淺析東江流域泥沙輸移比

黃文敏

摘要：東江流域泥沙的輸移比現(xiàn)狀、輸移比的時(shí)空變化及發(fā)展趨勢(shì)，指出在特定的自然地理?xiàng)l件下，泥沙中推移質(zhì)比倒較大．致使該區(qū)泥沙輸移比遠(yuǎn)小于1，這是東江流域泥沙運(yùn)移的重要特征；輸移比在空間上有明顯差異并且沿程逐漸增大。從時(shí)間上看,輸移比有不斷減小的趨勢(shì)．今后一段時(shí)間，隨著區(qū)內(nèi)河流徑流量的減少和人為侵蝕作用的加劇，泥沙輸移比仍會(huì)減小。

關(guān)鍵詞；東江流域泥沙輸移比

發(fā)源于江西省贛州南部的東江，是珠江四大水系之一，地勢(shì)自東北向西南傾斜，三面環(huán)山，一河中貫，山河交錯(cuò)，地勢(shì)起伏，南瀕南海。本區(qū)因緯度差異和地勢(shì)高低的不同，南北差異明顯。北部山地，日溫差和年溫差較 大，冬冷夏熱，具有大陸性氣候特征。年降雨量1600～2000毫米，可滿足中亞熱帶農(nóng)作物生長(zhǎng)的需要。南部屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年降雨量 1800～2000毫米。河源、博羅因受地形雨的影響，成為全省暴雨中心之一。

頻發(fā)的暴雨、洪水、泥石流及日益頻繁的人類各種不良工程活動(dòng)，使水土流失正在加劇。由于侵蝕物質(zhì)較粗，常作為推移質(zhì)被流水搬運(yùn)并沿程沉積，這樣就使根據(jù)河流輸沙量確定出的侵蝕模數(shù)值常常偏小。為了正確認(rèn)識(shí)土壤侵蝕問(wèn)題，給防治水土流失提供科學(xué)依據(jù)，有必要研究河流泥沙的輸移比，以深刻揭示侵蝕產(chǎn)沙與河流泥沙運(yùn)移沉積的規(guī)律。

一、輸移比現(xiàn)狀

輸移比是指流域?qū)崪y(cè)輸沙量與流域侵蝕總量之比。當(dāng)流域侵蝕物質(zhì)愈是以懸移質(zhì)狀態(tài)被流水搬運(yùn)時(shí)，所測(cè)得的輸沙量與流域侵蝕量相差愈小，此時(shí)，河流泥沙輸移比愈接近l，在中游的大部分地區(qū)輸移比就屬于這種情況_。但是參與侵蝕的物質(zhì)近較中游地區(qū)復(fù)雜多樣，而且粗碎屑物質(zhì)所占比例很大，一般小于1mm的泥沙以懸移質(zhì)的形式被流水搬運(yùn)，而大于1mm的泥沙則以推移質(zhì)形式被流水搬運(yùn)，這部分推移質(zhì)在河流全沙中的含量一般可達(dá)到或超過(guò)懸移質(zhì)量。

該區(qū)河流泥沙的輸移比普遍遠(yuǎn)小于1，這是東江流域泥沙運(yùn)移中的一個(gè)重要特征。河流泥沙的推移質(zhì)量和懸移質(zhì)量也不是固定不變的，隨水動(dòng)力和地貌等條件的變化可以互相轉(zhuǎn)化。作為推移質(zhì)，既可以被流水以推移的方式向下游輸送，也可在相應(yīng)條件變化時(shí)沿程沉積；作為懸移質(zhì)，在適當(dāng)?shù)臈l件下，也可成為推移質(zhì)甚至沿程沉積。

二、推移質(zhì)的產(chǎn)生

地質(zhì)地貌復(fù)雜，在各種地質(zhì)作用影響下，巖石風(fēng)化破碎，形成大面積分布的易侵蝕巖土，包括第四紀(jì)各種成因的松散堆積物(如主要由基巖風(fēng)化物形成的山地石渣土等)、前第四紀(jì)抗蝕力弱的粘土巖類、部分砂巖、片巖、板巖、千枚巖及風(fēng)化的巖漿巖等。大量的風(fēng)化碎屑物成為推移質(zhì)豐富的物質(zhì)來(lái)源，其中0．1～0 .25mm者成為懸移質(zhì)的主要來(lái)源，>0.25mm特別是0 5～5mm者成為沙質(zhì)推移質(zhì)的來(lái)源。

