贛江流域泥沙變化規(guī)律及其發(fā)展態(tài)勢研究

贛江流域泥沙變化規(guī)律及其發(fā)展態(tài)勢研究

1流域總結(jié)1.1昌市“江”的加江西河是江西省的一條大河。它起源于江西省和福建省的交界處。它從南北方流經(jīng)江西、萬安、安吉、樟樹等20多個縣市，向萍鄉(xiāng)注入湖廣。主河長766公里，江西水位控制站外語水文化站以上集水區(qū)80948公里。贛州市以上為上游，稱貢水，長255km，在贛州市城北與章水匯合后，始稱贛江；贛州市至新干縣城為中游，長303km，新干縣城至吳城縣城為下游，長208km。主要支流有湘水、濂水、梅江、平江、桃江、章水、遂川江、蜀水、孤江、禾水、烏江、袁水、錦江。1.2降水量、徑流分布贛江流域地處南嶺以北，長江以南，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，雨量豐沛，四季分明，光照充足。年平均氣溫17.6℃（1959～2004年，下同），年平均蒸發(fā)量815.7mm(E601），年平均降水量1542.6mm，降水主要集中在4～6月，占全年降水量的46.8%（見表1），暴雨天氣系統(tǒng)主要是切變低渦、冷鋒低槽和臺風(fēng)。贛江多年平均徑流量680.3×108m3，平均年徑流深840mm，平均年徑流系數(shù)為0.53，水資源較為豐富。徑流主要由降水形成，年徑流地區(qū)分布及年際年內(nèi)變化與降水量變化趨勢相似，有明顯的季節(jié)性、地區(qū)性，同時在地區(qū)、時程分配上極不均勻（見表1）。贛江流域主汛期大致在4～6月，洪峰流量和洪峰水位出現(xiàn)時間多發(fā)生在5～6月。2資料來源及站點選擇河流泥沙（包括懸移質(zhì)、推移質(zhì)、河床質(zhì)泥沙和泥沙顆粒粒徑等）中懸移質(zhì)通常是江河來沙的主要部分，因此泥沙選用懸移質(zhì)泥沙資料。選用贛江流域（干流、一級支流）控制站共12個水文站1959～2004年同步資料，12站為干流萬安、吉安、峽江、樟樹、外洲站，上游主河道貢水峽山站、平江翰林橋站、桃江居龍灘站，章水壩上站，禾水上沙蘭站，烏江新田站，錦江高安站。資料項目為年特征值即年降水量、年徑流量、年平均輸沙量、年平均輸沙模數(shù)、年平均含沙量、年平均泥沙顆粒粒徑，所選資料質(zhì)量可靠。2.1泥沙主要泥石流源含沙量是單位水體中泥沙的重量，它反映河流單位水體中泥沙含量的大小。贛江上游由主河道貢水和3條支流（平江、桃江、章水）組成，是江西省水土流失較嚴(yán)重的地區(qū)，含沙量也大。平江、貢水、桃江多年平均含沙量均大于0.200kg/m3，以平江翰林橋站0.414kg/m3為最大，其次為貢水峽山站0.224kg/m3，桃江居龍灘站為0.211kg/m3，章水壩上站0.164kg/m3為最小。贛江中游主要有遂川江、蜀水、孤江、禾水、瀘水、烏江等支流，各河多年平均含沙量均較上游各河要小，一般在0.10～0.20kg/m3之間，禾水上沙蘭站僅為0.074kg/m3。贛江下游支流袁水和錦江多年平均含沙量分別為0.121kg/m3、0.098kg/m3。贛江干流多年平均含沙量自贛州市至南昌市外洲站，由上而下漸次變小，至外洲站為最小，吉安站0.162kg/m3，峽江站0.157kg/m3，樟樹站0.136kg/m3，外洲站0.132kg/m3。2.2主要市售站點輸沙模數(shù)又稱侵蝕模數(shù)，是單位面積上的輸沙量，它反映土地的侵蝕強度。