托克遜縣阿拉溝大型灌區(qū)地表水資源可利用量研究

龔旭鋒

(吐魯番水文勘測(cè)局,新疆 吐魯番 838000)

為了解決阿拉溝灌區(qū)水資源可持續(xù)利用與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)的問(wèn)題,就需對(duì)灌區(qū)地表水資源可利用量進(jìn)行分析。

1 概 況

阿拉溝大型灌區(qū)位于托克遜縣境內(nèi),包括托克遜鎮(zhèn)、夏鄉(xiāng)、郭勒布依鄉(xiāng)、阿拉惠鎮(zhèn)、伊拉湖鄉(xiāng)、博斯坦鄉(xiāng)等部分鄉(xiāng)鎮(zhèn),面積為253.33km2,主要依靠阿拉溝河、白楊河水進(jìn)行灌溉。白楊河發(fā)源于東天山支脈博格達(dá)山南坡,全長(zhǎng)150km,在托克遜縣與阿拉溝河匯合入托克遜河[1-2]。阿拉溝河發(fā)源于巴州和靜縣境內(nèi)的天格爾山東南麓,出山口處設(shè)有阿拉溝水文站,此后穿越托克遜縣城,最終匯入距托克遜縣城東南約50km的艾丁湖。

2 水資源評(píng)價(jià)分區(qū)

為了便于水資源計(jì)算,按照流域的完整性、一致性和水資源的統(tǒng)一規(guī)劃管理,將阿拉溝灌區(qū)分別按照流域和行政進(jìn)行分區(qū)。流域分區(qū)中,把阿拉溝大型灌區(qū)作為五級(jí)水資源分區(qū),劃分為11個(gè)六級(jí)水資源區(qū),見(jiàn)表1。行政分區(qū)中,按照鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)劃將阿拉溝大型灌區(qū)分為6個(gè)部分,各個(gè)行政區(qū)劃面積詳見(jiàn)表2。

表2 阿拉溝大型灌區(qū)行政分區(qū)降水總量統(tǒng)計(jì)表

本次評(píng)價(jià)范圍為阿拉溝大型灌區(qū),分別按水資源分區(qū)面積7774.6km2和鄉(xiāng)鎮(zhèn)面積6936km2區(qū)域水資源數(shù)量和質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。基準(zhǔn)年為2018年,其降水、徑流資料系列為1956—2018年,蒸發(fā)量為1980—2018年。

3 水資源影響因素分析

3.1 降水

阿拉溝大型灌區(qū)地處天山南坡吐魯番盆地中部,屬暖溫帶干旱荒漠氣候特征。由于吐魯番盆地南部、東部地勢(shì)較低,因此西北氣流水汽輸送是阿拉溝大型灌區(qū)水汽的主要來(lái)源。受水汽條件和地理位置影響,項(xiàng)目區(qū)四季降水量分配極不均勻,多集中在6～9月,其他月降水量極少,多年平均降水量為45.5mm。

根據(jù)繪制的降水量等值線圖,按照流域水資源分區(qū)可以計(jì)算出阿拉溝大型灌區(qū)面積為7774.6km2,多年平均降水總量15.852×108m3,平均年降水深為203.9mm;其中:阿拉溝河降水總量為8.611×108m3,占阿拉溝大型灌區(qū)降水總量的54.3%;白楊河降水總量為7.2405×108m3,占阿拉溝大型灌區(qū)降水總量的45.7%。阿拉溝大型灌區(qū)流域分區(qū)降水總量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

阿拉溝大型灌區(qū)按行政分區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有托克遜鎮(zhèn)、夏鄉(xiāng)、郭勒布依鄉(xiāng)、伊拉湖鄉(xiāng)、阿拉惠、博斯坦鄉(xiāng),總面積6936km2,降水深68.2mm,降水總量3.6102×108m3。阿拉溝大型灌區(qū)行政分區(qū)降水總量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

3.2 地表徑流

3.2.1 計(jì)算方法

阿拉溝大型灌區(qū)內(nèi)主要河流有阿拉溝河、白楊河、柯?tīng)枆A河、艾維爾溝河、阿拉溝河、祖魯木圖溝河、烏斯通溝河,河流上有阿拉溝、煤窯溝水文站和小草湖水文專用站。根據(jù)《地表水資源調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)細(xì)則》的要求,按實(shí)測(cè)或修正后的徑流系列推求多年平均年徑流量,再加上未控制區(qū)域年徑流等值線圖量算的產(chǎn)水量,分別計(jì)算出各流域區(qū)和行政區(qū)的地表水資源量[3]。

