楠溪江流域水文特性分析

2011-04-03杨丽娜潘忠斌

浙江水利科技 2011年3期

杨丽娜,潘忠斌

(1.浙江珊溪经济发展有限责任公司,浙江温州 325000;2.温州市水文站,浙江温州 325000)

1 自然地理概况

楠溪江位于瓯江下游,古名瓯水,是瓯江流域第二大支流,河流纵横浙江省永嘉县。主流发源于括苍山脉北支大青岗南坡,罗岭西侧,源头海拔1192 m。流经永嘉县41个乡、5个镇、661个行政村以及仙居、黄岩的一些乡村,在瓯北镇清水埠注入瓯江。流域上主要水利工程有中型水库2座,小(1)型水库15座,小 (2)型水库45座。楠溪江是著名的国家级旅游胜地,其河流千古流长,融天然山水、田园风光、人文景观于一体,以 “水秀、岩奇、瀑多、村古、滩林美”的独有特色而闻名遐迩,也是永嘉县绝大部分乡镇和邻境乐清市部分乡镇的主要民用及社会用水供应水源。

1.1 地形地貌

楠溪江随括苍山脉及北雁荡山脉,由西北、东北向南倾斜,河流与山脉平行。从地质史而言,天工塑造了永嘉“两山一水”地貌骨架。燕山运动时期,以前的地层全被覆盖,是由燕山运动奠定了永嘉大地构造和地貌轮廓的基础。永嘉陆地地貌类型复杂,山地、丘陵、盆地、河谷相互交错,主要分山地、丘陵、平原3类。

1.2 水系

楠溪江干流长139.92 km,河流落差1030 m,平均比降为7.41‰,支流呈扇形分布,左岸支流河短流急,右岸支流河长弯多,流域面积2489.97 km2,其中域外入境集水面积212.33 km2。楠溪江较大的一级支流有 12条,总长330.33km。上游干流河段称大源溪,自源头由西北向东,流经溪下、大岙、潘坑、表山、溪口5乡,和楠溪江一级支流岩坦溪汇合于溪口村,两岸山峻坡陡、峡谷急滩。主流长55.2 km,平均比降17.33‰,平均河宽50 m,流域面积589.07km2。中游在溪口村以下,主流左岸岩坦溪 (岩坦溪河流长38.8 km,主要支流有:新龙溪、黄南溪、黄山溪、乌龙溪等9条)注入后称大楠溪。大楠溪自溪口向东至福佑村,向南蜿蜒流经25个乡镇至沙头。主流长50.09 km,平均比降1.48‰,平均河宽50 m,流域面积1540.90 km2。主要支流有:张溪、东皋溪、五氵敕溪、孤山溪、花坦溪、小源溪。下游俗称楠溪,自沙头南流,河床逐渐扩大,流经沙头、峙口、上塘、罗东、黄田、瓯北6乡镇,在清水埠入瓯江。主流长34.63 km,是感潮河段,平均河宽375 m,平均水面面积9.31 km2,流域面积360 km2。流域水系见图1。

图1 楠溪江流域水系图

1.3 气候特征

楠溪江流域属亚热带南亚区海洋季风气候,总的特征是:四季分明,温暖湿润,光照充足,雨量充沛。年平均气温在14.4～18.2℃之间,自南向北推移而气温则逐渐递减。历年最高气温35℃左右,一般出现在夏季;历年最低气温0℃左右,一般出现在冬季。日照百分率平均值为41%,无霜期266～280 d,多年平均降雨量1770 mm。

1.4 土壤植被

楠溪江流域土壤多样,有5个土类、13个亚类,29个土属,54个土种。有红壤土、黄壤土、潮土、盐土等,成土母质各异,矿产资源比较丰富。气候温暖湿润,地形复杂多样,致使土壤和植被种类繁多,属亚热带绿阔叶林区,树种繁多,乔木有32科,107属,227种。自然植被有亚热带原生常绿阔叶林和次生阔叶林,亦有松、杉等针叶林。珍贵树种有台湾水青冈、华西枫杨、银杏、华东野胡桃等,而广泛分布的则是松、杉、竹、乌木血、杨梅等人工林。经济特产林有油桐、油茶、板栗、香柚、柑桔。粮食作物有小麦、水稻、番薯、玉米、马铃薯等。楠溪江流域是榕树生长的北限区域,现仍有一定数量的古榕树。属亚热带北缘森林植被区系。由于自然荣枯和人为经营活动影响,境内原生植被保留极少,现存植被多属天然次生和人工引种造林2大类。

2 水文特性

2.1 降水

2.1.1 降水区域分布

楠溪江流域属于亚热带季风气候,雨量充沛,四季分明,多年平均降雨量为1500～2000 mm。流域内降雨量自北向南逐渐减少。西北部括苍山脉和北雁荡山脉,其多年平均降雨量为1700～2000 mm。北雁荡山脉东临东海,受台风登陆或过境影响,常下特大暴雨,2004年受第14号台风“云娜”影响,中堡站过程雨量达786.5 mm,最大1日雨量为649.8 mm。中部西部南部降雨量为1700 mm左右。东南部沿江地区降雨量较少,一般为1600 mm左右。

