泥沙的各粒徑級別與遼河下游沉積的關系分析

摘要：以有關水文站年系列資料為基礎，運用統計學方法，確定了不同粒徑組泥沙對遼河流域下游沉積的影響

關鍵詞：不同粒徑組 泥沙沉積 遼河中下游

0 引言

河流輸沙粒徑特征對河流下游泥沙沉積特征有重大影響。河流下游的沉積特征，不僅與上中游的來沙量有關，而且與來沙的粒徑構成有密切關系。錢寧的研究指出了不同粒徑組泥沙的排沙比，分析闡述了大于0.10mm粒徑、0.05~0.10mm粒徑、0.025~0.05粒徑以及小于0.025mm粒徑泥沙在黃河下游河道的沉積規律。這一思路對于解決遼河下游泥沙的淤積問題同樣具有重要意義。

1 研究方法

為了詳細研究遼河上中游不同粒徑級別來沙量與下游淤積關系，本文利用了遼河干流福德店站、通江口站、鐵嶺站、平安堡站、遼中站及遼河下游支流柳河新民站1988～2005年間的年輸沙量和年徑流量資料（新民站資料為1988年～2003年間）。這些資料均來自上述水文站。

按下式確定遼河中下游各河段泥沙年沉積量：河段沉積量=∑河段輸入沙量－∑河段輸出沙量

例：平安堡-遼中河段沉積量=平安堡站輸沙量+柳河新民站輸沙量－遼中站輸沙量

計算出平安堡站-遼中站河段之間5個泥沙粒徑等級的年沉積量a.>0.10mm；b.>0.05mm；c.>0.025mm；d.>0.01mm；e.>0.007mm，再統計全沙的年沉積量，獲得6項資料。按泥沙粒徑等級分別計算出前面6項的上有來沙量，分析創建出5個粒徑級別及全沙的年沉積量與對應項的上游來沙量的關系。

2 分析與結果

根據上述公式確定了各粒徑沉積量之后，運用統計學方法，將沉積河段各粒徑泥沙沉積量與上游來沙量相聯系，建立經驗統計關系，繪成6個粒徑組別平安堡-遼中河段的年沖淤量與各組別的輸入沙量的關系圖（見圖1），對相關系數的顯著性進行了檢驗，結果表明，相關關系是顯著的（見表1）。

圖1表明，各條回歸線與直線Dep=0分別有一交匯點，與此交匯點相對應的來沙量，令下游沉積量等于零。因此此交匯點可作為泥沙沉積臨界點，此處命名為泥沙沉積-輸移的臨界點，和它相應的來沙量為臨界來沙量。當上游來沙量大于臨界來沙量時，河道中的泥沙呈現為沉積，亦泥沙淤積量增加；當來沙量小于臨界來沙量時，河道中的泥沙呈現為被沖刷狀態，亦泥沙沉積量減小。令上式左端為零，可求解得到與泥沙沉積-輸移臨界點相呼應的來沙量為：

利用此方法可解出每t上游輸沙的沉積量及與泥沙沉積-輸移相呼應的來沙臨界值，將各求解一一列入表1。

圖4 從存沉積到輸移的來沙臨界值與泥沙各粒徑級別的關系圖

圖1中各圖表明了從全沙中逐一除去相對較細的一個泥沙粒徑級別后所得出的結論。逐一對6個沉積-來沙量關系圖比較可以分析出隨著上游來沙的逐漸變細，下游河床中的泥沙沉積量將對應以怎樣的變化方式。通過上述的研究分析歸納出下面的結論：

第一，遼河上游來沙量與下游泥沙沉積量的關系密切。選擇的泥沙顆粒粒徑級別越粗，平安堡站-遼中測站間年沉積量和遼河上游的年來沙量關系數呈增大趨勢。

第二，從圖3可得，選擇的泥沙顆粒粒徑級別越粗，則每噸來沙量的變化所導致的沉積量也將呈增大趨勢。全沙、>0.007毫米和>0.01毫米三組較細粒徑級別的泥沙，沉積量和輸沙量的相關性較小，因此沉積量-來沙量回歸關系式中得出來的每噸來沙量的變動帶來的沉積量的改變只是粗略估計，不是精確論證。

第三，從圖4可知，選擇的泥沙顆粒粒徑級別越粗則遼河下游河床泥沙從沉積到輸移的臨界值呈變小趨勢。表1也表明，只有>0.10mm泥沙的年來沙量小于0.402×108t時，遼河下游河床中>0.10mm泥沙才不會沉積；只有>0.05mm泥沙的年來沙量小于1.616×108t時，遼河下游河床中>0.05mm泥沙才不會沉積；只有>0.025mm泥沙的年來沙量小于3.197×108t時，遼河下游河道中>0.025mm的泥沙不會沉積；只有>0.01mm泥沙的年來沙量小于4.848×108t時，遼河下游河床中>0.01mm的泥沙才不會沉積；只有>0.007mm泥沙的年來沙量小于5.543×108t時，遼河下游河床中>0.007mm的泥沙才不會沉積；只有全沙年來沙量小于7.860×108t時，遼河下游河床的泥沙才不會沉積?？傻贸鼋Y論，進入遼河下游的泥沙顆粒越粗，對河床造成的淤積程度越大。

參考文獻：

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