烏溝流域水文特性

高 照

(哈密水文勘測局，新疆 哈密 839000)

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烏溝流域水文特性

高 照

(哈密水文勘測局，新疆 哈密 839000)

烏溝地處巴里坤山北坡，東連大馬圈溝，西鄰小溝，南以巴里坤山山脊為為界，北部下游是奎蘇鎮。地理位置介于E93°27′-94°48′，N43°06′-43°25′，渠首以上集水面積18km2，烏溝水閘位于流域出山口處，地理位置E93°27′，N43°25′，海拔高度2560m，行政區劃屬巴里坤縣管轄。文章利用烏溝流域水文氣象站1957—2009年的氣象實測資料，對該流域地形、氣象、徑流、泥沙、冰情、水質等進行分析，為科學利用該地帶中小河流域水資源提供理論依據。

烏溝流域；水文要素；特征分析；水質

1 流域概況

1.1 地理位置

烏溝地處巴里坤山北坡，東連大馬圈溝，西鄰小溝，南以巴里坤山山脊為為界，北部下游是奎蘇鎮。地理位置介于E93°27′-94°48′，N43°06′-43°25′，渠首以上集水面積18km2，烏溝水閘位于流域出山口處，地理位置東經93°27′，北緯43°25′，海拔高度2560m，行政區劃屬巴里坤縣管轄。

1.2 地形植被

烏溝流域位于巴里坤山北坡，流域內地形屬中高山地形，地勢南高北低，

按其自然地理景觀可分為高山帶、亞高山帶和中低山帶。高山帶分布在流域南部，海拔高度在3000m以上，最高峰月牙峰海拔4308m，溝口海拔高度2560m，地勢起伏一般在400-600m之間，坡度較大，土壤為高山寒漠土，植被以莎草科為主。

亞高山地帶分布在海拔2800-3000m左右，地勢較為平緩，山地和山坡上生長有喜濕耐寒的苔屬、嵩草，土壤為亞高山草甸土。中低山帶分布高度在海拔2000-2800m左右，這一帶氣候溫濕，草類繁茂，生長有天山云山和西伯利亞落葉松，土壤有山地灰褐色森林土和山地黑鈣土組成，常見的植物有狐茅，早熟朱等。

2 氣 象

烏溝位于巴里坤縣境內，地處歐亞大陸腹地，遠離海洋，氣候干燥，屬典型溫帶大陸性冷涼氣候，區域內的氣候寒冷，四季界限不明顯，只有冷暖之分，光照充足，熱量不足，春、秋季天氣變化無常，時有寒潮和冷空氣入侵，出現大風降溫、降雪天氣，冬季多風、有積雪且寒冷。

在烏溝流域西部約50km處的巴里坤縣城有國家氣象站巴里坤氣象站，氣象站海拔高度1638.5m， 有1957-2009年的氣象實測資料，資料系列長，代表性好，精度高。由于烏溝流域地處巴里坤縣境內，因此，選用巴里坤氣象站為本次分析計算的氣象參證站。

2.1 氣溫

據巴里坤氣象站資料統計，多年平均氣溫1.7℃，多年平均月最低氣溫-17.9℃，發生在1月，多年平均月最高氣溫17.7℃，發生在7月，歷年極端最高氣溫34.8℃，歷年極端最低氣溫-43.6℃，年月平均氣溫見表1。

表1 巴里坤氣象站年、月平均氣溫表 ℃

2.2 降水

根據紅山口站1980—1988年降水資料統計，紅山口站年降水量306.5mm，降水量的年內分配不均勻，連續最大四個月降水量出現在6-9月，占年降水量的67.9%，其中夏季降水量最多，占年降水量的55.6%；其次為春、秋季，分別占年降水量的19.5%和20.2%；冬季降水量最少，占年降水量的4.7%，最大年降水量377.9mm(1984年)，最小年降水量201.0mm(1985年)，最大年降水量與最小年降水量的比值為1.9倍，歷年最大月平均降水量69.5mm(6月)，占年降水量的22.7%，歷年最小月平均降水量3.3mm(1月)，占年降水量的1.1%。

2.3 風

根據巴里坤氣象站觀測資料，多年平均風速2.7m/s，風向以東風為主，多年平均最大風速20.0m/s，瞬間最大風速32.0m/s，風速的季節變化以春季最大，夏季次之，冬季最小。

2.4 凍土深度

根據《巴里坤縣農業區劃》記載，巴里坤縣城每年10月下旬出現初冰，次年4月中下旬融冰。土壤解凍期一般在5月份，多年最大凍土深度253cm。

3 徑 流

3.1 徑流組成

烏溝引水渠首位于出山口處，徑流補給類型為混合型補給。徑流主要來源于冰雪融水和大氣的降水。每年5—6月隨著氣溫的回升，徑流主要是融雪水補給，補給量的多少由前期積雪量的大小和春季氣溫的變化而定。根據調查、訪問和巴里坤縣水電局提供的情況，烏溝流域冬季1—3月、11—12月河流封凍，4月和10月個別年份有少量的水，冬季因河流封凍而斷流。

3.2 參證站選用

1999年汛期,為配合烏溝水庫的修建,保證可研的設計要求,5月28日在烏溝設立專用水文站開始水位、流量、泥沙、水溫、氣溫、降水、蒸發等項目的觀測,并同時在小溝開始巡測，到目前為止,已有完整的6—8月實測資料。

