饒河流域水資源綜合利用開發(fā)和水生態(tài)維護(hù)建議
關(guān)鍵詞
饒河流域；水沙特征；突變分析；趨勢(shì)分析
徑流量是描述河流特征重要和常用的指標(biāo)，純水設(shè)備徑流量大小取決于氣象條件、流域特征，并受人類活動(dòng)影響。輸沙量則是河流重要水文特征之一，反映流域土壤侵蝕強(qiáng)度、水土流 失 等 情 況［１－３］。為 生 產(chǎn)、生活的需要，近２０年我國許多河流新建起了不少水利樞紐、發(fā)展了不少灌區(qū)，這對(duì)河流泥沙沖淤變化造成了較大影響。因此分析河流水沙變化是辨識(shí)人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境干擾的重要途徑之一。
鄱陽湖流域懸移質(zhì)輸沙量的跳躍特征與流域內(nèi)水庫建設(shè)、森林植被的變化密切相關(guān)［４］。近幾 十 年來，鄱陽湖流域水沙均發(fā)生了不同水平的變化，水庫等水利工程與水土堅(jiān)持工程對(duì)其有著深刻的影響，環(huán)境變化下鄱陽湖流域水沙變化規(guī)律也成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。對(duì)于鄱陽湖流域水沙變化，國學(xué)者已開展過不少研究。如，早期的郭鵬、陳曉玲等［５］基于鄱陽湖流域３個(gè)水文站１９５５－２００１年的水沙數(shù)據(jù)，采用滑動(dòng)平均 法、Ｓｐｅａｒｍａｎ秩 次 相 關(guān) 檢 驗(yàn)、線 性 回歸檢驗(yàn)等方法，對(duì)鄱陽湖出湖輸沙量，贛江、信江水沙總體變化趨勢(shì)進(jìn)行了分析。而后齊述華、熊夢(mèng)雅等［６］利用鄱陽湖流域水文控制站１９５０－２０１０年水文資料，系統(tǒng) 全 面 分 析 鄱 陽 湖 出、入 湖 泥 沙 特征，對(duì)鄱陽湖泥沙收支平衡進(jìn)行了分析，并揭示了長(zhǎng)江與鄱陽湖之間的水動(dòng)力關(guān)系。還有研究者總結(jié)了鄱陽湖湖區(qū)、贛江、信江等流域的水沙變化規(guī)律，同時(shí)分析了其變化原因［７－２２］。鄱陽湖流域上述研究大多是針對(duì)鄱陽湖湖區(qū)或贛江、信江，現(xiàn)有研究基本未將饒河流域作為重點(diǎn)研究。
饒河是鄱陽湖流域五河水系之一，饒河水沙 變化特征對(duì)入湖水 沙 通 量 起 著 重 要 作 用。自建 國 以來，隨著饒河流域 及 下 游 湖 區(qū) 經(jīng) 濟(jì) 社 會(huì) 快 速 發(fā) 展、人口增長(zhǎng) 和 城 市 化 水 平 提 高，經(jīng) 濟(jì) 社 會(huì) 對(duì) 水 資源綜合利 用與 水 生 態(tài) 環(huán) 境 保 護(hù) 要 求 越 來 越 高。因此，對(duì)饒 河 流 域 水 沙 變 化 特 征 進(jìn) 行 研 究 很 有 意義。本文利用饒河 流 域 干支 流 控 制 站 水 沙 觀 測(cè) 資料，采用傳 統(tǒng) 統(tǒng) 計(jì) 方 法，分 析 流 域 水 沙 趨 勢(shì) 性、跳躍性、周期 性 特 征，以 期 掌 握 水土堅(jiān)持工程和水利工程影響下流域徑流泥沙的演變規(guī)律，旨在為流域水資源綜合開發(fā)利用和水生態(tài)環(huán)境維護(hù)提供一定的科學(xué)參考。
1研究區(qū)概況
