江西信江流域水沙特性分析

(1.江西省上饒水文局，江西 上饒 334000； 2.江西省水文局，江西 南昌 330000)

江西信江流域水沙特性分析

韓建軍1盧靜媛2吳選明1

(1.江西省上饒水文局，江西上饒334000； 2.江西省水文局，江西南昌330000)

信江流域水利工程建設和流域綜合治理及水土保持等活動產生的水文效應隨著信江干流梯級電站相繼建成而逐漸凸顯。采用信江流域代表站系列水文資料,對典型站徑流量、輸沙量年內、年際變化進行分析，統計不同水文站徑流量、輸沙量年際變化，得出流域的水沙變化規律。結果表明：研究時段內信江流域水沙年內分配不均，年際變化幅度較大；1997年開始，流域年輸沙量呈現下降趨勢；流域內水沙關系相關性較好，處于穩定狀態。

徑流；輸沙；水沙變化；水沙關系；信江

1 流域概況

1.1 自然地理

信江位于江西省的東北部[1]，流域涉及福建、浙江、江西3省共19個縣(區、市)。西鄰鄱陽湖，北倚懷玉山脈與饒河毗鄰，南倚武夷山脈與閩江相鄰，東毗富春江。流域面積17 599 km2，地處東經116°19′～118°31′、北緯27°32′～28°58′。

1.2 河道概況

信江是江西省五大河流之一。發源于浙贛邊界江西省玉山縣三清鄉平家源，信江上游在上饒市信州區分兩大支，北支稱玉山水，南支稱豐溪河，南北兩支匯合于上饒市后總稱信江。主河道長359 km，沿途匯入主要支流有石溪水、鉛山水、陳坊水、葛溪水、羅塘河、白塔河、萬年河等支流。主流自東流向西，干流流經玉山縣、信州區、鉛山、橫峰、弋陽縣、貴溪市、鷹潭市月湖區、余江、余干縣，在余干縣潼口灘分東西兩大河，東大河匯同饒河在龍口匯入鄱陽湖，西大河在瑞洪鎮下風洲注入鄱陽湖。

1.3 氣候水文

流域屬中亞熱帶季風濕潤氣候區，氣候溫和、四季分明、光照充足、雨量充沛，具有春雨多、夏炎熱、秋干旱、冬雪少的特點。年平均降水量為1 400～1 900 mm，多年蒸發量600～900 mm，多年平均年徑流深800～1 600 mm。汛期一般是4～9月，約70%的洪水在主汛期4～6月發生。

1.4 水利樞紐情況

(1) 信州水利樞紐[2]。工程位于信江中上游，信州區龍潭大橋下游約4 km處，地理坐標為東經117°54′11″，北緯28°24′38″。壩址以上集水面積5 234 km2，工程于2003年動工興建，2005年基本建成發揮效益，是一座以建設城市景觀為主, 兼顧發電等綜合效益的水利工程。閘壩工程軸線全長563.3 m，正常蓄水位為66 m，工程電站設計裝機容量3×3.35 MW，設計水頭5 m，年均發電量3 830萬 kW·h，具有日調節性能。

(2) 紅旗閘壩樞紐。工程位于信江中游，弋陽縣南巖鎮上游約10 km的旗山場顧家村，地理坐標為東經117°30′42″，北緯28°21′09″。閘址以上集水面積8 734 km2，工程于1968年動工興建，1970年基本建成發揮效益，是一座以灌溉為主，兼顧發電、航運等綜合效益的工程。工程由溢流壩、船閘、筏道、左岸土壩、南站(左岸)和北站(右岸)2座水電站廠房、灌溉引水渠及其進水閘等建筑物組成。溢流壩位于河床中部，堰頂高程 39.50 m，全長 235.2 m。

(3) 九牛灘水輪泵站樞紐。工程位于信江中游下段，貴溪市濱江鎮鴻塘村，距貴溪市區約5 km，距下游的界牌水利樞紐工程31 km，地理坐標為東經117°11′21″，北緯28°19′22″。壩址以上流域面積11 650 km2，工程于1966年開工興建，1972年建成投入運行。正常蓄水位為26.80 m，為實用堰溢流壩，全長 225.0 m。發電機組共25臺、總裝機容量為2 045 kW，多年平均發電量 912.6萬kW·h。

(4) 界牌航電樞紐。工程位于余江縣中童鎮徐楊村與貴溪市鴻塘鎮交界處，距鷹潭市12.5 km。地理位置東經116°58′14″，北緯28°19′17″，壩址以上流域面積12 300 km2。工程于1992年11月開工興建，1998年3月建成蓄水，水庫總庫容 3.35億m3，水庫正常蓄水位26 m，全長 353.45 m；電站位于壩址左岸，裝機容量20 MW，年發電量8 613萬kW·h。

2 選用資料

選用信江流域弋陽、梅港站1958～2014年的實測水文資料[3-5]，弋陽站控制流域面積8 753 km2，觀測項目包括水位、流量、泥沙、降水量等；梅港站控制流域面積15 535 km2，觀測項目包括水位、流量、含沙量、顆粒分析、降水、蒸發、水溫、水質等。

3 徑流量分析[6]

3.1 年內變化

弋陽、梅港站1958～2014年的月平均徑流年內分配見圖1。從圖中可以看出，該兩站徑流量的年內分配基本一致，流域內徑流年內分配極不均勻，主汛期4～6月份來水占全年總量的52%以上，枯水期8月至次年2月來水不到全年來水量的28%。

