貴州六沖河流域泥沙特性分析

劉冬梅，楊 周

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴陽 550002)

貴州六沖河流域泥沙特性分析

劉冬梅，楊 周

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴陽 550002)

隨河水運動和組成河床的松散固體顆粒，叫做泥沙。隨水流運動的泥沙，又稱固體徑流。河流泥沙是重要的水文現象之一。河流泥沙對于河流水情及河流的變遷有著重要的影響，防洪、航運、灌溉、發電、港口碼頭等水利工程的建設都必須考慮河流泥沙問題。文章主要以貴州六沖河流域為例，闡述了泥沙來源以及泥沙特性，對泥沙各項指標及特征進行了分析，最后做出結論。

貴州；六沖河；泥沙；特性；分析

0 引 言

六沖河流域水土流失嚴重。流域泥沙主要集中在5—10月，特別是5—8月占全年的90%左右。上游七星關站多年平均年徑流量和懸移質年輸沙量，分別為11.7億 m3和225萬 t，最大年輸沙量與最小年輸沙量的倍比為85。

至干流控制站洪家渡水文站，多年平均年徑流量達44.5億 m3，多年平均懸移質年輸沙量為630萬 t，最大年輸沙量與最小年輸沙量的倍比為10.1[1]。

1 六沖河流域概況

六沖河位于E104°20′～105°58′，N26°40′～27°35′，是烏江最大的一級支流，地處云南省鎮雄縣及貴州省畢節地區。河流發源于貴州省赫章縣可樂鄉，經高家院、赫章縣城、天橋伏流區、七星關水文站、納雍縣境后，進入梯子巖伏流，兩進兩出之后匯入洪家渡水庫，在化屋基匯入烏江干流。

干流全長268km，天然落差1293.5m，平均比降4.73‰，全流域面積10665km2。大于300km2的支流有11條。

六沖河西北部烏蒙山支脈與金沙江支流橫江分界，北部以大婁山脈與赤水河分水，地勢西高東低，由西北向東南傾斜，海拔為860～2840m，山高坡陡，河谷深切。

域內出露地層以二迭系、三迭系為主，全為石灰巖分布地區，巖溶較發育，溶洞、暗河、封閉式盆地、堰塞湖較多。干流河谷束放相間，除部分河段河谷開闊有河谷小盆地外，其余均為深切峪谷，沿河崩石林立，險灘櫛比，河床陡峻。

在上段七星關站水面寬約30～40m，至下段洪家渡站水面寬70～140m，平均水深 0.8m，一般年份洪、枯水位變幅約 12m[2]。

六沖河流域東西橫距約154km，南北縱距約90km，呈東西長、南北窄的長條形。山地占85%，丘陵占12%，平地僅占3%。流域植被較差、坡陡、水土流失嚴重、泥沙含量高，是烏江泥沙的主要來源之一。

流域屬北亞熱帶溫涼濕潤季風氣候，雨量較豐沛。域流多年平均年降水量為 992.0mm，降水主要集中在汛期5—10月(占全年的83%左右)。5—10月為汛期，多暴雨和陣雨，多年平均徑流量 48.7億 m3。

2 泥沙來源

六沖河流域泥沙是由水土流失造成的，泥沙來源主要有2個方面：

1)流域地表侵蝕。

2)河床沖刷。

河床沖刷又包括：河底沖刷和河岸沖刷。

本地區是以山地為主，丘陵、峽谷和少量壩地交錯分布的高原山區，溝谷切割密度和深度都比較大，地形極為破碎，山大坡陡，水流沖刷力強。巖石以碳酸巖為主，土層淺薄，透水性差，土質疏松，抗蝕能力很差。

本地區植被覆蓋特別差，破壞嚴重，為水土流失極強區，80年代以前由于人類對生態環境的破壞較少，因而侵蝕模數較低，20世紀80年代初期由于大規模的農業開發及經濟發展、加之政府及國民環保意識薄弱引起環境保護措施不力，出現了嚴重的水土流失，90年代初期由于生態保護意識的加強和水土保持措施的實施，含沙量明顯減小[3-5]。

3 泥沙特性

六沖河水文測驗工作始于20世紀50年代，進行泥沙觀測的僅有七星關站(F=2999km2)和洪家渡站(F=9456km2)。

洪家渡站有1958—2000年實測泥沙資料；七星關站有1972—1983年，2004年7月—2011年實測泥沙資料，建立本站實測同步水沙系列，通過相關分析插補延長得到1958—2011年泥沙資料。

兩站均無推移質實測資料。本流域推移質較少，參考其他流域的情況，六沖河推懸比取值20%[6]。

3.1 懸移質泥沙主要特征值

六沖河流域泥沙特性見表1。

整個烏江流域以洪家渡站、七星關站輸沙模數最大。與鴨池河站的輸沙量比大大超過水量比。主要原因在于六沖河植被較差，水土流失嚴重，尤其以七星關站以上流域更為嚴重。

從洪家渡站歷年輸沙量累積曲線來看，根據曲線轉折變化趨勢，可以按不同增長率變化情況總體上分為6個時段，即1970—1980、1980—1983、1983—1990、1990—1992、1992—1998、1998—2003年。由于1983—1998年的趨勢基本一致，增長率接近，故將其合并為一個時段考慮。從曲線中可以看出如下特點：

