對于內(nèi)流區(qū)無監(jiān)測資料的湖泊水面豐枯水評估的探討

魏璟賢

(河北省張家口水文水資源勘測局，河北 張家口 075000)

對于內(nèi)流區(qū)無監(jiān)測資料的湖泊水面豐枯水評估的探討

魏璟賢

(河北省張家口水文水資源勘測局，河北 張家口 075000)

2011年第一次全國水利普查是新中國成立以來第一次全面的水利調(diào)查,普查共分8個專項(xiàng)，其中河湖普查開展最早，河湖普查是國務(wù)院第一次全國水利普查的主要任務(wù),也是其他水利專項(xiàng)普查的基礎(chǔ)。湖泊特征清查中對于湖泊水面面積豐、平、枯水的評估，需要基層普查單位來完成，對于這些湖泊沒有觀測數(shù)據(jù)和歷史資料可參考性差，需要根據(jù)湖泊實(shí)際情況對湖泊水面面積有影響的多個因素進(jìn)行綜合評估。

水利普查；河湖普查；湖泊特征清查；豐枯水年；評估

1 河湖普查背景

本次普查湖泊的分類標(biāo)準(zhǔn)，主要的依據(jù)是湖泊的規(guī)模，同時考慮湖泊的自然屬性進(jìn)行如下分類。常年有水的自然湖泊和特殊湖泊。

常年有水的自然湖泊：①常年湖泊水面面積在1 km2及以上湖泊被確定為普查對象，普查內(nèi)容為湖泊名稱、位置、常年水面面積和數(shù)量；②常年水面面積在10 km2及以上湖泊被確定為重點(diǎn)普查對象，普查內(nèi)容除湖泊名稱、位置、常年水面面積和數(shù)量等外，還增加了湖泊的形態(tài)特征；③特殊湖泊：主要是指一些不符合普查標(biāo)準(zhǔn)要求或達(dá)不到湖泊形態(tài)特征普查標(biāo)準(zhǔn)要求但有重要意義的湖泊，主要包括重要干涸湖泊和一些較著名的有水湖泊。

2 張家口壩上湖泊概況

張家口境內(nèi)有1 km2以上湖泊19個，特殊湖泊5個，占河北省湖泊總數(shù)的80%，這24個湖泊位于張家口壩上張北、尚義、沽源、康保4縣，屬于內(nèi)蒙古東部內(nèi)流區(qū)水系。張家口壩上湖泊從地貌成因和補(bǔ)給來源分類為：臺地淖、洼地淖和平地淖3類。①臺地淖分布在1500m左右的西部玄武巖山地，主要以地下泉水補(bǔ)給，湖泊水面面積相對較??；②洼地淖分布在丘陵峁梁間的溝谷洼地，海拔在1 400 m左右，降水為主要來源，湖泊水面面積相對較??；③平地淖分布在較緩的草原洼地或盆地，水源多為地表水河流匯入，此類湖泊在壩上分布相對較廣，水面面積相對較大[1]。

3 水文氣象地質(zhì)情況

張家口壩上氣候因受蒙古高原氣流控制，為典型的大陸性半干旱氣候?？偟奶攸c(diǎn)是氣溫低而溫差大，日均溫差15 ℃，年平均氣溫1.2 ℃。年平均水面蒸發(fā)量1 003.4 mm，雨量少而集中，多年平均年降水量345.3 mm，80%的雨量多集中在6—9月份。降水量年際變化大，最大、最小降水量比值為3.0。

整體地勢南高北低，造成“山無頭，水倒流”的獨(dú)特的較為封閉的內(nèi)陸河波狀高原“壩上”地貌。壩上地區(qū)處于內(nèi)蒙古高原的南緣，北部為陰山余脈，丘陵成帶，海拔1 400～1 500 m，相對高度在100～200 m。第四系沉積物類型多，主要是砂土，亞砂土，黏土和亞黏土，但厚度小。含水層巖性主要是細(xì)砂，顆粒小，徑流緩慢，單位涌水量小，富水性差，但地下水埋深較淺[2]。

4 湖泊常年水面面積的確定

湖泊水面面積的普查主要通過中巴資源衛(wèi)星和環(huán)境一星(A星和B星，分辨率30 m)的遙感影像數(shù)據(jù)來進(jìn)行信息的分析與提取。在本次普查時，湖泊常年水面面積指2003年12月—2009年12月期間多時相遙感影像數(shù)據(jù)識別的所有水面面積序列的中值。利用中值法確定湖泊常年水面面積也存在一些不足之處，為了彌補(bǔ)該方法確定湖泊常年水面面積，普查時需要充分利用已有資料，對常年水面面積進(jìn)行評估。