饒河為鄱陽湖水系五大河流之一，位于江西省東北部，位于東經(jīng)１１６°３０′－１１８°１３′，北緯２８°３４′－３０°０２′之 間，流 域 面 積２１２７２ｋｍ2流 域 西 鄰 鄱 陽湖，北倚五龍山脈和白際山脈與安徽省青弋江毗鄰，南靠懷玉山脈與信江相鄰，東毗浙江省錢塘江。饒河由信江東大河、樂 安 河、昌 江 來 水 匯 合 而 成（圖１）饒河主流樂安河發(fā)源于戇、皖邊界的五龍山脈，自東北向西南流，流經(jīng)婺源、樂平、萬年等市區(qū)（縣）至蔡家灣于左岸樂安村有信江東大河注入，過樂安村向西北流，至姚公渡與昌江會(huì)合后稱饒河。二江會(huì)合后，繞鄱陽縣城注入鄱陽湖。樂安河流域面積８５４６ｋｍ2主流全長(zhǎng)２７９ｋｍ；昌江流域面積６７５４ｋｍ2主流全長(zhǎng)２５４ｋｍ；匯合口以下流域面積３７９ｋｍ2
饒河流域?qū)俑睙釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，春夏秋冬四季分明，氣候濕潤，雨量豐沛。流域內(nèi)多年平均降雨量為１７６８．５ｍｍ，降水量地區(qū)分布基本趨勢(shì)是樂安河略高于昌江，上游又稍大于下游。流域多年平均氣溫１７．５ ℃，多年平均蒸發(fā)量１４２６．１ｍｍ。
2數(shù)據(jù)來源與研究方法
饒河（以鄱陽鎮(zhèn)段為控制斷面）來水由信江東大河、樂安河、昌江、區(qū)間來水組成。由虎山、渡峰坑站按面積比擬可得到樂安河、昌江兩個(gè)流域徑流量、懸移質(zhì)輸沙量；區(qū)間流量及輸沙量可查水文等值線圖得到信江于八字嘴處分為東、西大河，純水設(shè)備將梅港站徑流按面積比移至八字嘴，并以東、西大河專用水文站實(shí)測(cè)分流比效果分配流量，由此可得到信江東大河徑流量，而東大河懸移質(zhì)輸沙量可按其徑流量占比分配得到本文選取信江東大河站、昌江的渡峰坑站、樂安河的虎山站為代表站，對(duì)１９５２－２０１４年共計(jì)６３年的逐日平均流量、逐日平均輸沙率數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，以此分析饒河流域水文時(shí)間序列變化的趨勢(shì)與規(guī)律。本次分析所用水文數(shù)據(jù)來源于江西省水文局，個(gè)別缺 測(cè) 泥 沙 年 份 數(shù) 據(jù)（缺 測(cè) 率 約４．８％）可由鄰近年份的流量－含沙量關(guān)系插補(bǔ)。
本文采用水文統(tǒng)計(jì)法［２３］分析饒河干支流天然徑流、輸沙量序列的年內(nèi)、年際變化特征與年際演變周期，并分析徑流量與輸沙量之間的關(guān)系及影響因素。
3結(jié)果分析
3.1水沙地區(qū)組成
饒河流域面積２１２７２ｋｍ2水沙主要來 源 于三條支流，從多年徑流量和泥沙組成量來看，饒河水沙來源以信江東大河 為 首，分 別 占３０．５％和３５．７％；樂安河次之，分別占３０．９％和２７．０％；昌江小，分別占１９．４％和１９．６％（表１）總體 上 饒 河 三 支 流水沙組成比例比較接近，多年平均徑流量與多年平均懸移質(zhì)輸沙量基本成正比。由渡峰坑、虎山、東大河三站實(shí)測(cè)泥沙資料分析得到流域泥沙推懸比均為１５％左右。
3.2水沙年內(nèi)變化
