淺談基于新疆地區水文特性的勘測技術

張 亮

（新疆石河子水文勘測局，新疆 石河子 832000）

新疆地區水文勘測研究有著一定的特殊性。首先新疆地區距離海洋較遠，同時降水量稀少，整體氣候非常干旱，使得新疆地區地表徑流大多散失在地表，只有少數河流能在低洼地區形成終點湖；其次，新疆地區湖泊面積、位置等變化頻繁，并且湖泊因為引水灌溉的緣故開始漸漸萎縮。同時，新疆地區大河數量稀少，僅有塔里木河、伊犁河、額爾齊斯河等少數河流。所以對新疆地區進行水文勘測十分必要。水文勘測應用技術是水文勘測活動的基礎，針對新疆地區的水域特點選擇勘測技術，不僅是尊重水資源的客觀規律，更能夠大幅度提高水文勘測效果，為新疆地區的水資源應用提供相應的依據。

1 新疆地區水文特性

1.1 地表水資源分布

新疆地區的地表水資源整體分布不均，大部分為內流區，外流區只有額爾齊斯河和奇普恰普河兩片。新疆地區的河流多為冰川融雪源頭，發源于山區，在出山后匯聚為大的河川，最終形成湖泊。新疆地區的降水期受到氣候影響，一年之中大部分地區的降水集中分布在5月～9月，其中7月的降水量最高，12月降水量最低。山地地區的地表徑流量普遍大于其他地區，其融雪水源受季節影響非常大。

1.2 地下水資源分布

新疆地區的地下水資源主要分為基巖裂隙水和碎屑巖裂隙孔隙水兩種，具體分布主要受第四紀堆積的影響，具有明顯的分帶性。在天山北麓、吐魯番—哈密盆地等地區，地下水資源充足，在南疆等地區，地下水資源分布相對較少。新疆地下水資源整體補給量非常不足，同時因為長期無計劃的開采，很多地區地下水位持續下降，使得居民用水困難，甚至出現土地鹽堿化的情況。

1.3 水資源轉化特征

新疆地區的地下水來源主要是地表徑流的轉化，地表徑流在進入戈壁帶后大部分滲入地下轉化為地下水。錯落分布在新疆地區綠洲大多處于戈壁帶的邊緣，其主要原因是因為地下水經過復雜的地形變化，最終與戈壁邊緣溢出而形成。

1.4 蒸發量

新疆地區屬于溫帶大陸性氣候，各地區的降水量差異較大，比如北疆的氣溫低于南疆，降水量高于南疆，再加上較為封閉的內陸環境，使得新疆地區的蒸發量整體偏高，這也導致了新疆地區的河川和湖泊出現位置和大小變化。新疆地區的全年蒸發量保持在1500 mm～3000 mm左右，極大的影響了新疆地區的水資源利用。

2 基于新疆地區水文特性勘測新型技術

2.1 水文泥沙測驗及資料整編技術

2.1.1 H—ADCP技術

H—ADCP技術是利用多普勒流面剖速儀（H—ADCP）對水體流速進行監測，該儀器能夠根據多普勒頻移原理對水體的流速進行測量。傳統的水文勘測對水體流速的監測主要是靠實測流量的連時序法，不過這種方法工作量非常大，而且新疆地區地形特殊，水體流速受梯級影響較大，所以水體流量關系復雜，連時序法不能很好地滿足資料整編和流量勘測的要求。我國引進H—ADCP技術的時間較長，在H—ADCP技術的應用方面也積累了相當多的資料和經驗，同時隨著信息技術的不斷發展，相關配套軟件和自動流量監測的水文測站也在我國得到廣泛的應用。

2.1.2 泥沙測驗技術

新疆地區的河流普遍含沙量較大，所以需要泥沙測驗技術對河床泥沙進行勘測。泥沙測驗技術是指通過挖斗式采樣器、同位素測沙儀、卵石及沙質推移質采樣器和近底層懸移質采樣器等設備對地表徑流的河床泥沙進行分析探究。

