河流泥沙动力学(第二版)
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第一节 河流泥沙来源

河流中运动着的泥沙,就其来源而言,可以分为两大类。一类是从流域地表冲蚀而来的,另一类是从河床上冲起的,在运动过程中,二者存在着置换作用。从流域地表冲蚀下来的泥沙数量,通常是用每平方公里地面每年冲蚀若干吨泥沙来衡量,称为侵蚀模数,也称输沙量模数。图2-1为我国输沙量模数分布情况[1]

从图可以看出,我国土壤侵蚀最严重的地区是黄河中游的黄土高原,永定河和西辽河流域,其输沙量模数M>1000t/(km2·a),而陕北的皇甫川、窟野河、无定河、延河流域,输沙量模数达10000~20000t/(km2·a),相当于地面每年普遍冲刷6~12mm的厚度。

流域地表的侵蚀,与气候、土壤、地形地貌等因素有关。在我国,流域的水量大部分是由降雨汇集而来,土壤侵蚀主要伴随着降雨径流产生,尤其是暴雨对土壤侵蚀影响最大。在黄土丘陵沟壑区,流域本身存在着较密切的水沙关系。土壤结构松散,植物覆被较差,水土流失就比较严重。例如黄河中游的黄土地区,7~8月份降雨最多,且多为暴雨,其它条件也较差,所以地表侵蚀最为严重;而在我国南部省份,虽然也有暴雨,但土壤结构密实,植物覆被较好,所以其输沙量模数多在1000t/(km2·a)以下。地形对流域的侵蚀,也起着重要的作用。坡度大则地面径流下渗量小,汇流速度大,侵蚀作用也随之增大,侵蚀量也随坡长的增大而增加。

从流域地表侵蚀下来的泥沙,经过河流的搬运作用,大部分汇流入海,但也有不少沉积在低洼湖泊地带。我国几条大河的河口地区和洞庭湖、鄱阳湖等大湖泊,都属于这样的堆积区。

影响流域地表侵蚀的因素,除上述三项外,人类活动也起着重要作用,例如坡面的盲目开垦会加速水土流失,而水土保持工程能减少水土流失。我国已颁布的《森林保护法》和《水土保持工作条例》,无疑对防止水土流失将起到深远影响。

泥沙随水流汇集到河流之中,使得河水中含有一定沙量,常以每单位体积河水中的泥沙重量表示河流的含沙量。一般来说,我国北方,特别是黄河中游的一些干支流,年平均含沙量有些高达300kg/m3以上;而在南方一些省份,年平均含沙量不足1kg/m3。这样的分布状况,是与我国各地区的水土流失程度紧密相关的。表2-1及表2-2是我国及国外一些主要河流水沙特征值的统计资料。

图2-1 输沙量模数分布图

表2-1 全国主要河流多年平均水沙特征值统计表

注 本表资料引自原水利电力部水文局1982年9月刊布的《全国主要河流水文特征统计》,统计至1979年,()内数字为兴建水库前的值。

表2-2 国外若干河流多年平均水沙特征值统计表