关于辽河干流河道冲淤量沿程变化规律探讨
2015-12-02陆思
陆思
(辽宁省锦州水文局,辽宁锦州121000)
辽河干流纵贯辽宁省的辽北康法丘陵区与下辽河平原区,流经铁岭、沈阳、鞍山、盘锦四个市。其河谷开阔,地势平坦,河道迂回曲折,河道比降小,泥沙淤积严重,是我省汇流时间最长、泄洪能力差的河流。辽河干流总面积19 574.21 km2水土流失总面积为3 027.86km2,占总面积的15.47%。
辽河干流从上至下分别有福德店、通江口、铁岭、马虎山、平安堡、辽中及六间房水文站,根据辽河干流其他部门断面实测资料,即1956~2013年资料系列对河道沿程淤积变化进行分析。
1 水沙量沿程变化
为反映辽河干流水文泥沙情况,选择水沙控制较好的福德店、铁岭、马虎山、平安堡、辽中和六间房站加以分析,说明辽河干流水沙沿程变化规律。辽河流域把口站为六间房水文站,控制面积136 460 km2,辽河支流较多,铁岭以上除东西辽河外,清河、柴河也是辽河上较大的支流;铁岭至六间房区间,主要有秀水河、养息牧河、柳河等右侧支流汇入。通过对辽河干流典型站不同年代多年平均径流量和输沙量沿程变化分析可以得出,径流量沿程变化的顺序为先增大后减小,说明辽河径流量沿程变化规律相对稳定。多年输沙量沿程变化特征与径流量变化特征基本一致,也呈现出先涨后落的态势。除70年代外,其他年代输沙量走势基本相同。70年代输沙量沿程变化特征与其他年代差异较大,辽中站含沙量异常增大,是受到了柳河输沙量陡增的影响。21世纪10年代径流量与80年代、90年代相似的情况下,输沙量明显降低,说明21世纪以来生态封育效果明显,对降低河道输沙量贡献突出。辽河流域水沙空间分布如表1所示。
表1 辽河流域水沙的空间分布
辽河流域水沙变化是同步的,在降雨量较大的年份,输沙量也比较大,反之输沙量较小。但是随着水土保持工程的全面开展,近年来在降雨量相近的年份,输沙量比2000年前大幅降低。无论丰水年还是枯水年,辽河流域2010年-2013年的输沙量距平差在-58% ~-91.5%之间,说明在相同降水量的年份下,2010-2013年间的输沙量远小于降水相近的年份。
2 河道冲淤量沿程变化规律(时间)
2.1 辽河流域河段典型断面冲淤变化
以2010-2013年断面平均面积和不同年代断面平均面积比较:辽河石佛寺上游控制站福德店断面资料和石佛寺下游控制站马虎山、辽中断面资料完整,福德店66-69年断面平均面积2 472 m2,70-79年年断面平均面积2 191 m2,80-89年断面平均面积2 226 m2,90-99年断面平均面积2 495 m2,2000-2009 年断面平均面积 2638 m2,2010-2013年断面平均面积2 588 m2。以2010-2013年断面平均面积和60年代、70年代、80年代、90年代、2000年代比较冲刷 5%、15% 、14%、4%、-2%。
马虎山64-69年断面平均面积2 859 m2,70-79年年断面平均面积2 872 m2,80~89年断面平均面积2 763 m2,90-99年断面平均面积2 787 m2,2000-2009年断面平均面积2 808 m2,2010-2013年断面平均面积3 023 m2。以2010-2013年断面平均面积和60年代、70年代、80年代、90年代、2000年代比较冲刷5%、5%、9%、8%、7%。
辽中(朱家房)67-69年断面平均面积7 452 m2,70~79年年断面平均面积7 101 m2,80-89年断面平均面积7 105 m2,辽中80-89年断面平均面积4 278 m2,90-99年断面平均面积4 159 m2,2000-2009年断面平均面积 4 290 m2,2010-2013年断面平均面积4 249 m2。以辽中(朱家房)1980-1989年断面平均面积和60年代、70年代比较冲刷-5%、0.06%。以辽中2010-2013年断面平均面积和80年代、90年代、2000年代比较冲刷-0.7%、2%、-1%。
以相邻年代断面平均面积比较:通过分析福德店年代断面平均面积70和60年代比,淤积;80和70年代比,冲刷;90和80年代比,冲刷;00和90年代比,冲刷;10和00年代比,淤积。马虎山年代断面平均面积70和60年代比,冲刷;80和70年代比,淤积;90和80年代比,冲刷;00和90年代比,冲刷;10和00年代比,冲刷。辽中(朱家房)年代断面平均面积70和年代60比,淤积;80和70年代比,冲刷。辽中断面90和80年代比,淤积;00和90年代比,冲刷;10和00年代比,淤积。
