新疆開孔河流域地表水資源時(shí)空分布特征分析

孟記超

(新疆水利水電科學(xué)研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

1 引言

水資源總量及質(zhì)量已經(jīng)成為制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要因素。我國(guó)水資源分布較為不均，部分地區(qū)水資源總量較為短缺，查明水資源總量并結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀及規(guī)劃情況，制定科學(xué)、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(hù)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)的穩(wěn)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(diào)查難度較高[4-5]。目前，關(guān)于地表水資源時(shí)空分布的研究，采用的主要手段是既有水文資料的統(tǒng)計(jì)分析，通過收集水文站多年實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)方法，獲取地表水時(shí)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(duì)巴音郭楞蒙古自治州經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)平穩(wěn)有重要影響。通過收集大量水文數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析開孔河流域地表水時(shí)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(nèi)，流域總面積為7.7萬km2。流域內(nèi)大小有十余條雨雪混合型補(bǔ)給的河流，主要有開都河、孔雀河及黃水溝、烏拉斯臺(tái)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(shí)空分布

3.1 分區(qū)地表水資源量計(jì)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(dāng)?shù)亟邓纬傻?、可逐年更新的?dòng)態(tài)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(píng)價(jià)范圍在原全國(guó)水資源綜合規(guī)劃三級(jí)分區(qū)的基礎(chǔ)上，除去迪那河等部分河流，為開孔河流域。以六個(gè)水資源四級(jí)分區(qū)為計(jì)算單元計(jì)算地表水資源量。

各水資源四級(jí)分區(qū)內(nèi)有實(shí)測(cè)資料的河流，采用1956年～2008年同步期徑流資料，無實(shí)測(cè)資料的區(qū)域則按1956年～2008年平均徑流深等值線圖進(jìn)行量算，即采用實(shí)測(cè)加量算的方法計(jì)算各分區(qū)地表水資源。實(shí)測(cè)平衡量算誤差見表1。

表1 單站實(shí)測(cè)水量平衡誤差表

分區(qū)地表水資源量計(jì)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(qū)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(qū)地表水資源量4.255億m3，占全流域的10.1%；和碩獨(dú)立小河區(qū)地表水資源量1.918億m3，占全流域的4.6%；霍拉山諸小河區(qū)地表水資源量0.3628億m3，占全流域的0.9%；孔雀河下游區(qū)0.0725億m3，占全流域的0.2%；庫魯克塔格山北山區(qū)地表水資源量0.0934億m3，占全流域的0.2%。

表2 分區(qū)地表水資源量統(tǒng)計(jì)表

3.2 分區(qū)地表水資源量推求

在各分區(qū)內(nèi)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(qū)地表水資源量均值之比推求四級(jí)分區(qū)地表水資源量1956年～2008年系列，將各水資源分區(qū)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(qū)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(shù)學(xué)表達(dá)式為：

(1)

各分區(qū)代表性河流盡量選用有水文站觀測(cè)資料的河流，選擇徑流補(bǔ)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(qū)地表水資源量代入公式，即可得各分區(qū)逐年地表水資源量系列。見圖1。

圖1 各水資源四級(jí)分區(qū)1956年～2008年地表水資源系列

表3 各水資源分區(qū)及行政分區(qū)選用代表性河流統(tǒng)計(jì)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(gè)時(shí)段，統(tǒng)計(jì)各時(shí)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(shí)16年；1972年～1993年為枯水期，歷時(shí)22年；1994年～2008年為豐水期，歷時(shí)15年；其間又包含一些小的周期。所以，開孔河實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中包含了豐、平、枯水時(shí)段，變化過程較完整。

表4 開孔河流域水資源量分段統(tǒng)計(jì)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(dòng)影響變化而出現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)為：

用開孔河流域水資源量系列逐年進(jìn)行判別，得出豐、平、枯的概率統(tǒng)計(jì)，在53年系列中豐水年有20年，出現(xiàn)概率為37.7%，平水年有18年，出現(xiàn)概率為34.0%，枯水年有15年，出現(xiàn)概率為28.3%。最長(zhǎng)連續(xù)枯水年、豐水年為4年、8年，各出現(xiàn)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(shù)CV值為0.20。頻率分析計(jì)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(duì)各分區(qū)地表水資源系列進(jìn)行頻率計(jì)算，求得各分區(qū)1956年～2008年多年平均地表水資源量、Cv、Cs值與不同設(shè)計(jì)頻率地表水資源量，見表5。

表5 地表水資源量特征值統(tǒng)計(jì)表

4 地表水開發(fā)建議

(1)統(tǒng)籌兼顧，控制減少開都河中上游區(qū)引水，多水區(qū)提倡科學(xué)限額用水，節(jié)約用水，適當(dāng)開采地下水，降低焉耆盆地的地下水位；中下游區(qū)防止盲目擴(kuò)大開墾土地，建立全流域的用水監(jiān)管系統(tǒng)，發(fā)展節(jié)水灌溉，合理利用水資源；地表水資源短缺區(qū)應(yīng)加強(qiáng)工程措施，提高洪水的利用率。

(2)嚴(yán)格控制牧區(qū)的載畜量，前山區(qū)大力提倡種草植樹，涵養(yǎng)水源，減少水土流失。開都河灌區(qū)應(yīng)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(tài)劣變，豐水年、平水年應(yīng)充分保障流域生態(tài)用水和向塔里木河下游輸水任務(wù)，枯水年份容許適度破壞；加強(qiáng)湖區(qū)的水質(zhì)監(jiān)管，建立水質(zhì)監(jiān)管預(yù)警系統(tǒng)。

(4)隨著近年來庫爾勒市及焉耆縣城市規(guī)模的迅速擴(kuò)大，以水費(fèi)調(diào)整為控制杠桿，相應(yīng)配套增加建設(shè)污水處理廠，及時(shí)處理工業(yè)廢水和生活污水，以減少水質(zhì)和土壤污染，循環(huán)使用地表水。