故鄉河發源于東天山哈爾里克山南坡，是哈密天山南坡水量較大的一條河流，故鄉河、烏溝流域雖然發源于不同山脈，但地形條件、徑流補給類型較相似，白吉水文站資料精度可靠，是哈密地區水文站徑流量、洪水的代表站之一。

根據以上分析，可以選用白吉站作為本次分析計算及資料插補延長的主要參證站。

3.3 成果合理性分析

選用的參證站白吉站，為國家基本水文站，由哈密水文水資源勘測局工作人員駐測，按照SL58—93《水文普通測量規范》、《流量測驗規范》、SL247—1999《水文資料整編規范》進行測驗與整編，成果經水文局站網處復審驗收后，刊入水文年鑒。

由于參證站白吉站所在流域與烏溝流域上游都有冰川，徑流補給相似，都是由冰雪融水、夏季降雨及泉水補給，且白吉站年徑流系列長，精度高。又由于紅山口站所在流域與烏溝流域相近，流域上游都有冰川，徑流補給相似，且同位于巴里坤山北坡，同處在降水量相對較豐沛的區域，年內來水5—8月相對較多，其它月份相對較少，因為紅山口站僅有9a實測徑流資料，系列相對比較短，年內分配選用同一區域的紅山口站進行分配，烏溝設計年徑流量參數選用白吉站為參證站，供設計單位選用。

4 洪 水

4.1 洪水類型

烏溝流域地處東天山末端，巴里坤山北坡，洪水類型可分為：①季節性融雪洪水；②暴雨洪水；③暴雨融冰雪混合型洪水。

烏溝的洪水主要來自暴雨洪水和融雪洪水，由于流域面積小，積雪量少，融雪洪水一般不大。但在夏季，當強大的低值天氣系統過境時，可出現暴雨洪水。暴雨洪水多發生在夏季的6—7月，以7月最多，而且天山山區易形成局地性的大暴雨。

4.2 施工期設計洪水

根據當地的氣候條件，施工期在4—10月份，設計洪水與年設計洪水一致，所以施工期設計洪水可采用同一成果，施工期不同頻率設計洪峰流量見表2。

表2 施工期不同頻率設計洪峰流量成果表

5 泥 沙

5.1 泥沙來源

烏溝、小溝河床主要有卵石組成，河槽中大漂石隨處可見，兩岸坡面植被較好，但土層較薄，由于河流比降大，洪水對坡面的沖刷是河流泥沙的主要來源。

5.2 泥沙估算

設計流域年輸沙量為懸沙與推沙之和，計算烏溝懸移質輸沙量為0.53×104t，推移質輸沙量為0.795×104t，總的輸沙量為0.6095×104t見表3。

表3 烏溝輸沙量計算成果表

5.3 泥沙成果合理性分析

由于設計流域無泥沙資料，哈密地區唯有榆樹溝水文站有實測3a推移質輸沙量資料，所以采用長短系列訂正法推求出榆樹溝水文站多年平均推移質輸沙量，直接移用榆樹溝的推沙侵蝕模數，由于集水面積與比降的差異，采用水文比擬法進行推算出成果較小，比例系數法主要考慮推移質輸沙量與懸移質輸沙量之間關系，認為工程場址處多年平均推移質輸沙量采用比例系數法計算成果較為合理。但由于烏溝河道比降大，推移質數量較大，但沒有實測資料驗證。所以，推求的泥沙成果僅供設計單位參考。

6 冰 情

冰情是河流冬季獨特的水文現象之一，是許多水文因素和地區特性的綜合表現，河流結冰與氣溫、河水補給源、河道縱坡、水質和水深等有密切的關系。氣溫出現負值之后，水的冷凝便開始，水溫也向零度過度，當水溫高于氣溫時，水體內儲熱不斷地經水面向空中散失，當水溫趨近0.2℃時，河道開始出現結冰現象，岸冰生成之后，河內逐漸流冰(行凌)，隨冰花或冰塊的數量增加和堆積，便形成冰蓋，而后部分甚至全河封凍。至春季氣溫回升，河道冰凌解融。

7 水 質

7.1 水質監測站點的信息

2014年10月29日哈密水環境監測中心在巴里坤縣烏溝渠首處取樣分析，監測點基本情況見表4。

表4 烏溝渠首處水質監測點信息表

7.2 天然水化學特征分析

河流的天然水質隨氣候、徑流、地質等因素的變化而呈現明顯的地帶性分布規律，是各種自然因素相互作用的產物。通常以水體中溶解的離子總量(礦化度)和主要離子之間比值大小關系(水化學類型)作為描述水體的天然特征。

7.2.1 評價參數的選取

水化學類型分析評價參數選取礦化度、總硬度、鈣、鎂、鉀、鈉、氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽、重碳酸鹽等10項。采用阿廖金分類法劃分水化學類型，見表5。

7.2.2 分析結果

巴里坤縣烏溝pH為8.1，水質偏堿性，礦化度為294mg/L；總硬度為91.0mg/L；水化學類型為重碳酸鹽，鈣組，Ⅰ型水，天然水質優良。

表5 烏溝渠首處天然水化學參數及類型統計表 mg/L

[1]張昕.新疆哈密地區河川徑流變化特征及影響因素[D].西安：西北師范大學，2014.

[2]高建芳，駱光曉.氣候變化對新疆哈密地區河川徑流的影響分析[J].冰川凍土，2009，31(04)：748-758.

1007-7596(2017)04-0125-03

2017-03-05

高照(1968-)，男，陜西咸陽人，工程師。

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