敦煌西土溝流域水資源演變規律淺析

席多龍，張百祖，張昌順（甘肅省酒泉水文水資源勘測局，甘肅酒泉735100）

敦煌西土溝流域水資源演變規律淺析

席多龍，張百祖，張昌順
（甘肅省酒泉水文水資源勘測局，甘肅酒泉735100）

西土溝是內陸河季節性河流，下游陽關鎮區域內受地質結構及地勢影響，地下水外溢顯著，構成了沙漠干旱地區獨特的水資源循環系統。通過對西土溝流域上、下游溝道的實地勘察，進行歷史洪水調查及地下水徑流過程調查，分析西土溝流域水資源演變過程及利用情況。

內陸河流域；洪水調查；地下水運動；水資源演變

一、西土溝流域水資源演變規律問題提出

西北內陸河流域河流多為季節性河流，流域生活區始終面臨洪水威脅、水資源短缺、生態環境惡化等來自自然環境方面的挑戰。掌握水資源的演變過程，科學認知現代環境下的流域水循環系統演化規律，評價并合理調配流域水資源，是實現內陸河流域西土溝水資源可持續利用的重要保障。

二、西土溝流域概述

西土溝位于敦煌陽關鎮西南，屬內陸河季節性河流，河流中上游處于阿克塞縣境內，匯集阿克塞溝、黑溝、大鄂博圖溝等溝道的水量，上述各溝道均發育于阿爾金山東端北麓。

阿爾金山為東西走向的多峰、脊峭山脈，東連祁連山，西接昆侖山，山峰高度均在5 000m以上，山脊兩側發育多條現代冰川，其冰川融水及夏季暴雨洪水為西土溝流域提供了穩定的水量資源。

西土溝中游地區地質結構主要為砂礫石層結構，顆粒粗大，導水性極強，上述各溝道絕大部分水量在此區域內下滲形成地下徑流。

西土溝流域水量集中溢出于敦煌市西南64 km的陽關鎮，該地區是在元古界結晶基底之上發育起來的中新生界殘留盆地，平均海拔1 300m，其特殊的地形及地質構造使陽關鎮形成了荒漠中罕見的綠洲帶。西土溝流域在陽關鎮境內的水量可分為地表水量及地下水量兩部分，地表水即夏季暴雨洪水，匯集阿爾金山東端北麓的山區暴雨洪水；地下水部分為多處泉水露頭后在陽關鎮境內形成的地表徑流過程。

三、西土溝流域地表水資源分析

西土溝流域面積933 km2，溝道主要由阿爾金山北麓的暴雨洪水多年的沖刷作用形成。發育于山脈北麓的阿克塞溝、黑溝、紅崖子溝、大、小鄂博圖溝的暴雨洪水出山后無人為治理干擾影響，溝岔自然發育，呈放射狀散布于廣袤的戈壁灘地中，未形成顯著溝道，直至中游地區受庫姆塔格沙漠山體阻擋，并經過多年沖刷，多條溝道橫向匯流，在沙漠腹地形成明顯的兩條溝道東溝及西土溝，溝道橫穿沙漠后于陽關鎮西南部匯合，稱為西土溝，并沿陽關鎮西側邊緣地帶流經下游二墩屯農場，尾閭消失于荒漠戈壁中。

根據《敦煌市歷史洪水調查報告》記錄，西土溝建國以來歷史最大洪水為1996年146m3/s，次大洪水為2011年126m3/s。西土溝流域內暴雨洪水峰型呈現尖瘦型，具有洪水歷時短，過程漲落快等特點。汛期洪水均由阿爾金山北麓山區暴雨引起，該流域內產流區為上游山區及匯流區沿程戈壁灘地的地形結構單一，產流方式均為暴雨引起的超滲產流模式，下墊面結構無顯著滯水植被、洼地，其他影響因素對該區域影響不顯著。西土溝大暴雨引起的典型場次洪水過程中，其洪水流量的量級、發生時間及洪水重現期與上游山區的暴雨發生時間、暴雨重現期具有一一對應的因果關系。

根據上游雨量站連續實測多年最大24小時時段降水量暴雨資料，進行P-Ⅲ型頻率曲線計算，故以此為依據分析西土溝洪水重現期，計算結果見表1。

表1　西土溝上游雨量站最大24小時降水量頻率統計

收稿日期：2016-06-06

作者簡介：席多龍（1976-），男，甘肅金塔人，助理工程師，主要從事水文測驗、水情報汛及水文分析計算等工作。

對照表1可知，西土溝2011年暴雨洪水上游暴雨中心雨量重現期為46年一遇，由此推算，西土溝2011年次大洪峰流量126m3/s的重現期為50年一遇，2015年實測洪峰85.6m3/s的重現期為10年一遇。

四、西土溝流域地下水資源分析

西土溝流域地下水資源量是流域內水資源的重要組成部分。主要由流域上游阿爾金山北麓沿山各溝道、流域東端黨河對陽關鎮地下水資源進行徑流補給。受區域內地勢影響，地下水徑流速度較快，向下以多層結構潛水—承壓水含水層系統排泄，向地表以泉水的形式溢出，下游陽關鎮是流域內最低的侵蝕基準面，是地下水資源集中外溢的地區，溢出的泉水匯集成泉溝流入河道，再次轉化為地表水。

