雅魯藏布江中游徑流還原計(jì)算方法探析

夏傳清，馬順剛

（中國(guó)水電顧問集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610072）

0 引言

影響徑流形成的因素主要是氣候因素（降水、蒸發(fā)、氣溫等）和下墊面條件（土壤、植被、地質(zhì)等）。隨著人類活動(dòng)的不斷深入，水文測(cè)驗(yàn)斷面所測(cè)的徑流資料，在數(shù)量和時(shí)程分配上不能代表河流的天然狀況，人類活動(dòng)破壞了資料的一致性和代表性，必須將測(cè)驗(yàn)斷面的實(shí)測(cè)徑流還原為天然河川徑流量。

人類活動(dòng)對(duì)河川徑流的影響主要表現(xiàn)在：一是隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，河道外引用消耗的水量不斷增加，直接造成河川徑流量的減??；二是由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)改變了流域的下墊面條件，造成流域產(chǎn)流、匯流的變化，進(jìn)而導(dǎo)致河川徑流量的改變。進(jìn)行徑流還原時(shí)，應(yīng)根據(jù)流域的具體情況予以分析論證。

1 地理概況

雅魯藏布江發(fā)源于喜馬拉雅山中段北麓海拔高程為5 590 m的杰馬央宗冰川，自河源大體由西向東流，至里孜為上游段、至米林縣派鄉(xiāng)為中游段、派鄉(xiāng)以下為下游段，河流折向北東，納支流帕隆藏布后又急轉(zhuǎn)南流，經(jīng)我國(guó)的巴昔卡進(jìn)入印度。

雅魯藏布江干流中游及其支流年楚河、拉薩河中下游河谷地區(qū)（慣稱“一江兩河地區(qū)”）河谷地勢(shì)開闊平坦、土地肥沃、氣候溫和，是西藏自治區(qū)的主要糧食產(chǎn)區(qū)，也是主要的居民聚居區(qū)，其農(nóng)田面積占全自治區(qū)農(nóng)田總面積的60%左右，人口占自治區(qū)總?cè)丝诘?/3左右。長(zhǎng)久以來(lái)，當(dāng)?shù)鼐用窭帽憷墓喔葪l件，就近引水對(duì)農(nóng)田、林草地進(jìn)行灌溉。由于土壤類型為洪積物沙土，顆粒較粗、堆積較厚、入滲能力較強(qiáng)、保濕能力較弱，且灌溉方式粗放，農(nóng)業(yè)水資源利用效率較低，灌溉耗水量較大。

鑒于雅魯藏布江中游地區(qū)各水文站（干流拉孜、奴各沙、羊村水文站及支流控制站日喀則、拉薩水文站）實(shí)測(cè)徑流資料與河段天然徑流資料有較大差異，應(yīng)分別對(duì)其進(jìn)行還原計(jì)算。

2 還原計(jì)算方法初選

目前常用的還原計(jì)算方法有：分項(xiàng)調(diào)查法、降雨徑流相關(guān)法、蒸發(fā)差值法、水文模擬法、經(jīng)驗(yàn)公式法、徑流雙累積法等。但由于人類活動(dòng)對(duì)天然徑流的影響較復(fù)雜，各種方法均存在一定的局限性，徑流還原依然存在較大困難。

雅魯藏布江中游地區(qū)開發(fā)程度不高、人口密度較小，蓄水、跨流域引水工程對(duì)徑流的影響極小。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市規(guī)模雖有所增加，但不足以引起雅魯藏布江水文特性發(fā)生較大變化，故徑流還原僅考慮河道外日益增加的消耗水量，對(duì)下墊面條件變化造成流域產(chǎn)流、匯流的變化，進(jìn)而導(dǎo)致河川徑流量的改變予以忽略。

由于歷史、地理和交通等方面的原因，該地區(qū)長(zhǎng)期以農(nóng)牧業(yè)為主，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱，工業(yè)用水及城鎮(zhèn)居民人畜飲水有隨之增加的趨勢(shì)，但絕對(duì)量仍相對(duì)較少，故徑流還原計(jì)算僅考慮農(nóng)田、林草地灌溉耗水量。

在灌溉水量還原的過(guò)程中，確定灌溉定額十分關(guān)鍵，受氣候、土壤、水資源供需狀況、管理水平、灌溉工程、耕作制度、灌溉制度和灌水技術(shù)、種植結(jié)構(gòu)等多種因素交叉影響,灌溉用水定額變化幅度較大。目前西藏地區(qū)有關(guān)各灌區(qū)引水、輸水的實(shí)測(cè)資料較少，再加上各灌區(qū)灌溉水平較低、灌溉制度極不完善，各灌區(qū)基本上處于漫灌的方式。因此，在這種情況下無(wú)法采用各作物灌溉面積、灌溉制度計(jì)算其相應(yīng)的還原水量。

