补远江流域水沙特性及其变化分析_钟荣华

第42卷第24期2011年12月人民长江Yangtze River Vol．42，No．24Dec．，2011收稿日期：2011－09－30基金项目：国家自然科学基金项目（40201218）；云南省科技计划项目（2005Z003M ）与云南省中青年学术技术带头人后备人才培养项目（2009CI050）作者简介：钟荣华，男，硕士研究生，主要从事泥沙和河流地貌研究。

E －mail ：zhrhua 1987@163．com 通讯作者：傅开道，男，副研究员，主要从事泥沙和河流地貌研究。

E －mail ：kdfu@ynu．edu．cn文章编号：1001－4179（2011）24－0029－05补远江流域水沙特性及其变化分析钟荣华1，杨春明2，傅开道1，何大明1（1．云南大学亚洲国际河流中心，云南昆明650091；2．云南省水文水资源局西双版纳分局，云南景洪666100）摘要：补远江是澜沧江干流来水量最大的一级支流，其水文效应随着干流梯级电站相继建成而凸显，而对该流河水沙研究尚欠关注。

采用补远江曼安水文站1960 2008年月平均流量和1993 2008年月平均悬移质含沙量数据，对补远江流域的水沙特性及其变化进行了统计分析。

结果表明：①研究时段内，补远江流域水沙的年内分配不均；②流域水沙的年际变化幅度较大，年径流量和年悬移质输沙量均呈现一定的下降趋势；③曼安流量与含沙量呈现明显正相关，拟合程度较高。

关键词：水沙特性；水沙变化；水沙关系；补远江流域；澜沧江中图法分类号：TV141文献标志码：A1研究背景流域系统对气候变化与人类活动的响应过程中，水沙变化是最为活跃的部分［1］。

澜沧江是中国西南纵向岭谷区最重要的国际河流，其相关生态水文过程与变化影响、水土流失与泥沙沉积变化、水污染和生物多样性退化等跨境问题备受国内外关注，曾引起激烈争论［2－3］。

近些年，相关研究包括澜沧江流域的水文特征及水资源量特性［4－5］、澜沧江流域的泥沙变化及受干流水电开发影响的下游泥沙响应系统研究［7－11］、澜沧江跨境水资源问题［12－16］等。

已有的研究主要集中在澜沧江干流上，而对其支流水文状况、环境及生态问题的研究较少。

近期，云南大学亚洲国际河流中心有关调研人员对补远江流域开展了野外考察，路斌等对该流域的渔业资源进行过调查分析［17］，而对该流域水文状况的研究却基本尚未开启。

位于澜沧江下游的补远江，是各支流中径流量最大的支流，其径流量占澜沧江－湄公河入海总径流量的1．19%［4］。

近年的相关研究表明，该支流的鱼类多样性极为丰富，是澜沧江－湄公河跨境洄游鱼类的关键栖息地。

开展补远江水文特性及其变化研究，对该流域的合理开发与保护有重要意义。

因此，本文将研究焦点定位在最能代表区域变化的澜沧江一级支流上，以澜沧江下游支流补远江作为研究区，分析该支流流域近年来的水沙变化，从而为流域的开发与保护提供一定的参考依据。

2研究区概况补远江古称罗梭河，亦名南班河、清水河，上游又称蛮老江，位于云南省南部（100ʎ57' 107ʎ35'E 、21ʎ49' 22ʎ30'N ），源于普洱县东部无量山脉西南麓，西南流经普洱县东南部、思茅市南部，至景洪市、勐腊县之间的芒果树乡注入干流。

其流域地势北高南低，年平均降水量1488mm ，年平均温度21．5ħ，最高温度40．5ħ，最低温度5．6ħ，属亚热带季风气候区，径流补给来源主要是降水。

干流全长319km ，流域面积人民长江2011年7747km 2，地势总落差1245m ，水能理论蕴藏量57．69万kW ，可开发装机容量15．46万kW 。

该水系发育主要支流有踏青河、孟往河、普文河、南线河、磨者河、南品河等。

澜沧江干流从补远江河口向下游约10km 处即为中国－缅甸界河，向下游约40km 处为中国－缅甸－老挝3国交界点。

曼安水文站（101ʎ16'E ，21ʎ55'N ）位于补远江下游，西双版纳热带植物园内，集水面积6609km 2。

其上游1．5km 处有葫芦岛水电站，装机容量为1150kW ，于1982年开始运行，该电站为径流式电站，主要供植物园用电，从修建、运行至今尚未对该流域水文情势产生重大影响。

该水文站距离澜沧江干流汇入口仅22km 。

3数据与方法本文所用泥沙、流量和大断面数据均来自补远江曼安水文站。

该水文站集水区占补远江全流域面积（7747km 2）的85．31%，基本能反映补远江流域的水文变化趋势。

其中月平均流量数据年限为1960 2008年，月平均悬移质含沙量数据年限为1993 2008年。

曼安站为国家水文基本测站，以上数据均是按照行业相关标准进行测验的，精度可靠，整编结果精确。

本文采取常用统计分析方法［18］，主要是线性趋势分析、平滑处理及相关分析对数据进行处理，来分析补远江流域的水沙变化。

在考察径流量的年际年内变化时，采用了变差系数C v 、年际极值比K 和径流年内分配不均匀系数C vy 来反映变化幅度。

4补远江曼安断面水沙变化采用曼安水文站的水沙与河床断面资料，运用相关方法对曼安断面的径流量、输沙量的年内年际变化以及河床形态调整进行了分析。

4．1径流量及其变化特征4．1．1径流量年内分配特征曼安站1960 2008年的月平均径流量变化表明（见图1）。

图1补远江曼安断面径流量年内分配补远江月平均来水量主要集中于6 11月，6月份显著增加，8月份为最高，达到11．435亿m 3。

其汛期（6 11月）和非汛期（12 5月）的月平均径流量和占年径流总量的比例表明，汛期流量占全年总径流量的83%以上，平均每月占13．89%；经计算径流年内分配不均匀系数C vy 达到0．875，说明径流量的季节性变化大，来水量主要集中在汛期。

