新疆開孔河流域地表水資源時空分布特征分析

孟記超

(新疆水利水電科學研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

1 引言

水資源總量及質量已經成為制約當地經濟發展的一個重要因素。我國水資源分布較為不均，部分地區水資源總量較為短缺，查明水資源總量并結合當地經濟發展現狀及規劃情況，制定科學、合理的水資源利用制度是十分重要的，可在一定程度上提高水資源的利用效率，維護當地社會的穩定[1-3]。地表水是重要的水資源組成部分，但由于地表水受氣象等自然因素影響較大，地表水資源總量調查難度較高[4-5]。目前，關于地表水資源時空分布的研究，采用的主要手段是既有水文資料的統計分析，通過收集水文站多年實測數據，結合統計學相關方法，獲取地表水時空分布特征，為未來水資源利用提供參考[6-8]。新疆開孔河流域，河流眾多，對巴音郭楞蒙古自治州經濟發展、社會平穩有重要影響。通過收集大量水文數據，統計分析開孔河流域地表水時空分布情況。

2 流域概況

開都河—孔雀河流域位于巴音郭楞蒙古自治州境內，流域總面積為7.7萬km2。流域內大小有十余條雨雪混合型補給的河流，主要有開都河、孔雀河及黃水溝、烏拉斯臺河、清水河、烏什塔拉河、曲惠溝、木呼爾查干河、哈合仁郭勒、庫爾楚河、霍拉溝等。

3 地表水資源時空分布

3.1 分區地表水資源量計算

地表水資源量通常指河流、湖泊、水庫、冰川等地表水體中由當地降水形成的、可逐年更新的動態水量，其定量特征為河川徑流量。開孔河地表水資源量采用1956年～2008年系列，本次評價范圍在原全國水資源綜合規劃三級分區的基礎上，除去迪那河等部分河流，為開孔河流域。以六個水資源四級分區為計算單元計算地表水資源量。

各水資源四級分區內有實測資料的河流，采用1956年～2008年同步期徑流資料，無實測資料的區域則按1956年～2008年平均徑流深等值線圖進行量算，即采用實測加量算的方法計算各分區地表水資源。實測平衡量算誤差見表1。

表1 單站實測水量平衡誤差表

分區地表水資源量計算成果見表2。開孔河流域地表水資源量為42.01億m3，其中：開都河區地表水資源量35.31億m3，占全流域的84.1%；和靜北部諸小河區地表水資源量4.255億m3，占全流域的10.1%；和碩獨立小河區地表水資源量1.918億m3，占全流域的4.6%；霍拉山諸小河區地表水資源量0.3628億m3，占全流域的0.9%；孔雀河下游區0.0725億m3，占全流域的0.2%；庫魯克塔格山北山區地表水資源量0.0934億m3，占全流域的0.2%。

表2 分區地表水資源量統計表

3.2 分區地表水資源量推求

在各分區內選擇代表性河流年徑流系列組成合成系列，以代表性河流多年均值與分區地表水資源量均值之比推求四級分區地表水資源量1956年～2008年系列，將各水資源分區徑流量系列逐年相加即可得到開孔河流域逐年地表水資源量系列。

各分區系列借用代表性河流逐年徑流量系列推求，即用水量比值法求得，其數學表達式為：

(1)

各分區代表性河流盡量選用有水文站觀測資料的河流，選擇徑流補給來源與流域下墊面條件較相似的代表性河流，見表3。由代表性河流的逐年徑流量系列與各分區地表水資源量代入公式，即可得各分區逐年地表水資源量系列。見圖1。

圖1 各水資源四級分區1956年～2008年地表水資源系列

表3 各水資源分區及行政分區選用代表性河流統計表

3.3 水資源的豐枯變化

3.3.1 水資源量的豐枯變化

每5年～10年分為一個時段，統計各時段水資源量與多年均值的比值K，見表4。從表中看出，在全流域水資源系列中，1956年～1971年為平水期，歷時16年；1972年～1993年為枯水期，歷時22年；1994年～2008年為豐水期，歷時15年；其間又包含一些小的周期。所以，開孔河實測數據中包含了豐、平、枯水時段，變化過程較完整。

表4 開孔河流域水資源量分段統計表 單位：億m3

3.3.2 水資源量的豐枯概率

河流是隨氣候等外部因素及人類活動影響變化而出現豐、枯的變化。由于不同類型河流的徑流來源存在差異性，因此，河流年徑流量受氣候的影響也不盡相同。

豐、枯水年的差別標準為：

用開孔河流域水資源量系列逐年進行判別，得出豐、平、枯的概率統計，在53年系列中豐水年有20年，出現概率為37.7%，平水年有18年，出現概率為34.0%，枯水年有15年，出現概率為28.3%。最長連續枯水年、豐水年為4年、8年，各出現1次。

1956年～2008年中2002年徑流量系列最大，為71.55億m3；最小為1986年，徑流量為28.87億m3；最大年徑流量是最小年徑流量的2.48倍，開孔河流域年徑流量的變差系數CV值為0.20。頻率分析計算，求得75%保證率的水資源量為35.83億m3，比多年平均值小14.7%，95%保證率的水資源量為31.57億m3，比多年平均少24.9%。

3.4 不同保證率地表水資源量估算

通過對各分區地表水資源系列進行頻率計算，求得各分區1956年～2008年多年平均地表水資源量、Cv、Cs值與不同設計頻率地表水資源量，見表5。

表5 地表水資源量特征值統計表

4 地表水開發建議

(1)統籌兼顧，控制減少開都河中上游區引水，多水區提倡科學限額用水，節約用水，適當開采地下水，降低焉耆盆地的地下水位；中下游區防止盲目擴大開墾土地，建立全流域的用水監管系統，發展節水灌溉，合理利用水資源；地表水資源短缺區應加強工程措施，提高洪水的利用率。

(2)嚴格控制牧區的載畜量，前山區大力提倡種草植樹，涵養水源，減少水土流失。開都河灌區應減少化肥的施用量，以控制下游孔雀河的水源污染。

(3)防止博斯騰湖的生態劣變，豐水年、平水年應充分保障流域生態用水和向塔里木河下游輸水任務，枯水年份容許適度破壞；加強湖區的水質監管，建立水質監管預警系統。

(4)隨著近年來庫爾勒市及焉耆縣城市規模的迅速擴大，以水費調整為控制杠桿，相應配套增加建設污水處理廠，及時處理工業廢水和生活污水，以減少水質和土壤污染，循環使用地表水。