（一）西土溝地下水水量情況

泉水沿西土溝溝道、渠系向下游匯流。根據2015年實測資料，常流泉水溝道、渠系年平均流量1.10m3/s，年徑流量0.3456108m3。陽關鎮境內有匯集泉水外露的小型水庫7座，總庫容689萬m3。

泉是地下水的天然露頭，西土溝泉流量常年穩定，年內變化量及年際變化量均處于±10%以內，在陽關鎮境內的特殊之處在于泉流量是地下水系統的狀態變量，它綜合反映了地下水系統的均衡狀態。影響泉流量趨勢性變化的主要因素是水平徑流帶和溢出帶的地下水開采量、西土溝和各渠系的滲漏補給量，泉流量與這些均衡量處于一種動態平衡過程中。

（二）西土溝地下水演變分析

西土溝流域位于西北內陸干旱區，地下水流系統具有典型的內陸盆地特征，由于地下水的主要補給來源為上游阿爾金山北麓各溝道，所以地下水總的徑流方向是從北至南向匯流。根據含水系統的結構及上、中、下游各自特殊的地質結構，流域內地下水流系統平面上可分為山前沖洪積傾斜礫質區、中游砂質平原區和下游細土平原區。

1.沖洪積傾斜礫質區。該區域含水層沉積物成因以洪積和坡積物為主，主要為單一砂礫石層結構，顆粒粗大，導水性極強，補給條件好，接受河流、溝道滲漏和側向徑流入滲補給，該水流系統內地下水補給、徑流和排泄速度較快，是地下水的主要補給區。

2.中游砂質平原區。該區域物質來源為砂巖、泥巖等風化剝蝕產物，故沉積物顆粒相對較小，結構較密實，導水性較差，主要接受暴雨洪流入滲補給。地下水循環交替速度和方式與上部地下水流動系統也不一樣，大部分地帶含水層骨架始終處于淋濾狀態，主要接受上游局部地下水流動系統的水平補給。

3.下游細土平原區。中游地下水量以地下徑流的形式流入下游細土平原區，該區為多層結構的含水層系統，含水層顆粒逐漸變細，導水性漸弱，淺層徑流受下游弱透水層阻擋，在陽關鎮境內溢出地表形成泉水，該部分徑流速度較慢，向下游的補給量也較小，滯留較多，為地下水積極循環交替帶。

經實際走訪調查，區域內地下水資源主要用于農田灌溉、水產養殖，區域內地下水開采量不高，淺層地下水的徑流方向和排泄途徑無明顯人為影響，未形成顯著降落漏斗。區域內少量人工開采、截畜加快了垂向循環交替的速度，地下水主要接受灌溉入滲補給，以蒸散發和農田排水方式排泄，地下水運動以垂向運動方式為主。

剩余部分地下徑流和淺層地下水向下游的緩慢徑流途中，頂托補給流域中部潛水，最后消耗于蒸發排泄，這是區域地下水系統的主要徑流交替過程。

五、西土溝流域水資源利用現狀

由于流域中上游均為荒漠地質的無人區，西土溝流域內水資源的利用主要集中于下游陽關鎮區域內。陽關鎮水資源開發利用歷史悠久，現開發灌溉面積為5 000畝左右，主要以種植葡萄、棉花等經濟作物為主。

陽關鎮因其優良的水土光熱資源成為歷史屯墾重地，屯墾改變了水資源的循環方式，改變了流域生態環境，歷史屯墾對西土溝流域的水循環改變微不足道，可以認為水循環特征處于自然狀態。自90年代起，境內多個蓄水工程的興建是西土溝流域水循環狀態演變的轉折點，至2015年，境內共修建小2型水庫7座，總庫容689萬m3，地下水運動模式由自然循環模式轉變為天然-人工二元循環模式，這種改變使下游河道至尾閭河道基本斷流，造成尾閭湖干涸。

近年來水資源利用呈現多元化發展，由于流域內水資源水質較好，在水資源利用路線前端發展大規模的活水養魚產業，末端水資源再用于農業灌溉，經漁場流出的水資源富含各種利于作物生長的營養元素。再水資源有效利用的同時，更能提高當地經濟效益，呈現更加科學合理的水資源利用模式。

六、結語

西土溝水量演變過程是典型的干旱地區內陸河流域的徑流過程，在這種演變的基礎上再加上人工開采地下水量的不斷增加，使研究區水流系統發生了變化，本文只是簡述了地表水資源與地下水資源的演變過程。以各項人類活動影響為著眼點，評價流域水資源演變規律定量評價流域內水量、水質、地下水的水位等水文要素的變化規律需要進一步的實驗研究。

［1］牛最榮.氣候變化對祁連山區水文循環的影響研究［M］.蘭州：甘肅人民出版社，2013.

［2］劉進琪，牛最榮.中國西北地區洪水調查研究［M］.蘭州：甘肅人民出版社，2012.

（編輯：劉國華）

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