2.3 水文泥沙
嫩江、第二松花江、松花江干流、辽河干流、拉林河、老哈河、东辽河、浑河、牡丹江、饮马河、碧流河、复州河规划河段选用水文站及资料系列见表2-2。
表2-2 规划河流水文测站及资料系列
续表
水文站资料系列基本到2008年。松辽流域水资源综合规划对1956—2000年水文资料系列进行了还原分析、系统修正,2001年以后大部分水文站尚未进行还原分析及修正,为实测系列,因此本书径流系列采用松辽流域水资源综合规划成果,即1956—2000年的45年系列。
2.3.1 气象特征
1.松花江流域
松花江流域大部分地处中温带季风气候区,大陆性气候特点十分明显,春季干燥多风,夏秋降雨集中,冬季严寒漫长,年内温差较大,多年平均气温在-3～5℃。7月绝对最高气温为45℃(抚松站),1月绝对最低气温为-47.3℃(嫩江站)。河流的封冻期在10月中旬至11月下旬,解冻期在3月中旬至4月中旬,一般冰厚为0.5～1.0m,最厚可达1.5m。冻土深度北部为1.7～3.0m,南部为0.9～2.0m。全年日照时数2200～3000h,无霜期100～150d。流域多年平均风速以松嫩平原为最大,达4.0m/s以上,山区较小,为2.0～3.0m/s,4—5月风速最大。
松花江流域多年平均降水量为400～750mm,降水的时空分布极不均匀。时间上,降水量年内分布不均,6—9月降水量占全年的70%～80%,降水年际变化也较大,最大与最小年降水量之比在3倍左右,连续数年多雨和连续数年少雨的情况时有出现,使本流域成为洪灾、涝灾、旱灾多发地区;空间上,降水量由东南向西北递减,东南部山区降水量可达700～900mm,干旱的西部地区仅有400mm左右。全流域蒸发量从西南的1200mm向东北递减至500mm;中部松嫩平原地区在800～1000mm之间,东部山区在800mm以下。
2.辽河流域
辽河流域地处温带大陆性季风气候区,冬季严寒,夏季温热。年平均气温4～8℃。极端最高气温42.5℃(1955年赤峰),极端最低气温-41.1℃(1966年西丰)。
流域日照时数,西部地区2700～3000h,东部山区2400～2600h,中部地区2500～2700h。无霜期150～180d,多年冻土深0.9～2.8m。
流域多年平均降水量在300～1000mm之间,由东向西递减,东部山区1000mm,西北部的内蒙古草原300mm。降水年际变化Cv值为0.15～0.3。降水年内分配不均,6—9月占全年的70%～85%。
流域多年平均蒸发量(E601型蒸发器)在500～1200mm之间,由西南向东北递减,西辽河上游老哈河1200mm,中部辽河平原地区800～1000mm,东部山区500～800mm。
3.碧流河、复州河流域
碧流河、复州河流域属暖温带季风气候,具有海洋性气候特点,气候温和湿润,夏季多雨,冬季干燥,冬季盛行北风,夏季盛行南风。
多年平均气温在8.4～10.3℃之间,平均最高气温14.3℃,平均最低气温4.6℃,7—8月气温最高,平均在25.6℃以上,1月气温最低,平均在-8.1℃以下,最低平均气温-15.1℃。
多年平均相对湿度67%左右,7—8月相对湿度最高达84%,2月最低,为58%,该地区较为湿润。
多年平均风速2.7～5.1m/s,4月风速最大,平均风速为4.7m/s,8月最小,平均风速为2.7m/s。
霜冻期一般为10月上旬至次年4月下旬,多年平均无霜期为170d左右,最长242d,最短128d。
冻土深平均约1.0m,最大约1.15m。一般10月下旬至11月上旬表层土壤开始冻结,11月下旬至次年3月下旬为土壤封冻期,3月下旬至4月上旬土壤解冻。
2.3.2 径流及泥沙
1.嫩江
(1)径流。
