阳霞河流域泥沙变化趋势及输沙量计算分析

图布新

(新疆水文实验站，新疆 乌鲁木齐 830000)



阳霞河流域泥沙变化趋势及输沙量计算分析

图布新

(新疆水文实验站，新疆 乌鲁木齐 830000)

阳霞河位于轮台县阳霞镇境内，发源于南天山支脉科克铁克山南坡。阳霞河流域悬移质泥沙主要来源于径流形成区，洪水泥沙导致阳霞河河床频繁变迁，对沿河水利工程构成极大的威胁。由于阳霞河流域无泥沙观测资料，迪那河水文站与阳霞河流域同属相同气候区，将其作为参证站，基于多年水文资料，对阳霞河泥沙来源和输沙量的年内分配、年际变化、径流量和输沙量关系以及泥沙形成原因及防治途径等方面水文特性进行分析。通过对阳霞河年悬移质输沙量的估算，借用流域输沙模数推求设计流域工程场址处的多年平均悬移质输沙量。估算出阳霞河引水枢纽断面处多年平均输沙量为89.63×104t，其多年平均年输沙总量为107.56×104t。

阳霞河流域；泥沙；变化趋势；计算分析

1 流域概况

阳霞河位于轮台县阳霞镇境内，发源于南天山支脉科克铁克山南坡。西与塔勒克河流域相连，南以塔里木河干流流域分界线为界，北面与和静县相邻。地理坐标处于东经84°15′～84°48′，北纬41°36′～42°27′之间。流域总的地势是北高南低。流域自北向南由山区、冲洪积扇和冲积平原组成，流域内最高点海拔高程为4 685 m。出山口后，分成一条大的支流和三条小的支流，60年代人为封堵了小支流的进水口，洪水全由一条大支流(现阳霞河)下泄。阳霞河引水枢纽处以上河流全长60.2 km，集水面积515.7 km2，是轮台县第二大河流，阳霞河发源海拔4 000～4 700 m，是属雨雪冰川混合补给的河流，阳霞河出山后，河道迅速扩展，河槽浅，水道不清晰，基本上无固定河床，洪水在戈壁滩上任意流动。

2 流域泥沙来源及影响因素分析

河流泥沙的多少反映了流域水土流失的严重程度和河流水质的物理特性，同时也是说明河川径流质量的一个方面。影响河流泥沙的主要因素是气候因素和下垫面因素。气候因素主要为流域的气温、降水、风力等，暴雨和风力是产生土壤侵蚀的动力。下垫面因素主要有土壤结构、植被、坡度等。河流的泥沙状况，不仅关系河流本身的发展演变，也反映了流域的环境特性、水土流失程度以及人类活动的影响。随着水利工程的增多，河流泥沙与水利工程的排沙处理问题是不可忽视的一个重要问题。

阳霞河流域悬移质泥沙主要来源于径流形成区，主汛期，大量的冰雪融水和暴雨洪水将大量的泥沙携运到平原区，均伴以高沙峰。洪水泥沙不仅导致了阳霞河河床的频繁变迁，而且对沿河水利工程构成了极大的威胁。

3 流域参证站特征分析

3.1 典型水文站的选取

阳霞河流域无泥沙观测资料，迪那河水文站与阳霞河流域同属相同气候区，将其作为参证站，选取1972年、1981～1993年14年实测悬移质泥沙资料进行迪那河悬移质泥沙特征的分析。迪那河水文站现有1972年、1981～1993年14年泥沙资料，其中1972年1～3月、1981年1～4月、1993年10～12月缺测。缺测月份1981年4月和1993年9月用多年平均值代替，其余缺测月份用4-9月含沙、输沙资料与年含沙、输沙资料相关推求有缺测月份资料的年含沙、输沙量。阳霞河无泥沙观测资料，本次泥沙分析由迪那河水文站泥沙资料推求。迪那河水文站多年平均含沙量为7.38 kg/m3，历年最大年平均含沙量18.2 kg/m3(1982年)，为多年平均含沙量的2.5倍，历年最大含沙量535 kg/m3，发生时间为1983年6月19日。迪那河水文站多年平均含沙量统计见表1。

表1 迪那河水文站实测含沙量统计表

3.2 输沙量计算分析

迪那河水文站的输沙量随着河流径流、含沙量的大小变化而变化。迪那河水文站1972、1981-1993年时段内平均年径流量为3.71×108m3，同步期平均年输沙量为280.6×104t，迪那河水文站实测悬移质输沙量统计见表2。