1)1970—1980年懸移質輸沙量累積曲線增長率基本穩定，無明顯突變現象，為880萬t/a。

2)1980—1983年出現明顯突變轉折，增長率增大到1053萬t/a。

3)1983—1998年再次趨于平穩，并且增長率減小且小于第一時段，為490萬t/a。

4)1998—2003年，再次出現大幅減小，達到230萬t/a，其值小于以前所有時段。

該站不同時段的總體變化趨勢是逐漸變小的。歷年六沖河輸沙量累積曲線見圖1。

圖1 歷年六沖河輸沙量累積曲線

3.2 泥沙的年內分配及年際變化

懸移質泥沙含量年內分配極不均勻，主要集中在汛期，其中5—9月輸沙量占全年的95%左右，特別是每年汛期開始的首場洪水含沙量一般均很高；枯期11、12至次年3、4月，河水清澈，含沙量甚微。

懸移質輸沙量年際變化較大，最大年輸沙量與最小年輸沙量的倍比七星關站為85，洪家渡站為10.1。

3.3 懸移質顆粒級配及礦物組成

懸移質泥沙顆粒級配見表2、表3。

表1 懸移質泥沙特性表 t·(km2)-1

表2 七量關站懸移質輸沙顆粒級配成果表

表3 洪家渡站懸移質輸沙顆粒級配成果表

七星關站級配年內變化的特點是流量越大，輸沙量越大，相應的顆粒級配越粗；懸移質顆粒以<0.062mm的粉土和黏土為主，其中，<0.004mm的黏土占23.4%；顆粒級配橫向變化不大。硬度較大的礦物成分占總沙重的百分比很少。

洪家渡站顆粒級配及礦物組成的特點為：泥沙顆粒很細，平均<0.025mm粒徑的沙重百分數占83.1%。硬度較大的礦物成分占總沙重的百分比也很少，如硬度較大的石英在0.05mm粒徑的重量百分比為10%～15%，鋯石在0.05mm粒徑的重量百分比<1%。

3.4 河床組成分析

主要有3個方面的內容：

3.4.1 床沙級配沿程分布特點

總體上看，除七星關水文站～剎界河渡口河段粒徑較粗外，其余河段粒徑較細，粒徑以<75mm中小卵石為主。本測區有大河、畢底河、引底河、白甫河等大支流入匯，各大支流的出口河段床沙粒徑均較細，粒徑以<75mm中小卵石為主[7-8]。

3.4.2 河段床沙級配與一般山區性河流的差異

由于庫區河段地處喀斯特發育地區，有多段暗河，這些暗河在大水時產生壅水，因此，床沙級配以中小卵石為主；由于河谷總體上為窄深河床，河段內洲灘不太發育，洲灘的規模較小，單個洲灘的床沙級配平面分布較為均勻。

3.4.3 河段推移質級配估計

由于推移質與床沙的交換頻繁，兩者的級配應有較密切的關系。本河段床沙級配以中小卵石為主，卵石粒徑一般<75mm，最大值一般在100mm左右。各大支流的出口河段床沙粒徑均較干流的級配略細。綜上所述，推測本河段推移質級配以中小卵石為主，最大值在100mm左右。

4 結 語

河流泥沙問題已經形成一個新的科學研究門類，主要研究方向是泥沙的形成、搬運和沉積規律，以期利用這些規律對泥沙的治理和利用形成理論指導作用，并為水庫調度、水庫泥沙問題研究及數學模型計算提供技術依據。

此外，從保護土地資源的角度出發，政府應積極支持泥沙資源化的工作，不可因經濟效益不顯著而持觀望態度，河道的采砂與泥沙綜合效益需要政府作出長遠的、強硬的可行性政策。

泥沙資源化的開發利用技術也應當避免三高危害，提高產品的經濟環保性能。在城市水利規劃設計與農業灌溉方面也應充分考慮排水入河時的水力因素，增強其沖淤能力。

[1]陳宏峰，夏日元，唐建生，李兆林.貴州六沖河流域地下水資源特征與評價[J].安徽農業科學，2010，38(18)：9704-9706，9783.

[2]肖鵬云，張連翔，李晶東.倭肯河泥沙特性分析[J].黑龍江水利科技，2009，37(03)：88-89.

[3]吳俊秀，張曉紅，車延路. 綜合治理對大凌河流域泥沙影響分析[J].東北水利水電，2005，23(02):31-32.

[4]李文，李守吉，余煥全，丁淑芹. 大凌河流域產沙特性分析[J].東北水利水電，2000，18(10):6-7.

[5]王曙光，欒繼虹，劉清石. 渾河流域上游(撫順段)河流泥沙特性分析[J].東北水利水電，2008，26(03):28-29.

[6]張信寶，文安邦. 長江上游干流和支流河流泥沙近期變化及其原因[J].水利學報，2002(04):56-59.

[7]牛四平，王征蘭，王小平，王小兵. 王家溝流域徑流泥沙運行規律研究[J].山西水土保持科技，2002(02):17-18.

[8]王國慶，王云璋. 渭河流域產流產沙模型及徑流泥沙變化原因分析[J].水土保持學報，2000，14(04):22-25.

1007-7596(2014)01-0166-03

2013-11-01

劉冬梅(1968-)，女，重慶人，高級工程師，工作方向為水資源水文專業；楊周(1982-)，男，貴州都勻人，工程師，研究方向為水文水資源專業。

TV14

B