從饒河干流鄱陽鎮(zhèn)斷面以及三個(gè)支流控制水文站多年平均徑流量、輸沙量年內(nèi)的分配統(tǒng)計(jì)表中可以看出，饒河干 流３月－８月 汛 期 徑 流 量 為１８６．６億 ｍ3占 年 徑 流 量 ７９．８％，３月－８月 輸 沙 量占全年高達(dá)９３．９％；昌江、樂安河、東大河徑流和輸沙也都主要 集 中 ３月－８月，分 別 占 全 年 ７９．８％、８６．０％、８２．９％、７６．１％和９６．６％、９４．６％、９０．９％，饒河干支流６月的徑流量、輸沙量均達(dá)到大，分別占全年的１８．６％～２３．０％和３２．８～３６．６之間。對(duì)比表２成果，可以發(fā)現(xiàn)饒河干支流基本上豐、枯同步，其主要產(chǎn)流期也是主要產(chǎn)沙期。綜合表１饒河干支流水文站含沙量實(shí)測(cè)效果分析，可以得出饒河流域泥沙主要是由雨洪對(duì)流域內(nèi)表土的侵蝕發(fā)生，饒河屬少沙河流區(qū)。
3.3水沙年際變化
饒河流域干支流徑流量、輸沙量年際變化明顯（見表３）２０００－２００９年間徑流量、輸沙量比往常年份偏小較多，尤其是輸沙量，１９９８年大洪水后急劇減少，輸沙量比多年均值偏少５６．６％～６２．５％。各河流泥沙較大發(fā)生年份主要是１９５４年、１９７３、１９９５和１９９８年等典型大洪水年，見圖２）１９９８年是饒河干流及昌江輸沙量是近６０多年的峰值，而樂安河和東大河輸沙量峰值則分別出現(xiàn)在１９９５、１９７３年；饒河干支流年輸沙量均出現(xiàn)在２０００年后，為２００５或２００７年。從表４和圖２也可看出，饒河干支流水沙年際變化基本同步，標(biāo)明饒河流域由降水產(chǎn)生的徑流對(duì)輸沙量影響顯著，但各河流年輸沙量極值比在１７．７～４３．７之間，而年徑流量極值比僅在３．８～６．４之間，即輸沙量年際變化幅度比徑流量更大些。
繪制鄱陽鎮(zhèn)斷面徑流量、輸沙量差積曲線圖（見圖３）進(jìn)一步說明饒河流域徑流、產(chǎn)沙的連豐、連枯時(shí)段變化特征。饒河干流徑流、產(chǎn)沙年際變化基本同趨勢(shì)，連續(xù)２年以上豐或偏豐年有１９５２－１９５５，１９６９－１９７０，１９９２－１９９３年和１９９７－１９９９年４個(gè)豐水年組，連續(xù)時(shí)段長(zhǎng)２～４年；連續(xù)２年以上枯或偏枯年 有 １９５９－１９６５，１９７８－１９７９，１９８１－１９８２，１９８４－１９８６，１９９０－１９９１，２０００－２００１年和２００４－２００９年７個(gè)枯水年組，連續(xù)時(shí)段可長(zhǎng)達(dá)７年。因此饒河流域連續(xù)枯水年組的幾率大于連續(xù)豐水組的２９年的枯水年中連續(xù)枯水年出現(xiàn)２４年，連續(xù)枯水年出現(xiàn)的概率達(dá)８２．８％，易出 現(xiàn) 嚴(yán) 重 連 續(xù)干旱。饒 河干流徑流、輸沙差積曲線變化過程顯示該流域水文循環(huán)周期約為２０年。
饒河干流２０世紀(jì)９０年代降水量比多年均值多２１．２％，而輸沙量卻比多年平均值多４１．８％，標(biāo)明饒河流域２０世紀(jì)９０年代輸沙量較以往年份的大。饒河干流及支流昌江、東大河２０００年后與１９７０年前徑流量年相當(dāng)，但年輸沙量偏少２６．９％～５７．７％。
3.4水沙關(guān)系
流域水沙特性的純水設(shè)備系統(tǒng)變化一般可以通過水沙雙累積曲線斜率的變化表示進(jìn)去，將鄱陽鎮(zhèn)、渡峰坑、虎山和東大河水文站近６０年來的年徑流、年輸沙實(shí)測(cè)資料點(diǎn)繪出年徑流和輸沙的雙累積曲線（見圖４）可以看出：鄱陽鎮(zhèn)、渡峰坑、虎山站雙累積曲線總體變化趨勢(shì)基本一致，斜率到１９９８年有了輕微的減�。ㄏ驈搅鬏S偏轉(zhuǎn)）說明饒河支流中的昌江、樂安河徑流量、輸沙量年際豐、枯變化基本一致，且三河輸沙量從１９９８年開始有所減��；東大河站雙累計(jì)積曲線在１９９８年以前基 本 呈 一 條 直 線，１９９８年 以 后 斜 率明顯減小，說 明 饒 河 流 域 １９９８ 年 后 輸 沙 量 減 小 顯著；饒河干流１９９９－２０１４年１６年累積減少輸沙量１２１７．６萬ｔ，平均每年減少７６．１萬ｔ輸沙量。
