饒河流域水資源綜合利用開發和水生態維護建議
關鍵詞
饒河流域；水沙特征；突變分析；趨勢分析
徑流量是描述河流特征重要和常用的指標，純水設備徑流量大小取決于氣象條件、流域特征，并受人類活動影響。輸沙量則是河流重要水文特征之一，反映流域土壤侵蝕強度、水土流 失 等 情 況［１－３］。為 生 產、生活的需要，近２０年我國許多河流新建起了不少水利樞紐、發展了不少灌區，這對河流泥沙沖淤變化造成了較大影響。因此分析河流水沙變化是辨識人類活動對自然環境干擾的重要途徑之一。
鄱陽湖流域懸移質輸沙量的跳躍特征與流域內水庫建設、森林植被的變化密切相關［４］。近幾 十 年來，鄱陽湖流域水沙均發生了不同水平的變化，水庫等水利工程與水土堅持工程對其有著深刻的影響，環境變化下鄱陽湖流域水沙變化規律也成為當前研究的熱點。對于鄱陽湖流域水沙變化，國學者已開展過不少研究。如，早期的郭鵬、陳曉玲等［５］基于鄱陽湖流域３個水文站１９５５－２００１年的水沙數據，采用滑動平均 法、Ｓｐｅａｒｍａｎ秩 次 相 關 檢 驗、線 性 回歸檢驗等方法，對鄱陽湖出湖輸沙量，贛江、信江水沙總體變化趨勢進行了分析。而后齊述華、熊夢雅等［６］利用鄱陽湖流域水文控制站１９５０－２０１０年水文資料，系統 全 面 分 析 鄱 陽 湖 出、入 湖 泥 沙 特征，對鄱陽湖泥沙收支平衡進行了分析，并揭示了長江與鄱陽湖之間的水動力關系。還有研究者總結了鄱陽湖湖區、贛江、信江等流域的水沙變化規律，同時分析了其變化原因［７－２２］。鄱陽湖流域上述研究大多是針對鄱陽湖湖區或贛江、信江，現有研究基本未將饒河流域作為重點研究。
饒河是鄱陽湖流域五河水系之一，饒河水沙 變化特征對入湖水 沙 通 量 起 著 重 要 作 用。自建 國 以來，隨著饒河流域 及 下 游 湖 區 經 濟 社 會 快 速 發 展、人口增長 和 城 市 化 水 平 提 高，經 濟 社 會 對 水 資源綜合利 用與 水 生 態 環 境 保 護 要 求 越 來 越 高。因此，對饒 河 流 域 水 沙 變 化 特 征 進 行 研 究 很 有 意義。本文利用饒河 流 域 干支 流 控 制 站 水 沙 觀 測 資料，采用傳 統 統 計 方 法，分 析 流 域 水 沙 趨 勢 性、跳躍性、周期 性 特 征，以 期 掌 握 水土堅持工程和水利工程影響下流域徑流泥沙的演變規律，旨在為流域水資源綜合開發利用和水生態環境維護提供一定的科學參考。
1研究區概況
饒河為鄱陽湖水系五大河流之一，位于江西省東北部，位于東經１１６°３０′－１１８°１３′，北緯２８°３４′－３０°０２′之 間，流 域 面 積２１２７２ｋｍ2流 域 西 鄰 鄱 陽湖，北倚五龍山脈和白際山脈與安徽省青弋江毗鄰，南靠懷玉山脈與信江相鄰，東毗浙江省錢塘江。饒河由信江東大河、樂 安 河、昌 江 來 水 匯 合 而 成（圖１）饒河主流樂安河發源于戇、皖邊界的五龍山脈，自東北向西南流，流經婺源、樂平、萬年等市區（縣）至蔡家灣于左岸樂安村有信江東大河注入，過樂安村向西北流，至姚公渡與昌江會合后稱饒河。二江會合后，繞鄱陽縣城注入鄱陽湖。樂安河流域面積８５４６ｋｍ2主流全長２７９ｋｍ；昌江流域面積６７５４ｋｍ2主流全長２５４ｋｍ；匯合口以下流域面積３７９ｋｍ2
饒河流域屬副熱帶季風氣候區，春夏秋冬四季分明，氣候濕潤，雨量豐沛。流域內多年平均降雨量為１７６８．５ｍｍ，降水量地區分布基本趨勢是樂安河略高于昌江，上游又稍大于下游。流域多年平均氣溫１７．５ ℃，多年平均蒸發量１４２６．１ｍｍ。
2數據來源與研究方法
