歷史不同時段大凌河流域泥沙變化規律研究分析

孫 陽

(遼寧省錦州水文局，遼寧 錦州 121000)

0 前 言

泥沙問題一直是中國河流治理和災害防治中的難題，中國北方河流泥沙含量高，輸沙量大，導致水土流失嚴重，土地貧瘠，生態環境的惡化，有自然因素，也有人為因素。1994年大凌河流域輸入渤海的沙量僅為1962年的42.6%，同比，徑流量卻是1962年的1.4倍，2000年—2019年大凌河流域輸入渤海的沙量更是急劇減少，徑流量基本不變，通過分析大凌河流域泥沙變化過程分析，初步論述了影響全流域泥沙問題的幾種因素，對科學治理多沙河流流域有一定的借鑒。

1 大凌河流域位置及地理情況

大凌河位于遼寧省西部，上游分南北兩大源流，北源發源于河北省平泉縣泉子溝,海拔1134m。南源發源于建昌縣黑山北，海拔1153m，在喀左縣兩流相匯，河流經凌源、建昌、建平、喀左、朝陽、北票、阜新、義縣、凌海等九縣。左岸分別有第二牤牛河、老虎山河、牤牛河、西河匯入。最后出凌海市注入渤海，河長397km，流域位置在E118°54′—121°48′，N40°25′— 42°38′之間，流域總面積23549 km2，其中山地為17082 km2，丘陵為5260 km2，占22%，平原638 km2，占3%。流域內森林植被稀少。大凌河流域水系圖，見圖1。

圖1 大凌河流域水系圖

2 氣候特征

流域屬溫帶大陸季風性氣候，主要氣候特征是：四季分明，雨熱同季，日照豐富，干燥多風，冬季受西伯利亞—蒙古高壓干冷大陸氣流控制，盛行北風和西北風，氣溫低，降水量少；夏季多受來自低緯度熱帶季風環流的暖濕氣流影響，氣溫高，降雨量多，多年平均氣溫5℃-10℃。朝陽、錦州地區極端高溫達40℃以上，最低氣溫達-40.0℃。多年平均降雨量在450-590mm，年內分配不均，多集中在6—9月，多年平均蒸發量為900-1200mm。

3 泥沙的來源及流域治理情況

大凌河是一條多沙河流，有第二黃河之稱。泥沙來源以大凌河西支、大凌河主河道，以及第二牤牛河、老虎山河、牤牛河、西河等支流為主，流域土壤表面的侵蝕和各河的主河道沖刷導致水土流失。

自1980年以來，當地政府加大了流域的綜合治理和合理的開發利用，使生態環境得以逐年改善，植被覆蓋率不斷提高，減少了河流泥沙，控制了水、土、肥的流失，1994年大凌河流域輸入渤海的沙量僅為1962年的42.6%，同比徑流量卻是1962年的1.4倍。2017年大凌河流域輸入渤海的沙量僅為2002年的13.6%，同比徑流量卻是2002年的1.9倍。經調查，國家在大凌河流域的整治上的投入起了重大的影響，當地政府針對大凌河的特點，總結過去小流域治理的先進經驗，同時，為農村產業結構調整，創造出更好的經濟效益，為植被恢復創造了良好的條件，流域的林草覆蓋率由治理前的16.3%提高到60.9%。治理水土流失面積達1557.49 km2，實現直接經濟效益57.89億元，有效的控制了水土流失，通過調查總結，小流域治理開發采取了以下4種主要模式：

1)以經濟林、果為主導產業的建設模式。

2)農、果結合型建設模式。

3)資源高效利用型建設模式。

4)農、林、水、牧、副綜合發展建設模式。

這些模式為今后流域水土保持治理開發建設提供了借鑒。同時，封山育林，禁止亂砍亂伐，建設區域水土保持生態產業，走適應市場經濟體制的水土保持生態建設與區域經濟同步發展的新途徑。形成了橫貫遼西的產業開發帶，有力地促進了大凌河流域農村經濟的發展。

