南汀河流域水沙特性分析及其治理对策（陈荣,昝学才,丁兵）

摘要: 对南汀河流域的径流泥沙来源、水沙特性、水沙变化趋势等作了较为深入地分析和研究。对姑老河站以上水沙变化对孟定坝淤积影响进行了综合分析。利用大文站的泥沙资料，分析了水土保持措施对临沧坝段减沙减淤作用。据此提出南汀河流域近期治理方案是:中上游小流域以小型拦沙坝建设为切入点;积极推进退耕还林恢复植被建设;对风化花岗岩地区实行大面积封禁治理。流域近期至2020年，水土保持治理的重点建议放在南汀河源头段、大文至姑老河段，防洪工程建设重点放在临沧坝及孟定坝段。

关 键 词: 水沙特性;水沙变化趋势;治理对策;南汀河流域

中图分类号: TV143 文献标识码: A

1 流域概况及水土流失特点

南汀河发源于云南省临沧市临翔区博尚镇海拔2480m的凉山，贯穿临沧市5县1区，在云南省耿马县国家级口岸—清水河口岸出境，再下行20km汇入萨尔温江，国境内干流长264km，流域面积8097km2 。大湾江站以上流域面积7986km2 ，其中水土流失面积4215km2 ，占大湾江站以上流域面积的52.8%，是怒江流域主要的多沙产沙区，多年平均输沙量1829万t，其流域水系图见图1（略）。

南汀河流域内发育着多种类型、分布广泛且严重的水土流失区，特别是中上游地区尤为突出。南汀河流域按类型分，主要有层状、沟状、滑坡、崩塌、泥石流等侵蚀。按照侵蚀程度和地表土层覆盖的差异，大致可分为3个水土流失类型区:风化剥蚀破碎花岗岩区，黄粘土和黑粘土区，水蚀风化石灰岩沟区。

1.1 风化剥蚀破碎花岗岩区

风化剥蚀破碎花岗岩区主要分布于流域中上游河底岗河交汇口以上，总面积3321km2 。其间分为大文至河底岗河交汇口段，面积2664km2 ，源头至大文段，面积657km2 ，分别占南汀河流域总面积的33.4%和8.2%，沟壑密度平均为0.68km/km2 。该区地形切割十分破碎，大面积花岗岩外露且风化层厚，大部分是大于35°的陡坡，沟深坡陡、植被覆盖率低、径流系数大、土壤抗侵蚀能力弱、水土流失强，是南汀河流域主要沙源地。其中最为严重的有河底岗河、头道水河及所属各小支流，幸福坝各小支流、遮奈河及临沧坝区各小支流。

1.2 黄粘土和黑粘土区

黄粘土和黑粘土区主要分布于流域的中下游地区，即河底岗河交汇口以下至南捧河交汇口及南捧河轩来桥以上，面积3591km2 ，占流域总面积的45.0%，沟壑密度在0.46～0.60km/km2 之间。该区黄粘土层和黑粘土层较厚，除大部分坝区和缓坡地为耕地外，也有部分原始森林，植被覆盖率为30%左右。该区属南汀河流域轻度水土流失区。

1.3 水蚀风化石灰岩区

水蚀风化石灰岩区主要分布于南捧河轩来桥以下地区，面积1074km2 ，占流域总面积的13.4%，沟壑密度为0.48km/km2 ，地表石灰岩风化较轻，以水蚀为主要侵蚀方式，呈现出奇妙的钟乳石景观。该区属南汀河流域无明显水土流失区。

2 降雨、径流、泥沙特性

南汀河流域的洪水主要由短历时大强度的暴雨产生，由于全流域发生量级相当的24h暴雨的机率很小，故相应洪峰模数不大。而泥沙主要分布在流域中上游的各大小支流上，由于上游地区植被差、坡降大、水流速、水流挟沙能力强，大量泥石流随流而下，聚于河中，受水流作用至下游坡降平缓的坝区淤积。这就是造成勐简坝和孟定坝淤积的根源。

2.1 降雨特性

按流域地理地形和降水分布，把流域分为4个区，即:Ⅰ区为临沧上游（博尚—遮奈），多年平均降水量1264mm;Ⅱ区中游区（幸福—勐简），多年平均降水量1444mm;Ⅲ区为下游孟定坝区（姑老河—河外、轩莱—班洪），多年平均降水量1905mm;Ⅳ区为南捧河上游区（凤尾—小勐统、南伞—勐捧），多年平均降水量1660mm。流域的降水量分布总的趋势是由下游往中上游递减，局部小流域呈递增趋势。汛期5～11月的降水量占全年降水总量的90%以上，年内降水时空分布极不均匀，但年际变化不大，年降水量的变差系数一般在0.10～0.15之间。