饒河（以鄱陽鎮段為控制斷面）來水由信江東大河、樂安河、昌江、區間來水組成。由虎山、渡峰坑站按面積比擬可得到樂安河、昌江兩個流域徑流量、懸移質輸沙量；區間流量及輸沙量可查水文等值線圖得到信江于八字嘴處分為東、西大河，純水設備將梅港站徑流按面積比移至八字嘴，并以東、西大河專用水文站實測分流比效果分配流量，由此可得到信江東大河徑流量，而東大河懸移質輸沙量可按其徑流量占比分配得到本文選取信江東大河站、昌江的渡峰坑站、樂安河的虎山站為代表站，對１９５２－２０１４年共計６３年的逐日平均流量、逐日平均輸沙率數據進行統計計算，以此分析饒河流域水文時間序列變化的趨勢與規律。本次分析所用水文數據來源于江西省水文局，個別缺 測 泥 沙 年 份 數 據（缺 測 率 約４．８％）可由鄰近年份的流量－含沙量關系插補。
本文采用水文統計法［２３］分析饒河干支流天然徑流、輸沙量序列的年內、年際變化特征與年際演變周期，并分析徑流量與輸沙量之間的關系及影響因素。
3結果分析
3.1水沙地區組成
饒河流域面積２１２７２ｋｍ2水沙主要來 源 于三條支流，從多年徑流量和泥沙組成量來看，饒河水沙來源以信江東大河 為 首，分 別 占３０．５％和３５．７％；樂安河次之，分別占３０．９％和２７．０％；昌江小，分別占１９．４％和１９．６％（表１）總體 上 饒 河 三 支 流水沙組成比例比較接近，多年平均徑流量與多年平均懸移質輸沙量基本成正比。由渡峰坑、虎山、東大河三站實測泥沙資料分析得到流域泥沙推懸比均為１５％左右。
3.2水沙年內變化
從饒河干流鄱陽鎮斷面以及三個支流控制水文站多年平均徑流量、輸沙量年內的分配統計表中可以看出，饒河干 流３月－８月 汛 期 徑 流 量 為１８６．６億 ｍ3占 年 徑 流 量 ７９．８％，３月－８月 輸 沙 量占全年高達９３．９％；昌江、樂安河、東大河徑流和輸沙也都主要 集 中 ３月－８月，分 別 占 全 年 ７９．８％、８６．０％、８２．９％、７６．１％和９６．６％、９４．６％、９０．９％，饒河干支流６月的徑流量、輸沙量均達到大，分別占全年的１８．６％～２３．０％和３２．８～３６．６之間。對比表２成果，可以發現饒河干支流基本上豐、枯同步，其主要產流期也是主要產沙期。綜合表１饒河干支流水文站含沙量實測效果分析，可以得出饒河流域泥沙主要是由雨洪對流域內表土的侵蝕發生，饒河屬少沙河流區。
3.3水沙年際變化
饒河流域干支流徑流量、輸沙量年際變化明顯（見表３）２０００－２００９年間徑流量、輸沙量比往常年份偏小較多，尤其是輸沙量，１９９８年大洪水后急劇減少，輸沙量比多年均值偏少５６．６％～６２．５％。各河流泥沙較大發生年份主要是１９５４年、１９７３、１９９５和１９９８年等典型大洪水年，見圖２）１９９８年是饒河干流及昌江輸沙量是近６０多年的峰值，而樂安河和東大河輸沙量峰值則分別出現在１９９５、１９７３年；饒河干支流年輸沙量均出現在２０００年后，為２００５或２００７年。從表４和圖２也可看出，饒河干支流水沙年際變化基本同步，標明饒河流域由降水產生的徑流對輸沙量影響顯著，但各河流年輸沙量極值比在１７．７～４３．７之間，而年徑流量極值比僅在３．８～６．４之間，即輸沙量年際變化幅度比徑流量更大些。
繪制鄱陽鎮斷面徑流量、輸沙量差積曲線圖（見圖３）進一步說明饒河流域徑流、產沙的連豐、連枯時段變化特征。饒河干流徑流、產沙年際變化基本同趨勢，連續２年以上豐或偏豐年有１９５２－１９５５，１９６９－１９７０，１９９２－１９９３年和１９９７－１９９９年４個豐水年組，連續時段長２～４年；連續２年以上枯或偏枯年 有 １９５９－１９６５，１９７８－１９７９，１９８１－１９８２，１９８４－１９８６，１９９０－１９９１，２０００－２００１年和２００４－２００９年７個枯水年組，連續時段可長達７年。因此饒河流域連續枯水年組的幾率大于連續豐水組的２９年的枯水年中連續枯水年出現２４年，連續枯水年出現的概率達８２．８％，易出 現 嚴 重 連 續干旱。饒 河干流徑流、輸沙差積曲線變化過程顯示該流域水文循環周期約為２０年。
