新疆黑孜河水文特性分析

孔 燦

(新疆阿克蘇水文勘測(cè)局，新疆 阿克蘇 843000)

1 流域概況

黑孜河流域位于天山中段南麓，拜城縣境內(nèi)，西與卡拉蘇河毗鄰，東與庫(kù)車(chē)河接壤，南與拜城盆地北緣相連，北以天山為界，與伊犁州特克斯接壤，地理位置介于東徑82°03′～82°55′，北緯41°45′～42°38′之間，流域內(nèi)地勢(shì)為北高南低，西高東低，全區(qū)分北部山地和南部盆地兩大地貌單元。天山南脈的哈爾克他烏山脈橫貫于流域的北部，山系在古生代強(qiáng)烈褶皺的基礎(chǔ)上受第三紀(jì)巨大造山運(yùn)動(dòng)而逐漸隆起，地形復(fù)雜，海拔3 900 m以上為冰川帶，冰川面積為298.72 km2，海拔3 600～4 000 m為高山終年積雪帶，海拔2 700～3 600 m中山區(qū)分布著云杉等樹(shù)種，海拔1 600～2 700 m為中低山荒漠區(qū)，南部洪積平原區(qū)海拔1 200～1 600 m之間，由西北向東南傾斜，該河流由北向南流經(jīng)黑英山鄉(xiāng)和克孜爾鄉(xiāng)，最終流入克孜爾水庫(kù)。

黑孜河為渭干河流域的第三大支流，由瓊果勒河等6條支流和3條山洪溝匯合而成，當(dāng)?shù)匾喾Q為克孜爾河。控制站為黑孜水文站，測(cè)站以上集水面積為4 341 km2，冰川面積298.72 km2，多年平均徑流量為3.93×108m3。源頭至黑孜水文站河長(zhǎng)112 km，黑孜水文站站至克孜爾水庫(kù)河長(zhǎng)8.5 km，測(cè)站以上流域平均高程2 485 m，河道平均坡度18.2‰。

2 氣象

黑孜河地處中緯度大陸深處，遠(yuǎn)離海洋，屬大陸性溫帶干旱氣候。夏季涼爽，冬季寒冷，降水較少，蒸發(fā)旺盛，氣候干燥，氣溫年、日變化大。熱量較多，降水較少，日照充足，夏季炎熱，冬季寒冷，春季多大風(fēng)，秋季有凍害。

2.1 氣溫

黑孜河流域多年平均氣溫7.6℃，一月份最冷，平均氣溫-13.3℃，七月最熱，平均氣溫21.5℃，極端最低氣溫和極端最高氣溫分別為-32.0℃和38.3℃，一般是海拔高程高，氣溫低，氣溫隨海拔高程增加而逐漸降低。

2.2 降水

流域內(nèi)降水量年內(nèi)分配及不均勻，連續(xù)最大四個(gè)月降水量出現(xiàn)在6-9月份，占全年降水量的59.1%。最大一個(gè)月降水一般出現(xiàn)在7月份，占全年降水量的16.4%，最小的一個(gè)月降水一般出現(xiàn)在12月份，僅占全年降水量的1.8%。水量的時(shí)空分布也存在極大的差異，平原區(qū)年降水量為56.2～66.6 mm，山區(qū)年降水量為93.3～283.2 mm，并隨海拔高程增加而增加。

2.3 風(fēng)速與風(fēng)向

多為北風(fēng)，次為西南風(fēng)，秋冬季多盛行西南風(fēng)，春夏季多北風(fēng)，多年平均風(fēng)速為1.9 m/s，多年平均最大風(fēng)速為10.3 m/s，盛行風(fēng)向?yàn)閃S、N。瞬時(shí)最大風(fēng)速8級(jí)(26.0 m/s)，相應(yīng)風(fēng)向WS，汛期6-8月最大風(fēng)速13 m/s。

