西江流域干支流水沙時空分布變化分析

易 靈，許景鋒，尹開霞，侯貴兵

(中水珠江規劃勘測設計有限公司，廣州 510610)

素有“黃金水道”之稱的西江航運干線，是指南寧至廣州航道，其和長江干線并列為我國高等級航道體系的“兩橫”，是我國西南水運出海大通道的重要組成部分，經濟戰略地位顯著。近年來，國家及地方均出臺了相關規劃[1-3]，規劃建設包括西江航運干線(西江航運干線按Ⅰ級航道實施)在內的國家高等級航道網，全面提升西江黃金水道水運能力和水平。

目前，相關省區正在按航道建設規劃開展相關河段一級航道整治方案的編制工作，船閘、疏浚、清礁、壩工等航道整治工程的實施及高等級航道投入運行，將會對相關河段的河勢穩定和堤防安全產生較大影響。西江黃金水道段河道堤防等防洪工程承擔沿江兩岸及珠江下游三角洲地區的防洪保護任務，出險將造成巨大經濟損失。西江黃金水道涉及西江干流及西江最大支流郁江，因此，通過分析西江黃金水道水沙時空變化，力求揭示西江流域干支流變化規律，為西江流域干支流河勢穩定分析和開展建設提出基礎支撐，具有現實意義。

本文收集了西江流域干支流南寧、貴港、大湟江口、梧州、高要共5個水文站點1960-2014年共55年的實測徑流、泥沙系列，按水文年進行統計分析，并對徑流還原后系列進行分析。

1 水沙沿程變化

西江流域南寧、貴港、大湟江口、梧州、高要站年徑流量、年輸沙量從上而下基本隨里程增加而增大(圖1)，貴港站到大湟江口站年徑流量、年輸沙量增長迅速，說明潯江大部分水沙來自干流黔江而非郁江。另外，郁江河段南寧、貴港站多年平均徑流量占高要站的比例遠高于多年平均輸沙量占比，即表現為水多沙少。郁江與西江河段水沙相當，大湟江口站和梧州站多年平均徑流量占高要站的比例分別為77.9%和92.6%，與多年平均輸沙量占比基本相當。各站水沙組成見表1。 各站點還原系列多年平均徑流量均比實測系列的略大，且兩系列的徑流量、徑流深、徑流模數、Cv(計算值)等沿程變化規律基本一致。

圖1 西江黃金水道年徑流量及年輸沙量隨里程變化圖

2 水沙年際變化

西江流域干支流各站年徑流量、年輸沙量趨勢變化見圖2和圖3。

由圖2可得，各站年徑流量年代間的總體變化形態較為一致，基本呈“枯-豐-枯-豐-枯”變化。至20世紀60年代中后期，徑流量低于多年平均徑流量，來水略枯；60年代中后期～80年代前期，徑流量高于多年平均徑流量，來水較豐，徑流量波動較平穩；80年代中后期-90年代前期，流量顯著低于多年平均徑流量，來水較枯，期間呈現快速下降后快速升高的變化特點；90年代前期-2000年，流量高于多年平均徑流量，來水略豐，徑流量呈增長趨勢；進入2000年后，徑流量低于多年平均徑流量，來水略枯。另外，西江流域干支流各站年徑流量整體呈下降趨勢，且干流潯江、西江河段下降趨勢程度略大于支流郁江河段。實測和還原的年徑流的年際波動均較為明顯，變化幅度亦較大,實測系列和還原系列極值比分別為2.79～4.67、2.77～4.14；大型水庫建設對西江干支流主要水文站的徑流年際波動影響相對較小，但對年徑流極值比影響明顯。

