塔里木河干流上中游河損與斷面來水關系分析

雷 雨

(新疆維吾爾自治區水利廳，新疆 烏魯木齊 83000)

塔里木河是我國最長的內陸河，同時也新疆南部近千萬人民賴以生存的母親河，地處于世界極端干旱區，蒸發潛勢為1800～2900mm，而降水量一般僅18.6～50mm，河流全長1312km[1-4]。塔里木河干流自身不產流，其水資源主要依靠上游阿克蘇河、和田河、葉爾羌河三大源流補給[5-8]。流域面積較廣，上游三源流匯合后由阿拉爾到恰拉的流程達893km之遠，河水從斷面來水到向下河段下泄的過程中，勢必會因為天然蒸發和滲漏產生巨大的水量損失，特別對于來水本身就不豐沛的枯水年，這必然會加劇水資源供需矛盾[9-11]。所以，對塔里木河干流河道水量損耗與斷面來水之間關系的研究已經成為當前亟待解決的重要問題。

河道徑流量滲漏與蒸發是導致河流損失的主要因素，為此國內學者對其開展了大量的研究[12-16]，例如孫建光等利用河道滲漏生態水權計量模型，確定了塔里木河滲漏的集中河段[17]；趙少軍基于水文實測資料對葉爾羌河河道水量進行了分析[18]；張廣朋等利用體積分形維數模型探討了塔里木河上中游河床沉積物粒度分形特征[19]；譚晶基于水量平衡原理闡明了開都河河水和河損規律[20]。這些研究為揭示河流滲漏與河損之間的定量關系提供了理論的基礎，但與塔里木河河損的相關研究較少且不深入。

因此，文章基于2005—2017年塔里木河上中游各斷面地表徑流數據，分析各河段的耗水規律，明確耗水量與斷面來水之間的定量關系，以期為實現干流水資源的可持續利用以及水資源部門對塔里木河流各河段分段管理、制定干流下泄輸水方案提供科學依據。

1 數據收集及研究方法

1.1 數據收集

文章采用的數據主要包括塔里木河流域管理局提供的2005—2017年塔里木河干流阿拉爾、新渠滿、英巴扎、烏斯滿、阿其克及恰拉斷面的逐年河損量數據，同時利用Sigmaplot12.5軟件對其進行處理與分析。

1.2 研究方法

根據塔里木河干流水量消耗特點，基于水量平衡原理，利用河段引水量、退水量以及下斷面來水量計算河段河損量，公式如下：

W損=W引-W退-W下

(1)

式中，W損—河段河損量，億m3；W引—河段引水量，億m3；W退—河段退水量，億m3；W下—下斷面水量，億m3。

2 上游河段河損與斷面來水的關系分析

2.1 阿拉爾-新其滿河段河損與斷面來水關系分析

阿拉爾-新其滿河段河損見表1，由表1可知，2005—2017年阿拉爾-新其滿河段的平均引水量、河損量為3.86億m3和5.5億m3，平均河損率和單位河長河損為11.6%和0.03億m3；河段水量過程線如圖1所示。由圖1可知，2009年以來，該河段河損量普遍偏小。特別是在來水量較大的2010年和2017年，河損出現負值，出現這一現象的原因一方面是由于近年來流域管理部門加強了引水量監測管理，同時也與近年來塔河干流來水持續偏豐密不可分，河道持續過水，地下水位較高，造成滲漏損失量較小，而大量引水導致了回流水量增加；河段水量與河損擬合關系曲線如圖2所示。由圖2可知，新其滿來水隨阿拉爾來水回歸方程方程R2為0.98，說明二者響應關系較好，總體呈增加趨勢。阿拉爾、新其滿與河損的回歸方程R2分別為0.54、0.53，說明該河段河損量隨阿拉爾以及新其滿來水量變化響應關系較差。總體上，河損隨阿拉爾來水的增加而呈現減少趨勢。

表1阿拉爾-新其滿河段河損分析表單位：億m3

圖1 阿拉爾-新其滿河段水量過程線

2.2 新其滿-英巴扎河段河損與斷面來水關系分析

新其滿-英巴扎河段河損見表2。由表2可知，2005—2017年新其滿-英巴扎河段的平均引水量、河損量為2.73億m3和6.9億m3，平均河損率和單位河長河損為18.1%和0.03億m3；河段水量過程線、水量與河損擬合關系曲線關系如圖3—4所示。由圖3—4可知，英巴扎來水隨新其滿來水響應關系較好，來水總體呈增加趨勢。同時，該河段河損量與新其滿以及英巴扎來水量變化關系較為密切。

