h，提取上層清液進(jìn)行水體養(yǎng)分分析，并對(duì)下層泥沙進(jìn)行烘干、稱重、記錄數(shù)據(jù)。

1.3 樣品檢測(cè)及測(cè)定

水樣靜置24 h后，濾去上層清液，放入烘箱，在105 ℃條件下，烘干24 h以上，得到單位體積渾水內(nèi)所含干沙的質(zhì)量即含沙量，計(jì)算公式為：

=-=-·=-(-)

(1)

(2)

(3)

(4)

式中：為清水密度(kg/m)，本文中為1.0×10kg/m；為標(biāo)準(zhǔn)泥沙比重(kg/m)，為2.65×10kg/m；為水沙混合樣品體積(cm)；為沙體積(cm)。

表1 水樣采樣斷面坐標(biāo)

為進(jìn)一步分析雅礱江—安寧河并流段水體中總氮(TN)、總磷(TP)濃度空間分布的差異，對(duì)水樣品進(jìn)行了總氮、總磷檢測(cè)。TN、TP采用分光光度法檢測(cè)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0和Excel 2019軟件進(jìn)行整理、統(tǒng)計(jì)和分析，采用Excel 2019和Origin 9.1軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 水文特征差異性分析

2.1.1 雅礱江—安寧河并流段環(huán)境參數(shù) 雅礱江—安寧河并流段的環(huán)境參數(shù)見表2。沿河流“上游—中游—下游”縱向梯度，同一時(shí)段內(nèi)雅礱江的流速、水深、氣溫均無明顯相關(guān)變化；安寧河從上游至下游流速、水深和氣溫均呈上升趨勢(shì)。

表2 雅礱江-安寧河并流段監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)

2.1.2 泥沙空間分布特征 2020年10月4—8日雅礱江—安寧河并流段從上游至下游6個(gè)斷面處含沙量情況見表3。將棉沙鎮(zhèn)至桐子林站段各河段分別記為雅礱江并流段上、中、下游，老堡子至桐子林站段各河段分別記為安寧河上、中、下游。雅礱江并流段含沙量從上游至下游逐漸增加，安寧河中游含沙量最大，下游次之，上游含沙量最小。安寧河總體含沙量遠(yuǎn)大于雅礱江并流段，其中上游差異較小，中下游差異較大。安寧河中下游含沙量處于較高水平，且顯著大于雅礱江并流段中下游的含沙量，安寧河中游含沙量最大，約為上游的15倍，下游含沙量約為上游的9倍。由此可見，2條河流含沙量均呈現(xiàn)出中下游大于上游的趨勢(shì)。

表3 雅礱江-安寧河并流段含沙量分布 單位：kg/m3

雅礱江—安寧河并流段含沙量呈現(xiàn)上述沿程變化規(guī)律。一方面，由于河道特征引起的水流條件不同而導(dǎo)致含沙量不同，雅礱江河谷呈“V”形，岸坡穩(wěn)定，河道下切至巖層，河床已基本抵達(dá)侵蝕基準(zhǔn)面，且兩岸多為堅(jiān)硬巖石，整個(gè)河段含沙量較低；而安寧河河谷呈“U”形，岸坡穩(wěn)定性較差，兩岸多為土壤層，河床位于侵蝕基準(zhǔn)面以上，受沖刷較嚴(yán)重，且在中游河段出現(xiàn)明顯淤積，為下游提供了泥沙來源，導(dǎo)致安寧河中、下游含沙量較高；另一方面，人類活動(dòng)如工農(nóng)業(yè)發(fā)展、城鎮(zhèn)分布等人為因素的不同導(dǎo)致不同河流含沙量呈現(xiàn)顯著差異，雅礱江棉沙鎮(zhèn)至桐子林站段人口密度較小，人類活動(dòng)不頻繁，對(duì)自然環(huán)境擾動(dòng)較少，植被覆蓋較高，蓄水保土能力較強(qiáng)，而安寧河老堡子至桐子林站段人口密度較大，農(nóng)業(yè)耕作活動(dòng)頻繁，城鎮(zhèn)化較高，人類對(duì)自然環(huán)境的擾動(dòng)較大，植被覆蓋相對(duì)較低，土壤侵蝕嚴(yán)重，安寧河流域含沙量顯著高于雅礱江并流段?？梢姡匀灰蛩嘏c人類活動(dòng)共同作用的不同影響會(huì)導(dǎo)致區(qū)域不同河流的含沙量呈現(xiàn)不同的沿程變化趨勢(shì)。