嫩江径流属于雨水补给为主类型,径流的年内变化主要受降水的季节变化支配,并受融雪水补给影响。江桥站多年平均径流量为225.32亿m3,大赉站平均径流量为239.25亿m3,径流年际变化较大,大赉站最大年径流量为661.45亿m3,最小年径流量为71.77亿m3,最大年径流为最小年径流的9.22倍。嫩江主要控制站径流量年内分配见图2-1,汛期5—10月径流量约占年径流量的90%。而汛期径流量又集中在7—9月,3个月的径流量占年径流的60%左右。枯水径流量很小,11月至次年4月径流量仅占年径流量的10%左右。
图2-1 嫩江主要控制站径流量年内分配
目前,嫩江干流白沙滩水位站附近已建“引嫩入白”引水工程,年平均引水量为7.11亿m3,嫩江流域现有长阁、查哈阳等13个大型灌区,实际灌溉面积为104.07万亩,年均灌溉总用水量约为6.66亿m3,按全年逐日平均引水计算,加之尼尔基水库的调节作用,使嫩江干流尼尔基水库下游河道枯水期径流量增加,丰水期径流量减少。
(2)洪水。
暴雨是形成嫩江流域洪水的主要因素。多发生在7—9月,占全年的84.8%,其中8月暴雨场次最多,占39.8%。一次暴雨历时一般为3d,主要集中在1d内。从点暴雨资料分析,1d雨量占3d雨量的90%左右,最高可达95.4%。另一种洪水是由于降雨历时长、范围广、累计总雨量大而形成较大洪水。
嫩江干流江桥站9次大洪水,有4次以干流来水为主,干流富拉尔基站流量占江桥洪峰流量的90%以上。1998年大洪水,干支流洪水遭遇,江桥站实测洪峰流量25900m3/s,干流占55%左右。富拉尔基站以下的干流洪水,多呈多峰型,持续历时60d左右。
(3)泥沙。
嫩江为少沙河流,泥沙测验资料不多,而且不连续。现有泥沙资料多为新中国成立后实测,但也只有悬移质输沙量资料,而无推移质输沙量资料。
根据水文站资料统计,受流域内地形地貌、气象、水文等自然条件影响,年输沙模数分布呈现东南部大,西北部小;丘陵区大,山区和平原区小的特点。
大赉站年最大输沙量为1333万t,年最小输沙量为25.3万t,最大输沙量为最小输沙量的52.7倍,年最大输沙量为多年平均输沙量的8.8倍。
嫩江流域泥沙年际变化较大,主要控制站输沙量年内分配见图2-2,泥沙的年内分配与水量分配基本一致,主要集中在汛期,且沙量比水量更集中,6—9月沙量占年沙量的63%～99.7%。
图2-2 嫩江主要控制站输沙量年内分配
2.第二松花江
(1)径流。
第二松花江吉林站多年平均径流量为137.9亿m3,扶余站平均径流量为160.7亿m3,扶余站最大年径流量为294.4亿m3,最小年径流量为68.7亿m3,最大年径流为最小年径流的4.29倍。主要控制站径流量年内分配见图2-3,汛期5—9月径流量约占年径流量的60%。
图2-3 第二松花江主要控制站径流量年内分配
(2)洪水。
第二松花江洪水主要由暴雨产生,年最大洪峰流量多发生在7—9月,以7—8月为最多,年最大洪峰流量发生在7—8月的共计124次,占总数的80%。一次暴雨历时3d左右,雨量集中。
第二松花江干流洪水多呈单峰型,历时7～11d。当几次连续降水发生时,洪水呈双峰型,过程线历时一般不超过15d。支流过程线多为单峰型,洪水过程为陡涨陡落,历时为3～7d。
(3)泥沙。
第二松花江是吉林省少沙河流,泥沙观测最早始于1935年的吉林站,松花江站和扶余站1955年开始有泥沙观测资料。第二松花江上游林木茂盛,植被覆盖较好,但中下游开垦有较多的农田,输沙量较大。扶余站多年平均输沙量219万t,年最大输沙量为523万t,年最小输沙量为34.7万t,最大输沙量为最小输沙量的15.1倍,年最大输沙量为多年平均输沙量的2.4倍,年际变化较大。
由统计资料分析,第二松花江悬移质泥沙的年内分配与水量分配基本一致,主要控制站输沙量年内分配见图2-4,主要集中在汛期,且沙量比水量更集中,6—9月沙量占年沙量的63%～99.7%。
