黑河流域高崖站水文特性研究

摘 要：通過對黑河中游高崖水文站歷年的水文資料進行數(shù)理統(tǒng)計研究。分析了該站降水、蒸發(fā)、徑流、泥沙等水文要素變化規(guī)律，為黑河中游水資源合理開發(fā)利用，祁連山生態(tài)環(huán)境保護和協(xié)調發(fā)展提供依據(jù)。

關鍵詞：降水；蒸發(fā)；徑流；泥沙；水文特性；高崖水文站

中圖分類號：P344 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）17-0134-01

1 流域概況

黑河流域是我國西北地區(qū)典型的內陸河流域，其發(fā)源于青藏高原北部祁連山北麓，流域經青海、甘肅和內蒙（自治區(qū)）三省，養(yǎng)育了流域內14.3萬km2的兩岸各族人民。高崖水文站建設在黑河干流中游，是研究黑河中游地區(qū)水文特性的代表站，位于東經101°24′，北緯39°08′。該站始建于1976年，開展的主要觀測項目有水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)及氣象輔助項目、顆粒、水污染、土壤墑情等。近年來祁連山生態(tài)破壞問題頻發(fā)，研究黑河中游水文特性可以為黑河中游水資源合理開發(fā)利用、祁連山生態(tài)環(huán)境保護提供基礎依據(jù)。

2 測驗河段及測驗斷面

測驗河道河床由礫石細沙組成，系流沙河床沖於變化比較大，測驗斷面右岸是砌石護岸，左岸邊是農田，岸邊上生長蘆葦，在低水時對流速沒有影響，當水位高于1427.00（假定基面）時有一部分水進入蘆葦，形成漫灘，為了提高流量測驗精度，在實際測驗中高水時右岸邊系數(shù)采用0.76，左岸邊系數(shù)采用0.65[1]。通過對高崖水文站歷年年洪水前后大斷面圖進行分析得知，在起點距15～35m處，河床沖於變化在2m左右，對實測流量結果影響尤為突出。

3 氣候環(huán)境分析

由于地處歐亞大陸腹地的平原地區(qū)，遠離海洋，該站夏天降雨少，水汽缺乏，空氣干燥，近些年來受大環(huán)境影響全球溫度在不斷變暖，尤其是祁連山區(qū)和肅南山區(qū)氣溫上升高于平原地區(qū)氣溫上升[2]。高崖水文站冬季在西伯利亞高壓控制之下，顯得格外寒冷和干燥。該站從有完整的連續(xù)資料開始，多年平均氣溫為9.5℃，歷年年平均氣溫為2013年的10.7℃，年平均最低氣溫為1984年的8.2℃，歷年最高瞬時氣溫為2001年的7月14日的40℃，最低氣溫為2008年1月31日的-27.6℃。氣溫較差67.6℃。根據(jù)成自勇等專家完成的《黑河流域中游地區(qū)水文過程研究及野外試驗檢測》顯示，在對該站1977～2016年的平均氣溫資料通過坎德爾秩次相關法趨勢檢驗后得知，高崖站年平均氣溫在長期變化總體上呈緩慢上升趨勢，年平均氣溫以每3年0.1℃的速度上升。

4 降水、蒸發(fā)分析

（1）受季風氣候影響，該站降水量年內分配極不均勻，其特點是汛期降水量大而集中，春季雨水少且不穩(wěn)，冬季雨雪稀少。多年年降水量125.0mm，最大降水量200.7mm（1979年），最小降水量60.3（1985年）年際極值比3.33。年內分配不均，主要集中在6～9月，占全年降水的72%左右。

由可知年降水過程降水量呈減小趨勢。隨著全國溫度升高幅度由南向北遞增，西北地區(qū)溫度上升明顯，而降水量的較少會導致黑河中游地區(qū)干旱區(qū)的范圍的擴大，荒漠化程度有可能增加。