2.2 径流特性

大湾江水文站多年平均径流量71.68亿m3 ，径流深897.6mm;姑老河水文站多年平均径流量29.18亿m3 ，径流深697.1mm;大文水文站多年平均径流量4.49亿m3 ，径流深683.5mm。南汀河流域径流的特点是:径流量小、蒸发旺盛、产流不均匀、年际变化大、年内分配不均匀。径流泥沙不仅集中在汛期，而且多集中在几次大洪水。多年平均汛期径流量占年径流量的82.6%，洪水径流量占74.9%，极易形成较大的洪水灾害。

2.3 泥沙特性

南汀河流域泥沙特点是:产区集中、侵蚀强度大、洪水含沙量高。南汀河经常出现高含沙水流。最大含沙量为166kg/m3 ，洪水平均含沙量达9.82kg/m3 。根据文献［2］介绍的方法，本文推移质和悬移质比例系数β取0.15。大文、姑老河、大湾江3个站不同时期的来沙量见表1。

3 不同地貌类型径流泥沙来源分析

3.1 全流域径流泥沙来源分析

为比较准确地分析全流域径流泥沙来源，选取姑老河站1965～2005年、大文站1966～2005年及大湾江站2002～2005年的资料系列，将南汀河流域分为大文站控制区，大文站以下至姑老河站和姑老河站至大湾江站3部分进行资料统计与计算。根据计算结果，大文站以上控制面积占姑老河以上控制面积的15.7%，来自大文站以上的径流量占姑老河站总径流量的15.4%，沙量占姑老河站总来沙量的7.3%;姑老河站以上控制面积占大湾江以上控制面积的52.4%，来自姑老河以上的水量占大湾江站总来水量的40.7%，沙量占大湾江站总来沙量的58.1%。说明南汀河大湾江站以上的径流量主要来自控制面积占47.6%的姑老河至大湾江区间，该区间占了大湾江站径流量的59.3%，其次是姑老河站以上;泥沙主要来自大文至姑老河区间，其次是姑老河至大湾江。来自大文站以上的径流量和控制流域面积吻合，而来沙量则偏少。

3.2 小流域径流泥沙来源分析

小流域是水土流失发生发展的基本单元。通过对南汀河流域支流头道水河及勐回河进行分析，流域平均沟壑密度为1.19km/km2 及0.96km/km2 ，沟谷地坡度大于45°。根据云南省水文水资源局临沧分局的报告［4］ 及水电部天津勘测设计研究院1999年与云南省水利水电厅联合应用遥感技术结合实地勘测解释汇编的1/25万《临沧地区土壤侵蚀图》求得头道水河及勐回河流域侵蚀模数见表2及表3。

3.3 不同产沙岩层产沙量估算

根据临沧分局的报告［5～7］ 及云南省水利水电勘测设计研究院的规划［3］ ，南汀河流域主要产沙地层为风化剥蚀花岗岩，其间分为源头至大文段，面积657km2 ，大文至河底岗河交汇口段，面积2664km2 ;其次为黄粘土与黑粘土，面积3591km2 ;第三为水蚀风化石灰岩，面积1074km2 。分别占流域面积的8.2%、33.4%、45.0%和13.4%。对姑老河、大湾江及大文站的泥沙资料进行综合分析计算，得出不同产沙区的产沙量分别为77.3万、762万、880万t和246万t，分别占总产沙量的3.9%、38.8%、44.8%和12.5%，成果详见表4。从表4可以看出，风化花岗岩地层应成为南汀河流域今后治理的重点，其次为黄粘土与黑粘土地层。

4 流域水沙变化趋势分析

4.1 降雨变化趋势

通过对南汀河流域44个雨量站的统计分析，流域多年平均降雨量1600mm，且降雨受地形及季节的影响，汛期降雨量占年降雨量的比重达90.7%，主汛期7～9月降雨量占年降雨量的比重达51.5%以上。大文至姑老河区间流域多年平均降雨量为1558mm，汛期降雨量比重为90.1%，主汛期7～9月降雨量比重为51.8%;大文站以上流域多年平均降雨量1451mm，汛期降雨量比重为88.9%，主汛期7～9月降雨量比重为50.5%。以20世纪60年代多年平均降雨量为基准，姑老河站70、80、90年代及2001～2005年多年平均降雨量分别减少-5.0%、-2.8%、-6.2%和-3.0%，主汛期7～9月平均降雨量分别减少-41.0%、-33.1%、-48.0%和-32.7%;大文站70、80、90年代及2001～2005年多年平均降雨量分别减少0.9%、-1.6%、-1.7%和3.2%，主汛期7～9月平均降雨量分别减少1.4%、6.5%、1.0%和15.2%（正号为减，负号为增）。

