瑪河流域補(bǔ)排模型探析

李俊男 劉貴峰 胡學(xué)彬

摘要 受全球氣候變暖的影響，瑪河流域水量嚴(yán)重不足，出現(xiàn)干旱情況，導(dǎo)致嚴(yán)峻的生態(tài)問題。本文介紹了瑪河流域概況，總結(jié)了瑪河流域補(bǔ)排與循環(huán)模式，并分析了補(bǔ)排模型及其優(yōu)勢(shì)，以期為相關(guān)研究提高參考。

關(guān)鍵詞 補(bǔ)排模型；概況；優(yōu)勢(shì)；瑪河流域

中圖分類號(hào) P333 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）11-0223-02

農(nóng)林生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)交替更新的過程，循環(huán)模式較為直觀，總體可以分為垂直循環(huán)模式、水平模式以及垂直與水平混合模式，農(nóng)林生態(tài)之間的循環(huán)都建立在三者之間的互相調(diào)節(jié)之上，從而使大自然可持續(xù)發(fā)展。近年來，受全球氣候變化影響，瑪河流域水量嚴(yán)重不足，農(nóng)林生態(tài)循環(huán)需要建立相關(guān)模型進(jìn)行研究。

1 瑪河流域概況

瑪河流域位于新疆天山北麓，地處準(zhǔn)噶爾盆地南緣，地理坐標(biāo)為東經(jīng)85°01′～86°32′、北緯43°27′～45°21′，流域面積1.98萬(wàn)km2，灌溉面積26.7萬(wàn)hm2，灌溉區(qū)總?cè)丝?0萬(wàn)人，境內(nèi)平原和山區(qū)各占50%?，敽恿饔虻貏?shì)南高北低，南部山區(qū)最高海拔達(dá)5 242.5 m，境內(nèi)海拔1 000～3 600 m的屬于中低山區(qū)，被森林和草原植被所覆蓋，海拔最低為平原，海拔只有300～500 m?，敽恿饔騼?nèi)水資源相對(duì)比較豐富，共有6條內(nèi)陸河流為其提供水源，自東向西分別為塔西河、瑪納斯河、寧家河、金溝河、大南溝河、巴音溝河，這些河流均發(fā)源于天山北麓依連哈比爾尕山脈，并且由南向北流入準(zhǔn)噶爾盆地?，敽恿饔蛩Y源總量約為25.43億m3，河川徑流總量為22.91億m3，其農(nóng)林生態(tài)資源總量為11.97億m3。雖然瑪河流域資源和流量比較豐富，但由于瑪河流域地處歐亞腹地、遠(yuǎn)離海洋，年降水量較少，僅110～200 mm，蒸發(fā)量大，為1 600～2 000 mm，按照科學(xué)對(duì)氣候的相對(duì)分類，其屬于典型的大陸性干旱氣候。

瑪河流域整體降水量少，隨著氣溫逐漸上升，冰雪融化現(xiàn)象更加明顯，對(duì)瑪河流域氣墊層產(chǎn)生相應(yīng)的影響。此外，人類活動(dòng)和人口的急劇增長(zhǎng)同樣影響了大氣的下墊面，致使瑪河流域生態(tài)環(huán)境問題加劇，改變了原有的自然現(xiàn)象。

2 瑪河流域補(bǔ)排與循環(huán)

2.1 瑪河流域農(nóng)林生態(tài)之間的補(bǔ)給

瑪河流域水資源的補(bǔ)給主要來自于山區(qū)大氣降水，其中瑪河流域55.0%～68.0%地表水資源來自上游大氣降水，其余則來自于農(nóng)林生態(tài)水源的補(bǔ)給。農(nóng)林生態(tài)補(bǔ)給主要來源于河道的滲漏和山前的側(cè)向補(bǔ)給，而通過降水直接吸收滲透提供的補(bǔ)給只有4.0%～18.0%。農(nóng)林生態(tài)的補(bǔ)給方式相對(duì)單一，主要來自于農(nóng)林生態(tài)垂直和水平（側(cè)方向）上的補(bǔ)給，由地表水和降水入滲補(bǔ)給較少。瑪河流域遵循大自然的補(bǔ)給方式并不是很簡(jiǎn)單的過程，是流域地表水中途經(jīng)歷3次農(nóng)林生態(tài)轉(zhuǎn)化所形成。首先是大氣降水在山區(qū)慢慢匯聚，最終形成了河流，河水以滲透的補(bǔ)給方式垂直轉(zhuǎn)化為農(nóng)林生態(tài)資源，水流順勢(shì)往下游匯集，最終匯集到最低處的平原。河水的滲漏會(huì)不間斷地持續(xù)下去，不斷向農(nóng)林生態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)變，當(dāng)河水的量超出沖積扇之后還會(huì)出現(xiàn)溢出的現(xiàn)象，農(nóng)林生態(tài)就會(huì)形成河流。此外，農(nóng)民會(huì)使用河水澆灌農(nóng)田作物，間接將河水補(bǔ)給農(nóng)林生態(tài)，產(chǎn)生了河流的補(bǔ)給。

