渭河上游水沙特性變化及其規(guī)律研究

王世鈞

（甘肅省水文水資源局 甘肅蘭州 730000）

1 渭河上游流域概況

渭河上游主要為黃土丘陵區(qū)，面積占該區(qū)面積的70%以上，海拔1200m～2400m；河谷川地區(qū)面積約占 10%，海拔 900m～1700m。渭河中下游北部為陜北黃土高原，海拔900m～2000m；中部為經(jīng)黃土沉積和渭河干支流沖積而成的河谷沖積平原區(qū)——關(guān)中盆地（盆地海拔 320m～800m，西緣海拔700m～800m，東部海拔320m～500m）；南部為秦嶺土石山區(qū)，多為海拔2000m以上高山。其間北岸加入涇河和北洛河兩大支流，其中，涇河北部為黃土丘陵溝壑區(qū)，中部為黃土高塬溝壑區(qū)，東部子午嶺為涇河、北洛河的分水嶺，有茂密的次生天然林，西部和西南部為六盤山、關(guān)山地區(qū)，植被良好；北洛河上游為黃土丘陵溝壑區(qū)，中游兩側(cè)分水嶺為子午嶺林區(qū)和黃龍山林區(qū)，中部為黃土塬區(qū)，下游進入關(guān)中地區(qū)，為黃土階地與沖積平原區(qū)。渭河是黃河的最大支流，發(fā)源于甘肅省渭源縣鳥鼠山東麓，上游自西向東流經(jīng)隴西、武山、甘古、天水等縣。北道站以上流域面積 24871km2，占全流域的 18.5%，全流域渭河是一條多支流河流，500平方公里以上的一級支流，北岸匯入的有秦祁河、咸河、散渡河、葫蘆河、牛頭河。南岸匯入的有榜沙河、大南河、昔河。渭河上游流域?qū)儆诟珊蛋敫珊档貐^(qū)，在地貌類型上主要包括北岸和南岸西部的黃土丘陵溝壑區(qū)以及南岸東部的土石山區(qū)。上游是渭河泥沙的主要來源，1959～1990每年輸沙量為12641億t，占渭河流域入黃泥沙量的28.1%。

2 來沙的沿程變化及地區(qū)分布

渭河流域北道站以上水沙來源可分為五部分：干流武山以上，支流散渡河甘谷以上，支流葫蘆河秦安以上，支流耤河天水以上，武山、甘谷、秦安、天水至北道區(qū)間。五個部分的水沙組成有所不同，水沙變化也各有差異；根據(jù)實測水文資料，各站測驗時間均從1956年開始，在分析該站資料系列的代表性和考慮其余測站實測資料系列的情況后，選取 1957～2000年為統(tǒng)計時段，有缺失年份的情況，分別進行相關(guān)插補，最后計算得各站歷年的同步系列的多年平均徑流量和懸移質(zhì)輸沙量特征成果表如表2-1。

由表2-1看出，北道以上多年平均年徑流量12.23億m3，年輸沙量11789萬t，占渭河年輸沙量的25.5%。渭河北道站以上，水沙異源，河流徑流主要來自武山以上，占總徑流量的 45.5%；武山至北道間的兩條主要支流葫蘆河、散渡河是泥沙的主要來源區(qū)，其年輸沙量占總輸沙量的58.3%。特別是葫蘆河，其流域面積、流量僅占北道站以上的39.4%和27.4%，而輸沙量卻占北道以上輸沙量的42.7%，可見該地區(qū)水土流失有多么嚴(yán)重。

表2-1 徑流量、懸移質(zhì)泥沙特征值統(tǒng)計表

渭河流域支流較多，地貌復(fù)雜多樣。研究區(qū)域主要處在黃土丘陵溝壑區(qū)，區(qū)內(nèi)溝壑縱橫、丘陵起伏、地貌形態(tài)復(fù)雜。從多年平均侵蝕模數(shù)來看，散渡河甘谷站數(shù)值最大，平均每年為7431t/(km2·a)，這與該區(qū)人口密度較大，墾殖指數(shù)較高，溝蝕、重力侵蝕都很嚴(yán)重有關(guān)。耤河天水站數(shù)值最小，平均每年為 3209t/(km2·a)。因耤河流域氣候相對濕潤且自然植被較好，降低了高洪水對地表的沖刷侵蝕，水土流失較少。從類型區(qū)看，徑流主要來自土石山區(qū)，泥沙主要來自黃土丘陵溝壑第三副區(qū)。