具體到各河段，雅礱江并流段上、中、下游最大含沙量分別為平均含沙量的2.0，1.5，2.5倍，而同時(shí)期安寧河上、中、下游的最大含沙量則為平均含沙量的5.0，2.4，3.6倍?？芍?，雅礱江由于含沙量較小，所以各測(cè)點(diǎn)含沙量波動(dòng)不大，而安寧河含沙量約為雅礱江并流段含沙量的5～14倍，其數(shù)值相對(duì)較大，各測(cè)點(diǎn)含沙量波動(dòng)也較大。

2.1.3 河流泥沙斷面均勻性 河流的泥沙斷面均勻性能反映其水沙條件、流速、流態(tài)、植被覆蓋、人類活動(dòng)等因素對(duì)河流泥沙的影響。本文從斷面垂向和橫向2個(gè)方面來分析雅礱江—安寧河并流段的泥沙斷面均勻性。

由圖2可知，雅礱江并流段與安寧河存在顯著差異。雅礱江斷面垂向表、中、底層含沙量均遠(yuǎn)小于安寧河，雅礱江泥沙斷面分層現(xiàn)象不明顯，中層和底層含沙量略大于表層，安寧河具有非常明顯的泥沙斷面分層現(xiàn)象，上、中、下游含沙量均呈現(xiàn)出底層>表層>中層的規(guī)律，其中下游各層泥沙分布差異最大，其極差為0.21 kg/m，中游次之，其極差為0.13 kg/m，上游最小，其極差為0.035 kg/m。2條河流在泥沙斷面分層現(xiàn)象上呈現(xiàn)如此大的差異，究其原因是雅礱江并流段植被覆蓋度較高，河岸蓄水保土能力較好，兩側(cè)山體多為堅(jiān)硬巖石，泥沙源較少，河水沖刷作用趨于平衡。因此，即使在雅礱江河谷呈“V”形且下切較深，水流流速較大的情況下，由于水體含沙量總體居于極低水平，其斷面含沙量仍未表現(xiàn)出明顯的分層現(xiàn)象。安寧河上游河岸多為紫色土和水稻土，有一定的侵蝕現(xiàn)象，但河道縱比降較小，水流流速小于雅礱江并流段，所以泥沙斷面分層情況與雅礱江并流段上游接近，不甚明顯。但安寧河中下游由于河谷呈“U”形，兩側(cè)河岸多為寬谷，有沖積錐、洪積扇及河流階地，河槽寬而淺，河中有沙洲、心灘，水流分散，岸坡不穩(wěn)，因此，在中游流速大于雅礱江并流段，下游流速與雅礱江并流段下游流速接近的情況下，其泥沙斷面分層現(xiàn)象均較為顯著。

圖2 觀察期內(nèi)雅礱江-安寧河并流段主要控制斷面上垂向和橫向含沙量

由圖2可知，雅礱江并流段上、中、下游及安寧河上游均表現(xiàn)出相同的典型右側(cè)分布現(xiàn)象，即中泓<左垂線<右垂線，雅礱江并流段上、中、下游右垂線含沙量分別為中泓的220%，160.6%，147.6%。雅礱江并流段上、中、下游的監(jiān)測(cè)斷面均處在順直河道區(qū)域，各斷面左垂線、中泓、右垂線水流流速、挾沙能力及沖淤情況均無顯著差異，但在實(shí)地觀測(cè)中，右岸仍存有少量薄層土壤，而左岸為堅(jiān)硬巖石，使得右岸泥沙源大于左岸，泥沙隨徑流匯入河道，右垂線含沙量明顯大于中泓及左垂線。安寧河上游右垂線含沙量為中泓的123.3%，可能是安寧河上游測(cè)量斷面所處位置為一河流彎道處，轉(zhuǎn)彎角度約45°，右側(cè)為凹岸，水流流速較大，挾沙能力較強(qiáng)，右垂線懸移質(zhì)含量最大。

