新疆和田河干流水平衡要素定量分析

秦勝英，黃領(lǐng)梅，羅光明，蔣春宇（.新疆塔里木河流域管理局，新疆和田848000；.西安理工大學(xué)生態(tài)水利工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，陜西西安70048；.新疆和田水文水資源勘測局，新疆和田848000）

新疆和田河干流水平衡要素定量分析

秦勝英1，黃領(lǐng)梅2，羅光明3，蔣春宇2
（1.新疆塔里木河流域管理局，新疆和田848000；2.西安理工大學(xué)生態(tài)水利工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，陜西西安710048；3.新疆和田水文水資源勘測局，新疆和田848000）

利用水量平衡原理，結(jié)合實(shí)測的徑流資料，對和田河干流的水平衡要素進(jìn)行分析。結(jié)果表明，和田河干流來水量與下泄水量的年內(nèi)分配與年際變化均較上游出山口來水更不均勻；和田河干流的輸水效率取決于干流來水與前一年來水的豐枯情況。研究成果對干流河道整治、控制洪水漫溢、提高輸水效率具有重要的參考價(jià)值。

和田河；水量平衡；徑流損失；洪水漫溢

干旱內(nèi)陸河流域水資源短缺，生態(tài)環(huán)境脆弱，水資源的高效合理利用是關(guān)鍵。我國塔里木河干流因源流用水不斷增加而變短，自2000年開始實(shí)施應(yīng)急調(diào)水，干流下游的生態(tài)逐步恢復(fù)，地下水位逐漸回升，全流域的水量統(tǒng)一調(diào)度由此而出。

和田河是塔里木河的主要源流之一，年均約1/4的徑流下泄匯入塔里木河，形成了聯(lián)通塔里木盆地南北的綠色走廊，具有重要的戰(zhàn)略地位。自2000年來，和田河下泄塔里木河水量逐年銳減，尤其是2007—2009三年內(nèi)，年均來水40.35億m3，屬于平水年，年均下泄入塔河水量僅2.40億m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于塔河四源一干水量統(tǒng)一調(diào)度所設(shè)定的目標(biāo)下泄水量（9.29億m3）。在和田河源流來水沒有明顯增多或減少情況下，下泄水量銳減的原因何在，需要從和田河干流水量平衡入手，揭示和田河干流水去哪兒了，借此提出解決方案，提高和田河的輸水效率，實(shí)現(xiàn)和田河下泄塔河水量目標(biāo)，確保和田河干流綠色走廊生態(tài)安全和塔河干流用水安全。

1　流域概況

和田河上游由東支流玉龍喀什河與西支流喀拉喀什河匯合而成；兩支流流出山區(qū)后經(jīng)過平原綠洲區(qū)在闊什拉什匯合，稱和田河，即和田河干流。和田河干流由南向北穿越塔克拉瑪干沙漠，在阿瓦提縣的肖夾克與阿克蘇河、葉爾羌河匯合成為塔里木河。

和田河干流長319 km，寬0.6～3.3 km，河道比降1.2‰。和田河干流屬季節(jié)性河流，洪水暴漲暴落，洪枯懸殊，使得由細(xì)砂和極細(xì)砂組成的河床極易被水流淘刷，易沖易淤，成為典型的游蕩型河流。和田河干流由南向北逐漸變寬，河道中分布著大量小島狀沙洲。和田河干流綠色走廊處于天然狀態(tài)，走廊生存依賴和田河干流洪水下滲或漫溢補(bǔ)給。由于上游綠洲區(qū)社會經(jīng)濟(jì)用水不斷增加，下游干流水量日益減少，地下水位隨之下降，直接威脅綠色走廊的穩(wěn)定與生存。