計(jì)算行政分區(qū)水資源量時(shí),部分行政分區(qū)存在有外來(lái)水出入的情況,因此,行政分區(qū)地表水資源量計(jì)算時(shí)應(yīng)從行政區(qū)地表總徑流量中扣除進(jìn)入本行政區(qū)外來(lái)水量。計(jì)算公式為:

W=∑RKZi+∑WFki-∑RKRi

(1)

式中:W為行政區(qū)地表水資源量,108m3;RKZi為控制站天然河川徑流量,108m3;WFKi為非控制區(qū)產(chǎn)水量,108m3(量算的山區(qū)徑流量減去河川徑流量);RKRi為入?yún)^(qū)水量,108m3。

3.2.2 流域分區(qū)地表水資源量計(jì)算

本次計(jì)算以五級(jí)流域區(qū)作為計(jì)算單元。因流域界線完整、無(wú)分割,不存在外來(lái)入?yún)^(qū)水量的情況,故采用下式計(jì)算:

地表總水資源量=控制區(qū)徑流量+非控制區(qū)量算值

(2)

阿拉溝大型灌區(qū)流域分區(qū)地表水資源計(jì)算成果見(jiàn)表3。

表3 阿拉溝大型灌區(qū)水資源流域分區(qū)地表水資源量計(jì)算表

經(jīng)計(jì)算匯總,白楊河大型灌區(qū)計(jì)算面積為8367.2km2,地表總水資源量為4.628×108m3,其中,阿拉溝河區(qū)地表總水資源量為2.0347×108m3,占阿拉溝大型灌區(qū)地表水資源量的44.0%,白楊河河區(qū)地表總水資源量為2.5933×108m3,占阿拉溝大型灌區(qū)地表水資源量的56.0%。

3.2.3 行政分區(qū)地表水資源量計(jì)算

本次采用阿拉溝大型灌區(qū)1956—2018年多年平均徑流深等值線圖對(duì)各行政分區(qū)地表水資源量進(jìn)行量算。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 阿拉溝大型灌區(qū)流域行政分區(qū)地表水資源量計(jì)算表

從表4中可看出,按行政區(qū)地表水資源量分析計(jì)算,阿拉溝大型灌區(qū)行政區(qū)面積為12562km2,部分行政區(qū)均在徑流深等值線5mm以下,屬不產(chǎn)流區(qū),行政區(qū)地表水資源量為0.4267×108m3,占整個(gè)灌區(qū)水資源量的9.22%;非行政區(qū)地表水資源量為4.2013×108m3,占整個(gè)灌區(qū)水資源量的90.8%。

3.3 水面蒸發(fā)

受氣溫、濕度和風(fēng)的影響,阿拉溝大型灌區(qū)水面蒸發(fā)量年內(nèi)分配不均,年蒸發(fā)量1530mm。在地域上,平原區(qū)蒸發(fā)量大于山區(qū),最大蒸發(fā)量一般出現(xiàn)在6月或7月,最大月占年蒸發(fā)量的16%左右。山區(qū)連續(xù)最大四個(gè)月水面蒸發(fā)量占年水面蒸發(fā)量的40.5%～72.8%,平原區(qū)在58.3%～72.3%,主要集中在5～8月。由于氣溫年內(nèi)高差大,故水面蒸發(fā)量冬季小,夏季大。由于影響水面蒸發(fā)量的氣象要素年際變化不大,因此決定了水面蒸發(fā)量年際變化也相對(duì)較小。與降水、徑流相比,蒸發(fā)量年際變化較為穩(wěn)定,最大年水面蒸發(fā)量與最小水面蒸發(fā)量的極值比在1.2～2.5之間。阿拉溝

平原區(qū)的干旱指數(shù)大于10.0,明顯大于山區(qū);所以阿拉溝大型灌區(qū)屬于極度干旱區(qū),水資源對(duì)于灌區(qū)發(fā)展具有重要的生命支撐作用。

3.4 水質(zhì)