4.2 径流变化趋势

南汀河流域干流大湾江站多年平均汛期径流量占年径流量的比重为87.9%，主汛期7～9月径流量比重为57.1%;姑老河站多年平均汛期径流量占多年平均径流量的比重为82.0%，主汛期7～9月径流量比重为50.4%;大文站年平均汛期径流量占年径流量的比重为80.6%，主汛期7～9月径流量比重为46.7%。以20世纪60年代多年平均径流量为基准，姑老河站70、80、90年代及2001～2005年多年平均径流量分别减少-9.2%、-10.7%、-14.8%和-10.0%，主汛期7～9月平均径流量分别减少-9.9%、-8.1%、-14.7%和-7.0%;大文站70、80、90年代及2001～2005年多年平均径流量分别减少8.2%、10.1%、14.0%和18.4%，主汛期7～9月平均径流量分别减少7.6%、15.5%、12.6%和25.7%。从总的径流情况看，下游往上游汛期径流比重有逐渐减少的趋势，与降雨情况基本对应。

4.3 泥沙变化趋势

南汀河流域大湾江站多年平均汛期输沙量占年输沙量的比重为97.8%，主汛期7～9月输沙量比重为69.7%;姑老河站多年平均汛期输沙量占年输沙量的比重为97.3%，主汛期7～9月输沙量比重为70.2%;大文站多年平均汛期输沙量占年输沙量的比重为94.8%，主汛期7～9月输沙量比重为63.8%。以20世纪60年代多年平均输沙量为基准，姑老河站70、80、90年代及2001～2005年多年平均输沙量分别减少-6.5%、-75.6%、-118.4%和-113.8%;大文站70、80、90年代及2001～2005年多年平均输沙量分别减少-12.9%、-17.3%、-1.0%和31.5%。从各年代输沙量变化情况看，大文站以上流域通过90年代后期退耕还林、封山育林及大面积封禁治理，成效比较显著，2001～2005年多年平均输沙量比80年代减少48.8%，主汛期7～9月输沙量减幅达55.4%。而大文至姑老河区间流域，由于头道水河、盘河、勐回河、河底岗河等支流属临沧泥石流多发区，另外由于盘姑（盘河至姑老河）公路、羊耿（羊头岩至耿马）公路、通县油路的建设以及近几年各干流、支流的综合开发，每年搬动岩土总量达500万t以上，导致流域水土流失严重，造成各时期输沙量均比60年代有不同程度的增加。

4.4 姑老河站以上水沙变化对孟定坝淤积影响分析

造成孟定坝（100km2 ）洪涝灾害和泥沙淤积的径流、泥沙主要来自流域姑老河以上区间及姑老河至南捧河交汇口区间（集水面积1034km2 ）加入的小支流，其中姑老河以上区间面积占南捧河交汇口以上流域面积的80.2%，而径流量仅占67.2%，相反进入孟定坝的泥沙量则占到80.9%。由此可以看出，南汀河流域姑老河以上来水来沙是造成孟定坝洪涝灾害及泥沙淤积的主要原因。其二是汛期降雨量占年降雨量的90%以上，约52%的降雨集中在7～9月，且多为单点暴雨。由于暴雨集中，历时短，强度大，为水土流失提供了动力条件。第三是南汀河流域姑老河以上干流河道平均比降大，达9.1‰，而姑老河至大湾江区间（孟定坝）干流平均比降仅为1.2‰，由于河道比降变化大，河相系数发生突变［1］ ，大量上游来沙和区间产沙淤积在孟定坝，使孟定坝的防洪形势越来越严峻。

南汀河流域孟定段虽然经过1998～2004年的一、二期防洪综合治理，但从表4可以看出，每年有136万t的泥沙淤积在姑大（姑老河—大湾江）河道内。治理后河道宽150m，泥沙容重按2.1t/m3 计，姑老河至大湾江河道每年将淤高0.11m，平均每年比姑老河站断面淤高0.04m，这与实际河道淤积测量结果相吻合，说明南汀河流域大湾江站泥沙减少的量就是淤积在姑老河至大湾江区间河道内的量。掌握这一实际情况，对南汀河流域中上游地区水土保持生态工程建设决策，加速南汀河流域综合治理，具有重要的意义。