2.2 辽河流域输沙量变化特征
由辽河进入辽宁境内的把口站福德店年代平均输沙量演算到六间房站年代平均输沙量,70年代福德店站平均输沙量为62.3万t,加上支流(王宝庆和宝力镇)汇入合计平均输沙量为117.6万 t,70年代通江口站平均输沙量为203.9万t,福德店至通江口之间辽河干流平均产沙量为86.3万 t,80年代福德店站平均输沙量为 332.6万 t,加上支流(王宝庆和宝力镇)汇入合计平均输沙量为379.9万t,80年代通江口站平均输沙量为483.3万 t,福德店至通江口之间辽河干流平均产沙量为103.4万 t,90年代福德店站平均输沙量为949.2万t,加上支流(王宝庆和宝力镇)汇入合计平均输沙量为996.1万 t,90年代通江口站平均输沙量为1 081.3万t,福德店至通江口之间辽河干流平均产沙量为85.2万t,00年代福德店站平均输沙量为4.9万t,加上支流(王宝庆和宝力镇)汇入合计平均输沙量为32万t,00年代通江口站平均输沙量为14.4万 t,福德店至通江口之间辽河干流平均淤积量为17.6万t,2010-2013年代福德店站平均输沙量为49.7万 t,加上支流(王宝庆和宝力镇)汇入合计平均输沙量为117.4万t,2010-2013年代通江口站平均输沙量为84.9万t,福德店至通江口之间辽河干流平均淤积量为32.5万 t。
70年代通江口站平均输沙量为203.9万t,加上支流(开原和柴河)汇入合计平均输沙量为236.4万t,70年代铁岭站平均输沙量为275.5万t,通江口至铁岭之间辽河干流平均产沙量为39.1万t,80年代通江口平均输沙量为483.3万 t,加上支流(开原和柴河)汇入合计平均输沙量为505.8万t,80年代铁岭站平均输沙量为555.6万t,通江口至铁岭之间辽河干流平均产沙量为49.8万t,90年代通江口站平均输沙量为1081.3万t,加上支流(开原和柴河)汇入合计平均输沙量为1 203.3万t,90年代铁岭站平均输沙量为1 130.5万t,通江口至铁岭之间辽河干流平均淤积量为72.8万t,00年代通江口站平均输沙量为14.4万t,加上支流(开原和柴河)汇入合计平均输沙量为46.9万t,00年代铁岭站平均输沙量为37.1万t,通江口至铁岭之间辽河干流平均淤积量为9.8万t,2010-2013年代通江口站平均输沙量为84.9万t,加上支流(开原和柴河)汇入合计平均输沙量为164.5万 t,2010-2013年代铁岭站平均输沙量为198.5万t,通江口至铁岭之间辽河干流平均产沙量为34万t。
70年代铁岭站平均输沙量为275.5万t,加上支流(张家楼子)汇入合计平均输沙量为283.4万t,70年代马虎山站平均输沙量为269.8万t,铁岭至马虎山之间辽河干流平均淤积量为13.6万t,80年代铁岭平均输沙量为555.6万 t,加上支流(张家楼子)汇入合计平均输沙量为555.6万t,80年代马虎山站平均输沙量为461.7万t,铁岭至马虎山之间辽河干流平均淤积量为93.3万t,90年代铁岭站平均输沙量为1 130.3万t,加上支流(张家楼子)汇入合计平均输沙量为1 130.3万 t,90年代马虎山站平均输沙量为 831.2万 t,铁岭至马虎山之间辽河干流平均淤积量为299.1万t,00年代铁岭站平均输沙量为37.1万t,加上支流(张家楼子)汇入合计平均输沙量为37.1万t,00年代马虎山站平均输沙量为41.4万t,铁岭至马虎山之间辽河干流平均产沙量为4.3万 t,2010-2013年代铁岭站平均输沙量为198.5万t,加上支流(张家楼子)汇入合计平均输沙量为198.5万 t,2010-2013年代马虎山站平均输沙量为145.7万 t,铁岭至马虎山之间辽河干流平均淤积量为52.8万t。
