第二节 长江上游产沙特性
根据历年上游来沙实测资料和调查成果分析，长江上游地区产沙有如下特点［1-4］。
（1）强产沙区面积小，分布比较集中。
根据统一的水土流失等级标准统计资料，由于地表侵蚀造成的水土流失，1985年长江上游水土流失面积为35.2万km2，占上游总土地面积的35%；长江上游地区的地面固体物质平均侵蚀量为15.68亿t，水土流失区的年平均侵蚀量为14.05亿t。按地质、地貌、植被和水土流失状态，将长江上游地表侵蚀分成微度、轻度、中度和强度4类。
1）微度侵蚀区。该区包括青藏高原、金沙江上游、雅砻江中上游、大渡河、岷江与白龙江的上游以及成都平原，面积约47.42万km2，占长江上游总面积的47.16%，年平均地表侵蚀量为2.054亿t，占年平均总侵蚀量的13.1%。青藏高原区主要指长江河源及高山、高原地带，包括四川西北部、甘肃南部的小部分草地和青海境内的南部地区；东部与秦巴山区接壤，南部与横断山脉相连；由于人烟稀少，植被较好，主要以微度侵蚀为主，局部地区有冻融侵蚀。金沙江、雅砻江和岷江高山峡谷区的地质构造与地层复杂，地震活动比较强烈，极易引起水土流失，但植被较好，水土流失尚轻。成都平原区包括北部的涪江平原、中部成都附近岷江、沱江平原以及南部的青衣江、大渡河平原，由于第四纪以来以沉积为主，又受近期灌溉引水的影响，至今侵蚀模数仍呈负值。
2）轻度侵蚀区。该区包括四川盆地东北、西北部山区（大通江与渠江上游、岷江中游、大渡河下游、青衣江与安宁河上游），乌江中下游以及綦江上游地区，总面积17.62万km2，年平均地表侵蚀量2.0914亿t，占长江上游年平均总侵蚀量的13.34%。地貌以中山深切割为主，低山下部多已垦为耕地，山区以天然次生植被和荒山残林为主，加之雨量集中，耕作粗放，往往造成水土流失，局部地区有滑坡、泥石流发育。
3）中度侵蚀区。该区包括四川盆地的丘陵区与南部山地，川东鄂西低山丘陵区以及云贵高原的滇东、黔西高原山地。以水系来划分，包括嘉陵江中下游大部分，岷江与雅砻江下游，乌江上游，牛栏江、横江流域、永宁河、綦江、赤水河、普渡河、龙川江等支流的下游，以及寸滩至宜昌的干流区间，总面积24.31万km2，年平均地表侵蚀量7.6994亿t，占长江上游年平均总侵蚀量的49.1%。坡耕地是该地区地表侵蚀的主要场所。
4）强度侵蚀区。该区包括西汉水和白龙江的中下游土石山区、雅砻江和安宁河的下游、金沙江下游渡口（现称攀枝花市）至屏山高山峡谷区，面积11.20万km2，年平均地表侵蚀量3.8352亿t，占长江上游地区年平均总侵蚀量的24.5%，其中重力侵蚀量为1.2023亿t，占7.7%。该区以面蚀和沟蚀为主，大部分土石山地属重力侵蚀区，有较普遍的山崩、滑坡和泥石流。
利用长江上游地区干支流水文站1950—1986年泥沙观测资料分析悬移质输沙模数分布（表3-1、图3-2），说明上游地区地表侵蚀强度的分区与输沙模数的大小分区是对应的。强度产沙区面积70000km2，只占长江上游地区面积的7%，但其输沙模数大于2000t/（km2·年），年平均输沙量达2.28亿t，占宜昌的43%，主要分布在嘉陵江上游支流西汉水和白龙江中游，大渡河、岷江和金沙江等河流的下游地区。其中，西汉水和白龙江中游地区输沙模数大于3000t/（km2·年），金沙江下游干流区间的输沙模数超过2000t/（km2·年）。
表3-1 长江上游地区悬移质输沙模数的分布
续表
（2）泥沙输移比远小于1。
长江上游地区地表侵蚀的物质，颗粒组成一般较粗，一部分将以山前堆积、沟口冲积扇和洼地淤积等形式滞留下来，其余则由水流挟带进入河流。而进入河流的泥沙在输移过程中，又受到水库、塘堰、灌溉引水等工程的拦截。一般在一定时段内通过河流某一断面的实测输沙量与该断面以上流域地表侵蚀量之比，称为泥沙输移比。泥沙输移比受流域面积、地质、地貌及人类活动等因素的影响。根据20世纪80年代的调查，长江上游典型小区域的泥沙输移比列于表3-2。长江上游地区输移比远小于1，宜昌站的输移比为0.338，各支流的输移比在0.1～0.5之间，最高为西汉水（达0.66），最低为梓潼江（0.07）。按地貌、岩性、地表侵蚀等情况的不同，长江上游各地区的输移比差别较大，青藏高原为0.15，金沙江下游高、中山切割区为0.34～0.40，横断山脉为0.15，乌江流域灰岩区为0.3；川中丘陵区为0.07，将塘、库、堰、坝等拦蓄还原为天然状态后为0.35～0.41；川东丘陵、中低山区为0.32。
长江上游泥沙输移比小的主要原因之一是侵蚀物质一般以山前淤积、洼地淤积、沟口冲积扇等形式，在短距离内就地淤积了一定数量的泥沙，流域的各支流，河床大多由石质、卵石、粗沙组成，河流沿程补给沙量有限，而地面侵蚀物质粗颗粒成分较多，不易为河流远距离输移。据金沙江支流小江的大桥河及白龙江的柳湾沟泥石流取样分析，大于0.1mm的粗沙分别占沙量的85.91%和68.3%，而小于0.1mm能悬移的泥沙只占一小部分，大量的粗粒物质在短距离内就地淤沉。