图2-4 第二松花江主要控制站输沙量年内分配
3.松花江
(1)径流。
松花江干流哈尔滨站多年平均径流量为456.69亿m3,佳木斯站多年平均径流量为730.54亿m3,佳木斯站最大年径流量为1249.90亿m3,最小年径流量为339.68亿m3,最大年径流为最小年径流的3.68倍。径流年内分配不均,主要集中在夏季,主要控制站径流量年内分配见图2-5,5—11月径流量占全年的86%,12月至次年4月径流量占全年的14%。
(2)洪水。
松花江干流洪水主要来自嫩江、第二松花江,洪水受河槽调蓄的影响,传播时间较长。年最大洪峰出现在8—9月较多,年最大洪峰出现在7—9月占83.7%,出现在其他月份的占16.3%。
图2-5 松花江干流主要控制站径流量年内分配
(3)泥沙。
松花江干流为少沙河流,无推移质输沙量观测资料,只有悬移质输沙量资料,而且泥沙观测资料不连续。
哈尔滨站年最大输沙量为1170万t,年最小输沙量为150万t,最大输沙量为最小输沙量的7.7倍,年最大输沙量为多年平均输沙量的1.72倍,松花江干流悬移质泥沙的年内分配与水量分配基本一致,主要集中在汛期,且沙量比水量更集中,主要控制站输沙量年内分配,见图2-6,汛期6—9月沙量占年沙量的63%～99.7%。
图2-6 松花江干流主要控制站输沙量年内分配
4.辽河
(1)径流。
根据水文站观测资料,六间房站最大年径流量为93.73亿m3,最小年径流量为2.95亿m3,最大年径流为最小年径流的31.77倍,径流年际变化较大。辽河干流每年有春、夏两次汛期,春汛短且量小,夏汛长且量大。径流年内分配不均,主要集中在汛期,主要控制站径流量年内分配见图2-7,6—9月径流量占年径流量的60%～80%,而汛期径流量又集中在7—8两月,7—8两月径流量占年径流的50%～60%。
图2-7 辽河干流主要控制站径流量年内分配
(2)洪水。
辽河流域的洪水由暴雨产生。一次暴雨历时一般不满3d,主要雨量又多集中在24h以内。洪水多发生在7—8月,又多集中在7月下旬至8月中旬,如流域内发生的1951年、1953年、1960年、1962年、1963年、1986年、1995年和1998年等大洪水均发生在这一时间内。由于降雨历时短、雨量集中,辽河上游老哈河及其主要支流东辽河、清河、柴河、泛河、浑河、太子河、柳河等多为山丘区,汇流速度快,洪水多陡涨陡落,一次洪水过程不超过7d,主要水量多集中在3d以内。偶有暴雨连续出现,使洪水呈现双峰型,洪水历时一般在13d左右,双峰间隔3～4d。
(3)泥沙。
辽河干流为多沙河流。由于地域广阔,流域内地形地貌、气候、土壤、植被、水文等自然地理情况存在着明显的地区差别,因而泥沙分布也存在着地域区别。辽河干流左侧支流,如招苏台河、清河、柴河、泛河、浑河、太子河等,地处辽东山地的西北坡,气候湿润,植被较好,故水土保持较好,属辽河多水少沙河流。辽河干流右侧支流,由于气候干燥、植被差,地表多为黄土或砂土,水土流失较严重。
辽河干流铁岭站多年平均输沙量为1264.44万t,年最大输沙量为8671万t,年最小输沙量为12.4万t,最大输沙量为最小输沙量的699.3倍。六间房实测最大输沙量为3110万t,而最小输沙量则为23.5万t,最大年是最小年的132倍之多,年际变化很大。
悬移质泥沙的年内分配与水量分配基本一致,主要集中在汛期,且沙量比水量更集中,主要控制站输沙量年内分配见图2-8,6—9月沙量占年沙量的63%～99.7%。
5.拉林河
(1)径流。
拉林河蔡家沟站多年平均径流量为35.41亿m3,最大年径流量为66.90亿m3,最小年径流量为8.63亿m3,最大年径流为最小年径流的7.75倍。径流年内分配和降水的年内分配基本一致,汛期水量集中,主要控制站流量年内分配见图2-9,5—6月径流量占全年径流量的20%左右,7—9月径流量占全年径流量的60%左右。