饒河干流２０世紀９０年代降水量比多年均值多２１．２％，而輸沙量卻比多年平均值多４１．８％，標明饒河流域２０世紀９０年代輸沙量較以往年份的大。饒河干流及支流昌江、東大河２０００年后與１９７０年前徑流量年相當，但年輸沙量偏少２６．９％～５７．７％。
3.4水沙關系
流域水沙特性的純水設備系統變化一般可以通過水沙雙累積曲線斜率的變化表示進去，將鄱陽鎮、渡峰坑、虎山和東大河水文站近６０年來的年徑流、年輸沙實測資料點繪出年徑流和輸沙的雙累積曲線（見圖４）可以看出：鄱陽鎮、渡峰坑、虎山站雙累積曲線總體變化趨勢基本一致，斜率到１９９８年有了輕微的減�。ㄏ驈搅鬏S偏轉）說明饒河支流中的昌江、樂安河徑流量、輸沙量年際豐、枯變化基本一致，且三河輸沙量從１９９８年開始有所減��；東大河站雙累計積曲線在１９９８年以前基 本 呈 一 條 直 線，１９９８年 以 后 斜 率明顯減小，說 明 饒 河 流 域 １９９８ 年 后 輸 沙 量 減 小 顯著；饒河干流１９９９－２０１４年１６年累積減少輸沙量１２１７．６萬ｔ，平均每年減少７６．１萬ｔ輸沙量。
徑流攜帶泥沙是河流系統的客觀現象，徑流量的大小是輸沙量變化的主要因素之一。近６０年饒河干流及其支流昌江、樂安河徑流量、輸沙量年際變化較大，但年徑流序列沒有顯著的趨勢和跳躍性，未來仍可能表示為較強的隨機性（這與張靜文等人研究結論基本一 致［２４］）而 信 江 東 大 河 輸 沙 量 呈 現 顯著的減少趨勢，跳躍點在１９９８年。
3.5徑流泥沙變化的影響因素分析
自然和人類活動是影響流域水沙變化的兩個主要因素。自然因素主要為地形地貌、土壤和氣候等；人類活動因素主要為修建水利樞紐蓄水攔沙、進行河道整治、水土堅持、取水采沙等。這些影響因素中，地形地貌、土壤因子相對穩定［５］，對近幾十年來流域產水產沙的影響較小。
饒河流域１９５２－１９９８年水沙年際變化一致，豐水多沙、枯水少 沙 相 關 性 較 好。２０００年之前，人類活動干擾較弱，徑流泥沙相關性良好，而后水沙的年際變化不甚一致，表示為同一徑流量條件下的輸沙量偏小。饒河流域植被蓋率較高，水土流失不甚嚴重，流失面積僅占流域面積的９％［２５］。近幾十年來，流域內興建水利工程、進行流域綜合整治等已改變了河流天然的水沙規律，徑流量與輸沙量的年際變化發生了明顯改變，如１９９８年以來，江西省對水土堅持生態建設力度的加大、１９９８年界牌水利樞紐建成蓄水、２００５年信州水利樞紐的建成均對饒河水沙關系產生了一定影響。
4結論與討論
01昌江、樂安河、信江東大河是饒河的三大主要 支 流，三 支 流 水 沙 占 比 較 為 接 近，分 別 １９．４％～３０．９％和１９．６％～３５．７％之間。
02饒河流域徑流年內分配極不均勻，汛期３－８月份來水占全年總量７９．８％，而輸沙量占比高達９３．９％，水沙關系呈現出“大水多沙，小水少沙”態勢，泥沙主要集中在主汛期，月大輸沙量與基本洪水對應，懸移質泥沙的輸移主要以較強的水流動力為載體。
03饒河流域徑流量、輸沙量年際變化較大，純水設備干流年徑流量極值比為３．８，輸沙量極值比為２１．５，而支流中極值比大的昌江徑流量、輸沙量極值比可分別達到６．４和４３．９，饒河流域水文循環周期約為２０年。
04饒河流域徑流量不存在顯著的趨勢和跳躍性，未來徑流呈現隨機性。１９９８年以來，饒河流域年輸沙量總體呈下降趨勢，其主要原因是上游水利工程的修建、流域綜合治理及水土堅持生態建設等，河道水質清澈，大部分泥沙在庫內淤積，下泄沙量變小，考慮到饒河流域興建水利工程、進行水土流失治理等因素，預計未來流域輸沙量會進一步減少。
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