基于庄河流域水沙变化特性探析

2017-03-02刘丽君

黑龙江水利科技 2017年4期

关键词：沙里庄河输沙量

刘丽君

(辽宁省水文局，沈阳 110043)

基于庄河流域水沙变化特性探析

刘丽君

(辽宁省水文局，沈阳 110043)

庄河流域地处E122°29＇-123°48＇，N39°25＇-40°42＇，南临黄海，东北与英那河相邻，西北与蛤蜊河毗邻。该区地质构造复杂，地貌多样。由于新构造运动，即喜马拉雅山运动和燕山运动的作用，形成了多种多样的地貌状态。文章根据庄河流域上的沙里涂水文站观测资料，从水土流失、年降雨、年径流及泥沙等方面，对庄河流域的水沙变换特性进行了详尽分析，为该流域拟建水利工程提供了科学依据。

径流；水土流失；水土保持；降雨；泥沙特性

1 概述

庄河流域地处E122°29＇-123°48＇，N39°25＇-40°42＇，南临黄海，东北与英那河相邻，西北与蛤蜊河毗邻。沙里涂水文站是庄河上的控制站。庄河流域的四周有歇马山、帽盔山、黑石岚子山、猴石岭、老平顶山、桂云花山等。其中最高的山峰为海拔751.2m的桂云花山。山地环绕，构成了东北高、西南低、峰峦抵嶂的形似喇叭花地势[1]。

庄河在沙里涂水文站以上分东西两支，以东支为主，东支发源于蓉花山乡刁桥村猴石岭南麓，流经蓉花山、太平岭、沙里涂、庄河县至龙王庙注入黄海，流域面积762km2，河流长为55.2km。西支发源于长岭乡于屯村桂云花山东麓，河流长为33.3km，1958年建有朱家隈子水库一座。该流域地处暖温带，大陆季风气候区，受东南亚季风环流控制和影响。多年平均降水量858.9mm；多年平均径流量0.261亿m3;多年平均输沙量12.51万t。

年平均气温8.9℃，月平均气温以八月份最高为27℃，一月份最低为-7.9℃；极端最高气温35℃，极端最低气温-21℃。日照时数多年平均值为2542h。无霜期较长，多年平均无霜期为176d。气候基本特征是：温暖湿润、雨热同季、昼夜温差小、春旱少雨、光照充足。

该区地质构造复杂，地貌多样。由于新构造运动，即喜马拉雅山运动和燕山运动的作用，形成了多种多样的地貌状态。其地质构造属中朝准台地的胶辽台隆的台背斜一部分，现处于新构造运动间歇性缓慢抬升阶段。山体走向，由东北向西南延伸，构成低山骨干，海拔400m以上，山势陡峭，山峰耸立；海拔200-400m是起伏不平的丘陵漫岗地区，坡度一般在5°-15°之间，易于水土流失[4-6]。

2 社会经济情况

庄河沙里涂水文站以上有蓉花山、太平岭、平山、光明山、徐岭、仙人洞、长岭7个乡。

依据1988年调查资料，区内面积为576km2,其中耕地占29.9%，园地占7.4%，林地占44.4%，牧草地占0.1%，居民及工矿用地占7.3%，交通用地占0.7%，水域占3.9%，未利用面积占6.3%。根据1988年统计的资料，该区人口为11.3万人，其中农业人口为10.5万人。由于各年的人口变化情况未收集到，但从当地调查了解，农业人口有逐渐减少的趋势。

3 基本资料

沙里涂水文站地处E122°57＇，N39°46＇，集水面积576km2,河流长43.2km,河道比降2.27‰。自1957年6月1日建站至1988年以来计32a共出现3次1000m3/s以上流量，最大洪峰流量1450m3/s，最大流速为2.99m/s(1958年)均为流速仪实测流量，资料全，精度高。泥沙资料自1957年至2014年计58a资料，用积点法采样，用单-断关系法整编(系数1.0)，成果精度高。流域内自1951年至今，建有沙里涂、朱家隈子、德兴、向阳等四处雨量站，观测资料均为自记，精度高。

4 水土流失及水土保持状况

4.1 各时期水土流失面积及侵蚀程度

依据庄河县水土保持站2014年统计的资料，沙里涂站以上水土流失面积的变化是：建国初期为254.69km2,到1986年为337.38km2,增加了32.5%。占总面积的58.6%，其中极强侵蚀为28.22km2，占总面积的4.9%，强度侵蚀为67.96km2，占总面积的11.8%，中度侵蚀为128.97km2，占总面积的22.4%，轻度侵蚀为63.42km2，占总面积的11%，微度侵蚀为48.81km2，占总面积的8.5%，该区的水土流失是较严重的，北部山区水土流失更为突出。

4.2 水土流失成因分析

4.2.1 自然因素

该流域土壤由第四纪地层中的石英岩、花岗岩和砂岩等风化物所形成，棕壤土占80%以上。土层薄，黏着力差，抗风化能力很弱，受冻融氧化侵蚀后，不断解体，形成大量松散物质。这样的土壤，岩层都有利于水土流失。由于地形、地貌和地理位置的影响，本流域常受台风侵蚀；降雨集中在7、8、9月，经常发生洪水。建国前平均20a发生一次大洪水。建国后至1984年平均2a发生一次洪水。这也是水土流失的主要因素[7-9]。

