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长江上游主要支流水沙特性及其影响因素分析

王正成 毛海涛 申纪伟 唐鑫 陈相

王正成, 毛海涛, 申纪伟, 唐鑫, 陈相. 长江上游主要支流水沙特性及其影响因素分析[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2020, (1): 126-138. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201841031
引用本文: 王正成, 毛海涛, 申纪伟, 唐鑫, 陈相. 长江上游主要支流水沙特性及其影响因素分析[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2020, (1): 126-138. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201841031
WANG Zhengcheng, MAO Haitao, SHEN Jiwei, TANG Xin, CHEN Xiang. Analysis of water and sediment characteristics in the main tributaries of the Yangtze River and their associated influence factors[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2020, (1): 126-138. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201841031
Citation: WANG Zhengcheng, MAO Haitao, SHEN Jiwei, TANG Xin, CHEN Xiang. Analysis of water and sediment characteristics in the main tributaries of the Yangtze River and their associated influence factors[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2020, (1): 126-138. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201841031

长江上游主要支流水沙特性及其影响因素分析

doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.201841031
基金项目: 国家自然科学基金(41602367); 重庆市科委基础与前沿研究计划(cstc2018jcyjA, cstc2019jcyj-msxm1330); 重庆市教委科学技术研究项目(KJQN201901209, KJQN201901209, KJQN201901240); 重庆三峡学院土木工程学院院级青年科研项目(18QN006)
详细信息
    作者简介:

    王正成, 男, 硕士, 实验师, 从事水库泥沙淤积研究工作. E-mail: wangzhengcheng194@163.com

    通讯作者:

    毛海涛, 男, 博士, 教授, 从事河流泥沙研究工作. E-mail: maohaitao1234@163.com

  • 中图分类号: TU443

Analysis of water and sediment characteristics in the main tributaries of the Yangtze River and their associated influence factors

  • 摘要: 雅砻江、岷江、嘉陵江和乌江的水沙特性是决定长江泥沙变异的关键因素之一, 关乎三峡水库的合理运行, 关系着长江流域水资源的合理开发利用及水生态平衡. 本文基于2002—2016年期间, 长江主要支流设置的桐子林、高场、北碚、武隆4所重要控制性水文站水文泥沙监测资料, 深入系统地探讨水文泥沙参量的变化特征及其影响因素, 借助统计软件SPSS进一步分析水文泥沙参量的相关性. 研究结果表明: 在时序上, 各支流年均含沙量、年输沙量、年输沙模数降低22.57%~91.54%, 年径流量雅砻江、岷江和乌江增大3.28%~17.96%, 嘉陵江降低1.58%; 嘉陵江和乌江的中值粒径增大50%~80%. 水电站的修建导致年均含沙量、年输沙量、中值粒径、年输沙模数降低5%~79.34%; 强降雨、滑坡、塌方、泥石流、溃坝等自然灾害以及人为诱发滑坡和向河道倾倒土石体致使年均含沙量、年输沙量、年输沙模数增大20%~702.94%. 参数间相关性由强到弱排序为年均含沙量和年输沙量/年输沙模数, 年径流量和年均含沙量, 年径流量和年输沙量/年输沙模数, 年均含沙量和中值粒径, 中值粒径和年输沙量/年输沙模数, 以及年径流量和中值粒径. 研究成果将为长江支流梯级电站的规划设计、三峡水库的合理运行提供理论支撑.
  • 图  1  长江主要支流及水文站示意图

    注: ●水文站; ①—④水文站编号; ■水利工程; □河道

    Fig.  1  Diagram of the main tributaries and hydrological stations of the Yangtze River

    图  2  年径流量变化曲线

    Fig.  2  Change in annual runoff over time

    图  3  年径流量距平百分率

    Fig.  3  Anomaly percentage rate for annual runoff

    图  4  年均含沙量变化曲线

    Fig.  4  Change in annual average sediment concentration over time

    图  5  年输沙量和年输沙模数变化曲线

    Fig.  5  Change in annual sediment load and annual average sediment transport modulus over time