5 湖泊水面改變原因

5.1 降水

對于壩上內(nèi)陸河區(qū)域絕大部分河流是季節(jié)性河流，湖泊沒有有效的地表徑流補(bǔ)給，壩上地區(qū)第四系沉積物類型多，主要是砂土，亞砂土，黏土和亞黏土，富水性差，故而地下水對于湖泊的補(bǔ)給也有限，一年中降水量的多少是影響湖泊水量的最直接因素。

5.2 水利工程補(bǔ)給

湖泊上游水利工程的調(diào)蓄對下游湖泊水量影響很大，張家口境內(nèi)的較大湖泊上游河流都在60年代修建了水利工程。這些水利工程的調(diào)蓄放水對湖泊的水量影響很大，足以改變湖泊水面豐枯水的變化。以安固里淖為例，遇到特枯年份，淖水面縮小，上游水利工程會放水補(bǔ)給，1996年上游黃蓋淖水庫放水2 000 萬 m3，1998年黃蓋淖、海流圖2座水庫放水2 260 萬 m3對安固里淖進(jìn)行了補(bǔ)給，這就使得安固里淖能在枯水年水面面積能保持在平水年的狀況。

5.3 地下水與地表水相互補(bǔ)給轉(zhuǎn)換

湖泊水轉(zhuǎn)換補(bǔ)給地下水一般為面狀補(bǔ)給，補(bǔ)給范圍僅限湖泊周邊，補(bǔ)給的持續(xù)時間一般較長，甚至是經(jīng)常性的。當(dāng)?shù)叵滤惶?，使得潛水面與湖泊水面相銜接，則抬升地下水水面逐漸向四周擴(kuò)展，這時湖泊滲流受到地下水頂托影響，隨著滲流水力梯度的逐漸減小，湖泊滲流量也隨之降低。地下水排泄轉(zhuǎn)換為地表水，地下水排泄轉(zhuǎn)換為地表水往往呈現(xiàn)線狀排泄或點(diǎn)狀排泄(泉眼涌流)。地下水的水位高低對湖泊的水量有影響。張家口壩上地區(qū)地下水開采量不大，年內(nèi)最低水位出現(xiàn)在3月份，隨著冰雪消融與降水量的增加，地下水位不斷上升，8月份左右達(dá)到最高值。短暫的高水位峰值過后，水位緩慢下降，直至來年3月份前后。根據(jù)多年監(jiān)測資料顯示，壩上大部分地區(qū)地下水基本處于自然的動態(tài)變化，局部地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展需水量增加，地下水出現(xiàn)超強(qiáng)度開采。評估時需根據(jù)湖泊周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展，農(nóng)業(yè)種植的實(shí)際情況對湖泊與地下水的轉(zhuǎn)換進(jìn)行分析。

5.4 地表徑流補(bǔ)給

隨著京津風(fēng)沙源治理工程和退耕還林還草工程實(shí)施，壩上土地荒漠化得到了治理。植被恢復(fù)使得植物截留水量增加，而且根系又吸收了大量水分，降水產(chǎn)流系數(shù)較低。壩上地區(qū)河流多為季節(jié)性河流，由于常年干涸，對湖泊的補(bǔ)給只有在暴雨之后產(chǎn)流補(bǔ)給，補(bǔ)給量的多少與降水有直接的關(guān)系，故而地表徑流補(bǔ)給歸根結(jié)底到降水因素。

5.5 蒸發(fā)

張家口境內(nèi)壩上湖泊挺水植物和浮水植物很少，湖泊蒸散發(fā)水量僅為水面蒸發(fā)量。水面蒸發(fā)受各月氣溫，濕度、風(fēng)速等綜合影響。張家口市春季風(fēng)大，干旱少雨，飽和差大，雨季一般在6月下旬才開始，初夏氣溫高、干熱，有利于蒸發(fā)，5、6月份蒸發(fā)量最大，2個月水面蒸發(fā)量約占全年的1/3，之后緩慢下降。全年1月、2月和12月氣溫最低，蒸發(fā)量亦最小，3個月的蒸發(fā)量僅占全年的3%～6%，以后各月迅速增大，到5月達(dá)到最大。

6 評估方法

根據(jù)不同的湖泊所處地理位置按照實(shí)際情況進(jìn)行評估，下面僅以張家口境內(nèi)最大的湖泊安固里淖為例進(jìn)行分析。

安固里淖為蒙古話，意為鴻雁湖泊。該淖及周邊自古以來為候鳥遷徙的棲息之地，也是蒙古人的游牧區(qū)。自北魏時期建懷荒鎮(zhèn)于張北，到元建中都于淖東20 km處，人類對該淖影響不大。安固里淖上游有黑水河、3臺河、十大股河等11條支流匯入。自20世紀(jì)60年代以來入淖河流共建15座水庫、塘壩，控制面積2 559 km2，占安固里淖匯流區(qū)域面積的74%，年控制水量6 220 萬 m3，占流域多年平均產(chǎn)流的78%。而蓄水工程以下入淖的區(qū)間產(chǎn)水量約1 600 m3，扣除地面蒸發(fā)及植物蒸騰，入淖水量甚微。