80年代马虎山平均输沙量为461.7万t,加上支流(公主屯、小荒地和新民)汇入合计平均输沙量为782.9万t,80年代平安堡站平均输沙量为608.5万t,马虎山至平安堡之间辽河干流平均淤积量为174.4万t,90年代马虎山站平均输沙量为831.2万t,加上支流(公主屯、小荒地和新民)汇入合计平均输沙量为1 157.9万t,90年代平安堡站平均输沙量为819.4万t,马虎山至平安堡之间辽河干流平均淤积量为338.5万t,00年代马虎山站平均输沙量为41.4万 t,加上支流(公主屯、小荒地和新民)汇入合计平均输沙量为98.9万t,00年代平安堡站平均输沙量为85.6万t,马虎山至平安堡之间辽河干流平均产沙量为-13.3万t,2010-2013年代马虎山站平均输沙量为145.7万t,加上支流(公主屯、小荒地和新民)汇入合计平均输沙量为186.7万 t,2010-2013年代平安堡站平均输沙量为210.9万t,马虎山至平安堡之间辽河干流平均产沙量为24.2万t。
80年代平安堡站平均输沙量为608.5万 t,80年代辽中站平均输沙量为492.6万t,平安堡至辽中之间辽河干流平均淤积量为115.9万t,90年代平安堡站平均输沙量为819.4万t,90年代辽中站平均输沙量为736.1万 t,平安堡至辽中之间辽河干流平均淤积量为83.3万t,00年代平安堡站平均输沙量为85.6万t,00年代辽中站平均输沙量为58.5万t,平安堡至辽中之间辽河干流平均淤积量为27.1万 t,2010-2013年代平安堡站平均输沙量为210.9万 t,2010-2013年代辽中站平均输沙量为267.3万t,平安堡至辽中之间辽河干流平均产沙量为56.4万t。
80年代辽中站平均输沙量为492.6万t,80年代六间房站平均输沙量为652.3万t,辽中至六间房之间辽河干流平均产沙量为159.7万 t,90年代辽中站平均输沙量为736.1万t,90年代六间房站平均输沙量为676.1万 t,辽中至六间房之间辽河干流平均淤积量为60万t,00年代辽中站平均输沙量为58.5万t,00年代六间房站平均输沙量为78.4万 t,辽中至六间房之间辽河干流平均产沙量为19.9万t,2010-2013年代辽中站平均输沙量为267.3万t,2010-2013年代六间房站平均输沙量为324.8万t,辽中至六间房之间辽河干流平均产沙量为57.5万t。
3 河道冲淤量沿程变化规律(空间)
辽河下游区干流段从东、西辽河交汇处福德店开始(左侧为昌图县长发乡,右侧为沈阳市康平县山东屯乡),到盘锦入海口,全长 537.9 km,辽河在辽宁省境内流域总面积41 836 km2,其中辽河干流的流域面积37 927 km2,由左岸辽东山地丘陵区汇入辽河的招苏台河、亮子河、清河、中固河、柴河、汎河、等支流;沈阳市新城子区与新民市交界处的石佛寺是辽河干流从山区、丘陵区进入平原区的分界。右侧汇入辽河的支流秀水河、养息牧河、柳河等支流主要分布在石佛寺以下,从辽河流域输沙模数分析得出:辽河干流输沙模数50~200 t/km2,左岸支流招苏台河、清河输沙模数50~200 t/km2,柴河输沙模数200~500 t/km2,石佛寺以下右岸支流秀水河50~200 t/km2,养息牧河500~1 000 t/km2,柳河500~1 000 t/km2,而含沙量和输沙模数最大的是柳河,柳河支流白庙子水文站多年平均输沙模数为4 703 t/km2。
经辽河流域多年平均年降水分析可知,辽河流域年降水量的分布趋势是自东向西递减。辽河流域多年平均降雨量从东部的800 mm向西递减至450 mm,大部分地区多年平均降雨量在500~700 mm之间,招苏台河、清河、柴河多年平均降水600~800 mm,秀水河、养息牧河、柳河多年平均降水450~600 mm。
辽河流域多年径流深的区域分布趋势与年降水量的分布基本相应,但区域分布的不均匀性比降水量更严重。就辽河流域而言,依旧呈现出自动向西递减的态势,多年平均最大径流深出现在东部,为250 mm;最小多年平均径流深出现在西部地区,为50 mm;最大值为最小值的5倍,辽河流域大部分地区径流深在50~200 mm之间。
以上分析看出石佛寺以上是辽河洪水的主要来源,石佛寺以下是辽河泥沙的主要来源。
4 结论
经过水沙相关分析可知,辽河干流典型站径流输沙呈线性相关,关系相对稳定。尤其是10-13年的输沙量呈极显著减小,说明封育工程减沙效应突出。
通过对流域输沙量的分析发现辽河流域2010年-2013年的输沙量距平差在-58%~-91.5%之间;对辽河干流铁岭站和辽中站两个典型站相近年水沙关系进行了分析计算,分析表明2010-2013年间的输沙量较雨量相近年份的输沙量削减了80%以上,说明在相同降水量的年份下,2010-2013年间的输沙量远小于降水相近的年份。经过对各个典型站冲於量分析可知,不同年代冲淤基本是交替进行的,辽河干流整体是淤积的。