    图  6  泥沙中值粒径变化曲线

    Fig.  6  Change in median size of sediment over time

    图  7  显著性水平和秩相关系数变化曲线

    Fig.  7  Significance level vs. rank correlation coefficient

    表  1  长江主要支流及水文站概况

    Tab.  1  General overview of the main tributaries and hydrologic stations of the Yangtze River

    河道河源河口流域面积/万km2全长/km落差/m水文站水文站地址
    雅砻江 巴颜喀拉山南麓 攀枝花 12.84 1 571 3 830 桐子林 四川省攀枝花市盐边县桐子林镇
    岷江 青藏高原东缘 宜宾 13.54 790 3 560 高场 四川省宜宾县高场镇七井村
    嘉陵江 秦岭山地 重庆 15.61 1 119 2 300 北碚 重庆市北碚区龙凤桥镇白庙子
    乌江 贵州省境内威宁县 涪陵 8.3 1 037 2 123.5 武隆 重庆市武隆区建设中路80号
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    表  2  长江主要支流水电站概况

    Tab.  2  General overview of hydropower stations in the main tributaries of the Yangtze River

    所在河道水电站蓄水时间/年总库容/108m3最大坝高/m 所在河道水电站蓄水时间/年总库容/108m3最大坝高/m
    雅砻江 二滩 2000 58 240 嘉陵江 草街 2010 4.87 67
    锦屏 2012 77.6 305 巨亭 2016 0.33 40
    两河口 2017 101.54 295 亭子口 2013 42 116
    官地 2013 7.6 168 嘉陵江白龙江 碧口 1977 5.21 101.8
    乌江 东风 1994 10.25 162.3 珠宝寺 1996 25.5 132
    索风营 2006 2.01 115.8 岷江 紫坪铺 2005 11.12 156
    彭水 2008 5.18 116.5 岷江大渡河 双江口 2021 31.15 314
    沙沱 2012 9.1 156 瀑布沟 2009 53.9 186
    思林 2009 12.05 117 岷江黑水河 毛尔盖 2011 5.35 147
    乌江渡 1982 23 165
    构皮滩 2008 64.54 232
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    表  3  参数的显著性值

    Tab.  3  Significance values of parameters

    雅砻江岷江嘉陵江乌江
    年径流量0.20.20.20.2
    年均含沙量0.010.20.20.2
    年输沙量0.0180.1370.20.109
    中值粒径0.20.20.098
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    表  4  年径流量和年均含沙量的相关性分析

    Tab.  4  Correlation between annual runoff and annual average sediment concentration

    雅砻江岷江嘉陵江乌江
    显著性水平0.0740.150.0010.181
    秩相关系数0.6670.3730.760.359
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    表  5  年径流量和年输沙量/年输沙模数的相关性分析

    Tab.  5  Correlation between annual runoff and annual sediment load, average sediment transport modulus

    雅砻江岷江嘉陵江乌江
    显著性水平0.0260.0300.051
    秩相关系数0.7780.550.8350.577
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    表  6  年径流量和中值粒径的相关性分析

    Tab.  6  Correlation between annual runoff and median size of sediment

    岷江嘉陵江乌江
    显著性水平0.3170.0770.796
    秩相关系数0.1440.492–0.072
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    表  7  年均含沙量和年输沙量/年输沙模数的相关性分析

    Tab.  7  Correlation between annual average sediment concentration and annual sediment load, average sediment transport modulus

    雅砻江岷江嘉陵江乌江
    显著性水平0000
    秩相关系数0.970.9710.9690.955
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    表  8  年均含沙量和中值粒径的相关性分析

    Tab.  8  Correlation between annual average sediment concentration and median size of sediment

    岷江嘉陵江乌江
    显著性水平0.0090.1290.019
    秩相关系数0.6670.429–0.571
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    表  9  年输沙量/年输沙模数和中值粒径的相关性分析

    Tab.  9  Correlation between median size of sediment and annual sediment load, average sediment transport modulus

    岷江嘉陵江乌江
    显著性水平0.0910.0940.032
    秩相关系数0.6780.481–0.527
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-11-04
  • 网络出版日期:  2019-12-25
  • 刊出日期:  2020-01-01

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