布尔哈通河泥沙变化分析

朴哲洙,韩京龙

(吉林省水文水资源局延边分局,吉林 延吉 133001)

布尔哈通河泥沙变化分析

朴哲洙,韩京龙

(吉林省水文水资源局延边分局,吉林 延吉 133001)

文中基于布尔哈通河流域三个水文站1956-2010年泥沙数据,采用M-K秩次相关检验分析、Pettitt检验分析方法,进行输沙量和含沙量序列的年际变化趋势、突变时间点确定.明确布尔哈通河流域的泥沙变化,主要与水库修建和大面积的耕地有着直接关系,退耕还林营造青山绿水,才是人类社会可持续发展的前提.

布尔哈通河;检验分析;输沙量;含沙量

1 河流概况

布尔哈通河是发源于哈尔巴岭山脉东南麓,图们江二级支流,横贯延边州中部,流经延边州首府延吉市、龙井市、和龙市和安图县的亮兵镇、明月镇、石门镇,流域面积6 847 km2,河长172 km,河道坡降为0.19%.于图们市下嘎村汇入嘎呀河后汇入图们江,是延边州水利开发利用程度最高的河流.布尔哈通河主要支流有海兰河、朝阳河等.

2 数据来源及研究方法

2.1 数据来源

选取布尔哈通河干流上榆树川、磨盘山水文站和布尔哈通河二级支流长仁河凤昭水文站1956-2010年泥沙资料进行分析.

2.2 研究方法

文中采用Mann-Kendall(M-K)[1]和Pettitt方法[2]进行分析检验.

3 泥沙变化分析

3.1 泥沙水文特征值年际变化

河流的输沙量和含沙量是河流水文特征值中两个比较重要的指标,通过对两个水文特征值的分析,可较直观的反映出气候变化和人类活动对河流水文、土壤侵蚀和生态环境产生的影响.

布尔哈通流域有三个水文站为沙量站,所处地理位置差异很大,凤昭站位于布尔哈通河二级支流长仁河上.榆树川站位于布尔哈通河干流中上游,流域上游林木茂密,植被良好.磨盘山站位于布尔哈通河下游,是布尔哈通河出口控制站,集水面积6 469 km2,占布尔哈通河流域面积(6 847 km2)的94.5%.

通过对1956-2010年沙量特征值分析,凤昭站输沙量和含沙量年平均值最小,分别为0.99万t和0.11 kg/m3;磨盘山站输沙量年平均值最大,为107.1万t,榆树川站含沙量年平均值最大,为5.33 kg/m3;凤昭站输沙量和含沙量变差系数最大,分别达到了2.08和1.59;磨盘山站年平均输沙模数最大,达到了167.1 t/km2.

从中可以看出:上游凤昭站和榆树川站4年平均输沙量、年平均输沙模数相对磨盘站较小,而变差系数和年际极值比相对磨盘山较大;说明凤昭站和榆树川站输沙量年际变化较大,磨盘山站相对稳定.凤昭站年平均含沙量最小,说明凤昭站水土流失较小,与上游植被良好有一定的关系;榆树川站年平均含沙量最大,甚至超过了磨盘山站,这与其上游耕地面积所占比重、河道坡降、水量和水流速度有直接的原因.

3.2 泥沙变化检验分析

运用M-K秩次相关趋势检验和Pettitt突变检验,对布尔哈通河上三个水文站进行泥沙分析,采用1956-2010年的年输沙量和年平均含沙量数据,计算结果见表1.

表3 布尔哈通河泥沙变化趋势和突变时间检验值

由表1可以看出,布尔哈通河三个水文站MK秩次相关趋势,检验年输沙量序列Z值绝对值都小于1.96,年输沙量序列趋势变化不显著,无趋势变化;年平均含沙量序列Z值中,凤昭站绝对值大于1.96,年平均含沙量,年平均含沙量序列变化呈显著上升趋势,其余两站绝对值小于1.96,年平均含沙量序列变化不显著,无趋势变化.

三个水文站Pettitt突变检验年输沙量序列P0值中,凤昭站P0值小于0.5,具有显著意义,突变点时间为1985年,其余两站P0值大于0.5,无显著意义,无突变时间;年平均含沙量序列P0值中,三个水文站都小于0.5,具有显著意义,突变点时间分别为:1994,2003,2002年.

结合输沙量和含沙量变化趋势、突变时间,凤昭站以上,在输沙量没有明显变化趋势的情况下,含沙量变化呈上升趋势,说明凤昭站在径流量变化的影响下,水土流失有所加剧,但变化缓慢.榆树川和磨盘山站以上,输沙量和含沙量趋势变化都不明显,说明这两个站以上水土流失多年来没有得到有效治理,一直维持原有状态,含沙量出现突变,说明在2002年前后,水土保持得到一定量的改善,改善效果不明显.

4 泥沙变化原因分析

4.1 水库兴建

由于凤昭站上游没有修建水库,天然状况良好,以凤昭站输沙量突变时间1985年为节点,进行前后对比分析.1985年以前,榆树川站以上修建水库总库容为5 597.86万m3,占现有水库总库容的99.6%;磨盘山站以上为10 308.26万m3,占现有水库总库容45.0%;磨盘山站以上为15 906.12万m3,占现有水库总库容55.7%.说明在1985年以前布尔哈通河流域修建的水库已经占现在水库的一半以上,对输沙量的缓解起到了一定的作用,特别是榆树川水文站以上,几乎都是1985年以前修建的.河流上修建水库后,库区水位壅高,水面比降减缓,流速减小,水流挟沙能力显著降低,促使大部分泥沙淤积在库内,输沙量和含沙量势必造成减小的影响,因此榆树川站和磨盘山站都没有发生突变现象.

4.2 农业用地基本情况

布尔哈通河流域广泛着开展着农业生产,以旱地、水田、水浇地和园林地草地为主.农业耕地面积达到5.33万hn2,其中旱地达到3.55万hm2,水田达1.99万hm2.可以看出耕地面积占整个流域的比重非常大,也是造成布尔哈通河流域输沙量和含沙量偏高的的重要原因之一.

5 结论与分析

基于布尔哈通流域三个水文站1956-2010年输沙量数据,采用M-K秩次相关检验检验、Pettitt检验分析方法,进行输沙量和含沙量序列的年际变化趋势、突变时间点确定,得出结论为:

1)凤昭站输沙量和含沙量最小,榆树川站和磨盘山站输沙量和含沙量明显高于凤昭站.这与榆树川和磨盘山站上游有大面积的耕地有密不可分的原因.

2)通过对M-K检验法、Pettitt检验法分析,布尔哈通河流域凤昭站输沙量突变时间显著,时间点为1985年,榆树川站和磨盘山站不显著,无突变;凤昭站、榆树川站和磨盘山站含沙量突变时间显著,时间点分别为1994、2003和2002年.

3)水库的修建对河流泥沙影响显著,具有短期调节作用,泥沙的淤积对水库长期运行势必造成影响,水库应定时进行排沙掏沙.

[1]刘春蓁,刘志雨,谢正辉,等.近50年海河流域径流的变化趋势研究[J].应用气象学报,2004,15(4):385-393.

[2]李国芳.长江感潮河段工程水文研究[M].南京:河海大学出版社,2013.

TV142 < class="emphasis_bold">[文献标识码]B

B

1002-0624(2017)11-0035-02

2017-08-20