贛江多年平均輸沙模數(shù)上游最大，上游各河均大于140t/km2，其中平江翰林橋站355t/km2為最大，其次主河道貢水峽山站197t/km2次之，桃江居龍灘站為181t/km2，章水壩上站146t/km2最小。贛江中下游各河輸沙模數(shù)在100～140t/km2之間，禾水上沙蘭站僅為68.2t/km2。贛江干流多年平均輸沙模數(shù)自贛州市至南昌市，由上而下逐次變小，萬安站144t/km2，吉安站136t/km2，峽江站131t/km2，外洲站114t/km2。2.3輸沙量：t輸沙量是河流出口站輸出的泥沙總量。贛江流域多年平均輸沙量921×104t（外洲站），贛江上游4河總面積34072km2，占外洲站總面積42.9%，但多年平均輸沙量659×104t，占外洲站年平均輸沙量71.6%，贛江中游輸沙量165×104t，占外洲站17.9%，贛江下游輸沙量97×104t，占外洲站10.5%。2.4河?xùn)|南角處地線贛江河流泥沙顆粒粒徑多年平均值，各河大都在0.04～0.066mm之間，其中以外洲站0.066mm為最大，萬安站0.037mm為最小。3年輸沙量年際變化贛江流域來沙量主要取決于來水量的大小，即降水量大，徑流量大，產(chǎn)沙量也大。輸沙量年內(nèi)分布規(guī)律：季節(jié)分配不均，汛期輸沙量多、強度大?？菟谳斏沉可伲瑥姸刃?，且與降水量、徑流量年內(nèi)分配一致。贛江年輸沙量一般從1月份開始逐月增加，至6月份最大，然后逐月減少，至12月份達(dá)到最小。4～6月輸沙量占全年68.7%，汛期4～9月占88.3%，其它月份僅占全年11.7%（見表1）。贛江流域年輸沙量年際變化較大，各河年際極值比在6.44～33.3之間，最大值干流發(fā)生在1961年、1973年，支流發(fā)生年份不一致。最小值干流發(fā)生在2004年，支流大部分發(fā)生在1963年。年平均輸沙量Cv值在0.402～0.829之間，贛江流域年平均輸沙量由于水利工程等人類活動的影響，從1990年起呈逐年下降態(tài)勢（見圖1、圖2）。貢水、平江、章水自1996年起呈下降態(tài)勢，禾水、錦江變化平穩(wěn)，桃江自1983年、烏江自1992年起分別逐年上升。4水土流失導(dǎo)致水沙流失，導(dǎo)致泥沙下泄水土資源是人類賴以生存和發(fā)展的最基本條件，是不可替代的基礎(chǔ)資源。長期以來，人們從自然生態(tài)系統(tǒng)中不斷索取資源，發(fā)展經(jīng)濟(jì)，卻忽視了經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展，導(dǎo)致了水土流失不斷加劇，生態(tài)環(huán)境逐步退化。水土流失長期以來一直是困擾航運、湖泊、水庫的使用壽命和有效利用的一大難題，同時成為贛江流域的主要環(huán)境問題。水土流失對河流泥沙變化規(guī)律影響較大，水土流失加劇，大量泥沙下泄，河床抬高，河流輸沙量增大，反之則減少，兩者成正比關(guān)系。贛江產(chǎn)沙量主要來自贛江上游，同時也是水土流失較嚴(yán)重的地區(qū)，在水土流失嚴(yán)重的桃江，隨著水土流失的逐年加劇，桃江輸沙量逐年增加，累計年輸沙量與累積年徑流量關(guān)系線嚴(yán)重偏離原始斜率，改變了桃江泥沙自然變化規(guī)律（增多趨勢），見圖3、圖4。對于水土保持工作做得較好的平江，年平均輸沙量、年平均含沙量逐年減少，同樣改變了平江泥沙自然變化規(guī)律（減少趨勢），贛江中下游各河產(chǎn)沙量較少，但烏江水土流失呈逐年加劇，輸沙量、含沙量呈逐年增大的趨勢。