5 水沙通量的年内变化
5.1 水通量的年内变化
长江流域地处季风气候区,降水的时空分布主要受季风活动的影响,流域降水多集中在夏季 ,冬季仅有少量雨雪,这就导致了径流在一年内有明显的洪、枯季变化。但因流域的地域广阔、地形复杂,各地雨季也不相同,正常年份,长江中下游各支流洪峰大多发生在5~7月,上游干流的洪峰大致发生在7~9月。以大通站为例,径流量从5月开始显著增加,至7月达最大,11月以后明显减少,至翌年2月出现最低值,5~10月的平均径流量占年径流量的71.7%,为洪季;11月至翌年4月的平均径流量只占年径流量的28.3%,为枯季。
但洪水年的水量在年内的分布情况则略有不同,以大通站1954年和1998年两个大洪水年为例。1954年大通站从4月中旬起即进入洪水期,至10月以后,虽然流量有所降低,但仍然高于多年的月平均流量值,汛期径流量为8.891×1011m3;而1998年则在3月份即出现了一个小洪峰,进入洪季之前的流量值已经超过多年平均流量值,这对于造成1998年的大洪水有一定的影响,且汛期径流量达到7.796×1011m3,也远远超过了多年平均 汛期径流量的5.548×1011m3[7],同时遭遇了上游干流洪峰,造成峰值的叠加,形成了罕见的洪水年。
5.2 悬沙通量的年内变化
长江中下游悬移质输沙量在年内分配的不均匀性较径流更为明显。从宜昌站和大通站多年平均输沙量年内分配曲线图中可知,两个测站洪季输沙量均显著大于枯季的输沙量,但输沙量在年内集中程度和量值则从中游向下游逐渐减少。宜昌站多年平均洪季(5~10月)输沙量占全年输沙总量的93%以上,大通站占85%以上;宜昌站多年平均枯季(11~4月)的输沙量仅占全年输沙总量的7%,大通站占15%,宜昌站多年平均洪季输沙量是多年平均枯季输沙量的23倍多,大通站为7倍左右。就多年月平均而言,7月输沙量最大,2月份输沙量最小。大通站7月份的平均输沙量占多年平均年输沙总量的23%以上,宜昌站占30%以上;大通站2月份的平均输沙量不足多年平均年输沙总量的0.7%,宜昌站所占比例则更小。多年月平均最大与最小输沙量的比值,大通站为36倍左右,宜昌站则高达332倍。
6 泥沙颗粒组成
长江来沙一般以细颗粒悬沙为主,且床沙中值粒径明显粗于悬沙中值粒径,悬沙颗粒主要由极细砂(0.1~0.05 mm)和粉砂(0.05~0.01mm)组成,而床沙则主要由中砂(0.50~0.25 mm)和细砂(0.2~0.1 mm)组成。据统计资料表明,宜昌站多年平均床沙输沙量为6.2×107t,占该站年输沙总量的11.0%,中值粒径为0.203mm;大通站多年平均床沙输沙总量为5.9× 107t,占年输沙总量的12.5%,中值粒径为0.166 mm,即从河道纵向泥沙颗粒组成看,自中游向下游,泥沙颗粒由粗逐渐变细,至河口口门地区,床沙与悬沙中值粒径相近,分别为0.009 mm和0.004mm,表明在该地区床沙与悬沙交换极为频繁。
从1959~1996年的长时间系列来看,九江至大通河段平滩河床河道累积是淤积的,其淤积量为5.79×108m3,枯水河床河道累积淤积量为2.64×108m3[6]。长 江中下游从江阴以下,水面线变化趋缓,泥沙颗粒粒径在这一区域内也发生了较大 的变化,江阴的悬沙中值粒径为0.0027mm,明显细于上下游河段,这是由该地区的河段边界造成的,长江中下游河道自中游向下游逐渐展宽,水位变幅逐渐减小,上游流域来沙进入河口段后,因水面纵坡降趋向展平,流速减缓,悬沙中有部分较粗的颗粒受自身重力作用,在江阴至徐六泾段落淤,使悬沙中颗粒粒径大于0.086mm的泥沙大量减少,据统计减少量约占悬移质总输沙量的10%~15%,即每年约有5.9×107t泥沙在该河段沉积下来[10]。
7 结语
(1)长江中下游流域水量沿程递增,但各测站的增幅均不明显,除特殊年份外,均在多年平均值上下波动,水量在年内有明显的季节性变化,多年月平均流量在年内呈正态分布由流域降雨的时空分布所决定,进入河口区的径流量一半来自上游,一半来自中下游。
(2) 长江中下游流域的泥沙主要来自上游的金沙江和嘉陵江,故上游来沙量的变化对于中下游输沙规律的变化起着重要作用,此外中下游湖泊的调蓄和沉积作用也不容忽视。
(3)长江来沙主要以悬沙形式下泄,悬移质输沙量由中游向下游逐渐减少,各测站悬移质输沙量呈阶梯性递减的趋势,在年内有明显的季节性变化,与水量相比分布更加不对称。
(4) 长江中下游的悬沙主要由极细砂和粉砂组成,而床沙则主要由中砂和细砂组成,从河道纵向泥沙颗粒组成看,长江中下游干流河道泥沙颗粒沿程逐渐细化,泥沙颗粒的变化与河段的边界及水下地形的变化有关。(考试大二级建造师编辑整理)