（2）該站的蒸發(fā)量使用E601型蒸發(fā)器及20cm口徑蒸發(fā)皿同步觀測，冬季E601型結冰時采用20cm蒸發(fā)皿觀測，整編時對E601結冰前后分別采用蒸發(fā)系數(shù)推算其蒸發(fā)量。因此分析資料采用20cm蒸發(fā)皿觀測值。通過點繪歷年蒸發(fā)量過程線可知，蒸發(fā)量呈現(xiàn)顯著減小趨勢。氣溫升高，蒸發(fā)量反而減小，這說明中游的生態(tài)環(huán)境得到改善，濕地和植被對區(qū)域氣候起到一定的調節(jié)作用，由原來的干燥天氣侯變的相對濕潤。這與近年來黑河調水工作開始后，黑河中游甘州，臨澤，高臺等借助區(qū)域優(yōu)勢，在大力發(fā)展旅游業(yè)的同時，加強對濕地的開發(fā)與治理，開展植樹造林是分不開的，蒸發(fā)量的減少就是實證。

5 徑流變化、泥沙變化規(guī)律分析

高崖站上游44km處有草灘樁水利樞紐工程，因此該站的來水過程已不是天然的來水過程，其徑流水量經水庫調節(jié)、中游地區(qū)降水形成的地表水、地下回歸水量、以及上游匯入的山丹河，洪水河段匯入的水量，因此徑流年內分布極不均勻，通過對山丹河和歷年洪水調查的結果顯示，其水量不足高崖站徑流量的0.01%。因此高崖站徑流的主要水量依然是是上游黑河山區(qū)降水形成的地表徑流以及祁連山高海拔區(qū)冰川融雪、融冰組成。高崖水文站歷年來水量徑流最大為1989年的18.52億m3，歷年最小為2001年的6.551億m3，多年平均為10.54億m3，年極值比為2.83。

高崖站年徑流量變化相對穩(wěn)定，主要原因黑河山區(qū)冰川融冰、融雪補給給年徑流量的調節(jié)作用和祁連山水源涵養(yǎng)林的涵養(yǎng)水分補充，降水多，徑流量也多；降水少如果氣溫也高，融雪融冰也增多，使徑流的年際變化減小。

高崖水文站斷面的年徑流量呈鋸齒狀高頻震蕩，且總體呈上升趨勢，即來水量呈豐枯交替上升趨勢，這是因為近年來祁連山區(qū)持續(xù)的高溫，冰川融水量增大對黑河水量產生顯著的影響，來水量中融雪融冰水量較之前占了很大的比重。

1976～2015年連續(xù)的資料記載以來，高崖多年平均輸沙量135萬t，歷年對大輸沙量470萬t（1996年），最小19.5萬t（2004年）。歷年輸沙量變化過程呈逐年減小趨勢，這與中上游梯級電站開發(fā)，流域綜合治理，上游植被恢復有密切關系，歷年輸沙量變化趨勢和年徑流量變化趨勢相似。自2014年以來，當?shù)卣罅χ鲗ч_發(fā)荒漠旅游，在該站上游北部山區(qū)種植荒漠日光溫室，新修建攔河水壩，使山洪匯入黑河的水量減少，對黑河輸沙量減小也有一定影響。

6 結 語

（1）黑河中游地區(qū)年平均氣溫在長期變化總體上呈緩慢上升趨勢。

（2）降水量呈逐年減小趨勢，年際變化比較大，蒸發(fā)量亦呈逐年減小趨勢，中游地區(qū)生態(tài)環(huán)境得到改善呈現(xiàn)出季節(jié)性變化規(guī)律。

（3）持續(xù)的高溫對徑流量產生顯著影響，來水量中融雪融冰水量較之前占了黑大的比重，徑流量在枯豐交替過程中呈增加趨勢。

（4）祁連山環(huán)境綜合治理，濕地保護和荒漠地帶開發(fā)利用對黑河中游生態(tài)環(huán)境影響意義深遠。

參考文獻

[1]朱中華，王雄師.討賴河流域氣溫，降水變化的周期性分析.甘肅省水利水電設計院，2014，09：127.

[2]劉紅國.疏勒河流域水文氣象要素趨勢分析.甘肅水利，2016，11.

收稿日期：2018-5-12