多年來，由于加強了水土保持和興建水利工程，贛江流域輸沙量呈逐年減少態(tài)勢，水土流失有所減少，但贛江上游貢水、章水、桃江、平江仍是水土流失較嚴(yán)重的地區(qū)，尤其是上游桃江和中游烏江水土流失呈加劇態(tài)勢，務(wù)必引起各級政府注意，應(yīng)列為防治重點。5表現(xiàn)在高沙能耗、泥沙污染、水沙條件下的年輸沙量變化規(guī)律贛江自1984年以來加強水土保持和興建水利工程，從而改變了贛江水文規(guī)律，尤其是贛江的泥沙變化規(guī)律。經(jīng)對贛江流域徑流、泥沙年際變化及其上下游泥沙運動規(guī)律進(jìn)行研究，找到水利工程對河流泥沙變化規(guī)律的影響、影響年份、影響程度。點繪各河年輸沙量變化圖（見圖1）。圖1顯示贛江中下游年輸沙量從1985年起逐年減少。點繪累積年輸沙量與累積年徑流量關(guān)系圖（即雙累積曲線圖），更突出了輸沙量相對徑流的變化趨勢。水沙關(guān)系自1990年起呈折線，偏離了原始斜率，顯示年輸沙量自1990年起明顯減少，同時年平均含沙量逐年變小（見圖2），且出現(xiàn)贛江上游年輸沙量大于外洲站年輸沙量的反?，F(xiàn)象（上下游輸沙量不平衡），這是由于贛江建萬安水電站和其它水利工程、人工挖沙、水土流失以及水土保持等所致，而萬安水庫的蓄水?dāng)r沙是贛江干流中、下游各站年輸沙量減少的主要原因（見圖1、圖2）。萬安水電站位于贛江干流中游萬安縣，流域集水面積36900km2，多年平均徑流量299×108m3，最大壩高58m，裝機容量50萬kW，以發(fā)電為主，兼有防洪、航運、灌溉和養(yǎng)殖等效益。1989年11月截流，1990年開始發(fā)電。1989年11月大壩截流后，大壩上游水流變緩，流速變小，泥沙大量淤積，水庫的攔蓄作用改變了壩下游的來水條件，水流形成清水并集中下泄。由于水沙條件的改變，泄的沙量因含沙量不足，泥沙顆粒粒徑小，水流的挾沙能力增強，使下游河道失去了天然河道原有的輸沙平衡，引起水流、泥沙和河床邊界條件的變化，壩下游河流的形態(tài)特征及演變規(guī)律也發(fā)生顯著變化，致使下游泥沙變化規(guī)律失真，出現(xiàn)贛江上游年輸沙量大于外洲站年輸沙量現(xiàn)象，這種變化對發(fā)電、防洪、航運及下游沿江護(hù)壩安全都會產(chǎn)生一定的影響。1989年萬安水電站的建立，改變了贛江流域的水沙條件，水庫起到了蓄水?dāng)r沙作用。建水庫前，贛江控制站外洲站1959～1989年平均年輸沙量為1114×104t，建水庫后，1990～2004年外洲站平均年輸沙量為521.8×104t，平均每年減少輸沙量592.2×104t（見表2）。特別是從1993年以來，贛江上游贛州市以上流域平均年輸沙量（貢水、桃江、平江、章水平均年輸沙量總和）大于外洲站平均年輸沙量（見圖1和表2）。例如1993年、2004年贛江上游貢水、桃江、平江、章水年輸沙量總和為719.3×104t、188.7×104t，外洲站年輸沙量分別為525.0×104t、178.0×104t。經(jīng)分析，萬安電站每年攔截上游來沙量的40.9%，平均每年攔截233.6×104t泥沙，這些泥沙均淤積在萬安水庫庫區(qū)。6泥沙自然變化規(guī)律在贛江支流水土流失嚴(yán)重的地區(qū)，河流年輸沙量、含沙量逐年增多，如桃江、烏江；在贛江支流水土保持做得較好的地區(qū)，河流年輸沙量、含沙量逐年減少，如平江、禾水。由于水利工程等人類活動綜合影響，贛江干流年輸沙量、年含沙量逐年減少，泥沙自然變化規(guī)律