徑流攜帶泥沙是河流系統(tǒng)的客觀現(xiàn)象，徑流量的大小是輸沙量變化的主要因素之一。近６０年饒河干流及其支流昌江、樂安河徑流量、輸沙量年際變化較大，但年徑流序列沒有顯著的趨勢(shì)和跳躍性，未來仍可能表示為較強(qiáng)的隨機(jī)性（這與張靜文等人研究結(jié)論基本一 致［２４］）而 信 江 東 大 河 輸 沙 量 呈 現(xiàn) 顯著的減少趨勢(shì)，跳躍點(diǎn)在１９９８年。
3.5徑流泥沙變化的影響因素分析
自然和人類活動(dòng)是影響流域水沙變化的兩個(gè)主要因素。自然因素主要為地形地貌、土壤和氣候等；人類活動(dòng)因素主要為修建水利樞紐蓄水?dāng)r沙、進(jìn)行河道整治、水土堅(jiān)持、取水采沙等。這些影響因素中，地形地貌、土壤因子相對(duì)穩(wěn)定［５］，對(duì)近幾十年來流域產(chǎn)水產(chǎn)沙的影響較小。
饒河流域１９５２－１９９８年水沙年際變化一致，豐水多沙、枯水少 沙 相 關(guān) 性 較 好。２０００年之前，人類活動(dòng)干擾較弱，徑流泥沙相關(guān)性良好，而后水沙的年際變化不甚一致，表示為同一徑流量條件下的輸沙量偏小。饒河流域植被蓋率較高，水土流失不甚嚴(yán)重，流失面積僅占流域面積的９％［２５］。近幾十年來，流域內(nèi)興建水利工程、進(jìn)行流域綜合整治等已改變了河流天然的水沙規(guī)律，徑流量與輸沙量的年際變化發(fā)生了明顯改變，如１９９８年以來，江西省對(duì)水土堅(jiān)持生態(tài)建設(shè)力度的加大、１９９８年界牌水利樞紐建成蓄水、２００５年信州水利樞紐的建成均對(duì)饒河水沙關(guān)系產(chǎn)生了一定影響。
4結(jié)論與討論
01昌江、樂安河、信江東大河是饒河的三大主要 支 流，三 支 流 水 沙 占 比 較 為 接 近，分 別 １９．４％～３０．９％和１９．６％～３５．７％之間。
02饒河流域徑流年內(nèi)分配極不均勻，汛期３－８月份來水占全年總量７９．８％，而輸沙量占比高達(dá)９３．９％，水沙關(guān)系呈現(xiàn)出“大水多沙，小水少沙”態(tài)勢(shì)，泥沙主要集中在主汛期，月大輸沙量與基本洪水對(duì)應(yīng)，懸移質(zhì)泥沙的輸移主要以較強(qiáng)的水流動(dòng)力為載體。
03饒河流域徑流量、輸沙量年際變化較大，純水設(shè)備干流年徑流量極值比為３．８，輸沙量極值比為２１．５，而支流中極值比大的昌江徑流量、輸沙量極值比可分別達(dá)到６．４和４３．９，饒河流域水文循環(huán)周期約為２０年。
04饒河流域徑流量不存在顯著的趨勢(shì)和跳躍性，未來徑流呈現(xiàn)隨機(jī)性。１９９８年以來，饒河流域年輸沙量總體呈下降趨勢(shì)，其主要原因是上游水利工程的修建、流域綜合治理及水土堅(jiān)持生態(tài)建設(shè)等，河道水質(zhì)清澈，大部分泥沙在庫內(nèi)淤積，下泄沙量變小，考慮到饒河流域興建水利工程、進(jìn)行水土流失治理等因素，預(yù)計(jì)未來流域輸沙量會(huì)進(jìn)一步減少。
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