4.5 水土保持措施对临沧坝段减沙减淤作用分析

大文站以上657km2 的流域面积，通过20世纪90年代中后期退耕还林及封山育林治理，成效比较显著，主要体现在以下两个方面:

（1）2001～2005年多年平均输沙量比20世纪90年代减少32.5%，主汛期7～9月输沙量减幅达57.1%。大文站以上2001～2005年比1996～2000年实际减少泥沙161万t，亦即5a内减少进入孟定坝泥沙161万t，占2001～2005年南汀河流域姑老河站实测输沙量5233万t的3.1%，按10%的泥沙淤积在姑老河至大湾江区间的河道内计，则5a内少淤16.1万t，实际减少淤积0.02m。

（2）将大文站减少的输沙量按40%与60%分为市镇建设取沙减沙（根据临沧市2001～2005年市镇建设情况测算）和流域水土保持方案实施减沙，则市政建设取沙减沙量和流域水土保持方案实施减沙量，分别为64.4万t和96.6万t，水土保持减沙量使临沧坝段少淤0.88m，这与2005年10月16日河道淤积实际测量结果相吻合。以上分析充分说明，南汀河流域能否实施大规模的水土流失综合治理，对流域下游孟定坝减淤至关重要。

5 治理对策

南汀河流域自1994年开始进行大规模治理，至今已10多年，成效显著。但由于水土保持措施主要集中在流域上游不到流域面积10%的范围内，且采取退耕还林、封山育林及封禁治理相结合的方案，所以见效慢，泥沙问题近期内仍然没有得到根本解决。随着南汀河流域水电建设项目的实施，南汀河流域中上游水土保持及生态工程建设显得尤为重要。按照南汀河流域水土保持生态建设“开发与治理”相结合的基本思路，南汀河流域近期治理方案是:上游地区继续实行退耕还林及封山育林;大文至姑老河区间各小支流以小型拦沙坝建设为主，加大小型拦沙坝建设力度;对风化花岗岩地区实行大面积封禁治理，充分发挥生态系统的自我修复功能;积极推进清山绿水工程建设，使南汀河绿色长廊早日恢复。

为实现上述治理目标，对南汀河流域水土保持生态建设工程提出如下建议:

（1）风化花岗岩地区应作为南汀河流域水土保持生态工程的重点。该区应加速退耕还林、封山育林为主的植被建设，实行封禁治理，争取南汀河流域植被覆盖度至少达35%以上。

（2）大文至姑老河区间小支流应作为南汀河流域拦截泥沙的主要河段，加大小型拦沙坝建设力度，减少水土流失。

（3）流域综合开发过程中，应重视水土保持工作，不能以罚代建。

（4）结合南汀河流域水土保持生态工程、天然林保护工程、水土保持及小流域治理工程以及临沧城市水文监测工程的建设，将勐托河、西河、头道水河、盘河、勐回河、忙帕河、河底岗河作为重点支流，监测水沙动态变化。

为千方百计减少进入孟定坝泥沙，减缓孟定坝的淤积速度，减轻南汀河下游的防洪压力，实现下游孟定坝河床不抬高，充分发挥水土保持措施的最大减沙能力，南汀河流域近期至2020年，水土保持治理的重点建议放在沟壑密度相对较大、侵蚀严重的南汀河源头段及大文至姑老河段，防洪工程建设重点建议放在临沧坝及孟定坝段。

参考文献:

［1］ 王光谦，张红武，夏军强.游荡型河流演变及模拟.北京:科学出版社，2005.

［2］ 电力工程水文勘测计算手册编写组.电力工程水文勘测计算手册.北京:水利出版社，1981.

［3］ 云南省水利水电勘测设计研究院.南汀河流域综合规划.昆明:云南省水利水电勘测设计研究院，1991.

［4］ 云南省水文水资源局临沧分局.哨山电站水文分析计算报告.云南临沧:云南水文水资源局临沧分局，2005.

［5］ 云南省水文水资源局临沧分局.南汀河干流临沧坝河道治理水文分析计算报告.云南临沧:云南水文水资源局临沧分局，2004.

［6］ 云南省水文水资源局临沧分局.南汀河干流孟定、孟简、临沧坝治河防洪工程水文分析计算报告.云南临沧:云南水文水资源局临沧分局，1997.

［7］ 云南省水文水资源局临沧分局.南汀河干流孟定坝治河防洪工程水文分析计算报告.云南临沧:云南水文水资源局临沧分局，2001.

作者简介: 陈 荣，男，云南省水文水资源局临沧分局，工程师。