由于地形高差懸殊，陡坡峭壁比比皆是，夏秋之際，暴雨頻頻，使得重力侵蝕的泥石流作用成為泥沙推移質(zhì)最重要的產(chǎn)出方式。重力侵蝕表現(xiàn)為以下三種形式：一是在中高山區(qū)一些陡峭臨空的堅(jiān)硬半堅(jiān)硬巖類如碳酸鹽巖、碎屑巖類和火山巖類分布區(qū)。巖石性脆，裂隙發(fā)育，風(fēng)化破碎巖塊在重力作用下驟然崩落．形成崩塌；二是在疏松的花崗巖、閃長(zhǎng)巖、砂巖等陡坡常有風(fēng)化物沿坡面向下滾動(dòng)形成瀉溜侵蝕；三是各種松散巖類和石質(zhì)巖類滑坡。在區(qū)內(nèi)強(qiáng)暴雨的作用下，上述脫離母巖的碎屑物又常以泥石流和坡面流水的形式由山坡或支溝搬運(yùn)至河流，最終成為河流推移質(zhì)。

近年來(lái)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，人類工程活動(dòng)造成的侵蝕也愈演愈烈，采礦、修路、建廠產(chǎn)生的大量廢渣廢石隨意傾倒溝底、河床，其中一部分也成為河流推移質(zhì)。總之，重力侵蝕作為東江最重要的土壤侵蝕方式，與人為侵蝕結(jié)臺(tái)，產(chǎn)出大量的粗粒物質(zhì)．使推移質(zhì)在河流泥沙中所占比例較大。

三、輸移比的變化

1.輸移比的空間差異

就輸移比區(qū)域分布而言．區(qū)內(nèi)自然地理?xiàng)l件的差異決定了不同地區(qū)輸移比的差異。影響輸移比的因素很多，巖性、地貌、水動(dòng)力條件、河流縱比降以及土壤侵蝕方式、水庫(kù)修建等都對(duì)其有影響，而且是一種綜合的影響。區(qū)內(nèi)中高山風(fēng)化的巖漿巖、變質(zhì)巖分布區(qū)，雖然河床比降較大，但由于風(fēng)化物質(zhì)較粗、較多，河流挾抄能力相對(duì)降低，常產(chǎn)出大量的推移質(zhì)，輸移比一般較小，但是，當(dāng)侵蝕物較堅(jiān)硬，產(chǎn)沙少時(shí)，河流的挾沙能力相對(duì)較強(qiáng)，強(qiáng)大的水動(dòng)力亦可使某些粗粒成為懸移質(zhì)下泄，輸移比將會(huì)變大。低山丘陵及盆地周邊一些砂、頁(yè)巖、黃土分布區(qū)，則主要產(chǎn)出懸移質(zhì)泥沙，輸移比有所增大。某些河流因庫(kù)壩等各種水利工程的攔蓄，部分懸移質(zhì)轉(zhuǎn)化為推移質(zhì)，因而，輸移比較小。在泥石流頻發(fā)的支溝，雖產(chǎn)出各種較粗的碎屑物質(zhì)，但在強(qiáng)大的水動(dòng)力條件下，常顫瀉而下，輸移比也較大，但在泥石流溝口，由于河道比降減緩．大量懸移質(zhì)轉(zhuǎn)化為推移質(zhì)并發(fā)生堆積，輸移比又變小。輸移比沿一條河流從上游到下游的變化稱為沿程變化，實(shí)質(zhì)上是推移質(zhì)和懸移質(zhì)、搬運(yùn)與沉積在流速、流量和河流比降等諸多變量影響下的相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程。區(qū)內(nèi)輸移比的一般變化過(guò)程可概括如下：各種巖石風(fēng)化產(chǎn)物，在崩塌、瀉溜、滑坡及坡面暫時(shí)性流水等侵蝕作用影響下，首先就近堆積于坡麓或支溝底部，山區(qū)支溝縱比降大，溝道窄，在雨季常形成洪流或泥石流，把大量固體物質(zhì)搬運(yùn)至支流、溪溝出口處的低洼較平坦地帶，成為大河上游固體物質(zhì)的主要來(lái)源，由于搬運(yùn)物質(zhì)顆粒較粗，懸移質(zhì)少，一般較大河流上游的輸移比較小，并且有部分粗粒物質(zhì)在河灘或河床發(fā)生沉積，愈向下游河段，由于河水流量的增加以及進(jìn)入該段河流的粗粒物質(zhì)的相對(duì)減少，懸移質(zhì)相對(duì)增多，因此，使泥沙輸移比向下游呈逐漸增大的趨勢(shì)。

2.輸移比的時(shí)間變化

主要受降水和水動(dòng)力條件的影響。同一流域不同時(shí)期的輸移比也在變化。一般說(shuō)，當(dāng)河流的徑流量減小時(shí)，將會(huì)使河流的挾沙能力減弱．大量的推移質(zhì)沉積，遂使此時(shí)輸移比減小，反之，輸移比將增大。

