历史不同时段大凌河流域泥沙变化规律研究分析

孙 阳

(辽宁省锦州水文局，辽宁 锦州 121000)

0 前 言

泥沙问题一直是中国河流治理和灾害防治中的难题，中国北方河流泥沙含量高，输沙量大，导致水土流失严重，土地贫瘠，生态环境的恶化，有自然因素，也有人为因素。1994年大凌河流域输入渤海的沙量仅为1962年的42.6%，同比，径流量却是1962年的1.4倍，2000年—2019年大凌河流域输入渤海的沙量更是急剧减少，径流量基本不变，通过分析大凌河流域泥沙变化过程分析，初步论述了影响全流域泥沙问题的几种因素，对科学治理多沙河流流域有一定的借鉴。

1 大凌河流域位置及地理情况

大凌河位于辽宁省西部，上游分南北两大源流，北源发源于河北省平泉县泉子沟,海拔1134m。南源发源于建昌县黑山北，海拔1153m，在喀左县两流相汇，河流经凌源、建昌、建平、喀左、朝阳、北票、阜新、义县、凌海等九县。左岸分别有第二牤牛河、老虎山河、牤牛河、西河汇入。最后出凌海市注入渤海，河长397km，流域位置在E118°54′—121°48′，N40°25′— 42°38′之间，流域总面积23549 km2，其中山地为17082 km2，丘陵为5260 km2，占22%，平原638 km2，占3%。流域内森林植被稀少。大凌河流域水系图，见图1。

图1 大凌河流域水系图

2 气候特征

流域属温带大陆季风性气候，主要气候特征是：四季分明，雨热同季，日照丰富，干燥多风，冬季受西伯利亚—蒙古高压干冷大陆气流控制，盛行北风和西北风，气温低，降水量少；夏季多受来自低纬度热带季风环流的暖湿气流影响，气温高，降雨量多，多年平均气温5℃-10℃。朝阳、锦州地区极端高温达40℃以上，最低气温达-40.0℃。多年平均降雨量在450-590mm，年内分配不均，多集中在6—9月，多年平均蒸发量为900-1200mm。

3 泥沙的来源及流域治理情况

大凌河是一条多沙河流，有第二黄河之称。泥沙来源以大凌河西支、大凌河主河道，以及第二牤牛河、老虎山河、牤牛河、西河等支流为主，流域土壤表面的侵蚀和各河的主河道冲刷导致水土流失。

自1980年以来，当地政府加大了流域的综合治理和合理的开发利用，使生态环境得以逐年改善，植被覆盖率不断提高，减少了河流泥沙，控制了水、土、肥的流失，1994年大凌河流域输入渤海的沙量仅为1962年的42.6%，同比径流量却是1962年的1.4倍。2017年大凌河流域输入渤海的沙量仅为2002年的13.6%，同比径流量却是2002年的1.9倍。经调查，国家在大凌河流域的整治上的投入起了重大的影响，当地政府针对大凌河的特点，总结过去小流域治理的先进经验，同时，为农村产业结构调整，创造出更好的经济效益，为植被恢复创造了良好的条件，流域的林草覆盖率由治理前的16.3%提高到60.9%。治理水土流失面积达1557.49 km2，实现直接经济效益57.89亿元，有效的控制了水土流失，通过调查总结，小流域治理开发采取了以下4种主要模式：

1)以经济林、果为主导产业的建设模式。

2)农、果结合型建设模式。

3)资源高效利用型建设模式。

4)农、林、水、牧、副综合发展建设模式。

这些模式为今后流域水土保持治理开发建设提供了借鉴。同时，封山育林，禁止乱砍乱伐，建设区域水土保持生态产业，走适应市场经济体制的水土保持生态建设与区域经济同步发展的新途径。形成了横贯辽西的产业开发带，有力地促进了大凌河流域农村经济的发展。