安寧河中下游含沙量斷面橫向分布特征與上游及雅礱江并流段相反，為典型左側(cè)分布現(xiàn)象，即中泓<右垂線<左垂線。由于安寧河自中游至下游，干流左岸人口分布密集，耕地面積較大，土壤侵蝕嚴(yán)重。安寧河中下游沿程接納自左岸匯入的支流數(shù)量大于自右岸匯入的支流數(shù)量，且自左岸匯入的支流如孫水河、海河等沿岸多為河谷平原，受人類活動(dòng)影響較大，泥沙含量較大，而自右岸匯入的支流如茨達(dá)河屬于高山峽谷型河流，與雅礱江相似，其含沙量較小。因此，安寧河中下游泥沙斷面橫向分布才會(huì)呈現(xiàn)出明顯的左側(cè)分布現(xiàn)象。

綜上，雅礱江并流段為高山峽谷型，受人類活動(dòng)影響較小，而安寧河為平原河谷型，受人類活動(dòng)影響較大，侵蝕嚴(yán)重，無論是斷面垂向還是斷面橫向，雅礱江并流段泥沙斷面均勻性均優(yōu)于安寧河。

此外，從河流斷面含沙量的標(biāo)準(zhǔn)差(表4)來看，雅礱江并流段的標(biāo)準(zhǔn)差總體上小于安寧河，其各斷面含沙量分布的離散程度小于安寧河，進(jìn)一步說明雅礱江并流段泥沙斷面均勻性較好，而安寧河泥沙斷面均勻性較差。原因是雅礱江并流段河道兩岸為堅(jiān)硬巖體，受雨水沖刷與河水沖刷效應(yīng)較小，水體受下泄水流“攪動(dòng)”“干擾”作用小，各測(cè)點(diǎn)與各垂線間差異也較小。安寧河各測(cè)段可明顯觀察到泥沙垂向分層和橫向側(cè)向分布的特征，下游為河谷城鎮(zhèn)，屬人群高度集中區(qū)域，且多分布沖刷平原與江心洲，河水受人類影響、河水自然下泄、沖刷作用較大，因此，安寧河含沙量在各測(cè)點(diǎn)與垂線間差異顯著。河流泥沙斷面均勻性總體變化特征為沿縱向梯度下游大于上游、斷面垂向底層大于表層、斷面橫向沿岸大于中泓。

表4 觀察期內(nèi)雅礱江-安寧河并流段斷面含沙量標(biāo)準(zhǔn)差

2.2 雅礱江-安寧河并流段TN、TP濃度分布特征

2.2.1 雅礱江-安寧河并流段TN、TP空間分布 由圖3可知，雅礱江并流段從上游至下游斷面垂向TN、TP濃度極差分別為0.408，0.049 mg/L，平均濃度分別為1.109，0.102 mg/L，安寧河從上游至下游斷面垂向TN、TP濃度極差分別為0.845，0.035 mg/L，平均濃度分別為3.124，0.228 mg/L。

雅礱江并流段TN、TP濃度均呈現(xiàn)明顯的垂向分層現(xiàn)象，上中下游TN濃度均表現(xiàn)為底層>表層>中層。TP則表現(xiàn)為表層、中層、底層濃度依次增大的趨勢(shì)。安寧河TN、TP濃度總體也呈現(xiàn)出一定的垂向分層現(xiàn)象，上下游TN表現(xiàn)為表層、中層、底層濃度依次增大的趨勢(shì)，中游TN濃度表現(xiàn)為底層>表層>中層，上中下游TP濃度表現(xiàn)為底層>表層>中層。