表2 迪那河水文站实测输沙量统计表

3.3 含沙量与输沙量年内变化

迪那河河流悬移质泥沙年内分配很不均匀，夏季气候干燥，加上地表岩石机械风化强烈，大量冰雪融水和局部暴雨洪水携带大量泥沙汇入河道，使得夏季输沙量高度集中，其输沙量占年输沙量的88.5%。连续四个月最大输沙量出现在5-8月，其输沙量占年输沙量的比重达95.2%。最大月平均含沙量、输沙量均出现在6月份，最小月平均含沙量、输沙量均出现在12月份。最大月平均含沙量、输沙量为最小月平均含沙量、输沙量的几百倍。最大月平均输沙量占年平均输沙量的37.7%，可见迪那河泥沙集中程度很高，输沙量年内分配表见表3。输沙量的年内集中程度见表4。

表3 迪那河水文站输沙量年内分配表 104 t

表4 迪那河水文站多年平均输沙量年内集中程度统计表

迪那河水文站含沙量年内变化亦不均匀，根据多年统计，迪那河水文站多年平均含沙量见表5。

3.4 含沙量与输沙量的年际变化

迪那河含沙量、输沙量的年际变化都较大，最大年平均含沙量与最小年平均含沙量的比值为5.4；最大年输沙量与最小年输沙量的比值为7.6。从Cv值来看，迪那河年含沙量的Cv值为0.51，年输沙量的Cv值为0.63，其值远大于径流的Cv值0.22，说明含沙量与输沙量的年际变化远大于径流的年际变化(表6)。

3.5 输沙模数

输沙模数是研究土壤侵蚀程度的重要指标，其大小主要由河流径流量的大小、流域坡度、植被覆盖率及地质条件所决定。迪那河输沙模数为1 738 t/km2，输沙模数较大，说明该区域侵蚀较为严重。输沙模数大的原因主要是流域坡降大，坡陡流急，产沙区低山带广布易侵蚀泥岩、沙岩，且植被差，造成单位面积上的产沙量大。

表5 迪那河水文站多年平均含沙量年内分配表 kg/m3

表6 迪那河含沙量、输沙量年际变化统计表

3.6 输沙总量

输沙总量为悬移质与推移质泥沙输沙量之和。迪那河水文站有14年实测悬移质泥沙资料，其多年平均悬移质输沙量为280.6×104t，由于缺少推移质泥沙资料，推移质输沙量估算较为困难，通常推移质输沙量采用悬移质输沙量乘经验系数推求。根据国内许多水文计算教科书提供的年推沙量与年悬沙量的比值β：平原河流，β=0.01～0.05；丘陵区河流，β=0.05～0.15；山区河流，β=0.15～0.30。迪那河为山区河流，根据使用条件与范围，计算采用β=0.25推求推移质输沙量。由此推得迪那河水文站年输沙总量为350.8×104t。

4 阳霞河泥沙计算结果

4.1 输沙量

对于阳霞河年悬移质输沙量的估算，借用参证站流域输沙模数推求设计流域工程场址处的多年平均悬移质输沙量。根据参证站多年平均输沙模数1 738 t/km2，估算出阳霞河引水枢纽断面处多年平均输沙量为89.63×104t。

4.2 输沙总量

根据国内水文计算提供的年推移质输沙量与年悬移质输沙量的比值β：平原河流取0.01～0.05；丘陵区河流取0.05～0.15；山区河流取0.15～0.30。阳霞河为山区河流，渠首河段河道坡降较大，植被稀疏、土质松散，不仅悬移质含沙量较大，实地查看，推移质泥沙也较大，根据流域实际情况阳霞河β取值0.20，阳霞河的多年平均推移质为17.93×104t，则其多年平均年输沙总量为107.56×104t。

5 结语

阳霞河流域悬移质泥沙主要来源于径流形成区，洪水泥沙导致阳霞河河床频繁变迁，对沿河水利工程构成极大的威胁。通过基于多年水文资料，对阳霞河泥沙来源和输沙量的年内分配、年际变化、径流量和输沙量关系以及泥沙形成原因及防治途径等方面水文特性进行分析。根据参证站多年平均输沙模数1 738 t/km2，计算出多年平均输沙量为89.63×104t。多年平均年输沙总量为107.56×104t。此计算值可供参考使用，建议在今后的工作中能设立水文监测站进行泥沙观测，以提高设计成果精度。

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2017-03-29

图布新(1989-)，女，新疆塔城人，助理工程师，主要从事水文与水资源方面工作。

P333.4

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1004-1184(2017)03-0250-02