1986—1989年年間，對(duì)年楚河流域馬郎、少崗二站以下至江孜站區(qū)間的未經(jīng)江孜控制斷面的數(shù)條引水渠水量進(jìn)行每月不定期巡測(cè)；1988年對(duì)江孜－日喀則站區(qū)間未經(jīng)日喀則控制斷面的數(shù)條引水渠水量進(jìn)行每月不定期巡測(cè)。積累了一定的實(shí)測(cè)資料，且年楚河流域水文、雨量站點(diǎn)總體布局相對(duì)合理，資料的代表性較高，為率定該地區(qū)灌溉相關(guān)系數(shù)奠定了基礎(chǔ)。

基于徑流還原計(jì)算的基本理論，根據(jù)雅魯藏布江流域資料條件，結(jié)合工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具體情況，擬選擇年楚河流域作為典型區(qū)，根據(jù)該區(qū)的灌區(qū)分布、灌溉面積及以往在該區(qū)域數(shù)條引水渠的不定期巡測(cè)資料，分別率定出耗水定額。并依據(jù)歷年各水文站以上地區(qū)灌溉面積統(tǒng)計(jì)資料，計(jì)算還原水量，按典型區(qū)灌溉制度進(jìn)行年內(nèi)分配。

3 灌溉定額確定

擬選的年楚河位于雅魯藏布中游的右岸，發(fā)源于喜馬拉雅山脈的中段北麓的雪山，涅如藏布為其主源，流域呈南北向，在日喀則下游約4 km處匯入雅魯藏布江。流域自1951年開始水文觀測(cè)，其中主源涅如藏布上設(shè)有馬郎水文站、沖巴涌曲設(shè)有少崗水文站、干流從上游到下游分別設(shè)有康馬、江孜、日喀則水文站。流域內(nèi)江孜、日喀則氣象站觀測(cè)降水、蒸發(fā)等資料，康馬、龍馬雨量站觀測(cè)降水。且具有1986—1989年對(duì)馬郎、少崗二站—江孜站區(qū)間的未經(jīng)江孜控制斷面的數(shù)條引水渠的出水量巡測(cè)資料；1989—1991年對(duì)沖巴涌水庫(kù)下游康馬縣薩馬達(dá)鄉(xiāng)的小區(qū)域灌溉用水量巡測(cè)資料。

根據(jù)該地區(qū)灌溉特點(diǎn)，將灌溉土地概化為耕地、林草地兩種類型，利用馬郎、少崗－江孜區(qū)間和康馬縣薩馬達(dá)鄉(xiāng)的小區(qū)間灌區(qū)的水文巡測(cè)成果及水文、雨量站實(shí)測(cè)資料，分析率定耗水定額。

3.1 馬郎、少崗－江孜區(qū)間灌溉耗水量

馬郎、少崗－江孜區(qū)間較大渠系有車仁、幸福、帕歸等，多建于自20世紀(jì)50—60年代，灌溉面積0.267萬(wàn)余hm2。1986—1989年間，對(duì)馬郎、少崗站－江孜站區(qū)間的未經(jīng)江孜控制斷面的數(shù)條引水渠的出水量進(jìn)行每月不定期巡測(cè)，根據(jù)時(shí)段水量平衡方程：

式中：W灌溉——灌溉耗水量；W馬郎——馬郎水文站實(shí)測(cè)徑流量；W少崗——少崗水文站實(shí)測(cè)徑流量；W江孜——江孜水文站實(shí)測(cè)徑流量；W區(qū)入——馬郎、少崗站～江孜區(qū)間入流量；W渠系引水——未經(jīng)江孜水文站斷面的渠系引水量。

根據(jù)實(shí)測(cè)資料計(jì)算各斷面多年平均徑流量，區(qū)間入流量根據(jù)降水量資料采用降雨徑流關(guān)系法計(jì)算，由此計(jì)算江孜－馬郎、少崗區(qū)間損失量，即灌溉耗水量，記為W灌溉1。

3.2 康馬縣薩馬達(dá)鄉(xiāng)灌區(qū)灌溉耗水量

康馬縣薩馬達(dá)鄉(xiāng)灌區(qū)灌溉面積0.07萬(wàn)余hm2。1989－1991年，對(duì)灌溉引水渠入口、出口流量進(jìn)行每月不定期巡測(cè)，根據(jù)時(shí)段水量平衡方程：

式中：W灌溉——入口至出口間的灌溉耗水量；W上入——引水渠進(jìn)口入流量；W區(qū)入——進(jìn)水口與出水口區(qū)間入流量；W下出——引水渠出口徑流量。

據(jù)實(shí)測(cè)資料計(jì)算各斷面多年平均徑流量，區(qū)間入流量根據(jù)降水量資料采用降雨徑流關(guān)系法計(jì)算，由此計(jì)算區(qū)間損失量，即灌溉耗水量，記為W灌溉2。

3.3 灌溉定額估算

各地區(qū)耕地面積、林草地面積可根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料查算，馬郎、少崗站～江孜站區(qū)間歷年平均耕地面積記為α1、林草地面積β1；康馬縣薩馬達(dá)鄉(xiāng)灌區(qū)歷年平均耕地面積記為α2、林草地面積β2。利用上述水文巡測(cè)與分析計(jì)算成果，設(shè)耕地灌溉定額為X，林草地灌溉定額為Y。可建立如下方程組：