圖1 弋陽、梅港站徑流量年內分配

3.2 年際變化

表1 信江流域代表站年徑流特征值統計

圖2 弋陽、梅港站年徑流量頻率曲線

由表1和圖2可知，信江流域上游弋陽站多年平均徑流量小于下游梅港站，兩站多年徑流模數及徑流深均接近，弋陽站徑流系數略大于梅港站，符合流域水文特性。

弋陽、梅港站1958～2014年的年徑流量變化趨勢見圖3。從圖中可知，信江流域徑流年際變化較大，弋陽、梅港站的年徑流量隨年份的變化上下游對應吻合度高。弋陽站最大年徑流量為190.1億m3(1998年)，是最小年徑流量 50.3億 m3(2004年)的3.8倍；梅港站最大年徑流量為344.4億m3(1998年)，是最小年徑流量 79.96億 m3(1963年)的 4.3倍。

圖3 弋陽、梅港站年徑流量變化趨勢

4 輸沙量分析

4.1 年內變化

自然條件下，河流輸沙量主要受降水特性的影響，輸沙量通常具有與徑流量類似的變化特征。根據弋陽、梅港站實測泥沙資料，弋陽、梅港站1958～2014年的月平均輸沙量年內分配見圖4。

圖4 弋陽、梅港站輸沙量年內分配

從圖中可知，弋陽、梅港兩站輸沙量的年內分配基本一致，流域沙量的年內分配較徑流更為集中，4～6月份輸沙占全年總量的68%以上，枯水期8月至次年2月輸沙不到全年輸沙量的11%。由此可知，該流域水沙主要來自暴雨洪水所形成，泥沙主要集中在主汛期，月、年最大輸沙量一般與洪水的大小對應。

4.2 年際變化

根據弋陽、梅港站實測泥沙資料分析統計, 信江流域代表站懸移質泥沙統計見表2。

表2 信江流域代表站懸移質泥沙統計

由表中數據可知，信江流域屬于少沙河流，年平均含沙量上游大于下游，年輸沙量下游大于上游，符合流域上游坡陡、水流急，挾沙能力強，下游河道坡地平緩、水流慢、挾沙能力弱的水文特性。

弋陽、梅港站1958～2014年的年輸沙量變化趨勢見圖5。從圖中可知，弋陽、梅港站的年輸沙量隨年份的變化上下游對應吻合度高，弋陽站最大年輸沙量為322萬t(1973年)，是最小年輸沙量19.7萬 t(2004年)的16.3倍；梅港站最大年輸沙量為501萬 t(1973年)，是最小年輸沙量26.3萬 t(2007年)的19.0倍。流域年輸沙量的年際變化趨勢與徑流量的變化趨勢基本一致，大水多沙，小水少沙。

圖5 弋陽、梅港站年輸沙量變化趨勢

5 水沙分析

根據弋陽、梅港站的年徑流量及年輸沙量數據，采用冪函數數學模型進行擬合[7-8]，弋陽、梅港站水沙關系呈2個系列：1958～1996年、1997～2014年，弋陽、梅港站年徑流量與年輸沙量關系見圖6和圖7，對應上述時段的年平均輸沙量分別為：弋陽站153萬t，87.5萬t，梅港站230萬t、126萬t，輸沙量呈明顯減小趨勢。

圖6 弋陽站年徑流量-年輸沙量關系線

圖7 梅港站年徑流量-年輸沙量關系線

根據分析成果可知，含沙量、輸沙量除受流域內氣象、下墊面等自然因素影響外，大規模人類活動對河流含沙量、輸沙量也產生較大影響。流域內水利工程建設、流域綜合治理等人類活動的影響，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1997年以來，江西省對水土保持生態建設力度的加大、1998年界牌水利樞紐建成蓄水、2005年信州水利樞紐的運行均對信江水沙關系產生了顯著影響。

6 結 論

(1) 信江流域徑流主要由暴雨洪水形成，徑流年內分配極不均勻，主汛期4～6月份來水占全年總量的52%以上。徑流年際變化較大，戈陽站最大年徑流量是最小年徑流量的3.8倍，而梅港站則是4.3倍。

(2) 信江流域水沙關系呈現出“大水多沙，小水少沙”的態勢，泥沙主要集中在主汛期，月最大輸沙量與洪水對應，懸移質泥沙的輸移主要以較強的水流動力為載體。

(3) 1997年以來，信江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保持生態建設等，河道水質清澈，大部分泥沙在庫內淤積，下泄沙量變小。

(4) 目前兩站的水沙關系相關性較好，處于穩定狀態。隨著流域內水利工程建設的不斷增加和流域綜合治理及水土保持等生態建設，河水含沙量會減少，將對流域水沙特征及其變化趨勢造成影響。

[1] 江西省水利廳．江西河湖大典[M]．武漢：長江出版社，2010.

[2] 江西省水利規劃設計院.江西省信江流域綜合規劃修編報告[R].南昌：江西省水利規劃設計院，2009.

[3] 詹道江，葉守澤.工程水文學[M].北京：中國水利水電出版社，1987.

[4] SL247-2012.水文資料整編規范[S].北京：中國水利水電出版社，2012.

[5] SL460-2009. 水文年鑒匯編刊印規范[S].北京：中國水利水電出版社，2009.

[6] 韓建軍，盧靜媛，吳選明．信江干流水位流量變化趨勢分析研究報告[R].上饒：江西省上饒水文局,2016.

[7] 黃振平,陳元芳.水文統計學[M]. 北京：中國水利水電出版社，2011.

[8] 蔣志兵,桂笑,胡魁德，等.鄱陽湖不同時期沖淤變化分析[R].南昌：江西省水文局，2013.

(編輯：李慧)

TV141

A

2017-05-10

韓建軍，女，江西省上饒水文局，工程師.

1006-0081(2017)09-0018-04