3 徑流

3.1 徑流組成

黑孜河源處山體陡峻、植被較少，降水較多，徑流主要有冰雪融水和暴雨及地下水補(bǔ)給。汛期主要以冰雪融水補(bǔ)給為主，遇暴雨洪水補(bǔ)給期間，流量日變化較大，冬季以冰雪融水與地下水補(bǔ)給為主，流量日變化較小。

3.2 徑流的年內(nèi)變化

黑孜河春季(3-5月)徑流量占全年的13.3%，夏季(6-8月)占54.5%，秋季(9-11月)占20.8%，冬季(12-2月)只占11.4%。連續(xù)最大四個(gè)月徑流為6-8月，占全年徑流量的54.5%(見(jiàn)圖1)。

表1 黑孜河徑流量年內(nèi)分配表

圖1 黑孜河徑流量年內(nèi)分配圖

3.3 徑流的年際變化

根據(jù)黑孜水文站實(shí)測(cè)資料系列中2002年為建站以來(lái)最大，年徑流量為8.61×108m3，1957年為建站以來(lái)最小，年徑流量為2.16×108m3，最大年徑流是最小年徑流的3.99倍。經(jīng)適線后徑流的變差系數(shù)Cv為0.28，徑流的年際變化相對(duì)較大。

4 洪水

4.1 洪水成因及類(lèi)型

黑孜河地處天山南坡中段，河流流經(jīng)高、中、低山帶，屬于雨水和冰雪融水補(bǔ)給的河流。河流的洪水形成于山區(qū)，其形成按垂直地帶性可包括為：高山帶以永久積雪和冰川消融洪水為主；中山帶以季節(jié)積雪融水洪水為主；低山帶以暴雨洪水為主。洪水從時(shí)間上可分為春洪和夏洪兩大類(lèi)，而洪水時(shí)間實(shí)質(zhì)上就是洪水成因的反映。季節(jié)積雪融水洪水出現(xiàn)最早，高山冰雪融水洪水出現(xiàn)時(shí)間最晚，而暴雨洪水和混合洪水則多出現(xiàn)在夏季，其發(fā)生不像前兩種洪水，沒(méi)有一定的規(guī)律，隨機(jī)性強(qiáng)。黑孜河的洪水類(lèi)型主要有以下三種：冰雪融水型、暴雨型和混合型。

4.2 洪水特性

4.2.1 冰雪融水型洪水特性

這類(lèi)洪水主要由源于高山季節(jié)性冰雪消融，洪水過(guò)程具有明顯的日變化，與升溫過(guò)程關(guān)系密切，洪水歷時(shí)較長(zhǎng)，冰雪消融洪水具有起漲平緩、峰值不高，洪量較大、洪水過(guò)程為復(fù)峰型、歷時(shí)長(zhǎng)、具有一日一峰一谷及峰值區(qū)維持時(shí)間較長(zhǎng)的特點(diǎn)。如1998年8月2日2點(diǎn)至8月7日8點(diǎn)洪水過(guò)程，洪水過(guò)程歷時(shí)5 d，起漲流量為9 m3/s，峰值最大流量為18.5 m3/s，為典型的融雪型洪水(見(jiàn)圖2)。

圖2 黑孜河典型融雪型洪水過(guò)程線

4.2.2 暴雨型洪水特性

這類(lèi)洪水主要由驟降暴雨形成的，暴雨洪水具有較強(qiáng)突發(fā)性，洪水過(guò)程呈獨(dú)立的峰形，陡漲陡落，峰高量小，歷時(shí)較短且無(wú)明顯日變化的特點(diǎn)，暴雨洪水歷時(shí)最長(zhǎng)者約72 h左右，最短者約10 h左右，多數(shù)在24 h左右，洪水過(guò)程近似尖瘦的等腰三角形形態(tài)，各場(chǎng)次洪水洪量差異懸殊。如2008年9月6日0點(diǎn)至9月8日0點(diǎn)洪水過(guò)程，為典型暴雨洪水過(guò)程(見(jiàn)圖3)。