代入數(shù)據(jù)解得耕地年耗水量15 270 m3/hm2；草場(chǎng)年耗水量12 630 m3/hm2。由于年楚河流域處于雅魯藏布江中游偏上地區(qū)，降水量相對(duì)較少，灌溉耗水量偏大，經(jīng)分析，且利于還原計(jì)算方便，耕地年灌溉定額采用15 000 m3/hm2，草場(chǎng)灌溉定額采用12 000 m3/hm2。

4 各水文站年還原水量計(jì)算

考慮到雅魯藏布江干流中游、拉薩河流域廣大地區(qū)的農(nóng)田和林草地的土壤的顆粒組成、堆積厚度、入滲能力、保濕能力以及該地區(qū)主要農(nóng)作物組成等特性與年楚河流域的基本接近。因此，依據(jù)地方年鑒刊印的歷年各灌區(qū)的灌溉面積分別計(jì)算出各渠系的耗水量，繼而可推得各水文站以上的還原水量。雅魯藏布江干、支流水文站日喀則、拉孜、奴各沙、拉薩、羊村平均還原水量分別為 11.9，9.92，32，5，7.29，5.42 m3/s。

5 還原計(jì)算成果合理性分析

雅魯藏布江徑流還原計(jì)算基于徑流還原計(jì)算的基本方法，經(jīng)分析，由于該地區(qū)工業(yè)及生活用水量相對(duì)較小，無(wú)大型的蓄、引水工程，需還原水量?jī)H河道外灌溉耗水量。

需進(jìn)行還原計(jì)算的雅魯藏布江中游地區(qū)幅員遼闊，相關(guān)實(shí)測(cè)灌溉參數(shù)匱乏，囿于特殊的自然地理環(huán)境，該地區(qū)的農(nóng)作物種類相對(duì)單一，耕作制度趨同，為選擇典型區(qū)率定灌溉定額、并根據(jù)耕地、林草地灌溉面積計(jì)算還原量奠定了條件。年楚河流域是自治區(qū)主要的糧食產(chǎn)區(qū)之一，且雨量、水文站點(diǎn)分布合理，積累有一定的實(shí)測(cè)資料，選擇年楚河流域作為典型區(qū)率定相關(guān)參數(shù)是合理的。

根據(jù)年楚河流域?qū)崪y(cè)資料率定的灌溉定額，經(jīng)與國(guó)內(nèi)同處干旱地區(qū)的西北地區(qū)的參數(shù)進(jìn)行比較，西北地區(qū)冬小麥中等干旱年的凈灌溉定額為3 000～4 500 m3/hm2；還原地區(qū)的冬小麥播種面積比較廣泛，可作為代表性作物，該區(qū)水利工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低，90%的土渠未作防滲處理，滲漏嚴(yán)重，且均采用大水漫灌的方式，灌溉用水率僅0.2～0.3，按西北地區(qū)中等干旱年代表性作為的凈灌溉定額計(jì)，則還原地區(qū)毛灌溉定額為1 500 m3/hm2左右，與率定的耕地灌溉定額相當(dāng)。由于該區(qū)土壤顆粒較粗，蒸發(fā)量較大，回歸水量較少，此毛灌溉定額可視為單位面積灌溉耗水量。

還原計(jì)算依據(jù)的耕地、林草地灌溉面積均依據(jù)各地區(qū)統(tǒng)計(jì)資料，具有相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確性，故根據(jù)此方法計(jì)算的雅魯藏布江各水文站斷面還原水量具有較好的精度，計(jì)算方法和成果基本合理。

6 結(jié)語(yǔ)

灌溉耗水量不僅跟土壤類型、作物種類、耕作制度有關(guān)，還與干旱程度等關(guān)系密切，限于資料條件，此徑流還原計(jì)算僅依據(jù)年楚河有限的實(shí)測(cè)資料率定灌溉定額，對(duì)干旱程度因子予以忽略，因此具有一定的局限。

隨著西藏自治區(qū)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人類活動(dòng)對(duì)水文情勢(shì)的影響勢(shì)必不斷加深，對(duì)水資源的開發(fā)利用程度必將進(jìn)一步增大。為合理利用水資源，建議相關(guān)部門及時(shí)有效地選擇代表性地區(qū)開展徑流實(shí)驗(yàn)、灌溉實(shí)驗(yàn)等相關(guān)方面研究，既能為構(gòu)建節(jié)水型社會(huì)提供標(biāo)準(zhǔn)，又能為該地區(qū)水資源評(píng)價(jià)、水利水電工程設(shè)計(jì)積累基礎(chǔ)分析資料。

［1］沈宏.天然徑流還原計(jì)算方法初步探討［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2003(3).

［2］路季梅主編.西藏作物［M］.北京：科學(xué)出版社，1984.

［3］SL278-2002，水利水電工程水文計(jì)算規(guī)范［S］.

［4］李代明.西藏農(nóng)業(yè)應(yīng)走節(jié)水灌溉之路［J］.西藏科技，1995(5).