雅礱江并流段與安寧河的TN、TP濃度在斷面垂向上呈現(xiàn)出不同的分層現(xiàn)象，說明2個(gè)流域的TN、TP垂向分布有所差異。首先，安寧河全流域TN、TP濃度均顯著大于雅礱江并流段，說明人類的生產(chǎn)生活排放了大量的N和P，并隨著徑流匯入河道。其次，2個(gè)流域的TN濃度垂向分布與TP呈現(xiàn)截然相反的趨勢(shì)，說明這2個(gè)流域N和P的使用程度不同，雅礱江并流段人煙稀少，水體養(yǎng)分情況接近于天然，即底層N、P濃度大于表層和中層，這是由于水體養(yǎng)分隨著水深及沉積物深度的增加而增加。安寧河沿岸工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，城鎮(zhèn)化程度高，雖然N和P濃度的總體趨勢(shì)是隨水深及沉積物深度的增加而增加，但在中游斷面表層TN濃度大于中層，是由于該斷面位于城市中心，接收城市徑流、工農(nóng)業(yè)廢水及生活污水較多，其表層TN濃度反而大于中層。

由圖3可知，雅礱江并流段從上游至下游斷面橫向TN、TP濃度極差分別為0.433，0.006 mg/L，平均濃度分別為1.060，0.086 mg/L；安寧河從上游至下游斷面橫向TN、TP濃度極差分別為0.965，0.058 mg/L，平均濃度分別為2.735，0.221 mg/L。

雅礱江并流段TN、TP濃度均呈現(xiàn)明顯的側(cè)向分布現(xiàn)象，雅礱江并流段上中下游的TN、上中游TP均表現(xiàn)為右垂線>左垂線>中泓，而雅礱江并流段下游則表現(xiàn)為左垂線>右垂線>中泓。安寧河全段TN、TP濃度側(cè)向分布也呈現(xiàn)相同規(guī)律，即全流域TN和上中游TP濃度均為右垂線最大，左垂線居中，中泓最小，但下游TP濃度情況相反，左垂線大于右垂線。

養(yǎng)分的橫向分布方面，雅礱江并流段與安寧河TN、TP濃度分布呈現(xiàn)相同規(guī)律，且與水體含沙量的橫向分布規(guī)律基本一致?？梢姡鳛檩d體，徑流與河流泥沙的橫向分布規(guī)律能直接影響水體養(yǎng)分的橫向分布特征。

綜上，雅礱江并流段TN、TP濃度在斷面垂向和斷面橫向分布上波動(dòng)較為平穩(wěn)，沿程變化不大，主要是因?yàn)樯絽^(qū)水體的自凈能力及上游布設(shè)的二灘水利工程對(duì)磷素的吸附作用較顯著。而安寧河由于地處平原河谷，耕地面積遠(yuǎn)大于雅礱江并流段，周圍人類活動(dòng)頻繁，氮素、磷素排放較多，其TN、TP濃度在斷面垂向和斷面橫向分布上波動(dòng)劇烈，沿程變化較大。

圖3 雅礱江-安寧河并流段水體TN、TP濃度斷面垂向-橫向分布

2.2.2 雅礱江、安寧河及其他河流TN、TP濃度變化范圍 據(jù)實(shí)際測(cè)量資料統(tǒng)計(jì)，雅礱江并流段TN和TP濃度變化范圍分別為0.512～1.638，0.021～0.164 mg/L，平均濃度分別為0.828，0.093 mg/L。安寧河從上游至下游TN和TP濃度分別為0.629～3.638，0.136～0.473 mg/L，平均濃度分別為2.035，0.204 mg/L。安寧河TN濃度遠(yuǎn)超過地表水Ⅲ類水質(zhì)濃度限值。