4．1．2径流量年际变化趋势曼安站1960 2008年逐年月平均流量变化（见图2）表明，49a 来补远江月平均流量呈现微降趋势，总体变化不大。

从年际变化来看，1971年前的年内月平均流量分配形状较为“瘦高”，而其后却显得“矮胖”，尤其是1988 1990连续3a “矮胖”特征非常明显；1960 2008年平均流量的变差系数C v 为0．21。

49a中，该站测得最大流量为4480m 3/s （1969年8月1日），最小流量为10．9m 3/s （1997年5月27日），多年平均流量为151．9m 3/s 。

1971年8月份月均流量1040m 3/s ，为49a 来最大值。

图2曼安站月平均流量变化曼安水文站1960 2008年49a 来的年径流总量变化（见图3）表明，补远江的年径流量一直呈现波动的变化，总体呈现下降趋势，但其变差系数C v 仅为0．21，多年最大年径流量为1971年的74．19亿m 3，最小年径流量为1989年的26．34亿m 3，年际极值比K为2．82，可见补远江的年径流总量的年际变化幅度并不大。

这与月平均流量（图2）的年际变化趋势是一致的。

断面多年平均年径流总量为46．3亿m 3，由曼安站的集水面积和补远江流域面积比，可算得补远江多年年平均流量为178．1m 3/s ，多年年平均径流总量为56．2亿m 3。

4．2悬移质输沙量变化4．2．1悬移质输沙量年内分配特征曼安站1993 2008年多年月平均输沙量表明（见图4），月均输沙量从6月份显著增加，7，8月份为最高，分别达到1．6220ˑ106，1．6681ˑ106t ，11月下降明显。

说明补远江的来沙量主要来源于汛期6 11月，汛期输沙量占到全年总输沙量的98．56%，其中7，3第24期钟荣华，等：补远江流域水沙特性及其变化分析8月份的输沙量就占到全年总输沙量的72．34%，说明输沙量的年内分配集中程度比径流量大很多。

图3曼安断面年径流量变化过程图4曼安断面输沙量年内分配4．2．2悬移质输沙量年际变化曼安站1993 2008年逐年月均输沙量变化（见图5）表明，16a 来曼安站月均输沙量总体呈现下降趋势，但2002年有明显的增加，该年7，8月份月均输沙量分别达到5．4479ˑ106，6．9712ˑ106t。

图5曼安站月平均输沙量变化曼安站1993 2008年16a 来的年输沙总量变化（见图6）。

图6曼安断面年输沙量变化补远江年输沙量呈明显下降趋势，以2002年为界可划分为3个阶段：2002年以前年输沙量较大，9a 年均输沙量为480．97ˑ104t ；但2002年输沙量有显著的增加，达到13．1379ˑ106t ，为16a 最大值；2002年以后，年均输沙量骤减，6a 年均输沙量为2．6424ˑ106t ，仅为2002年以前的54．94%。

这与上述月均输沙量年际变化趋势是一致的。

断面多年年均输沙量为4．5175ˑ106t ，根据曼安站集水面积与补远江流域面积比，得到补远江年输沙量为5．2953ˑ106t 。

5水沙关系河流水沙关系是反映河流径流量和泥沙含量匹配关系的指标［19］。

针对某一河流断面，在来沙量未超出水流的挟沙能力下，水沙关系是最能反映断面上游来沙变化的直接证据之一［20］。

含沙量随时间的变化，主要取决于流量的大小和水流侵蚀作用的强烈程度。

通常，随着流量的增加，含沙量也相应增加。

将曼安站1993 2008年月均泥沙含量与流量点绘于同一坐标系中，并作其趋势线（图7）。

结果发现，这一时段的水沙关系的相关系数为0．780（通过0．01显著性水平检验），呈现明显的正相关；回归决定系数达到0．608，表明其拟合程度较高。

图7曼安断面水沙关系河流来沙系数能体现断面来水输沙状况，如果来沙系数大，就意味着单位流量的含沙量大，是反映河流冲淤变化常用参数之一。

通过计算曼安站1993 2008年的来沙系数表明，多年来，来沙系数与前述水沙变化一样呈下降趋势，平均来沙系数为0．006kg ·s /m 6，且来沙系数除2002年大于0．01kg ·s /m 6外，其他年份均小于0．01kg ·s /m 6（见图8）。

可见补远江单位流量的含沙量并不大。

分别将补远江曼安站1993 2008年年均输沙量和年径流量、逐年月均流量和月均输沙量点绘于同一坐标系中。

可以看出，补远江输沙量与流量变化趋势基本一致，来水量大时，来沙量也大。

综上，可见补远江流域来水量变化是导致来沙量变化的重要原因。

而2002年输沙量急剧增加，可能是由于2002年汛期流量大，来沙系数大，挟沙能力强所13人民长江2011年导致的。

图8曼安站来沙系数变化6讨论流域水沙变化是多种因素综合作用的结果，不同流域的主导因素不同，但都主要包括流域下垫面条件、气候、人类活动等三大方面。

而反过来，河川径流、河道泥沙变化亦能敏感地记录流域内的下垫面改变、气候变化及人类活动［21－26］。