湖泊常年水面面積指2003年12月—2009年12月期間多時相遙感影像數(shù)據(jù)識別的所有水面面積序列的中值，安固里淖的評估日期為2008年9月11日。根據(jù)2008年度監(jiān)測資料顯示，安固里淖上游的水利工程均沒有對安固里淖進(jìn)行輸水補(bǔ)給，故水利工程調(diào)蓄在評估日期對安固里淖無影響。

2008年安固里淖區(qū)域代表站張北站全年河干河道未過水，安固里淖地區(qū)多年平均降水量為360 mm，以距離安固里淖最近的黃石崖為代表站，黃石崖站2008年降水量323.7 mm，降水天數(shù)77 d，屬偏枯年份，其中9月11日之前降水266 mm，占全年降水量的82.3%。最大24 h降水量24.3 mm，發(fā)生在8月份，該次降水歷時長，強(qiáng)度小，蓄水工程以下入淖的區(qū)間幾乎未產(chǎn)流，河道徑流補(bǔ)給可以忽略不計(jì)。

蒸發(fā)量以張北站做為代表站，以E601型蒸發(fā)量為觀測標(biāo)準(zhǔn)，張北站多年平均蒸發(fā)量為858.3 mm，2008年張北站全年的蒸發(fā)量865.2 mm，其中1月1日—9月10日蒸發(fā)量704.4 mm比多年平均同期蒸發(fā)量多16.5 mm，評估日期之前的蒸發(fā)量較往年同期偏多。

張北縣地下水資源1.77 億 m3，全縣生產(chǎn)生活用水的93%靠汲取地下水。2000年之后全縣大力發(fā)展蔬菜種植產(chǎn)業(yè)，機(jī)電井的數(shù)量急劇增加，地下水的超強(qiáng)度開采，造成了土壤包氣帶增厚，土壤水消失，有限的降水雖增加了入滲，但僅僅補(bǔ)充了包氣帶中的土壤水和植物需求，未能補(bǔ)充或很少補(bǔ)充每年強(qiáng)采地下水造成的疏干層。以安固里淖周邊的東壕站見圖1和張北站見圖2作為地下水代表站，東壕站的地下水呈現(xiàn)連續(xù)下降的趨勢，張北站2000年有3個月井干，2001年有6個月井干，2002年—2005年全年井干，自2006年換井后，張北站的水位也呈現(xiàn)連續(xù)下降的趨勢。由于地下水位的連續(xù)下降，導(dǎo)致安固里淖常年持續(xù)補(bǔ)給周邊地下水，在地下水與地表水相互補(bǔ)給轉(zhuǎn)換中保持了湖泊水始終補(bǔ)給地下水的狀態(tài)。

圖1 東壕站地下水位變化趨勢圖

圖2 張北站地下水位變化趨勢圖

7 結(jié) 論

2008年安固里淖上游水利工程沒有對安固里淖進(jìn)行輸水補(bǔ)給，且該區(qū)域連續(xù)多年強(qiáng)采地下水位，地下水位連續(xù)下降，湖泊常年持續(xù)對地下水進(jìn)行補(bǔ)給，降水入滲增加，減少了地表徑流，加之降水量較多年平均偏少，蒸發(fā)量較多年平均偏多，沒有產(chǎn)生有效地地表徑流補(bǔ)給。故而經(jīng)過多因素綜合評定，安固里淖水面面積在2008年9月11日處于枯水年。

[1]萬斌.無資料河流水文巡測方法的初步探討[J].新疆水利，2011(03)：14-19.

[2]吳萬虎，姜卉芳，張樂樂.無資料河溝年徑流量計(jì)算方法研究[J].人民黃河，2013,35(08)：31-32.

DiscussiononnoMonitoringDataFlowLakeRegionHighWaterandLowWaterAssessment

WEI Jing-xian

(Hebei Province Zhangjiakou Hydrology and Water Resources Survey Bureau，Zhangjiakou 075000，China)

The first national census for water conservancy in 2011 is the first comprehensive water conservancy survey in Chinese since the establishment of PRC.The census is divided into 8 projects，of which the earliest part is the census of rivers and lakes.It is the main task for the first national census for water conservancy，and also the basis of other water conservancy special census.The lake water surface area assessment of wet and dry years needs to be completed by census units.For these lakes that have no observation data and historical data reference difference，a comprehensive assessment of multiple factors that has an effect on the surface area of the lake，is conducted according to the actual situation of the lake.

water conservation census；rivers and lakes census；Lake characteristics inventory；wet and dry years；evaluation

1007-7596(2014)12-0012-03

2014-08-02

魏璟賢(1981-)，女，河北新樂人，工程師。

P333.3

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