3 年際變化

3.1 流域水沙變化及對比

對渭河上游北道站（原南河川站）實測水沙資料統(tǒng)計分析，得到其在1956年～2000年45年間北道站的歷年徑流量、輸沙量過程線圖（圖3-1）。

圖3-1 北道站年徑流量、年輸沙量過程線圖

根據(jù)圖3-1顯示，經(jīng)過水沙對比可知：歷年輸沙量的變化與徑流量的變化過程相似，并呈不規(guī)則周期變化。該站多年平均徑流量為12.23億m3，占渭河流域的21.5%；最大年徑流量發(fā)生于1967年，其值為 30.35億 m3；最小年徑流量發(fā)生于1997年，其值為1.28億m3。最大、最小年徑量之比為 23.71。歷年徑流量系列的變差系數(shù)Cv=0.51，徑流量的年際變化大，水量不穩(wěn)定。其輸沙量的年際變化比徑流量大。北道站多年平均懸移質(zhì)輸沙量為11789萬t。歷年最大年輸沙量發(fā)生于1973年，其值為38600萬t。歷年最小輸沙量發(fā)生于1997年，其值為1310萬t。最大、最小年輸沙量之比值為29.46，歷年輸沙量系列的變差系數(shù)Cv=0.69。

在多年整體分析的基礎(chǔ)上，計算北道站不同時段水沙變化，其中后期減小量以前期（1956～1970）作為基準(zhǔn)進行計算，其成果見表3-1：

表3-1 渭河北道站各時段水沙變化成果表

經(jīng)年代水沙對比可知：1956～2000年，60年代到70年代中期豐水豐沙。從70年代后期開始，水沙量逐年下降且輸沙量下降率大于徑流量下降率，說明在降水減少的同時，水土保持工作開展有所成效。80年代亦屬適中，但從90年代開始徑流量急劇減少，是徑流量及輸沙量最少的十年。如果以前期作為對比基礎(chǔ)，70、80、90年代減水量為3.46、4.44、11.74億m3，90年代減少達 72.2%。河流甚至出現(xiàn)斷流現(xiàn)象（1997年 7月 28日河干）。減沙量分別為 0.49、0.83、1.34億t，90年代減少達79.8%（見表3-1）。

水量的劇減主要受氣候因素和人類活動兩方面影響，近年來降水量減少是徑流、泥沙量減少的主要原因；農(nóng)業(yè)和工業(yè)發(fā)展用水的增加以及生活用水提高，人均用水量急劇上升。另外，各水利工程如灌溉工程的引水引沙都使徑流量和輸沙量減少；水土保持的開展，使退耕還林的面積有所增加，也從一定程度上減少了水沙量。

4 年內(nèi)變化

分析渭河干流控制站北道站多年月平均徑流量、輸沙量資料，繪制其多年月平均流量及輸沙量年內(nèi)分配圖（圖4-1）。

圖4-1 北道站多年平均月徑流量與月輸沙量年內(nèi)分配圖

該站歷年汛期(6～10月)的平均徑流量占年徑流量的66.7%。其中7～9月徑流量占年徑流量的46%，8月徑流量最大，占年徑流量的15.4%。輸沙量的年內(nèi)分配更不均勻。歷年汛期(6～10月)的平均輸沙量占年輸沙量的91.2%，其中7～9月的輸沙量即占全年輸沙量的 77.6%，7月輸沙量最大，占35.4%。由上述可知，全年水、沙量都集中于汛期，汛期又集中于幾次洪水過程。如 1973年大沙年，汛期來沙量達 3.79億 t，占全年的98.1%。從圖4-1可知來沙量比徑流量提前1-2個月，兩者不同步。與其受降雨量特別是暴雨強度及人類活動的影響有關(guān)，也反映了人類調(diào)節(jié)對沙量的補給作用。

5 結(jié)語

該地區(qū)相對人口稠密，人均耕地少，人類活動頻繁。加之歷史上長期濫墾亂伐，植被遭到破壞，以及廣種薄收、單一經(jīng)營的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，導(dǎo)致水土流失嚴(yán)重，使渭河成為一條多泥沙河流，同時不合理的施工、開采、爆破等也增加了泥沙來源。因此要加大對水土流失的治理工作，在水土保持措施的布設(shè)上，不僅要加強對林、草、梯田等坡面治理措施，更要增加對淤地壩等溝道治理措施。

1 葉守澤等. 水文水利計算[M]. 北京.中國水利水電出版社.1992:58-67.

2 陳發(fā)中, 戴明應(yīng), 吳卿. 渭河水沙變化及特性分析[J].人民黃河, 1991.21(8):16-18.

3 馬勇, 秦百順, 王宏等. 渭河水沙變化及其影響因素分析[J]. 中國水土保持. 2002.8:18-20.