臧格庄水文站悬移质输沙变化规律分析

江龙，刘芠升，徐媛媛

臧格庄水文站悬移质输沙变化规律分析

江龙，刘芠升，徐媛媛

（烟台市水文局，山东烟台264001）

臧格庄水文站是门楼水库入库控制站，悬移质含沙量较高。本文采用分段线性相关分析方法对臧格庄水文站悬移质输沙变化规律及影响要素进行分析，揭示了清洋河流域水沙之间的内在联系，并对该流域水资源开发利用、水土保持综合治理奠定了基础。

清洋河流域；悬移质；输沙；趋势分析

臧格庄水文站位于清洋河流域大沽夹河西支流，栖霞市臧家庄镇臧家庄村，断面以上流域面积458 km2，流域长度30.5 km，流域平均宽度15.0 km。干流长度28.7 km，干流平均坡度4.33‰。上游20 km处，1961年兴建庵里中型水库一座，下游约28 km处，有大型门楼水库。

臧格庄水文站流域降水年内分配不均匀，多年平均降雨量为667.6 mm，年最大降水量为1 177.7 mm，年最小降水量为344.0 mm，极值比3.4。臧格庄站多年平均径流量为0.733亿m3，多年平均输沙量为6.14万t，多年平均含沙量为0.706 kg/m3，多年平均输沙模数为134 t/km2。汛期6～9四个月平均径流深占全年的80%。

臧格庄水文站属于为胶东半岛区域代表站，门楼水库的入库站，测验精度为三类站，亦为中央报汛站。悬移质输沙率测验断面位于基本水尺断面90 m处，采用固定垂线0.6一点法取样，全断面混合法是臧格庄水文站计算断面平均含沙量的方法，通过单断关系推求断沙，结合流量资料推算不同时期的输沙量及特征值。

1 悬移质输沙量与时间的关系

1.1 流量决定悬移质的年内分配规律

臧格庄水文站的悬移质输沙量年内分配与流量密切相关，清洋河是典型的北方山溪性河流，非洪水不具备携带泥沙的能力。月平均悬移质输沙率与月平均流量相关系数为0.90，二者密切相关。汛期悬移质输沙量占年总量的97.3%，同期径流量占年总量的76.2%。经计算，年内月输沙量和月径流量的变差系数分别为1.91和1.17。综合比较，可见臧格庄站悬移质输沙量与径流量在年内相关性强，变化趋势一致，但年内输沙量分配的不均匀性更大。

1.2 悬移质年际变化规律

据臧格庄水文站实测资料计算统计，系列1960—2015年，多年平均悬移质输沙量为6.14万t，最大值为34.1万t，最小值为0，年际变化很大，主要由河流特性及降雨情况决定。年输沙量从1985年起有相比年径流量有大幅减少的趋势。

图1 臧格庄站逐年累加年输沙量、年径流量示意图

将臧格庄站年输沙量、年径流量站按时间轴逐年累加，分析累加值的变化趋势。由图1可看出，臧格庄站1960—2015年径流量累加曲线近似单一线并且斜率基本保持不变，表明年际间径流量波动正常；年输沙量累加曲线前段与年径流量累加曲线相似。在1985年后发生转折，并且后段曲线斜率变小，由此可说明臧格庄站年输沙量在1985年后出现减小趋势。

2 水量与输沙量关系分析计算

2.1 分析

臧格庄站水沙逐年变化趋势在1985年后有显著差异，多年径流量变化不大并趋势稳定，多年输沙量则逐年降低。因此，以1985年作为分界线将水沙序列划分为两段，绘制相关线。将1960—1984年做为前段，1985—2015年做为后段。

通过分析水沙相关线显示，前后两段相关线数据点分别分布在两条相关线周围，两段相关线数据点有交叉重叠部分。前段相关线相关系数为0.87，相关性密切；后段相关线数据点分布密集，相关系数为0.54，相关性中等且斜率明显小于前段。由此可以得出，臧格庄水文站输沙量与水量之间在1985年前具有较密切的关系，1985年之后相关性降低。

2.2 计算

从1985年起，臧格庄站年输沙量稳定减小少，并与水量线性正相关。利用建立的相关关系计算年输沙量，得到：Ws=W×12.3-0.03。在计算后段的多年平均年输沙量为7.58万t，而实际多年平均年输沙量为2.43万t，相对减少67.9%。

由于臧格庄水文站6~9月悬移质输沙量占全年输沙量的97.3%，选取汛期径流量相当的1965、1973、2007、2011年共计4年的年输沙量（如表1），在汛期径流量相当的条件下，1973年、2007年、2011年相比当年还原计算的年输沙量分别有相应减少，特别是2011年减少百分比高达90.5%。

表1 相关年份输沙量变化值

3 变化影响要素分析

3.1 水利工程影响

臧格庄水文站上游共建有中型水库庵里水库1座、小型水库8座，其中中型水库的建成时间为1960年。此外，在1999—2005年期间，共陆续兴建拦河闸坝22座。上游水利工程对输沙量有一定程度的削减作用，尤其是臧格庄上游主河道兴建的阶梯式拦河闸对年输沙量的变化影响最为显著。

3.2 水土保持工作

清洋河为栖霞市域内最大河流，经松山街办、臧格庄镇、栖霞开发区，至福山区与外夹河合流入海。上世纪90年代左右臧格庄站附近及其沿河两侧约占整个面积的30%开始种植农作物和果树，沿河两岸种植林带护岸，植被覆盖较好，有效控制了水土流失。

3.3 河道采砂影响

上世纪末开始，臧格庄水文站上游的清洋河河床被连续高强度的开采。河道采砂对行洪与堤防、桥梁及航运安全造成严重影响由于河床采砂，导致河床形成一个个深坑，地形凹凸不平，使洪水携沙状态发生改变，河道悬移质量减少。

3.4 农业用水影响

与河道采砂对输沙量的影响成因不同，结果相同，由于连续干旱年份，沿河两岸的果农，在拦河闸坝前挖深坑抽水灌溉，洪水来时造成臧格庄站输沙量减少。

4 结语

能够影响河流携带泥沙的因素很多，水流与泥沙内在的相关关系是直接因素。水流携带者泥沙运动，河床又由泥沙组成，两者之间的泥沙经常发生交换，因此需要认识泥沙的特性、来源、数量、及其时空变化，以便兴利除害，为进一步加强清洋河水资源开发利用、水土保持综合治理等奠定基础。

[1]黄振平.水文统计学[M].河海大学出版社，2003.

[2]丁晶，邓育仁.随机水文学[M].成都科技大学出版社，1988.

[3]黄河流域水文年鉴[M].1960-2015.

（责任编辑 迟明春）

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1009-6159（2017）-09-0046-02

2017-07-04

江龙（1986—），男，助理工程师