在阿拉溝大型灌區(qū)依照河流分布情況,選取8個(gè)采樣點(diǎn)。經(jīng)水質(zhì)檢測(cè)分析,阿拉溝大型灌區(qū)流域地表水體ph值在7.9～8.0之間,水體略偏堿性,水化學(xué)類型屬于重碳酸類和硫酸類型水;水體礦化度及總硬度較高,屬于中等礦化度及較高礦化度,適度硬水及硬水。阿拉溝水庫(kù)水質(zhì)為Ⅱ類,魚(yú)兒溝水質(zhì)為Ⅲ類,烏斯通溝水質(zhì)為Ⅴ類,主要超標(biāo)因子為化學(xué)需氧量。紅山水庫(kù)為Ⅲ類,柯?tīng)枆A為Ⅰ類,白楊河為Ⅲ類,白楊河和阿拉溝匯合口為Ⅲ類,阿拉溝灌區(qū)為Ⅲ類。

4 地表水資源可利用量

4.1 計(jì)算方法

阿拉溝河、白楊河皆屬內(nèi)陸河區(qū),阿拉溝大型灌區(qū)地表水資源可利用量的估算,采用河川徑流量扣除不可以被利用地表水資源量、不可能被利用地表水資源量的方法進(jìn)行估算。計(jì)算公式為:

Wsu=Ws-Wn-Wdf

(3)

式中:Wsu為地表水資源可利用量,108m3;Ws為天然河川徑流量,108m3;Wn為不可以被利用地表水量,108m3;Wdf為不可能被利用地表水量,108m3。

4.2 計(jì)算結(jié)果

4.2.1 不可能被利用水量

不可能被利用的水資源主要為阿拉溝大型灌區(qū)兩河(阿拉溝河、白楊河)山前平原山洪溝由于暴雨或棄水形成的徑流及一些獨(dú)立的小河溝由于徑流量較小無(wú)法利用水量,這部分水量基本屬于流域非控制區(qū)部分,根據(jù)1956—2018年徑流深等值線圖量算,其不可能被利用水量為0.0212×108m3,其中阿拉溝河區(qū)0.0212×108m3,白楊河區(qū)0.00×108m3。

4.2.2 不可以被利用水量

吐魯番盆地不可以被利用的水資源量主要為河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量、湖泊濕地需水量及供下游鄰區(qū)開(kāi)發(fā)利用的水資源量。

4.2.2.1 河道最小生態(tài)環(huán)境需水量

河道內(nèi)生態(tài)基流需水量主要為維護(hù)天然生態(tài)保護(hù)目標(biāo)所需水量。通常以多年平均徑流量的百分?jǐn)?shù)作為河道最小生態(tài)環(huán)境需水量。計(jì)算公式為:

W河流最小生態(tài)環(huán)境需水量=K×W多年地表水資源量

(4)

式中:K為百分比系數(shù),取10%。阿拉溝大型灌區(qū)多年地表水資源量為4.628×108m3,

由此計(jì)算出吐魯番盆地最小生態(tài)環(huán)境需水量為0.4628×108m3。

4.2.2.2 湖泊需水量估算

區(qū)內(nèi)湖泊主要為艾丁湖,考慮到艾丁湖為吐魯番盆地14條主要河流的尾閭,需要下泄水量保護(hù)生態(tài)用水。按阿拉溝大型灌區(qū)內(nèi)河川徑流量扣除最小生態(tài)環(huán)境需水量后水量的5.0%作為艾丁湖濕地生態(tài)需水量,艾丁湖濕地生態(tài)需水量為0.2083×108m3。

綜上所述:阿拉溝大型灌區(qū)地表總水資源量為 4.6280×108m3,其中:不可能被利用量為0.0212×108m3,不可以被利用量為0.6942×108m3,可利用量為3.9338×108m3。詳見(jiàn)表5。

表5 阿拉溝大型灌區(qū)水資源可利用水量計(jì)算表

5 結(jié) 語(yǔ)

阿拉溝大型灌區(qū)是托克遜縣重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地。灌區(qū)主要依靠引灌地表水資源,涉及河流較多,生態(tài)環(huán)境脆弱,摸清地表水資源對(duì)于其優(yōu)化水資源配置、加強(qiáng)水資源管理、調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)具有重要作用。通過(guò)降雨、徑流、蒸發(fā)、水質(zhì)的影響因素分析計(jì)算,可知阿拉溝大型灌區(qū)可利用水量?jī)H為3.9338×108m3,水質(zhì)基本滿足農(nóng)業(yè)灌溉需求,為促進(jìn)和保障吐魯番地區(qū)人口、資源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展提供了重要技術(shù)依據(jù)。