新疆白楊河流域地表水資源特性分析

李旗進(jìn)，李翰堯

(1.新疆白楊河河流域管理局，烏魯木齊 830000；2.新疆馳遠(yuǎn)天合工程造價(jià)咨詢公司，烏魯木齊 830000)

1 流域概況

白楊河發(fā)源于東天山支脈博格達(dá)山主峰的南坡冰川，主要由上游的黑溝、阿克蘇河、高崖子河等三條支流在達(dá)坂城區(qū)達(dá)坂城鎮(zhèn)東側(cè)匯合而成，柯爾堿溝在托克遜縣城西北約30km處匯入白楊河，白楊河在托克遜縣城與阿拉溝匯合后始稱為托克遜河，流經(jīng)托克遜縣城進(jìn)入吐魯番市的高昌區(qū)后匯入艾丁湖。白楊河流域水資源利用分區(qū)總面積為5173.4km2，其中，平原區(qū)面積為2953.4km2，占整個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)的57.1%；山區(qū)面積為2220km2，在整個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)中占比42.9%。流域地表水資源分析選用英雄橋站、阜康白楊河站、煤窯溝站、阿拉溝黑溝、阿克蘇、高崖子、峽口水文巡測(cè)站等10處水文站、水文巡測(cè)站點(diǎn)資料，用于徑流分析計(jì)算。其中，英雄橋站、阜康白楊河站、煤窯溝站、阿拉溝為國(guó)家水文站；達(dá)坂城黑溝、阿克蘇、高崖子水文巡測(cè)站位于出山口，為水文巡測(cè)站；峽口水文站1957-1959年為國(guó)家基本站，1979-1989年以后為水文巡測(cè)站。

2 地表水資源要素

2.1 降水

白楊河流域位于干旱、半干旱內(nèi)陸區(qū)，其區(qū)域降水量從每年4月份開始增多，且4月份降水量在全年降水總量中的占比在6%-15%，連續(xù)最大4個(gè)月降水量在全年降水總量中的占比在45%-65%之間。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，山區(qū)連續(xù)最大4個(gè)月降水量在全年降水總量中的占比比平原地區(qū)大，最大月降水量出現(xiàn)在7月的頻率最大，7月降水量在全年降水總量中的占比在29.1%-50.8%之間。最小降水量大多出現(xiàn)在1月，該月降水量在全年降水總量中的占比僅為0.5%-5.1%。

2.2 徑流

白楊河內(nèi)河川徑流多形成于山區(qū)，河流以出山口控制斷面為界，斷面以上為徑流形成區(qū)，斷面以下為徑流散失區(qū)。在徑流形成區(qū)內(nèi)，氣候與水文要素垂直地帶性變化顯著，地表徑流在此大部分轉(zhuǎn)化為地下徑流。在控制斷面以下為徑流散失區(qū)，若遇暴雨偶爾也產(chǎn)生少量的地表徑流，但最終都消耗于滲漏和蒸發(fā)。白楊河流域地表徑流的地區(qū)分布具有明顯特征，地表徑流集中于達(dá)坂城區(qū)，托克遜縣地表水資源比較貧乏，地表徑流主要來(lái)自達(dá)坂城區(qū)。

白楊河徑流的年內(nèi)變化較大，月分配很不均勻，其分配與降水、氣溫有關(guān)，全年徑流主要集中在汛期5-10月。從徑流年內(nèi)分配表(表1)可以看出，煤窯溝站與阿拉溝站徑流四季分配較相似，夏季徑流量最大；峽口與柯爾堿溝較為相似，春季及冬季徑流量較大。

表1 設(shè)計(jì)站與參證站徑流年內(nèi)分配表

徑流的年際變化與徑流補(bǔ)給來(lái)源和補(bǔ)給類型關(guān)系密切。根據(jù)白楊河評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)主要河流的徑流量分析，各條河流徑流補(bǔ)給來(lái)源不同，徑流的年際變化較大，變差系數(shù)Cv值在0.18-0.34之間。該區(qū)主要是以季節(jié)性積雪融水補(bǔ)給為主的河流，Cv值較大，在0.22-0.34之間。這主要是因?yàn)橐约竟?jié)性積雪和降雨補(bǔ)給為主的河流，由于河流發(fā)源山體較高，徑流補(bǔ)給成份單一，缺乏多年調(diào)節(jié)能力，所以Cv值相對(duì)較大。

2.3 蒸發(fā)

考慮到流域水汽含量、太陽(yáng)輻射、氣溫等因素，水面蒸發(fā)年內(nèi)分配不均，且各測(cè)站連續(xù)最大4個(gè)月水面蒸發(fā)量在全年總蒸發(fā)量中的占比在54.5%-70.4%之間，且均出現(xiàn)在5-8月，最大、最小月水面蒸發(fā)量分別出現(xiàn)在6月和1月，在全年蒸發(fā)量中的占比分別為15.2%-21.4%和0.4%-2.6%。山區(qū)氣溫變化幅度小，且太陽(yáng)輻射也相對(duì)較小，其其最大月蒸發(fā)量是最小月蒸發(fā)量的8-20倍。