图2-8 辽河干流主要控制站输沙量年内分配
图2-9 拉林河主要控制站径流量年内分配
(2)洪水。
拉林河一年中有两个汛期,即春汛和夏秋汛。春汛发生在4月上旬,以融雪以主。夏秋汛一般发生在7—8月,洪水主要来源于集中降雨。拉林河上游是暴雨中心,也是洪水的主要发源地。拉林河洪水过程线多为单峰型,上游河段峰高历时短,洪水暴涨暴落。
(3)泥沙。
蔡家沟站泥沙年际变化较大,蔡家沟站年最大输沙量为257.0万t,年最小输沙量为5.24万t,最大输沙量为最小输沙量的49.0倍,年最大输沙量为多年平均输沙量的3.9倍。泥沙输移主要在汛期4—10月,主要控制站输沙量年内分配见图2-10。
6.老哈河
(1)径流。
图2-10 拉林河主要控制站输沙量年内分配
老哈河兴隆坡站多年平均径流量为10.18亿m3,最大年径流量为29.30亿m3,最小年径流量为3.84亿m3,最大年径流为最小年径流的7.6倍。主要控制站径流量年内分配见图2-11,汛期7—9月径流量占70%左右,10月至次年6月径流量在30%左右。
图2-11 老哈河主要控制站径流量年内分配
(2)洪水。
老哈河洪水主要由暴雨形成,发生时间在6—9月,主要集中在7—8月。一次暴雨历时在3d左右,相应一次洪水过程在6d左右。洪水过程线的形状一般情况是底部平缓、洪峰附近较为尖瘦,洪峰滞时较短,洪水过程陡涨陡落。
(3)泥沙。
老哈河流域多系黄土丘陵地区,地表植被差,水土流失严重,是产沙的高值区。老哈河兴隆坡站多年平均输沙量2223.9万t,最大年输沙量为14012万t,最小年输沙量为69.42万t,两者倍比为202,输沙量年际变化很大。
老哈河泥沙输移多集中在大洪水年份,水沙同步,且沙量比水量更集中。主要控制站径输沙量年内分配见图2-12,一般汛期沙量占年沙量的90%以上,而7—8月的沙量占年沙量的80%左右。
图2-12 老哈河主要控制站径输沙量年内分配
7.东辽河
(1)径流。
东辽河王奔站多年平均径流量为7.84亿m3,最大年径流量为21.62亿m3,最小年径流量为0.70亿m3,最大年径流为最小年径流的30.9倍,年际变化较大。主要控制站径流量年内分配见图2-13,汛期7—9月径流量占80%左右,10月至次年6月径流量不足20%。
图2-13 东辽河主要控制站径流量年内分配
(2)洪水。
东辽河暴雨主要集中在7—8月,洪水由暴雨形成,一次洪水过程约3～7d,大洪水多呈单峰型。
(3)泥沙。
东辽河二龙山站多年平均输沙量5.02万t,年最大输沙量28.8万t,年最小输沙量0.341万t。
主要控制站输沙量年内分配见图2-14,泥沙输移主要在6—9月,这与径流分布特征一致。
图2-14 东辽河主要控制站输沙量年内分配
8.浑河
(1)径流。
浑河干流邢家窝棚站多年平均径流量为25.61亿m3,最大年径流量为81.12亿m3,最小年径流量为4.99亿m3,最大年径流为最小年径流的16.3倍,径流年际变化较大。主要控制站径流量年内分配见图2-15,汛期7—9月径流量约占年径流量的60%。
图2-15 浑河主要控制站径流量年内分配
(2)洪水。
浑河洪水由暴雨产生,多发生在7—8月,尤其集中在7月下旬至8月上旬。洪水既有单峰型又有双峰或多峰型。单峰洪水历时7d左右,双峰型洪水历时13d左右。
(3)泥沙。
浑河干流邢家窝棚站多年平均年输沙量为88.68万t,年最大输沙量为535万t,年最小输沙量为2.22万t,最大输沙量为最小输沙量的241倍,泥沙的年际变化大,年最大输沙量为多年平均输沙量的6.0倍。由统计资料分析,浑河悬移质泥沙的年内分配与水量分配基本一致,主要控制站输沙量年内分配见图2-16,6—9月输沙量占年输沙量的89%。
图2-16 浑河主要控制站输沙量年内分配
