瑪河流域補排模型探析

李俊男 劉貴峰 胡學彬

摘要 受全球氣候變暖的影響，瑪河流域水量嚴重不足，出現干旱情況，導致嚴峻的生態問題。本文介紹了瑪河流域概況，總結了瑪河流域補排與循環模式，并分析了補排模型及其優勢，以期為相關研究提高參考。

關鍵詞 補排模型；概況；優勢；瑪河流域

中圖分類號 P333 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）11-0223-02

農林生態循環系統是一個交替更新的過程，循環模式較為直觀，總體可以分為垂直循環模式、水平模式以及垂直與水平混合模式，農林生態之間的循環都建立在三者之間的互相調節之上，從而使大自然可持續發展。近年來，受全球氣候變化影響，瑪河流域水量嚴重不足，農林生態循環需要建立相關模型進行研究。

1 瑪河流域概況

瑪河流域位于新疆天山北麓，地處準噶爾盆地南緣，地理坐標為東經85°01′～86°32′、北緯43°27′～45°21′，流域面積1.98萬km2，灌溉面積26.7萬hm2，灌溉區總人口80萬人，境內平原和山區各占50%。瑪河流域地勢南高北低，南部山區最高海拔達5 242.5 m，境內海拔1 000～3 600 m的屬于中低山區，被森林和草原植被所覆蓋，海拔最低為平原，海拔只有300～500 m。瑪河流域內水資源相對比較豐富，共有6條內陸河流為其提供水源，自東向西分別為塔西河、瑪納斯河、寧家河、金溝河、大南溝河、巴音溝河，這些河流均發源于天山北麓依連哈比爾尕山脈，并且由南向北流入準噶爾盆地。瑪河流域水資源總量約為25.43億m3，河川徑流總量為22.91億m3，其農林生態資源總量為11.97億m3。雖然瑪河流域資源和流量比較豐富，但由于瑪河流域地處歐亞腹地、遠離海洋，年降水量較少，僅110～200 mm，蒸發量大，為1 600～2 000 mm，按照科學對氣候的相對分類，其屬于典型的大陸性干旱氣候。

瑪河流域整體降水量少，隨著氣溫逐漸上升，冰雪融化現象更加明顯，對瑪河流域氣墊層產生相應的影響。此外，人類活動和人口的急劇增長同樣影響了大氣的下墊面，致使瑪河流域生態環境問題加劇，改變了原有的自然現象。

2 瑪河流域補排與循環

2.1 瑪河流域農林生態之間的補給

瑪河流域水資源的補給主要來自于山區大氣降水，其中瑪河流域55.0%～68.0%地表水資源來自上游大氣降水，其余則來自于農林生態水源的補給。農林生態補給主要來源于河道的滲漏和山前的側向補給，而通過降水直接吸收滲透提供的補給只有4.0%～18.0%。農林生態的補給方式相對單一，主要來自于農林生態垂直和水平（側方向）上的補給，由地表水和降水入滲補給較少。瑪河流域遵循大自然的補給方式并不是很簡單的過程，是流域地表水中途經歷3次農林生態轉化所形成。首先是大氣降水在山區慢慢匯聚，最終形成了河流，河水以滲透的補給方式垂直轉化為農林生態資源，水流順勢往下游匯集，最終匯集到最低處的平原。河水的滲漏會不間斷地持續下去，不斷向農林生態進行相應的轉變，當河水的量超出沖積扇之后還會出現溢出的現象，農林生態就會形成河流。此外，農民會使用河水澆灌農田作物，間接將河水補給農林生態，產生了河流的補給。

2.2 瑪河流域與農林生態之間的循環轉化

一般情況下，水可以在氣態、液態、固態之間進行相互轉化，影響水循環的外因包括光照、壓力、氣候、地理、人為破壞或者利用。目前，瑪河流域的水循環受到阻礙，因而需要進行相關改善工程，以更好地完成農林生態循環的轉化，滿足相應的水循環轉化條件[1]。

瑪河流域的改善工程主要以人工為主導，人工主導可以使自然的垂直循環更加充沛，蒸發下滲量相應增強，因而水平的消耗流通量就會相應減少，流失量同時也會減少，從而使干旱問題得到適當的解決，形成相應的循環條件。

3 補排模型

通過相應的模型可以更加直觀地了解補排相關的自然現象，三維模型的建立使很多難以解決的問題得到改善，建立瑪河流域補排模型具有重要的意義和價值。通過科學、正確、精準的計算方法及相應的原理，使模型更加接近瑪河流域自然的現實狀況。目前，主要根據Visual Modflow軟件數據而進行相應的模擬，以精確的數據將瑪河流域長度、寬度等方面大致標注出來，通過已有的瑪河流域數據進行分析，以中間值的參考值明確規定瑪河流域補排循環之間的對應關系，再結合其他流域的相應循環建立獨特的三維圖模型，使其更具有科學參考價值，有助于了解瑪河流域的動態[2]。

4 補排模型的優勢

4.1 直觀展示地形

縮放的補排模型能讓人更加直觀地了解瑪河流域的地形[3]，改變了以往只限于數據上的認識。通過模型可知，瑪河流域地勢南高北低，北部積水量較好，但受到海水的影響較小；而南部則相反，雖然受到海水的影響相對較大，但滲透量不足，導致瑪河流域出現各種生態環境問題。

4.2 發現內部問題

通過不同的顏色、流線，補排模型使人們更加了解瑪河流域的地表構質情況，通過相應的水質方向可以讓人們直觀地看到瑪河流域的局面動態[4]。通過建立相應循環補排觀念、深入了解模型，會發現補排的方式因地勢影響而發生變動。補排模型可以讓人們更加了解瑪河流域內部構成，增加對瑪河流域補排的認識，同時讓研究者更加深入了解瑪河流域的結構與相關問題。

5 結語

通過三維模型以及科學的建模方式，能更加直觀地了解瑪河流域補排循環的方式和瑪河流域存在的問題，有助于分析、研究、解決瑪河流域長期存在的生態問題，有利于瑪河流域更好地發展，讓大自然與人類和諧相處。模型具有直觀展示地形和發現內部問題的優勢，是研究流域補給的重要手段，同時也是未來的發展趨勢。

6 參考文獻

[1] 楊海昌，王東方，邵建榮，等.干旱區大面積膜下滴灌對灌區農林生態位及流場的影響[J].中國農村水利水電，2013（11）：60-64.

[2] 田華，王文科，荊秀艷，等.瑪納斯河流域農林生態氚同位素研究[J].干旱區資源與環境，2010，24（3）：98-102.

[3] 汪世國.瑪納斯河流域水資源優化配置系統研究[J].水利建設與管理，2010，30（5）：72-75.

[4] 易誠.氣候變化條件下瑪納斯河流域水資源演變特征研究[D].烏魯木齊：新疆農業大學，2012.