石河子市巴音溝河流域水文特性分析

（石河子市巴音溝河流域管理處，新疆沙灣縣安集海鎮(zhèn)，832116） 馬紅剛

1 流域概括

巴音溝河流域遠(yuǎn)離海洋，地處歐亞大陸腹地，位于新疆天山北坡中段，準(zhǔn)噶爾盆地南緣，東與金溝河相鄰，西與奎屯河接壤，南抵依連哈比爾尕山脈的哈爾阿特河33號(hào)冰川，北達(dá)古爾班通古特沙漠。其地理位置介于東經(jīng) 84°45′～85°27′，北緯43°29′～44°58′之間。巴音溝河發(fā)源于天山北坡高山帶，既有高山冰川和永久性積雪補(bǔ)給，又有中、低山區(qū)季節(jié)性積雪和夏季降水補(bǔ)給。巴音溝河儲(chǔ)冰量 92×108m3，折合水量 74×108m3，年平均融水量1.50×108m3～2.00×108m3，徑流量由冰川融水約占年徑流量的25～35%、降雨融雪混合補(bǔ)給約占年徑流量的45～55%，地下水約占年徑流量的15～25%組成。海拔3 800m以上的冰川和永久性積雪為河流提供了充足的水源。由此可見，巴音溝河的徑流由降雨融雪混合補(bǔ)給、冰雪融水補(bǔ)給和地下水補(bǔ)給共同構(gòu)成，其中冰川、積雪消融在巴音溝河徑流量中占有重要的地位，同時(shí)穩(wěn)定的冰雪融水補(bǔ)給和地下水補(bǔ)給每年為巴音溝河至少提供了2.1億的穩(wěn)定供給，而下游安集海灌區(qū)及安下調(diào)水及水庫蓄水量的多年總平均用水量為1.8億，巴音溝可以滿足下游灌區(qū)用水要求。

圖1 巴音溝河流域概況圖

巴音溝河以出山口為分界點(diǎn)，山口以上為徑流形成區(qū)，總體來說水量自上而下遞增，出山口為徑流散失區(qū)，水量被引入灌區(qū)，最后散失于灌區(qū)和沙漠。在出山口以上為地表徑流形成區(qū)，出山口后，部分地表徑流在山前傾斜平原區(qū)下滲轉(zhuǎn)化成為地下潛流。所以巴音溝河既有新疆沙溪性河流的一般規(guī)律，也有多泥沙河流的一些特性。巴音溝河是石河子市第二大河流也是唯一一條從頭管到尾的唯一一條河流。巴音溝河流域既是新疆兵團(tuán)安集海灌區(qū)、下野地灌區(qū)的農(nóng)業(yè)、生產(chǎn)生活主要的水源地，同時(shí)也是沙灣縣和克拉瑪依市獨(dú)山子區(qū)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生產(chǎn)生活主要的水源地之一。

2 降雨年內(nèi)分配特征

依據(jù)巴音溝河流域黑山頭站數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（1988-2010年），由圖2可知，巴音溝河流域黑山頭站多年年平均降水量為240.6mm，春季、夏季、秋季和冬季多年平均降水量分別為70.03mm、95.91mm、48.85mm和25.80mm。

圖2 巴音溝河流域年內(nèi)各月降雨量變化特征圖

3 氣溫年內(nèi)分配特征

依據(jù)巴音溝河流域黑山頭站1988～2010年氣溫?cái)?shù)據(jù)繪制其年及各季節(jié)平均氣溫變化規(guī)律曲線。由圖3分析可知：巴音溝河流域黑山頭站多年平均氣溫為7.19°C，春季多年平均氣溫為9.03°C，夏季多年平均氣溫為23.5°C，秋季多年平均氣溫為7.91°C，冬季多年平均氣溫為-11.67°C。巴音溝河流域黑山頭站1988～2010年各月平均氣溫統(tǒng)計(jì)值如圖3所示。

巴音溝河流域黑山頭站1月份平均氣溫為全年最低值，為-14.13°C，7月份平均氣溫為全年最高值，為24.32°C。

圖3 巴音溝河流域年內(nèi)各月氣溫變化特征圖

4 徑流年內(nèi)分配特征

選取出山口黑山頭站徑流量代表巴音溝河流域徑流量。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析可知，巴音溝河流域近60年（1959～2013年）年平均徑流量為3.08億m3，其中春季徑流量為0.20億m3，夏季徑流量為2.23億m3，秋季徑流量為0.51億m3，冬季徑流量為0.14億m3。最大年徑流為4.32億m3，出現(xiàn)在2007年；最小年徑流量為2.20億m3，出現(xiàn)在1992年。巴音溝河流域年內(nèi)各月徑流量變化特征。由圖4可知，巴音溝河流域6～8月份來水量最為豐沛，占全年徑流總量的72.46%，特別是7月份，徑流量達(dá)到0.92億m3以上，占到全年29.8%左右。由此可知，巴音溝河流域徑流年內(nèi)分配極不均勻。