2.4 水質(zhì)

分析發(fā)現(xiàn)白楊河流域水質(zhì)，流域地表水體pH值在8.0-8.2之間，水質(zhì)略偏堿性；黑溝、阿克蘇、高崖子水體礦化度及總硬度較低，屬于較低礦化度、軟水；峽口、小草湖及紅山水庫(kù)屬中等礦化度、適度硬水；各支流均屬重碳酸類型鈣組水。通過(guò)對(duì)白楊河上、中游檢測(cè)資料分析，礦化度、總硬度呈明顯的沿程增加趨勢(shì)。白楊河峽口及小草湖段屬中等礦化度、適度硬水，下游托克遜縣城段屬較高礦化度、硬水。

針對(duì)2014年12月和2015年4月兩次檢測(cè)資料，依據(jù)上述評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、方法和參數(shù)對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)主要河流進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，白楊河流域河流水質(zhì)較好。按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)基本項(xiàng)目評(píng)價(jià)要求，黑溝、阿克蘇、高崖子、白楊河峽口及小草湖水質(zhì)為Ⅰ類，紅山水庫(kù)水質(zhì)為Ⅲ類，白楊河托克遜縣城段水質(zhì)為Ⅱ類。各評(píng)價(jià)斷面均符合水源地5項(xiàng)補(bǔ)充項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)要求[1]，故流域水資源可以作為飲用水源地、農(nóng)田灌溉用水、一般工業(yè)用水的水源。

3 流域地表水資源總量

為最大限度利用實(shí)測(cè)資料，提高成果精度，評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)各分區(qū)地表水資源量計(jì)算采用“實(shí)測(cè)優(yōu)先原則”，即有實(shí)測(cè)資料(控制區(qū))的徑流量均采用實(shí)測(cè)值(黑溝、阿克蘇、高崖子、柯爾堿溝)。無(wú)實(shí)測(cè)資料的產(chǎn)水區(qū)(非控制區(qū))，采用等值線圖量算值。根據(jù)繪制的徑流深等值線圖并結(jié)合實(shí)測(cè)加非控制區(qū)量算方法，進(jìn)行流域主要河流年徑流量的分別量算，具體見表2。由表2可知，在徑流深等值線圖繪制過(guò)程中，以流域各斷面從等值線圖量算的徑流量與推算徑流量誤差控制在±5%以內(nèi)為衡量標(biāo)準(zhǔn)[2]。

由于流域內(nèi)無(wú)國(guó)家基本站實(shí)測(cè)資料，均為水文巡測(cè)站資料。通過(guò)分析，黑溝、阿克蘇河、高崖子河、峽口站點(diǎn)誤差均在-0.18-3.27之間，符合等值線圖繪制要求。因此，評(píng)價(jià)區(qū)年平均徑流深等值線圖的繪制較為合理。

采用實(shí)測(cè)加量算法進(jìn)行白楊河流域水資源利用分區(qū)總量的計(jì)算。白楊河流域水資源利用分區(qū)地表水資源計(jì)算結(jié)果見表3。

表2 流域主要河流年徑流量算成果表

表3 白楊河水資源利用分區(qū)地表水資源計(jì)算成果表

從表3看出，白楊河流域水資源利用分區(qū)內(nèi)地表水資源量為25919×104m3。其中阿克蘇河區(qū)水量最為豐富，地表水資源量為8762×104m3，占整個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)總水資源量的33.8%。阿克蘇河區(qū)年徑流深最大，為168.5mm，白楊河干流區(qū)年徑流深最小，只有0mm。從整個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)來(lái)看，山區(qū)是評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)地表水資源的主要產(chǎn)流區(qū)，平均徑流深為192.5mm；平原區(qū)的徑流深均在30.8mm以下，說(shuō)明平原區(qū)的產(chǎn)流量很小，地表水資源量很小。

年徑流系數(shù)反映了流域的產(chǎn)水能力，與產(chǎn)流條件密切相關(guān)。山區(qū)徑流系數(shù)大，平原區(qū)徑流系數(shù)小，徑流系數(shù)隨高程的增加而遞增，高山冰川區(qū)高達(dá)0.34以上，而河流出山口處徑流系數(shù)僅為0.32左右。根據(jù)主要河流的降水量、徑流量資料，計(jì)算各河徑流系數(shù)，各分區(qū)徑流系數(shù)在0.15-0.50之間，從計(jì)算成果可看出，白楊河評(píng)價(jià)區(qū)的各河流徑流系數(shù)在地區(qū)上的分布與徑流深的地區(qū)分布趨勢(shì)基本一致[3]。