疏勒河泥沙演变规律及变化趋势浅析

(甘肃省酒泉水文水资源勘测局，甘肃 嘉峪关 735100)

1 疏勒河流域概况

疏勒河位于甘肃省河西走廊西端，是我国西北部河西走廊三大内陆河流之一。疏勒河位于疏勒南山与托来山之间，源于天竣县沙果林那穆吉木岭日阿吉尔峰。北西流至德令哈波罗沟附近，受野马山阻挡，折向北流，出青海入甘肃境。在青海省先后汇入的较大支流有乌兰沟，扎尔马格曲和查干布尔斯曲。西北向进入甘肃境内，流经肃北县的高山草地，穿大雪山—托来南山间峡谷，过昌马盆地。出昌马峡以前为上游(昌马堡至玉门市段，当地称昌马河)，水丰流急，出昌马峡至走廊平地为中游，向北分流于大坝冲积扇面，有十道沟河之名。经昌马、玉门、饮马农场后，折向西流，接纳榆林河、党河后，入敦煌市西北的哈拉湖，尾闾为间歇性河道、消没于新疆维吾尔自治区东部边境的盐沼之中。

图1 疏勒河上下游各站输沙量模比系数差积曲线图

2 疏勒河泥沙变化特征

疏勒河自上而下设有昌马堡、潘家庄两个水文监测站，本次泥沙特性分析采用1956-2016年61年系列，通过上下游相关性插补至同步期资料，对输沙量、输沙率、输沙模数等泥沙水文要素进行变化特征分析并与径流量进行相关性分析。点绘疏勒河上下游昌马堡站、潘家庄站输沙量模比系数差积曲线图，见图1，从图中可以看出，疏勒河泥沙上下游变化趋势基本一致，从1968年昌马大坝水利枢纽等涉水工程的修建及受人为因素干扰影响，上下游输沙量变化趋势不一致的程度越来越大，总的来说，1956-2016年间先后出现3个丰枯变化过程，其中最大的变化节点在1998年左右，初步判定疏勒河泥沙在这个时间段发生显著的由枯转丰的过程，发生跳跃性变化。

3 疏勒河泥沙年内分配规律

从表1可以看出，疏勒河非汛期1-4月及10-12月输沙量占比昌马堡站1.89%，潘家庄站9.56%；径流量占比昌马堡站25.12%，潘家庄站45.7%。汛期5-9月输沙量占比昌马堡站98.16%，潘家庄站91.94%；径流量占比昌马堡站74.88%，潘家庄站54.3%。说明疏勒河泥沙非汛期7个月泥沙很少，主要集中在汛期，伴随汛期洪水向下游输送，据《水文巡测规范》相关规定，可对疏勒河非汛期泥沙停测，采用汛期实测泥沙插补全年输沙量,可对水文站测验方式进行简化。疏勒河径流量受水量来源组成年内分配较均匀，汛期与非汛期径流量上游较下游占比发生较大变化，其原因主要为区间水利工程截畜、水库调度影响，使下游径流受基流地下水补给，非汛期径流量与汛期基本均等分配。

4 疏勒河泥沙年际变化规律

从表2可以看出，疏勒河上下游径流量相差较大，而输沙量相差不大，是因为泥沙主要集中于汛期洪水期间，而区间水利工程对非洪水径流引调调蓄利用率高，汛期洪水的调蓄、利用程度低。疏勒河输沙量两站Cv值为0.72和0.75，径流量Cv值为0.27和0.25，上下游代表站径流比3.7，泥沙比1.5，泥沙与径流量的上下游相关性较好，最大值发生年份基本一致，说明输沙量大的年份水量也一定是丰水年，而极值比输沙量差别较大，径流量差别小，说明泥沙主要受汛期暴雨过程影响，降水强度、降水历时等因素影响最为显著，区域内植被覆盖稀疏、土质松软，泥沙来源主要为强度大、雨量大的降水过程对下垫面的侵蚀、冲刷，易形成含沙量极高的洪水过程向下游输送。

5 疏勒河泥沙不同时段变化规律

采用距平分析法对疏勒河各年代泥沙变化进行分析，并点绘泥沙变化过程线及不同时段均值变化图，表3说明疏勒河泥沙上下游变化规律一致，昌马堡站与潘家庄站均为锯齿状的增长过程，1956-1996这40 a的时间疏勒河输沙量较稳定呈缓慢增长趋势，但在1997-2006这10 a间输沙量发生跳跃性增长，明显高于均值，这也与前文中的疏勒河输沙模数分析输沙量变化过程结果一致(见图2和图3)。