圖4 巴音溝河流域年內(nèi)各月徑流量變化特征

5 泥沙

巴音溝河山前傾斜平原為松散的第四紀(jì)沉積物，沉積物質(zhì)顆粒較大，結(jié)構(gòu)松散，膠合較差，有很強(qiáng)的透水性。巴音溝河連續(xù)21年輸沙模數(shù)平均值達(dá)到1 060t/km2，是天山北坡徑流懸移質(zhì)泥沙輸出模數(shù)的高值中心，年均輸沙量167(104t）,巴音溝河平均泥沙含5.67kg/m3，在北疆河流平均泥沙含量1.1kg/m3以下,巴音溝河多年平均推移質(zhì)占懸移質(zhì)總量14.6%。（詳見表1）

6 主要洪水

6.1 洪水成因及發(fā)生區(qū)域

洪水從成因和發(fā)生時(shí)間上，可以分為融雪型洪水、暴雨洪水。融雪型洪水多發(fā)生在5～7月，暴雨性洪水一般出現(xiàn)在6、7月。由于洪水從發(fā)生區(qū)域上區(qū)分，融雪型洪水發(fā)生在3區(qū)，暴雨性洪水多發(fā)生在2區(qū)，混合型洪水同時(shí)發(fā)生在2區(qū)和3區(qū)。1區(qū)和3區(qū)土壤結(jié)構(gòu)多為透水性強(qiáng)的礫石，2區(qū)上游有森林植被覆蓋茂密河道坡降大，降雨產(chǎn)生匯流條件好。

圖5 洪水發(fā)生區(qū)域圖

6.2 融雪型洪水

表1 巴音溝河、金溝河、瑪納斯河實(shí)測推移質(zhì)與懸移質(zhì)比較表

表2 2017年6月21～2017年8月21日巴音溝河渠首日流量變化最大3天流量分析

融雪型洪水多出現(xiàn)在5月下旬至8月，由高山冰川和積雪融化形成，洪水過程與升溫過程關(guān)系密切，并隨氣溫變化具有明顯的一日一峰現(xiàn)象，與氣溫日變化對(duì)應(yīng)關(guān)系甚好，整個(gè)洪水過程往往形成連續(xù)數(shù)日變化過程。整個(gè)融雪洪水的過程歷時(shí)比較長，但單日峰、量相對(duì)較小，在整個(gè)夏季洪水中占的比重較大。如2013年8月2日～8月9日渠首站實(shí)測的洪水過程（見圖6），反映出洪水發(fā)生后洪峰漲、落變化過程。整個(gè)洪水過程峰值不高，所形成的洪量值也不大，充分反映出了融雪型洪水的一些基本特性。

圖6 2013年渠首站實(shí)測融雪洪水過程線

6.3 暴雨型洪水

此類洪水多出現(xiàn)在7～8月，這類突發(fā)性洪水對(duì)以水量控制為主的水庫較安全，不致于構(gòu)成威脅。但洪水帶來的泥沙對(duì)水庫的淤積作用極大，對(duì)交通道路、橋涵、渠首、渠道等引輸水建筑物具有極大破壞力。暴雨型洪水的主要特點(diǎn)：①發(fā)生時(shí)間較融雪型洪水晚，一般多出現(xiàn)在7～8月，有時(shí)抑或出現(xiàn)在6月、9月，由暴雨產(chǎn)生匯流而形成的洪水。②洪水過程單一，洪峰過程陡漲陡落，總歷時(shí)較融水型洪水為短，但通常情況下洪峰流量較融水型洪水為大。③暴雨洪水峰型尖瘦，陡漲陡落，突發(fā)性強(qiáng)，由于暴雨對(duì)坡地的侵蝕作用，一般暴雨洪水都具有挾沙量大、礦化度高的特點(diǎn)。

7 結(jié)語

巴音溝河是天山北坡中部一條小型河流，年平均徑流量為3.08億，年際之間的變化大小主要受降雨和氣溫影響。由于河流泥沙特性，河水含沙量高導(dǎo)致下游滴灌農(nóng)業(yè)單位不愿使用河水，而大量使用地下水。導(dǎo)致下游地下水水位不斷降低，生態(tài)惡化。由于河流80%以上水量被用于農(nóng)業(yè)灌溉，導(dǎo)致河道生態(tài)退化。

巴音溝河是石河子市的一條重要河流，通過合理的分析河流水文特性，了解河流實(shí)際情況，初步了解河流徑流，降雨、氣溫、泥沙等情況，為以后合理綠色開發(fā)巴音溝河提供依據(jù)。