9.牡丹江
(1)径流。
牡丹江长江屯站平均径流量为85.4亿m3,长江屯站最大年径流量为685.06亿m3,最小年径流量为10.56亿m3,最大年径流量为最小年径流量的64.9倍,径流年际变化较大。
牡丹江干流径流年内分配较为均匀,主要控制站径流量年内分配见图2-17,最小月占全年的2.3%,最大月占全年的22.9%,6—9月径流量占全年的52%～62.7%。
图2-17 牡丹江主要控制站径流量年内分配
(2)洪水。
由于镜泊湖的调节作用,牡丹江干流洪峰主要来自牡丹江站以下的区间支流。洪水主要由暴雨形成。洪水与暴雨相应发生在6—9月,主要的暴雨洪水多在7—8月,尤以8月最多。一次洪水主要由3d降雨形成,大水年的洪水多为单峰型,有的年份为双峰型。
(3)泥沙。
牡丹江干流泥沙观测较少,只有牡丹江站和长江屯站有泥沙观测项目。长江屯站年最大输沙量为1652.49万t,为多年平均输沙量的9倍,泥沙年际变化较大。
泥沙的年内分配与水量分配基本一致,主要集中在汛期,6—9月输沙量占年输沙量的86%,主要控制站输沙量年内分配见图2-18。
图2-18 牡丹江主要控制站输沙量年内分配
10.饮马河
(1)径流。
饮马河德惠站多年平均径流量为6.27亿m3,最大年径流量为21.9亿m3,最小年径流量为0.37亿m3,最大年径流量为最小年径流量的59倍,径流量年际变化较大,主要控制站径流量年内分配见图2-19,径流量主要集中在6—9月。
图2-19 饮马河主要控制站径流量年内分配
(2)洪水。
饮马河洪水由暴雨形成,每年7—8月是洪水的多发季节,一场洪水过程为2～3d,大洪水多为单峰型,洪峰持续时间较短,洪水陡涨陡落。
(3)泥沙。
饮马河泥沙测验资料十分缺乏。德惠站多年平均输沙量为50.8万t,年最大输沙量为167万t,年最小输沙量为0.30万t,最大输沙量为最小输沙量的564.2倍,泥沙年际变化较大,年最大输沙量为多年平均输沙量的3.3倍。主要控制站输沙量年内分配见图2-20,输沙量主要集中在6—9月。
图2-20 饮马河主要控制站输沙量年内分配
11.碧流河
(1)径流。
碧流河小宋家屯站多年平均径流量为7.78亿m3,小宋家屯站最大年径流量为18.04亿m3,最小年径流量为1.75亿m3,最大年径流量为最小年径流量的10.3倍,径流年际变化较大。主要控制站径流量年内分配见图2-21,汛期5—9月径流量约占年径流量的86%。
图2-21 碧流河主要控制站径流量年内分配
(2)洪水。
碧流河汇流时间长,洪水涨落缓慢,但暴雨量大,洪水峰高量大。一次洪水历时一般为3～5d。
(3)泥沙。
碧流河小宋家屯站年最大输沙量为194万t,年最小输沙量为4万t,最大输沙量为最小输沙量的48.5倍,泥沙年际变化较大,年最大输沙量为多年平均输沙量的4.64倍。
泥沙的年内分配与水量分配基本一致,主要集中在汛期,主要控制站输沙量年内分配见图2-22,6—9月输沙量占年输沙量的81%。
图2-22 碧流河主要控制站输沙量年内分配
12.复州河
(1)径流。
复州河关家屯站多年平均径流量为2.1亿m3,最大年径流量为5.92亿m3,最小年径流量为0.32亿m3,最大年径流量为最小年径流量的18.5倍,径流年际变化较大。主要控制站径流量年内分配见图2-23,汛期5—9月径流量约占年径流量的86%。
图2-23 复州河主要控制站径流量年内分配
(2)泥沙。
根据水文观测资料,复州河关家屯站年最大输沙量为94万t,年最小输沙量为1.44万t,最大输沙量为最小输沙量的65.3倍,泥沙年际变化较大,年最大输沙量为多年平均输沙量的6.8倍。
泥沙的年内分配与水量分配基本一致,主要集中在汛期,主要控制站输沙量年内分配见图2-24,6—9月输沙量占年输沙量的83%。
图2-24 复州河主要控制站输沙量年内分配