表1 西江流域干支流各站點水沙地區組成成果表

由圖3可得，大湟江口、梧州和高要站年輸沙量年代間的總體變化形態基本一致，呈“低-高-低-高-低”變化，年輸沙波動較為劇烈，變化幅度亦較大。至20世紀60年代中期，該階段輸沙量低于多年平均輸沙量，來沙偏少；60年代中期-70年代前期，該階段輸沙量高于多年平均輸沙量，來沙較多；70年代中期，該階段輸沙量顯著低于多年平均輸沙量，來沙較少，期間呈現快速下降后快速升高的變化特點；70年代中期-90年代中前期，該階段輸沙量高于多年平均輸沙量，來沙略多，輸沙量呈增長趨勢，且來沙波動較為劇烈；90年代中前期至2014年，該階段輸沙量低于多年平均輸沙量，來沙較少，輸沙量呈快速下降趨勢。南寧、貴港站年輸沙量圍繞多年平均輸沙量波動。另外，西江流域干支流年輸沙量整體呈下降趨勢，且干流下降趨勢程度大于支流。大型水庫建設對西江干支流主要水文站的年輸沙波動影響較大，且攔截泥沙作用明顯，干支流極值均呈下降趨勢。西江中上游20世紀90年代至本世紀初期興建了多座大型水利樞紐工程，如天生橋一級水庫1997年底下閘蓄水，龍灘水庫2006年9月底下閘蓄水，巖灘水庫1992年3月下閘蓄水，光照電站2007年12月31日下閘蓄水，百色水庫2005年8月26日下閘蓄水。

圖2 西江流域干支流各站年徑流量變化圖

圖3 西江流域干支流主要站年輸沙量變化圖

3 水沙年內變化

采用徑流年內分配不均勻系數Cv來進行徑流、泥沙年內變化分析。西江干支流各水文站還原徑流系列和實測徑流系列的年內分配不均勻系數Cv均較大且相差不大，兩者Cv高值均出現在支流，且支流的波動幅度較干流大，干流實測系列的年內分配不均勻系數Cv比還原系列的小，主要原因在于受控制性水庫削峰補枯的影響，實測系列汛期與非汛期徑流相差比還原系列的要小。

考慮到西江流域已建大中型水庫建設時間多集中于20世紀90年代至本世紀前10年，且已建水庫工程中對流域水資源調度作用較大的主要有天生橋一級、龍灘和百色。因此，本文對徑流泥沙系列分建庫前(至1990年)、大型水庫建設期(1991-2005年)和建庫后(2006年以后)3個時段進行年內變化分析。各站徑流量、輸沙量年內分析成果見表2。

西江流域干支流主要站徑流、輸沙年內分配十分不均，各時段汛期徑流占比介于73.4%～84.7%，泥沙汛期占比介于84.0%～99.1%。各水文站汛期徑流占比由大型水庫建庫前(系列至1990年)的78.0%～82.3%降為大型水庫建庫后的73.4%～75.9%，輸沙占比由大型水庫建庫前(系列至1990年)的95.2%～97.5%降為大型水庫建庫后的84.0%～92.5%。可見，大型水庫建設對徑流調節作用明顯，對年內徑流進行再分配，削峰補枯，使得汛期徑流占比不太高，非汛期占比不太低，同時降低了泥沙年內分配的不均性，使得汛期占比減低。

表2 西江流域干支流主要站徑流量、輸沙量年內分析成果表

注：統計時段①表示1960-2014年②1960-1990年③1991-2005年④2006-2014年。

4 結 論

本文對西江黃金水道涉及的西江流域干支流主要控制站南寧、貴港、大湟江口、梧州和高要站徑流量和輸沙量進行統計分析，結果表明：

(1)西江流域水沙主要來源于西江干流，各站站年徑流量、年輸沙量從上而下基本隨里程增加而增大。郁江河段表現為水多沙少，郁江與西江河段水沙相當。

(2)西江流域干支流主要控制站年徑流量年代間的總體變化形態較為一致，基本呈“枯-豐-枯-豐-枯”變化，大湟江口、梧州和高要站年輸沙量年代間的總體變化形態基本一致，呈“低-高-低-高-低”變化。主要控制站年徑流量、年輸沙量整體呈下降趨勢，且西江干流潯江、西江河段下 降趨勢程度略大于支流郁江河段。

(3)西江流域干支流徑流、輸沙年內分配十分不均，汛期徑流、輸沙占比超過70%。大型水庫建設均降低了徑流、泥沙年內分配的不均勻性，使得汛期徑流、泥沙占比均減低。

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