雅礱江—安寧河并流段的TN、TP濃度變化范圍與國內(nèi)其他主要河流情況基本相似。韓谞等對(duì)黃河氮磷負(fù)荷時(shí)空分布的研究表明，黃河干流從源區(qū)至河口養(yǎng)分濃度整體呈逐漸上升的趨勢(shì)，TN、TP濃度變化范圍分別為0～6，0～2 mg/L。楊盼等對(duì)長江干流氮、磷濃度變化趨勢(shì)的分析表明，在長江干流中沿程TP濃度變化為0.10～0.14 mg/L，且各斷面TP濃度都較高，呈沿程上升趨勢(shì)，受人類活動(dòng)影響較大。雅礱江并流段TN濃度明顯低于黃河與長江干流，而TP濃度遠(yuǎn)低于黃河，與長江干流接近，安寧河TN濃度低于黃河，與長江干流接近，而TP濃度低于黃河又高于長江干流。

2.2.3 水體含沙量與TN、TP濃度的關(guān)系 泥沙是水體中污染物的主要載體之一，絕大多數(shù)污染物在水體中的輸移與泥沙運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。因此，分析TN、TP濃度與含沙量關(guān)系對(duì)于揭示泥沙對(duì)水環(huán)境的影響及水環(huán)境對(duì)泥沙作用的響應(yīng)機(jī)制具有重要意義。

由圖4可知，雅礱江—安寧河并流段TN、TP濃度均隨含沙量的增大而增大，且TN的增大幅度明顯大于TP。雅礱江各斷面TN、TP濃度均與含沙量呈線性正相關(guān)，且斷面橫向的擬合度明顯大于斷面垂向，斷面橫向TN、TP回歸方程的決定系數(shù)分別為0.879 7和0.541 1，表明TN與含沙量的相關(guān)性高于TP。安寧河各斷面除斷面橫向的TP外,其余均與含沙量呈正相關(guān)，與雅礱江相反，安寧河斷面垂向擬合度大于斷面橫向。斷面垂向TN、TP回歸方程的決定系數(shù)分別為0.633 3和0.643 1，TP與含沙量的相關(guān)性略高于TN。水體中的TN、TP等養(yǎng)分濃度的變化是多種因素共同作用的結(jié)果，雅礱江—安寧河并流段TN、TP濃度與含沙量關(guān)系的差異主要是人類活動(dòng)造成的，雅礱江從上游至下游未存在頻繁農(nóng)業(yè)活動(dòng)與人類活動(dòng)，其含沙量雖逐漸增大但TN、TP濃度呈現(xiàn)較穩(wěn)定的波動(dòng)，而在安寧河流域中—下游河段含沙量大量增加，TN、TP濃度呈大幅度增加趨勢(shì)，中下游城鎮(zhèn)生活污染大，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高度發(fā)展，受養(yǎng)分污染干擾更大。

圖4 雅礱江-安寧河并流段斷面TN、TP濃度與含沙量的關(guān)系

3 討 論

本研究中，在縱向上，同一河流含沙量沿程逐漸增加；在橫向上，支流泥沙變化強(qiáng)度大于干流泥沙變化強(qiáng)度。雅礱江—安寧河并流段河道比降較大區(qū)域水流流速快，這與何灼倫的研究結(jié)果相似。河流泥沙的產(chǎn)生與輸移受河勢(shì)變化、水流流速等影響，在不同河段，斷面泥沙的垂向和橫向分布均有所不同。黎錚模擬了不同水動(dòng)力條件下的泥沙濃度垂向分布情況得出，懸沙濃度隨水體深度增大而增大，這與本研究結(jié)論相吻合。

受上游水庫影響，雅礱江并流段TN在水中的滯留程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于TP，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的累積效應(yīng)與滯留作用，使得下游TN、TP濃度大于上游，且在徑流中TN、TP濃度主要受水土流失作用。雅礱江—安寧河并流段TN濃度與含沙量呈正相關(guān)關(guān)系，而TP濃度與含沙量無顯著相關(guān)性，這進(jìn)一步驗(yàn)證了張麗萍等的研究結(jié)果。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)是流域水土流失、氮磷養(yǎng)分差異的主要原因，采取保護(hù)性耕作措施、實(shí)施水土保持工程等，能有效減少泥沙和氮磷等養(yǎng)分進(jìn)入地表水體。