表1 疏勒河泥沙与径流量年内分配表

表2 疏勒河泥沙特征值及典型年输沙量统计表

图2 昌马堡站输沙量变化过程及不同时段均值变化过程图

分析原因主要为这个阶段是当地经济发展最迅速的时间段，也是人类活动对河道、上游祁连山生态环境影响最显著的时间段，河道采砂、水利工程施工、上游植被破坏等一系列的人类活动使地表裸土增加，暴雨洪水挟沙能力显著增大，水土流失等使祁连山区生态环境发生非常严重的破坏。随着当地对经济发展模式和观念的转变及国家对上游祁连山区生态环境治理强度的加大，近年来疏勒河流域水土保持效果显著，裸土面积得到有效控制，径流挟沙能力也在降低，但年输沙量仍高于多年均值，说明疏勒河输沙量还远未达到较好水平。

图3 潘家庄站输沙量变化过程及不同时段均值变化过程图

表3 疏勒河不同年代泥沙均值及距平分析表

6 疏勒河泥沙变化趋势分析

对疏勒河泥沙输沙量变化趋势进行分析，分别对昌马堡站和潘家庄站泥沙变化趋势进行回归分析并拟合趋势方程，见表3，采用坎德尔秩次相关法、斯波曼秩次相关法、线性趋势回归法进行显著性水平α=0.05的趋势性检验，两站的检验结果均为显著性增大，详细检验结果见表3。

7 疏勒河泥沙变化跳跃性分析

根据有序聚类分析法分析判断，疏勒河泥沙变化趋势跳跃性检验t检验结果为跳跃点前后均值差异显著，秩和检验结果为前后两样本来自不同总体，游程检验结果为前后两样本来自同一总体。其中昌马堡站跳跃前均值275.2×104t，跳跃后均值495.4×104t，跳跃量为220.2×104t，最可能的跳跃年份为为1998年，即1956至1998年为前一样本，1999至2016年为后一样本；潘家庄站跳跃前均值152.4×104t，跳跃后均值296.9×104t， 跳跃量为144.6×104t，最可能的跳跃年份为1995年，即1956至1995年为前一样本，1996至2016年为后一样本。具体分析结果见表5。

表4 疏勒河泥沙变化趋势检验统计表

表5 疏勒河泥沙变化趋势跳跃分析结果表

点绘疏勒河昌马堡站和潘家庄站输沙量双累积曲线，如图4，上下游昌马堡站和潘家庄站输沙量双累积曲线拟合较好，线性呈一直线，说明疏勒河上下游各站相关关系良好，但在1997-2006年区间内曲线点据发生间隔性变化，曲线呈断裂状，但上游昌马堡站和下游潘家庄站相关性较好，变化趋势一致。这主要是因为这个时间段内疏勒河输沙量相邻年份间出现较大幅度的变化，点据间隔年份为1995年、1998年，正是这几年间，疏勒河流域受人工干预影响最大的时间段，这也说明了疏勒河输沙量变化趋势发生跳跃性变化，印证了跳跃年份检验结果的合理性。

图4 昌马堡站输沙量累积值

8 结语

(1)通过绘制疏勒河泥沙上下游代表站模比数差积曲线、趋势过程线得出上下游代表站各出现三个不同程度的丰枯变化过程，且相关性较好，资料代表性较高。

(2)疏勒河泥沙年内分配汛期与非汛期差距显著，上下游代表站汛期占比91.9%～98.2%，泥沙绝大部分是通过汛期向下游输移；疏勒河径流量年内分配汛期与非汛期差距不显著，上下游代表站汛期占比54.3%～74.9%，说明径流与泥沙相关性不是很显著，疏勒河泥沙输移动力来源为集中在汛期的暴雨洪水，并与暴雨历时、暴雨强度等因素影响较大。

(3)疏勒河泥沙趋势性检验，疏勒河泥沙演变为显著性增大过程，疏勒河泥沙跳跃性检验，上下游代表站均在1995-1998年间发生跳跃性变化，这与当地大量修建梯级电站、水库及水利工程影响的年份相一致。

(4)疏勒河泥沙1996-2006年间显著高于多年均值，这个阶段也是当地经济发展最迅速的时间段，也是人类活动对河道、上游祁连山生态环境影响最显著的时间段，河道采砂、水利工程施工、上游植被破坏等一系列的人类活动使地表裸土增加，暴雨洪水挟沙能力显著增大，水土流失等使祁连山区生态环境发生非常严重的破坏，使经济发展与生态环境保护之间的矛盾异常突出。