和田河干流是季節(jié)性河流，采用年尺度計(jì)算，不考慮河道的水量變化量，主要的水量平衡要素有匯合口來水量（即干流來水量）、河口下泄水量、河道滲漏漫溢量與水面蒸發(fā)量。徑流資料來自和田河上的5個(gè)水文站和上游兩支流渠首斷面。5個(gè)水文站分別是兩個(gè)出山口水文站，即喀拉喀什河瓦魯瓦提水文站與玉龍喀什河同古孜洛克水文站；兩個(gè)匯合口水文站，即喀拉喀什河吐直魯克水文站與玉龍喀什河艾格利亞水文站；一個(gè)河口站，即肖塔水文站。兩支流渠首分別是喀拉喀什河渠首與玉龍喀什河渠首，均位于出山口水文站與匯合口水文站之間。資料年份為2006—2012年。

通過實(shí)測徑流資料定量分析和田河干流來水、滲漏漫溢、蒸發(fā)、河口下泄水量等水量平衡要素，揭示和田河干流水量的去向與原因，為和田河干流整治提供科學(xué)依據(jù)和塔河四源一干實(shí)施水量統(tǒng)一調(diào)度提供參考。

2　匯合口來水量

分析中，將兩水文站的同期徑流量直接合并作為和田河干流來水量[1]。根據(jù)兩支流匯合口水文站2006—2012年的實(shí)測徑流資料分析可知，匯合口年均來水量為16.45億m3，占出山口來水量的32.6%，即約2/3的和田河徑流量消耗于和田綠洲的社會經(jīng)濟(jì)用水。其中，最大值30.61億m3，發(fā)生在2010年；最小值5.82億m3，發(fā)生在2009年；極值比5.26，較出山口同期徑流極值比1.86大很多，表明從出山口至匯合口，和田河徑流受人為影響較嚴(yán)重，年際變化程度增大。

匯合口來水量的年內(nèi)分配極不均勻。連續(xù)最大3個(gè)月來水出現(xiàn)在7、8、9月，來水量占年總來水量的93.2%；6月來水占5.8%；11月至次年5月，幾乎無來水。而出山口兩支流的連續(xù)最大3個(gè)月來水出現(xiàn)在6、7、8月，來水量占年總水量的66.8%，11月至次年5月的來水占20.5%。由此可見，和田河肖塔站豐水期徑流在時(shí)間上滯后上中游約1個(gè)月，這與和田河干流屬于季節(jié)性河流有關(guān)，6月從上中游下來的徑流，因河道干涸、沙洲密布而前行緩慢，大量徑流損失于滲漏和蒸發(fā)；另外，和田河徑流流經(jīng)平原綠洲區(qū)，大量河川徑流經(jīng)引水口引入綠洲灌區(qū)，小水全引、大水多引的局面并沒有因塔河流域?qū)嵭兴脑匆桓伤拷y(tǒng)一調(diào)度而得到改善，和田河徑流的年內(nèi)分配受人為活動影響嚴(yán)重。

3　河口下泄水量

根據(jù)和田河河口肖塔站2006—2012年的實(shí)測徑流資料分析可知，和田河年均下泄入塔河水量9.56億m3，占和田河出山口徑流量的20.0%，占匯合口來水量的58.1%。其中，最大值20.19億m3，發(fā)生在2006年；最小值1.52億m3，發(fā)生在2009年；極值比13.28，比出山口、匯合口同期徑流極值比大很多，表明從出山口、匯合口到肖塔站，和田河徑流受人為或自然雙重因素影響逐漸加劇，年際變化程度沿程增大。匯合口至肖塔，徑流年際變化增大，主要是因?yàn)樯衬拥赖恼舭l(fā)、滲漏與洪水漫溢所致。

肖塔站來水量的年內(nèi)分配極不均勻。連續(xù)最大3個(gè)月來水出現(xiàn)在7、8、9月，占年總來水量的98.9%；10月至次年5月基本無水；6月來水僅占1.1%。6月氣溫逐漸升高，上游來水逐漸增加，開始有余水下泄至和田河干流河道。由于干流河道經(jīng)過一個(gè)漫長的枯水期，河道干涸，風(fēng)沙淤積，地下水位較低，加之來水流量相對較小，流速緩慢，河道的滲漏損失嚴(yán)重，6月的來水幾乎全部損失在輸水途中。