4 大凌河流域多年含沙量與輸沙量變化及分析

4.1 含沙量

含沙量的大小,與流域表面植被和土壤性質有密切關系。本流域中近年出建凌水庫站的含沙量較少外、其余各條河流的含沙量均較大[2]。葉百壽站以上多為沙壤土，植被稀疏，土壤侵蝕嚴重，每逢暴雨洪水，水土大量流失，多年平均含沙量為41.6 kg/m3，多年最大含沙量為78.6 kg/m3；其余各條河流多年平均含沙量在6.86-30.8 kg/m3之間。多年最大含沙量在22.3-63.0 kg/m3。通過對1956-1989年和1990年到2019年的系列比較分析，我們還可以看出，大凌河主流入海控制站凌海站，1989-2019年多年平均含沙量僅為1956-1989年的55.9%；西河的含沙量1990-2000僅是1956-1989系列的21.7%；上游的第二牤牛河以及老虎山河含沙量相比上升了186.2%、104.0%。其余各河含沙量均有下降，見表1。

表1 大凌河流域不同歷史時段含沙量與輸沙量比較表

4.2 輸沙量與輸沙模數

從輸沙量來看，1956-2019年大凌河通過凌海控制斷面的沙量累計達7.075億t，年輸沙量超過3000t的有7年，占總量的53.2%，達3.765億t。最大年輸沙量為凌海站1962年9750萬t，見表2。

表2 凌海站較大徑流量和輸沙量統計表

1990-2019年多年平均輸沙量較1956-1989年有所下降，變化最大的復興堡站僅是1956-1989系列的16.9%。各河流多年平均輸沙量在36.3-1769.5萬t，1956年到2019年，大凌河流域的輸沙漠數凌海站以上平均為768t/km2，多年平均輸沙模數以牤牛河迷力營子站為最大，達到2022 t/km2，最小為大凌河南支的建凌水庫站多年輸沙模數僅為34 t/km2，見表3。

表3 大凌河流流域各站實測徑流量含沙量與輸沙量基本數據統計表

4.3 各主要河流代表站輸沙率年內分配

河流輸沙率年內分配與暴雨洪水相應。大凌河流域主要站輸沙率多年平均年內分配，見表4。

表4 大凌河流域主要站輸沙率多年平均年內分配

暴雨洪水是造成整個流域水土流失的主要原因，從表4可以看出6-9月，占全年沙率的96.2%-98.7 %。而枯水期的輸沙率很小。

5 大凌河流域輸沙量與徑流的年際變化和流域治理情況

從大凌河流域控制站凌海站的實測輸沙量系列分析1960-1969年、1970-1979年、1980-1989年、1990-2000年，1900-2010年，每10a的輸沙總量和徑流總量作以對比分析如下：20世紀60年代水量充沛，相對來說水土流失嚴重，20世紀70、80年代水土流失比以前有很大的好轉，相比分別僅為4.8%和5.2%，差了將近20倍。20世紀90年代以來，植被生長和治理發揮了作用，泥沙可比量僅為20世紀60年代的3.7%、70年代的76.7%，水土流失得到了有效的控制。由于2000年以后，上游有白石水庫建成蓄水，凌海站的流域泥沙代表性受到了影響。由于水庫對泥沙的沉積作用，入海的泥沙量大量的減小，按可比量計算，僅是20世紀90年代的4.5%。一部分是水土保持工作發揮的作用繼續加大，另一方面，就是水庫的淤積原因，見表5。

表5 凌海站輸沙量情況和徑流對比分析表

6 大凌河流域主河道控制站顆粒級配

大凌河流域的含沙量的粒徑組成基本上在0.8mm以下的范圍內。粒徑平均在0.015-0.120mm。上下游間的懸移質輸沙的顆粒組成變化不大。

7 結 語

通過大凌河流域的一系列的實測泥沙數據的分析，我們可以得到這樣的結論，河流泥沙是天然的產物，是水流特性中的一個重要要素，在北方多沙河流中，通過一系列流域的保護和治理措施，最大限度恢復被破壞的植被覆蓋面積，既可以降低暴雨洪水對土壤下墊面的侵蝕，從而降低河流的含沙量和輸沙量，有效地控制水、土、肥流失[3]。又可以保護好生態環境，使人與自然和諧共處，是一項長遠的國策，合理的利用和開發自然資源，提高人們的經濟收入水平，使流域的經濟可持續健康的發展。