4 大凌河流域多年含沙量与输沙量变化及分析

4.1 含沙量

含沙量的大小,与流域表面植被和土壤性质有密切关系。本流域中近年出建凌水库站的含沙量较少外、其余各条河流的含沙量均较大[2]。叶百寿站以上多为沙壤土，植被稀疏，土壤侵蚀严重，每逢暴雨洪水，水土大量流失，多年平均含沙量为41.6 kg/m3，多年最大含沙量为78.6 kg/m3；其余各条河流多年平均含沙量在6.86-30.8 kg/m3之间。多年最大含沙量在22.3-63.0 kg/m3。通过对1956-1989年和1990年到2019年的系列比较分析，我们还可以看出，大凌河主流入海控制站凌海站，1989-2019年多年平均含沙量仅为1956-1989年的55.9%；西河的含沙量1990-2000仅是1956-1989系列的21.7%；上游的第二牤牛河以及老虎山河含沙量相比上升了186.2%、104.0%。其余各河含沙量均有下降，见表1。

表1 大凌河流域不同历史时段含沙量与输沙量比较表

4.2 输沙量与输沙模数

从输沙量来看，1956-2019年大凌河通过凌海控制断面的沙量累计达7.075亿t，年输沙量超过3000t的有7年，占总量的53.2%，达3.765亿t。最大年输沙量为凌海站1962年9750万t，见表2。

表2 凌海站较大径流量和输沙量统计表

1990-2019年多年平均输沙量较1956-1989年有所下降，变化最大的复兴堡站仅是1956-1989系列的16.9%。各河流多年平均输沙量在36.3-1769.5万t，1956年到2019年，大凌河流域的输沙漠数凌海站以上平均为768t/km2，多年平均输沙模数以牤牛河迷力营子站为最大，达到2022 t/km2，最小为大凌河南支的建凌水库站多年输沙模数仅为34 t/km2，见表3。

表3 大凌河流流域各站实测径流量含沙量与输沙量基本数据统计表

4.3 各主要河流代表站输沙率年内分配

河流输沙率年内分配与暴雨洪水相应。大凌河流域主要站输沙率多年平均年内分配，见表4。

表4 大凌河流域主要站输沙率多年平均年内分配

暴雨洪水是造成整个流域水土流失的主要原因，从表4可以看出6-9月，占全年沙率的96.2%-98.7 %。而枯水期的输沙率很小。

5 大凌河流域输沙量与径流的年际变化和流域治理情况

从大凌河流域控制站凌海站的实测输沙量系列分析1960-1969年、1970-1979年、1980-1989年、1990-2000年，1900-2010年，每10a的输沙总量和径流总量作以对比分析如下：20世纪60年代水量充沛，相对来说水土流失严重，20世纪70、80年代水土流失比以前有很大的好转，相比分别仅为4.8%和5.2%，差了将近20倍。20世纪90年代以来，植被生长和治理发挥了作用，泥沙可比量仅为20世纪60年代的3.7%、70年代的76.7%，水土流失得到了有效的控制。由于2000年以后，上游有白石水库建成蓄水，凌海站的流域泥沙代表性受到了影响。由于水库对泥沙的沉积作用，入海的泥沙量大量的减小，按可比量计算，仅是20世纪90年代的4.5%。一部分是水土保持工作发挥的作用继续加大，另一方面，就是水库的淤积原因，见表5。

表5 凌海站输沙量情况和径流对比分析表

6 大凌河流域主河道控制站颗粒级配

大凌河流域的含沙量的粒径组成基本上在0.8mm以下的范围内。粒径平均在0.015-0.120mm。上下游间的悬移质输沙的颗粒组成变化不大。

7 结 语

通过大凌河流域的一系列的实测泥沙数据的分析，我们可以得到这样的结论，河流泥沙是天然的产物，是水流特性中的一个重要要素，在北方多沙河流中，通过一系列流域的保护和治理措施，最大限度恢复被破坏的植被覆盖面积，既可以降低暴雨洪水对土壤下垫面的侵蚀，从而降低河流的含沙量和输沙量，有效地控制水、土、肥流失[3]。又可以保护好生态环境，使人与自然和谐共处，是一项长远的国策，合理的利用和开发自然资源，提高人们的经济收入水平，使流域的经济可持续健康的发展。