和田河干流的來水與下泄水量之間存在極好的線性關(guān)系。和田河干流汛期才有徑流自上而下流過，建立汛期來水與下泄水量之間的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.98，見圖1。這一關(guān)系表明和田河干流的輸水效率（肖塔下泄水量與匯合口來水量的比值）與干流來水密切相關(guān)。統(tǒng)計(jì)分析2006—2012年的干流輸水效率變化范圍為26.1～74.9%，最小值出現(xiàn)在最枯水年（2009）；最大值出現(xiàn)在第二豐水年（2006）。輸水效率還受前期來水的豐枯影響。2009年為特枯水年，其前連續(xù)2年為平水年，和田河干流地下水位偏低，河道兩岸土壤干旱，導(dǎo)致2009年輸水效率極低。2006年，在2006—2012年間屬于第二豐水年，其前連續(xù)2年屬于特豐水年，干流河段缺水明顯小于2009年；而2010年屬于第一豐水年，可其前1年為特枯水年，干流極其干旱缺水。

圖1　和田河干流汛期來水與下泄水量相關(guān)關(guān)系Fig.1　Relationship of water inflow and water outflow of the mainstream of the Hotan river in the flood period

綜上可知，和田河干流輸水效率主要取決于干流來水，其次是前一年的豐枯情況。干流來水越豐，前一年來水也為豐水年，則輸水效率較高；反之，則較低。

4　河道蒸發(fā)量

河道蒸發(fā)量，指和田河干流在汛期有水流通過期間形成的水面而產(chǎn)生的蒸發(fā)損失，可以通過和田河干流水面面積與水面蒸發(fā)量估算。

和田河流域?qū)儆趦?nèi)陸干旱沙漠氣候，蒸發(fā)劇烈。和田綠洲、塔河三源流匯合口均有Φ20水面蒸發(fā)觀測數(shù)據(jù)[2]，利用汛期的折算系數(shù)[3]即可估算出和田河干流汛期（7—9月）的水面蒸發(fā)量為179 mm。

和田河干流水面面積與河長、河道水面寬有關(guān)。河長319 km；河寬隨來水流量、河道橫斷面形態(tài)而變。周敏[4]用2010年7月8日的Latsat TM衛(wèi)星影像解譯得出和田河干流的河長與沿河的水面寬0.637～ 3.29 km，經(jīng)計(jì)算河網(wǎng)水面面積620.86 km2。該結(jié)果明顯偏大。原因有二：一是2010年屬于特豐水年，干流來水大，形成水面寬；二是遙感影像的精度有限，未能考慮河道內(nèi)汊流、沙洲等影像。和田河干流屬于沙漠性河道，河道內(nèi)沙洲密布，流態(tài)彎曲，實(shí)際水面寬較小。和田河干流的河寬，匯合口至肖塔站之間為500～3 000 m；肖塔至入塔河河口之間為150～300 m[5]。由此可估計(jì)，和田河干流汛期水面面積在95.7～ 159.5 km2之間變化。

由此可估算出和田河干流水面年蒸發(fā)量在0.43～0.84億m3之間變化，2007、2009年，干流只有8、9月有水，蒸發(fā)量較小，為0.43億m3；2010年為豐水年，干流輸水持續(xù)時(shí)間長，蒸發(fā)量稍大，為0.84億m3；其余年份7—9月干流有水，蒸發(fā)量為0.69億m3。和田河干流2006—2012年均水面蒸發(fā)量為0.64億m3占年均損失量（6.89億m3＝匯合口來水16.45億m3－下泄水量9.56億m3）的9.3%。蒸發(fā)對和田河輸水效率系數(shù)的影響相對較小。

5　河道滲漏、漫溢量

河道滲漏、漫溢量，對于和田河干流，目前還沒有很好的方法將其分割。根據(jù)前面對和田河干流的來水、下泄以及蒸發(fā)的分析，剩余的量合并為滲漏漫溢量，則可估計(jì)出2006—2010年間，和田河干流的滲漏漫溢量為1.90～10.61億m3，年均損失6.26億m3，占和田河干流水量損失的90.7%。由此可見，和田河干流的水量主要因滲漏漫溢而損失。