四、輸移比研究的實(shí)際意義

1.輸移比小所揭示的東江流域、水庫(kù)淤積問(wèn)題

在產(chǎn)沙量仍很大的情況下，輸移比小說(shuō)明推移質(zhì)的量大，推移質(zhì)在淤積物中比例大是流域泥沙淤積的一個(gè)顯著特點(diǎn)．河床因此而不斷加高。在新豐江、秋香江、西枝江的不少支流，由于推移質(zhì)的大量堆積，還形成了許多懸河地貌。泥沙沉積引起的河床抬高和水庫(kù)淤積，使行洪困難，洪水泛濫，庫(kù)容減少，水庫(kù)效益降低直至報(bào)廢，直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和水土保持工作的開(kāi)展。

2.正確估價(jià)的土壤侵蝕問(wèn)題

目前,許多地方,一方面由于人為破壞植被及大量的工程活動(dòng)，土壤侵蝕在發(fā)展，生態(tài)環(huán)境趨于惡化，昔日的青山綠水在許多地方已不復(fù)存在，但另一方面所測(cè)得的土壤侵蝕模數(shù)卻不大，在人類活動(dòng)頻繁的中低山、丘陵區(qū)，土壤侵蝕模數(shù)一般也僅在3 000～4 000 t／(km2?a)左右，使得土壤侵蝕還未引起人們的足夠重視．這的確是一個(gè)矛盾。但是，通過(guò)對(duì)輸移比的研究可以很好地把二者統(tǒng)一起來(lái)，從而加深對(duì)土壤侵蝕的認(rèn)識(shí)。實(shí)際上，各地產(chǎn)沙量還是很大的，坡面侵蝕是很強(qiáng)烈的，只是在特殊的侵蝕產(chǎn)沙條件下，推移質(zhì)產(chǎn)出比例高，同時(shí)沿程淤積．輸移比小正說(shuō)明了這一問(wèn)題。目前測(cè)出的河流泥沙只是懸移質(zhì)量，在輸移比遠(yuǎn)小于1的情況下，嵌據(jù)懸移質(zhì)計(jì)算的土壤侵蝕模數(shù)不能反映真正的土壤侵蝕強(qiáng)度．?dāng)?shù)值往往只是實(shí)際值的一半甚至不到一半，顯然偏小。這一問(wèn)題在整個(gè)長(zhǎng)江上游地區(qū)亦具有普遍性。通過(guò)區(qū)內(nèi)輸移比的研究，不但可以恢復(fù)有關(guān)部門正確認(rèn)識(shí)與防治土壤侵蝕．做好水土保持工作也將提供科學(xué)而真實(shí)的依據(jù)。

五、輸移比今后的變化趨勢(shì)

目前，水土流失仍在加劇，抑制生態(tài)環(huán)境惡化的任務(wù)十分艱巨，生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)還需一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)。由于推移質(zhì)的增加使絕對(duì)產(chǎn)沙量增加，懸移質(zhì)變化不大，因此，在一段時(shí)期內(nèi)輸移比將有繼續(xù)變小的趨勢(shì)，具體原因如下：1)多年來(lái)河流徑流量的減小使挾沙能力下降的趨勢(shì)仍在發(fā)展，除推移質(zhì)繼續(xù)堆積外，原先的部分懸移質(zhì)也可能向推移質(zhì)轉(zhuǎn)化。從這一意義上來(lái)說(shuō)，只要河流徑流量減小的趨勢(shì)繼續(xù)存在，東江流域輸移比也將隨時(shí)間而變小。2)由于多石質(zhì)山地、丘陵，基巖裸露，多數(shù)火成巖、變質(zhì)巖風(fēng)化強(qiáng)或較強(qiáng)，山間盆地周邊多出露易侵蝕的沉積巖．使產(chǎn)生推移質(zhì)的物質(zhì)源特別豐富。3)人為侵蝕活動(dòng)愈演愈烈，隨著山區(qū)資源的開(kāi)發(fā)．各種采礦、修路、建廠等工程活動(dòng)方興未艾．開(kāi)山炸石、亂棄廢石廢渣、重力侵蝕和泥石流在發(fā)展，將使推移質(zhì)大量增加。

上述因素的配合．使區(qū)內(nèi)推移質(zhì)增加速度超過(guò)懸移質(zhì)增加速度，推移質(zhì)量接近或可能超過(guò)懸移質(zhì)量，使輸移比繼續(xù)變小。深刻認(rèn)識(shí)研究這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)地測(cè)算土壤侵蝕強(qiáng)度，必將有力地促進(jìn)該區(qū)水土保持工作的發(fā)展。