表2新其滿-英巴扎河段河損分析表單位：億m3

年份新其滿引水退水河損河損率每公里河損英巴扎200544.401.87017.0338.3%0.0725.50200644.101.63018.7742.6%0.0723.70200714.302.0902.2115.4%0.0110.00200813.102.4002.2617.2%0.018.4420098.371.1805.3664.0%0.021.83201068.503.86017.7425.9%0.0746.90201145.103.0205.3811.9%0.0236.70201246.402.6703.838.3%0.0139.90201340.602.9000.601.5%0.0037.10201416.201.8305.3733.1%0.029.00201539.353.8302.977.6%0.0132.54201651.483.8108.0315.6%0.0339.65201764.034.3500.220.3%0.0059.47均值38.152.7306.9018.1%0.0328.52

圖2 阿拉爾-新其滿河段水量與河損的關系

圖3 新其滿-英巴扎河段水量過程線

2.3 上游(阿拉爾-英巴扎)河段河損與斷面來水關系分析

上游河段河損見表3。由表3可知，2005—2017年上游河段的平均引水量、河損量為6.59億m3和12.41億m3，平均河損率和單位河長河損為26.1%和0.03億m3。

表3阿拉爾-英巴扎河段河損分析表單位：億m3

3 中游河段河損與斷面來水的關系分析

3.1 英巴扎-烏斯滿河段河損與斷面來水關系分析

英巴扎-烏斯滿河損見表4。由表4可知，2005—2017年英巴扎-烏斯滿河段的平均引水量、河損量為6.75億m3和7.73億m3，平均河損率和單位河長河損為27.1%和0.04億m3；河段水量過程線如圖5所示。由圖5可知，該河段河損量最大值出現在2010年，這與前一年2009年塔河干流來水特枯，河槽干涸，地下水埋深低，大量水滲漏補給地下水有關。河損量最小值出現在2009年，這是因為當年來水量相對最少，從而河道滲漏損耗也最小；河段水量與河損擬合關系曲線如圖6所示。由圖6可知，該河段河損與斷面來水變化響應關系較好。該河段河損量隨英巴扎來水量增大而增大，且增加趨勢逐漸顯著。烏斯滿來水量也隨英巴扎來水量增大而增大，但增加趨勢逐漸減緩。

表4英巴扎-烏斯滿河段河損分析表單位：億m3

圖4 新其滿-英巴扎河段水量與河損的關系

圖5 英巴扎-烏斯河段滿水量過程線

3.2 烏斯滿-阿其克河段河損與斷面來水關系分析

烏斯滿-阿其克河段河損如見表5。由表5可知，2005—2017年烏斯滿-阿其克河段的平均引水量、河損量為1.35億m3和1.45億m3，平均河損率和單位河長河損為10.3%和0.02億m3；河段水量過程線、水量與河損擬合關系曲線如圖7—8所示。由圖7—8可知，2005—2010該河段年河損與烏斯滿下泄水量呈一致的變化趨勢。2011—2017年河損量偏低，且較穩定，可能主要是近年來塔河干流加強了水資源統及河道管理力度，減少了潰壩跑水現象，也使河道私扒亂引和無序抽水現象也有所減少。同時，阿其克來水與烏斯滿來水響應關系較好，總體呈增加趨勢。

表5干流烏斯滿-阿其克河段河損分析表單位：億m3

圖7 烏斯滿-阿其克河段水量過程線

3.3 阿其克-恰拉河段河損與斷面來水關系分析

阿其克-恰拉河段河損見表6。由表6可知，2005—2017年阿其克-恰拉河段的平均引水量、河損量為0.57億m3和3.31億m3，平均河損率和單位河長河損為29.4%和0.02億m3；河段水量過程線、水量與河損擬合關系曲線如圖9—10所示。由圖9—10可知，河段河損與阿其克下泄有較好的相關性，即來水越大，河損越大。恰拉來水隨阿其克來水響應關系較好，從變化趨勢來看，總體呈增加趨勢。

表6阿其克-恰拉河段河損分析表單位：億m3

圖6 英巴扎-烏斯滿河段水量與河損的關系

圖8 烏斯滿-阿其克河段水量與河損的關系

圖9 阿其克-恰拉河段水量過程線

3.4 中游(英巴扎-恰拉)河段河損與斷面來水的關系分析

中游河段河損見表7。由表7可知，2005—2017年英巴扎-恰拉河段的平均引水量、退水量、河損量為8.66億、0.15億、12.49億m3，平均河損率和單位河長河損為43.8%和0.03億m3。

表7英巴扎-恰拉河段河損分析表單位：億m3

4 結語

2005—2017年上游河段單位河長河損為0.03億m3，其中新其滿-英巴扎河段河損量最大，為6.9億m3。中游河段單位河長河損為0.03億m3，英巴扎-烏斯滿河段河損量最大，為7.73億m3。在來水偏枯年份，上中游河段河損較大，但近年來河段河損呈下降趨勢，最低河損年份均出現在2017年，這與塔里木河干流來水持續偏豐以及流域管理局對引水量監管力度加強密不可分。為了提高流域水資源利用效率，減少河道損耗，管理部門應進一步加強河道綜合治理，其中，上游新其滿-英巴扎段、中游英巴扎-烏斯滿河段是重點防治河段。

圖10 阿其克-恰拉河段水量與河損的關系

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