和田河干流過水?dāng)嗝鏋閷挏\型，水深小，流速小，水面寬，滲漏損失相對較穩(wěn)定。隨匯合口流量的增加，干流的輸水效率增加；增加到一定程度后反而會下降[6]。輸水效率增加，表明水流主要在河道內(nèi)，輸水損失主要是滲漏與蒸發(fā)；而輸水效率隨流量增加而減小，表明這時(shí)候有部分洪水漫過河岸進(jìn)入沙漠，形成河道外水域，流量越大，漫溢量越大，輸水效率越低。左敏等[5]通過遙感分析2002—2008年間和田河夏季洪水漫溢面積指出，和田河綠洲下游邊緣至肖塔之間河道上共有10處大型漫流口，形成的水域面積多在100 km2以上，出現(xiàn)時(shí)間為7月和8月。

和田河干流6-9月的生態(tài)滲漏水量0.022億m3，全年為0.065億m3[7]，即可滿足和田河干流綠色走廊生態(tài)用水需求。利用2006—2012年實(shí)測資料計(jì)算的滲漏漫溢量均值為6.56億m3，是全年生態(tài)滲漏水量的96.2倍，即現(xiàn)狀條件下和田河干流的滲漏漫溢絕大部分屬于無效損失，需要通過一定的工程措施進(jìn)行調(diào)控，提高干流河段的輸水效率。

6　結(jié)論

和田河干流是連接和田河與塔里木河的紐帶。利用水文站實(shí)測徑流資料分析，得知和田河徑流的年內(nèi)分配從上游向下游越來越集中，而年際變化程度也隨之增大；和田河干流的水量主要損失于滲漏漫溢；干流來水越大，前一年水量越豐，輸水效率越高。和田河干流的水平衡要素計(jì)算揭示和田河干流的水量分配與損失去向，可為和田河干流整治、塔里木河四源一干水資源統(tǒng)一調(diào)度提供科學(xué)合理的指導(dǎo)。

[1]王杰，王俊，孫鑫.和田河流域水量沿程變化分析研究[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2013，24（3）:142-148. WANG Jie，WANG Jun，SUN Xin.Analysis of water change along Hotan river basin[J].Journal of Water Resources&Water Engineering，2013，24（3）:142-148（in Chinese）.

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[7]孫建光，韓桂蘭.塔里木河流域河道滲漏生態(tài)水權(quán)及其計(jì)量研究[J].人民黃河，2014，36（6）:84-86. SUN Jianguang，HAN Guilan.Research on the measurement of ecological water rights of river channel leakage in Tarim river basin[J].Yellow River，2014，36（6）:84-86（in Chinese）.

（編輯李沈）

Quantitative Analysis on the Water Balance Factors of the Mainstream of the Hotan River in Xinjiang

QIN Shengying1，HUANG Lingmei2，LUO Guangming3，JIANG Chunyu2
（1.The Hotan River Management Bureau of the Tarim River Basin，Hotan 848000，Xinjiang，China；2.Shaanxi Province Key Lab of Water Resources and Environment，Xi’an University of Technology，Xi’an 710048，Shaanxi，China；3.Hotan Hydrology and Water Resources Survey Bureau，Hotan，848000，Xinjiang，China）

Using the water balance theory and the measured runoff data，the factors of the water balance are analyzed for the mainstream of the Hotan river in this paper.The main results show that the annual distribution and the inter-year variation of the inflow and outflow of the main river are more uneven than that of the inflow at the mountain-exit point in the upper steam and the water conveyance efficiency in the mainstream of the Hotan river depends on the inflow of water at the confluence of the two tributaries and the water quantity in the previous year.These study results are helpful for the river regulation，flood overflowing control and improvement of the conveyance efficiency.

Hotan river；water balance；runoff loss；flood overflowing

1674-3814（2015）07-0119-04中圖分類號：TV12；P33

A

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助（51109176）。

Project Supported by the National Natural Science Foundation of China（51109176）.

2015-03-16。

秦勝英（1968—），女，高級工程師，主要從事干旱區(qū)流域管理研究工作；

黃領(lǐng)梅（1972—），女，博士，副教授，主要從事干旱區(qū)水文水資源研究工作。