大坝沟泥沙侵蚀模数分析

大坝沟泥沙侵蚀模数分析

郭鲍鲍

内蒙古自治区水利水电勘测设计院有限公司  010020

一、流域介绍

大坝沟，河源至音德尔音阿木称古尔班哈尔楚鲁乃高勒，音德尔音阿木至乌苏台称音德尔音高勒，乌苏台至萨如拉嘎查称乌苏台高勒，萨如拉嘎查至河口称大坝沟。发源于乌拉特后旗获各琦苏木萨如拉嘎查那仁赛日山，河源地理坐标东经106°41'、北纬41°14'，河源高程2115.7m。河流自河源向东北至乌苏台，转向东南至出山口，在杭锦后旗沙海镇友爱村进入乌加河，河口地理坐标东经107°00'、北纬41°00'，河口高程1035m。全河在准呼达斯音阿木以上为干河，以下有清水。

大坝沟流经乌拉特后旗、磴口县、杭锦后旗，河流长度65km，流域面积396km²，河道平均比降14.9‰。出山口（东经107°00'、北纬41°04'）以上流域面积380.1km²，河流长度61.2km，高程1078m。在大坝沟沟口建有大坝口水库，水库建成于2000年。

大坝沟流域面积50km²及以上的一级支流有阿勒特高勒。阿勒特高勒流域面积98.3km²，河长24km，河道平均比降为2.1％，从右岸汇入大坝沟，河口位置坐标为E106°53′、N41°11′。

大坝沟流域地处浩日格山北部山区，河源至额勒斯台为中低山区，额勒斯台至东升村为戈壁滩，沟谷蜿蜒曲折，两岸山峦起伏，坡度陡峭。土壤为粗骨土和石质土，植被稀疏、矮小。在低坡和集水沟散生或片生有山榆和山杏，山上伴生狭叶锦鸡儿、柽柳、松叶猪毛菜、刺旋花、木柴花等灌木，构成荒漠石质山区的植被景观，覆盖度达20%。大坝沟及周边水系见图1。

大坝沟地处中纬度内陆，属中温带大陆性季风气候，距海洋甚远，受海洋影响微弱，距蒙古高原中心很近，受蒙古高压大气团控制，具有显著的大陆性气候特点。主要表现为降雨稀少，年内降水量分布不均，蒸发强烈，干燥多风，昼夜温差大，日照充分。

据临近的乌拉特后旗气象站实测资料统计分析：多年平均无霜期为120天，全年日照约为3292小时；多年平均降雨量为141.1毫米，年内降水量分布不均，多集中在 6-9月，占全年降水量的 80%以上，尤其是7、8两个月份降水量占全年的55%。多年平均蒸发量为2707.4mm（E20），换算为E601蒸发皿为1624.4mm，干旱指数为11.8。

二、测站及资料情况

大坝沟上未设水文站，整个狼山地区水文测站较少，设有金门、海流图、二牛湾（摩）、二牛湾（羊）四处水文站。其中金门站、二牛湾（摩）、二牛湾（羊）三处水文站控制流域属于石质山区或石质山区为主，三处水文站介绍如下。

乌兰补隆沟一级支流迪格努勒高勒上设有金门水文站，1987年6 月设立，位于乌拉特后旗巴音宝力格镇金门嘎查，地理坐标东经107°27′、北纬41°24'。集水面积554km²，观测项目有水位、流量、降水。金门站建站后至今未缺测。

二牛湾水库上游有两个水文站即摩楞河二牛湾水文站和羊场沟二牛湾水文站，这两个水文站均为1980年1月由内蒙古水文总站设立，其中（摩）二牛湾水文站位于摩楞河上，控制流域面积493km²；（羊）二牛湾水文站位于克堡河上，控制流域面积168km²。两水文站水文资料系列均为1980～2001年，观测项目有水位、流量、降水等。由于摩楞河二牛湾水文站受上游22.5km处新忽热水库调蓄影响，因此需进行还原。

四处水文站位置见图1。

图1  大坝沟及周边流域水系图

二、径流分析

大坝沟地表径流主要来源于降水。受降水影响，径流年内年际分配不均匀，与自治区西部其他山洪沟不同的是，大坝沟沟口附近常年有清水流淌，属于基流，源于降水入渗形成的地下水；此外在汛期（6～9 月）发生暴雨后山洪时形成。

大坝沟临近的金门水文站多年平均径流量为261.4万m³（见表1），多年平均径流深为4.7mm。

表1                 金门水文站设计年径流成果表                  单位：万m3

注：1979～1987年径流量由降水插补。

大坝沟上没有水文站，径流计算可采用以下两种方法。

（1）等值线图法

根据2019年完成的全国第三次水资源调查与综合评价绘制的《多年平均年径流深等值线图》上查得，大坝沟多年平均年径流深为5mm。计算的大坝沟沟口径流量为198万 m³。

（2）按“多年平均基流量+多年平均地表径流量”计算

在《内蒙古自治区乌拉特后旗大坝口水库改扩建工程初步设计报告》（修订）中采用本方法计算了大坝沟径流量，多年平均基流量：以大坝口水库 1979～1994 年灌溉清水流量作为基流流量，则坝址多年平均基流流量为 0.067m³/s，相应径流量约为212万m³。大坝口改扩建初设中地表径流深取3mm，坝址多年平均地表径流量为 113.1万m³。坝址多年平均径流量为多年平均基流量、多年平均地表径流量之和，即为325.1 万 m³，相应大坝沟沟口径流量也为325.1 万 m³。

考虑大坝沟的实际情况，采用方法二计算的大坝沟径流量更准确。

三、泥沙侵蚀模数分析

流域泥沙侵蚀主要受水流侵蚀，泥沙侵蚀量与径流量直接相关。

大坝沟没有泥沙观测资料，狼山地区共有金门站、海流图站、二牛湾（羊场沟）站、二牛湾（磨楞河）站，四个测站均不观测泥沙，泥沙分析主要参考临近水库的泥沙淤积情况，同时可参考大青山石质山区泥沙观测资料。

据《内蒙古自治区乌拉特后旗大坝口水库改扩建工程初步设计报告》（修订），该报告参考大坝口水库原设计成果、狼山水库除险加固设计成果、《水文手册》、周边水库除险加固设计成果[泥沙侵蚀模数为200～500t/(a·km²)]进行泥沙分析计算，流域泥沙侵蚀模数取为293t/（km²·a）。

大坝沟属于狼山山前石质山区，与大青山山前石质山区下垫面情况类似，水涧沟红砂坝站多年平均实测悬移质侵蚀模数为2772t/(a·km²),相应径流深为59mm，哈德门沟哈德门站多年平均实测悬移质侵蚀模数为1371t/(a·km²),相应径流深为40mm，泥沙侵蚀模数与径流相关性好，当径流减小时，产砂量减小，将水涧沟与哈德门沟侵蚀模数分别换算至径流深5mm时的侵蚀模数，悬移质侵蚀模数分别为235t/(a·km²)，171t/(a·km²)，偏安全起见大坝沟悬移质侵蚀模数采用红砂坝站推算的悬移质侵蚀模数，推移质按悬移质的30%考虑，年侵蚀模数为305.5t/(a·km²)，与《内蒙古自治区乌拉特后旗大坝口水库改扩建工程初步设计报告》（修订）成果基本一致。

偏安全起见，建议泥沙侵蚀模数取为305.5t/(a·km²)。