2.1.2 降水量的年际变化

降水量年际变化较大:石柱站最大年降雨量达2580 mm(1990年),最小年降雨量1070 mm(1997年),最大年降雨量是最小年降雨量的2.41倍。以石柱站1956—2009年降雨量资料,分析逐年降雨量离均系数,并点绘累积离均系数过程线(见图2)。从图中可以看出,在54 a资料系列中,丰枯交替十分明显,有4段多雨期和4段少雨期。

2.1.3 降水量的年内分配

楠溪江流域降水量年内分配受季风和台风影响,分配极不均匀。按降水成因主要有:①春雨和梅雨,出现在3—6月,其中最大雨量出现在5月或6月;②台风雨,出现在7—9月,主要由台风雨形成,多年平均最大连续4个月降水量出现在6—9月,占全年50%左右,4—9月份降水量占全年的78%以上。楠溪江流域各站多年平均降雨量年内分配见表1。

图2 石柱站年降水量累积离均系数过程线图

表1 楠溪江流域各站多年平均降雨量年内分配表

2.2 蒸发

楠溪江流域多年平均水面蒸发量 (E601蒸发器)为850 mm左右,南部大于中部和北部。石柱站最大年蒸发量为1050.6 mm(1967年),最小年蒸发量为582.5 mm(1970年),最大年蒸发是最小年蒸发量的1.8倍。汛期 (4—9月)蒸发量占年总量的72%,年内7—8月蒸发量最大,占全年31.2%,1月份蒸发量最小,月最大蒸发量是月最小蒸发量的5.59倍。Φ 20蒸发器折算成E601蒸发器的系数为0.79,Φ 80蒸发器折算成E601蒸发器的系数为0.98。各代表站水面蒸发量年内分配情况见表2。

表2 楠溪江流域各站多年平均蒸发量年内分配表

2.3 径流量年内分配、年际变化

楠溪江流域多年平均径流量为28.7亿m3,径流主要来源于降水补给,河川基流小,洪峰水量集中,洪峰水量的大小取决于降水。因此,河川径流的变化与降水存在明显的对应关系。也可以说,降水的时空分布决定了径流在年内、年际及时段上的分配特征。

楠溪江流域径流量年内分配极不均匀,径流量主要集中在夏汛6—9月,占全年水量的60.1%。从表3可以看出,春季3—5月径流量占年平均径流量的25.5%;冬季12月至次年2月径流占年平均径流量的14.4%,最大月份径流量占年径流量的17.9%。

年径流量的年际变化大,变差系数Cv值为0.34。楠溪江流域石柱站最大年径流为26.8亿m3(1990年),最小年径流为7.32亿m3,最大年径流是最小年径流量的3.66倍。

表3 楠溪江流域石柱站多年平均流量年内分配表

2.4 暴雨、洪水

楠溪江流域受台风、东风波等影响,暴雨洪水多发生在7—9月,上游中堡雨量站最大1日降水量649.8 mm,最大3日降水量779.6 mm,都发生在2004年第14号台风 “云娜”期间。楠溪江流域属于山区性河流,洪水暴涨暴落,洪峰持续时间与降水强度、暴雨中心有关,洪峰持续时间最长达到18～40 h,最短为1 h左右。根据资料分析,楠溪江干流最大洪峰流量为9430 m3/s,发生在1965年8月20日,多年平均流量45.6 m3/s。

3 泥沙

楠溪江流域上游是山区,两岸山高林密,植被良好,据1958—2009年实测泥沙资料统计分析,楠溪江流域多年平均含沙量为0.10 kg/m3,多年平均输沙量1588万t,多年平均侵蚀模数49 t/km2。20世纪50—60年代,由于开荒造田,原有的植被遭到破坏,又缺少水利工程对泥沙拦蓄,水土流失严重,含沙量也逐年增大,最大年平均含沙量为0.387 kg/m3,平均含沙量0.125 kg/m3。70年代至90年代初,最大年平均含沙量为0.150 kg/m3,平均含沙量为0.074 kg/m3,小于以前。90年代后期,水利工程过度开发以及公路建设,最大年平均含沙量为0.194 kg/m3,平均含沙量为0.054 kg/m3,90年代明显大于80年代。

4 水质

据1999—2009年水质监测资料表明,境内地表水质总体较好,特别是楠溪江的源头至上游(大青岗～溪口)为Ⅰ类,楠溪江的各大支流源头至楠溪江的汇合处均为Ⅱ类,楠溪江中游 (溪口～沙头)也为Ⅱ类,仅下游段(沙头～清水埠)为Ⅲ类。境内下游河段水质变差与废水污水排放量增加以及农药化肥施用量过大流失量过多有关。据近年资料统计农药年施用量为750 t左右,化肥年施用量为6万t左右,纯氮总流失量约1400多吨,五氧化二磷总流失量近100 t。