2.1.3 一維水沙運動模型

為了對得到的數據進行更為清晰的研究，建立一維水沙運動的數學模型就顯得十分必要。一維水沙運動模型能夠對地表徑流和湖泊的水庫泥沙情況進行實時的調度，并結合短期的雨水情況進行水庫泥沙的預報。新疆地區因為其降水量的獨特性，所以建立一維水沙運動數學模型時應當以新疆地區的雨水情報和水體信息為邊界條件。

2.1.4 蒸發氣象與墑情自動監測

新疆地區地表徑流蒸發量很大，所以需要對蒸發氣象和土壤墑情進行監測，方便水文勘測更為綜合全面的開展。一般來說，土壤含水率可由實際土壤的增墑和退墑來表示，新疆地區的土地情況大多為失墑，偶爾會有嚴重失墑的情況，增墑階段較短。監測工作開始的基礎是建立相應的墑情自動監測站和蒸發氣象自動監測系統，根據氣象條件、地形地貌和水文條件等綜合因素，將監測點分布到不同的區域內。

2.2 勘測與測繪技術

2.2.1 多波束探深系統

多波束探深系統在我國早已得到應用，尤其是對于新疆地區湖泊環境面積、位置變化條件大的情況，多波束探深系統能夠對水域內的不同深度進行測量，一次能得到幾十個甚至上百個相關數據，真正意義上實現了對水下地形的詳細測繪。

通過多波束測深系統在大水深、高邊坡及河床起伏變化急劇等復雜條件下的河道水下進行地形精密測繪的應用可行性研究，探討了利用單波束測深儀率定系統精度方法、軟件處理數據方式、系統與Hypack軟件、CARIS軟件結合的耦合性，以及與GPSRTK技術相結合實施高精度無驗潮水下地形測量的方式方法。

2.2.2 測量機器人

在新疆地區，有很多水文勘測點位置特殊，工作人員不能夠對其進行有效的測量，所以就需要應用測量機器人來避免這個問題。測量機器人技術能夠對勘測點的水文情況進行智能測量并進行三維坐標、影像圖等多角度的呈現，可以說是集高精尖技術于一體的智能電子全站儀。安裝測量機器人后，測量機器人可以自主對目標進行判斷和識別，并自主完成后續的操作，大大降低了水文勘測的工作量。

2.2.3 測深儀無紙化技術

新疆地區地表徑流途徑的地形復雜，容易對測深精度產生較大的影響，而測深儀無紙化技術能夠很好的降低復雜地形的影響。測深儀無紙化技術是指測深回波模擬信號數字化，并通過計算機將數字化信號轉換成圖像方式儲存，從而實現水下地形測量的無紙化。該技術從根本上解決了測深儀在打印回波模擬信號時可能產生的機械誤差、打印延時響應誤差、人工判讀誤差以及回聲紙存放后產生的模糊效應誤差等，從而較大地提高了水深測量精度，特別是通過計算機完成水深判讀，從而使水深量校效率提高80%以上。目前該技術正被應用到新疆地區的多個大型水下地形測量項目中，均取得了不錯的成果。

2.2.4 遙感湖泊監測技術

采用遙感技術對湖泊水域進行調查和水質監測具有適時、迅速、持久等特點。它能及時地收集大量的信息，對湖泊水域和湖泊水質的變化及時反映出來，它所提供的信息量比常規的水文勘測信息量要大得多，并且還能發現一些常規方法不能發現的湖泊變化特征。因此易于對湖泊進行長期的跟蹤調查和對突發污染事件進行監測。有利于水文勘測的科學性和有效性，也有利于國家有關部門制定相關政策和法規。

3 結語

由于新疆地區獨特的水文環境，使得無論是降水變化的哪個時期對新疆地區水文進行勘測時都面臨著新疆地區特有的地形和氣候特點，以及不確定的其他風險。如果勘測人員的勘測技術得不到保障，其自身的安全風險也會隨之增加。因此，針對新疆地區的水文環境特點引進高新技術對于提高新疆地區水文勘測質量，推動新疆地區水文勘測進程有著不可忽視的作用。