圖3 黑孜河典型暴雨洪水過(guò)程

4.2.3 混合型洪水特性

黑孜河的較大洪水主要是冰雪消融和暴雨混合型。高溫季節(jié)高山冰雪大量融化產(chǎn)生的融水與中低山區(qū)和山前平原降雨混合型。混合型洪水又可分兩種，一種是冰雪消融洪水漲峰過(guò)程與暴雨洪水迭加；另一類(lèi)是冰雪消融洪水落水過(guò)程與暴雨洪水迭加。混合型洪水多發(fā)生在河源具有冰川和永久性積雪的河流上，本流域混合型洪水多發(fā)生在6-8月。洪水特征具有明顯日變化，前期有數(shù)日高溫天氣，出現(xiàn)冰雪消融洪水，后期遇降水天氣，從而形成較大洪峰。此類(lèi)洪水起漲速度快，洪峰高，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，漂浮物多，流速急，洪量大。如2002年7月22日0點(diǎn)～7月24日24點(diǎn)洪水過(guò)程，為較典型的混合型洪水(見(jiàn)圖4)。

圖4 黑孜河典型混合型洪水過(guò)程

4.3 洪水的時(shí)空分布

黑孜河的洪水主要出現(xiàn)在5-9月份，年最大洪峰流量85%以上出現(xiàn)在6-8月，7月份出現(xiàn)的頻次最多，可占到44.26%以上，其次是6月份。

表2 年最大洪水各月出現(xiàn)頻次

5 泥沙及冰情

5.1 泥沙特征

黑孜河受自然地理和氣候等環(huán)境因素影響，氣候干旱，降雨量較多，植被稀疏，水流沖刷明顯。洪水期水量集中，流速大，水流挾沙能力特別強(qiáng)。根據(jù)黑孜水文站統(tǒng)計(jì)資料分析：黑孜河年平均懸移質(zhì)含沙量為20.3 kg/m3，歷年最大日平均含沙量為476 kg/m3，發(fā)生在1981年8月23日，歷年最小含沙量為零。實(shí)測(cè)懸移質(zhì)含沙量年內(nèi)分配十分不均，時(shí)間上與徑流一致。7月份是懸移質(zhì)含沙量最大月，其平均值為12.0 kg/m3，12月份是懸移質(zhì)含沙量最小月，其平均值為0.024 kg/m3。最大月平均含沙量為年平均的2.36倍，為最小月的604倍。

5.2 冰情

影響冰情的直接因素是水溫，而水溫與氣溫關(guān)系最為密切，此外，河道縱坡、枯季徑流變化及人類(lèi)活動(dòng)也對(duì)冰情產(chǎn)生一定影響。冬季降溫出現(xiàn)冰情，春季升溫冰情消除，冰情受制于大尺度氣溫的季節(jié)性變化。氣溫變化對(duì)本河流冰情動(dòng)態(tài)起著決定性作用。

黑孜河最早開(kāi)始結(jié)冰日期為11月4日，最晚開(kāi)始結(jié)冰日期為12月17日；最早終冰日期為1月31日，最晚終冰日期3月31日；最早開(kāi)始封凍日期為12月1日，最晚封凍日期為1月1日；最早解凍日期為12月23日，最晚解凍日期為3月4日；封凍天數(shù)最長(zhǎng)94 d，最短9 d。

6 結(jié)語(yǔ)

黑孜河是為渭干河流域的第三大支流，發(fā)源于天山中段南麓，由瓊果勒河等6條支流和3條山洪溝匯合而成。該河流來(lái)水主要以融雪水、降雨地下水補(bǔ)給為主。經(jīng)過(guò)分析可知，黑孜河降水稀少，且年內(nèi)分布不均勻，蒸發(fā)量大等眾多因素影響，導(dǎo)致黑孜河徑流年內(nèi)分布極不均勻，年際變化較大。洪水主要發(fā)生在5-9月份，峰高量大，災(zāi)害性較強(qiáng)，危害大，對(duì)重要河段和主要居住區(qū)需加強(qiáng)防洪措施。