4.2.2 人为因素

该区森林覆盖率由解放初期的41.6%，降到1986年的33.8%。其原因是：多年来森林受到乱砍滥伐，人为破坏植被现象较为严重。过去是“有山皆绿有水皆清”。而如今部分地方荒山裸露；河水污染。由于蚕场过度放养，不注意保护柞树，使柞树根系腐烂、甚至死亡，致使蚕场逐渐沙化。加之人口的不断增加，人们开荒种地、采石、筑路、开矿等。由于人们对水土流失的危害性不重视，水体保持采取了一些措施，也遭到了人为的破坏，破坏水土保持362处，达0.842km2,使水土流失有所加重。所以人为因素造成的水土流失，应引起高度重视。

4.3 水土流失危害

1)林地面积逐渐减少。建国初期林地面积240km2，1981年调查林地面积为190.8km2，使得一部分森林变成了荒山。

2)从资料上看，建国初期至1981年耕地面积有增加的趋势，而从1981年至1986年耕地逐渐减少，土壤肥力也在减弱。由于水土大量流失使山地棕壤土变成了沙石地[10]。

3)由于植被覆盖率的逐年降低，使得水资源减少，出现了一部分河流经常干涸或变成了季节河。

4)由于水土流失泥沙淤积破坏了水利工程、使其报废。

4.4 治理水土流失采取的措施

4.4.1 生物措施

自建国初期1981年，已治理水土流失面积68.23km2，占1981年水土流失面积的20.9%，其中造林12.97km2，种草5.67km2，坡耕地治理29.72km2，其他治理19.87km2。1982年-1986年治理水土流失面积68.85km2，占1986年水土流失面积的20.4%。其中造林27.14km2，种草1.14km2，坡耕地治理9.48km2，其他治理31.08km2。

4.4.2 工程措施

自建国初期1981年，修石谷坊6座，土石方367.2m3；塘坝2座、土石方1800m3；小河道治理长10913m、土石方105841m3。1982年-1986年，修石谷坊1528座、土石方16575m3，小河道治理长49072m，土石方168432m3。

4.4.3 小流域综合治理情况

该流域内共有汤家、歇马等8条小流域，流域面积为121.53km2。规划应治理面积为6942hm2，占小流域总面积的57.2%。从1982年至1988年末，已经治理汤家等5条小流域，完成治理面积344.5hm2(除白华、歇马、大顶山三条正在治理面积209.7hm2)，占规划治理面积49.6%。已完成土石方33.12万m3，占规划总土石方37.75万m3的87.7%。总投资71.66万元，(其中国家补助36.76万元；自筹34.90万元)，目前正在治理的有歇马等3条小流域，预计在1991年末完成。通过对小流域的治理，对该流域的水土保持有一定作用。

5 水文泥沙特性变化分

5.1 降水量年际变化分析

降水量资料的各特征值是流域内各雨量站的平均值。根据1957年至2014年的58a资料统计，沙里涂站以上流域多年平均降水量为858.9mm。在32a降水资料统计中，年雨量出现1000mm以上3次，900mm以上11次，800mm以上7次。即800以上雨量共21次，占总年数的65.6‰。最大年降雨1355.4mm(1964年)，最小年降水量532.0mm(1965年)，变差系数CV值为0.193，说明降水量年际变化不大。

降水量年内分配极不均匀，从中可以看出，在所统计的年份中，6-9月雨量约占全年雨量的70%以上，降水量多集中在7、8两月。由于东南亚季风环流影响和地形的台升作用，降水量在沙里涂站中上游的蓉花山(德兴)-长岭子一带较大，雨量比较充沛。

5.2 年径流变化分析

该流域多年平均流量为2.61亿m3，变差系数CV值0.396，径流年际变化是比较大的。如1964年年径流量5.633亿m3；1965年为0.743亿m3，其倍比为7.58。说明径流量比年降水量年际变化大。

径流量年内分配也极不均匀，从分析可知6-9月径流量一般占年径流量的60%以上，7、8两月占全年径流量的46.3%以上，尤其偏丰水年均在70%以上。从资料中可以看出，大约10a左右出现较大洪水。

5.3 年输沙量变化分析

根据历年泥沙资料统计分析，多年平均输沙量为12.41万t，年最大输沙量29.1万t(1962年)，年最小输沙量1.64万t(1972年)，极值比为1.76，变差系数为0.615,说明年际变化较大。

从典型年年内分配百分数中可以看出，7、8两月输沙量占全年输沙量63.3%-98.3%；6-9月输沙量占全年输沙量的86.3%-99.5%。上述情况说明，输沙量年际变化大，年内分配不均。一般说来6-9月泥沙所占的比重较大,基本上控制全年输沙量。从资料中可以看出20世纪60年代降水量稍大，70—80年代降水较小，而输沙量70年代明显偏小，80年代又稍有增大。该站输沙率变化规律也是符合大雨、大水、大沙的一般河川动力学规律的。

选择了沙里涂水文站1965年-1988年中的8a年资料编制表18并点绘了历年平均河底高程和历年最大30d降水量过程线(图略)。从中可以看出，70年代是逐渐淤积的，并且与降水量呈反向对应关系，即雨大冲刷，雨小淤积。另外，该河道比降为2.27‰，在山区河流比降是偏缓的，这也决定庄河沙里涂段基本属于淤积性河段。自1965年—1980年计16间淤积0.44m，属于正常的逐渐淤积。1980年-1985年在断面下楼(即桥下)大量取沙。使平均河底高程下降。1985年以后平均河底高程下降更快，是由于在断面上下游大面积取沙所造成的，并非自然冲刷[11-12]。

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