不同流域水沙及養(yǎng)分空間分異的影響因素主要包括自然作用下的水土流失與人類活動(dòng)導(dǎo)致的養(yǎng)分輸出。已有研究表明，流域總磷時(shí)空變化呈沿程規(guī)律與斷面差異性。在此基礎(chǔ)上，本研究還發(fā)現(xiàn)，流域水體含沙量及TN也呈現(xiàn)相同規(guī)律。此外，在河流流動(dòng)過程中，人類活動(dòng)帶來的“城鎮(zhèn)—農(nóng)業(yè)”點(diǎn)面污染使河流氮磷濃度呈現(xiàn)出顯著的空間差異性，外部污染物的匯入會(huì)導(dǎo)致下游氮磷濃度高于上游，在空間分布上，垂向—縱向氮磷濃度分布情況較相似，氮磷沿干流流向向下游呈不斷上升趨勢(shì)，支流氮磷污染較為嚴(yán)重，且對(duì)干流養(yǎng)分濃度產(chǎn)生影響，這與周曉雯等關(guān)于山區(qū)河流氮磷時(shí)空分布研究結(jié)果一致。說明雅礱江并流段受人類活動(dòng)干擾較小，氮磷含量相對(duì)較低，而安寧河地理位置靠近山區(qū)而又屬人類活動(dòng)頻繁區(qū)域，中游為全河段最發(fā)達(dá)地區(qū)，區(qū)域內(nèi)河流氮磷主要來源于城市污水、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染，下游地區(qū)不僅農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)且近年來工業(yè)、礦業(yè)及城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速，因此，河流氮磷濃度主要受人類活動(dòng)造成的工農(nóng)業(yè)面源污染影響。

本研究以雅礱江—安寧河并流段為例，初步探討了水沙及養(yǎng)分空間差異的主要因素，以6個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析，未進(jìn)行更復(fù)雜的長時(shí)段、多斷面的監(jiān)測(cè)。在后續(xù)研究中，可延長監(jiān)測(cè)時(shí)長，增加時(shí)間序列上水體泥沙及養(yǎng)分的動(dòng)態(tài)變化，并增加采樣斷面數(shù)，以期進(jìn)一步分析雅礱江流域水沙及養(yǎng)分的時(shí)空分布特征。

4 結(jié) 論

(1)安寧河含沙量整體上遠(yuǎn)大于雅礱江并流段，2條河流含沙量均呈中下游大于上游，總體沿程增加的趨勢(shì)。在泥沙斷面分布方面，垂向上雅礱江分層現(xiàn)象不明顯，安寧河分層現(xiàn)象明顯，全流域均表現(xiàn)為含沙量底層>表層>中層；橫向上雅礱江表現(xiàn)為右側(cè)分布，安寧河除上游為右側(cè)分布外，中下游均為左側(cè)分布。此外，雅礱江并流段泥沙斷面均勻性優(yōu)于安寧河。

(2)雅礱江并流段TN和TP濃度整體均顯著小于安寧河流域。在養(yǎng)分?jǐn)嗝娣植挤矫妫瓜蛏涎诺a江及安寧河底層TN濃度均大于表層和中層。雅礱江TP濃度為隨水深增大而增大，安寧河TP濃度中層最小，底層最大。橫向上2條河流的TN及上中游TP濃度均為中泓最小，右垂線最大，二者的下游TP濃度則為中泓最小，左垂線最大。

(3)雅礱江并流段TN、TP濃度與含沙量呈線性正相關(guān)，斷面橫向擬合度優(yōu)于斷面垂向，且TN與含沙量的相關(guān)性高于TP；安寧河則是斷面垂向擬合度優(yōu)于斷面橫向，TP與含沙量的相關(guān)性高于TN。