图3-2 长江上游地区输沙模数分布图
表3-2 长江上游典型区域的泥沙输移比
长江上游泥沙输移比小的另一主要原因是水库、塘堰及农业设施等起到一定的拦沙作用。据调查统计，截至20世纪80年代末，长江上游地区已建各类水库11931座，总库容205亿m3。其中，大型水库（总库容大于1亿m3）13座，总库容97.5亿m3；中型水库（库容0.1亿～1亿m3）165座，总库容39.6亿m3；小型水库（库容0.001亿～0.1亿m3）11753座，总库容67.9亿m3。各支流水系中，嘉陵江已建水库数量及库容均居首位（表3-3）。
表3-3 长江上游地区已建水库的统计
注 1.流域面积指各流域下游水文站控制的集水面积。
2.统计截至20世纪80年代末。
（3）来沙量与来水量存在密切关系，但也与降雨的强度、落区有关。
河流输沙量的大小主要取决于径流量的大小，但降雨的落区与强度对输沙量有明显影响。当暴雨中心在主要产沙区或主要产沙区发生大面积集中降雨时，河流输沙量大。1984年8月2—11日和1979年9月19—28日两次降雨过程，嘉陵江北碚以上日平均降雨量分别为80.5mm和79.6mm，径流量分别为67.8亿m3和66.8亿m3，数值相当接近，但降雨中心不同，1984年降雨中心在主要产沙区，而1979年在非主要产沙区（图3-3、图3-4），1984年和1979年两次输沙量分别为6830万t和1290万t，前者为后者的5倍。
图3-3 1984年8月2—11日嘉陵江雨量（单位：mm）
关于降雨强度对输沙量的影响，分析嘉陵江流域降雨落区相同的两次过程。1984年8月2—11日和1978年9月1—10日，北碚站两次洪水过程径流量接近，分别为67.8亿m3和68.8亿m3；而面平均降雨强度，则分别为26.3mm/d和10.1mm/d；输沙量分别为6830万t和3630万t，前者为后者的2倍（图3-3、图3-5）。
就降雨对整个长江上游地区河流输沙量而言，由于上游地区地域辽阔，降雨时间和空间变异大，产沙地区分布不均匀和强度产沙地区集中，汛期各支流沙量增减不一，互为稀释调整。因此，一般年份干流宜昌站的年输沙量保持在一定变幅内；大沙年雨区范围广，主雨区笼罩几条支流；小沙年主雨区没有波及主要产沙区，或其流域主要产沙区有较大降雨，但范围窄，强度小。表3-4为宜昌站5—9月输沙量大于6亿t的1954年、1968年、1974年、1984年、1998年及小于3亿t的1992年、1994年雨量大于200mm的主雨区范围［16］。1954年宜昌站径流量和输沙量分别为5751亿m3和7.54亿t，该年雨区范围特广，主雨区在乌江、金沙江下游和干流区间一带，降雨时间长，乌江降雨强度特大。1981年宜昌站径流量为4420亿m3，但输沙量达7.28亿t，该年7月出现大面积暴雨，8月又发生大面积强暴雨，笼罩嘉陵江、岷江、
图3-4 1979年9月19—28日嘉陵江雨量（单位：mm）
图3-5 1978年9月1—10日嘉陵江雨量（单位：mm）
表3-4 宜昌站大、少沙年主雨区范围的统计
注 1.主雨区为月雨量大于200mm的雨区范围。
2.“√”表示主雨区笼罩流域大部分地区；主雨区笼罩流域局部地区，则用文字标明，渠上（少）表示渠江上游少部分地区，干区（少）表示干流区间少部分地区，上干（少）表示干流区间上段少部分地区。
沱江等几条支流。1998年宜昌站径流量和输沙量分别为5233亿m3和7.43亿t，该年主雨区笼罩范围很广，金沙江中下游主要产沙区月雨量为200～400mm，输沙量比1954年同期大；嘉陵江7月、8月降雨虽然较大，但主雨区不在西汉水等主要产沙区，输沙量比1954年同期小。
（4）地表侵蚀进入长江干流的泥沙以悬移质泥沙为主，推移质泥沙相对很少。
以寸滩站为例，其悬移质多年平均输沙量为43900万t（1953—2000年），卵石推移质为22.5万t（1966—2001年），砾石推移质为0.8万t（1986—1987年），沙质推移质为27.7万t（1991—2001年），卵石、砾和沙质推移质输沙量仅占总输沙量的1.2‰左右。
（5）人为因素对流域产沙有增沙和减沙两方面的影响。
人为因素对流域产沙的增沙影响，主要表现在陡坡开荒、林木滥伐造成植被覆盖的破坏，土壤流失加剧；交通、矿业、建筑、水电等建设项目缺乏必要的水土保持措施，也导致水土流失加剧。
水土保持工程对流域产沙的减沙作用效果最为显著。1989年开始实施的长江上中游水土保持重点防治工程，初步控制了水土流失，改善了治理区的环境。长江上游地区20世纪50年代以来修建的水库、塘堰及农业设施，也起到了一定的拦沙作用。20世纪80年代以来长江上游地区河道砂石料采挖量日益增加，一定程度上减少了河道输沙量。