2.2 瑪河流域與農(nóng)林生態(tài)之間的循環(huán)轉(zhuǎn)化

一般情況下，水可以在氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化，影響水循環(huán)的外因包括光照、壓力、氣候、地理、人為破壞或者利用。目前，瑪河流域的水循環(huán)受到阻礙，因而需要進(jìn)行相關(guān)改善工程，以更好地完成農(nóng)林生態(tài)循環(huán)的轉(zhuǎn)化，滿足相應(yīng)的水循環(huán)轉(zhuǎn)化條件[1]。

瑪河流域的改善工程主要以人工為主導(dǎo)，人工主導(dǎo)可以使自然的垂直循環(huán)更加充沛，蒸發(fā)下滲量相應(yīng)增強(qiáng)，因而水平的消耗流通量就會(huì)相應(yīng)減少，流失量同時(shí)也會(huì)減少，從而使干旱問題得到適當(dāng)?shù)慕鉀Q，形成相應(yīng)的循環(huán)條件。

3 補(bǔ)排模型

通過相應(yīng)的模型可以更加直觀地了解補(bǔ)排相關(guān)的自然現(xiàn)象，三維模型的建立使很多難以解決的問題得到改善，建立瑪河流域補(bǔ)排模型具有重要的意義和價(jià)值。通過科學(xué)、正確、精準(zhǔn)的計(jì)算方法及相應(yīng)的原理，使模型更加接近瑪河流域自然的現(xiàn)實(shí)狀況。目前，主要根據(jù)Visual Modflow軟件數(shù)據(jù)而進(jìn)行相應(yīng)的模擬，以精確的數(shù)據(jù)將瑪河流域長(zhǎng)度、寬度等方面大致標(biāo)注出來，通過已有的瑪河流域數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以中間值的參考值明確規(guī)定瑪河流域補(bǔ)排循環(huán)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，再結(jié)合其他流域的相應(yīng)循環(huán)建立獨(dú)特的三維圖模型，使其更具有科學(xué)參考價(jià)值，有助于了解瑪河流域的動(dòng)態(tài)[2]。

4 補(bǔ)排模型的優(yōu)勢(shì)

4.1 直觀展示地形

縮放的補(bǔ)排模型能讓人更加直觀地了解瑪河流域的地形[3]，改變了以往只限于數(shù)據(jù)上的認(rèn)識(shí)。通過模型可知，瑪河流域地勢(shì)南高北低，北部積水量較好，但受到海水的影響較?。欢喜縿t相反，雖然受到海水的影響相對(duì)較大，但滲透量不足，導(dǎo)致瑪河流域出現(xiàn)各種生態(tài)環(huán)境問題。

4.2 發(fā)現(xiàn)內(nèi)部問題

通過不同的顏色、流線，補(bǔ)排模型使人們更加了解瑪河流域的地表構(gòu)質(zhì)情況，通過相應(yīng)的水質(zhì)方向可以讓人們直觀地看到瑪河流域的局面動(dòng)態(tài)[4]。通過建立相應(yīng)循環(huán)補(bǔ)排觀念、深入了解模型，會(huì)發(fā)現(xiàn)補(bǔ)排的方式因地勢(shì)影響而發(fā)生變動(dòng)。補(bǔ)排模型可以讓人們更加了解瑪河流域內(nèi)部構(gòu)成，增加對(duì)瑪河流域補(bǔ)排的認(rèn)識(shí)，同時(shí)讓研究者更加深入了解瑪河流域的結(jié)構(gòu)與相關(guān)問題。

5 結(jié)語(yǔ)

通過三維模型以及科學(xué)的建模方式，能更加直觀地了解瑪河流域補(bǔ)排循環(huán)的方式和瑪河流域存在的問題，有助于分析、研究、解決瑪河流域長(zhǎng)期存在的生態(tài)問題，有利于瑪河流域更好地發(fā)展，讓大自然與人類和諧相處。模型具有直觀展示地形和發(fā)現(xiàn)內(nèi)部問題的優(yōu)勢(shì)，是研究流域補(bǔ)給的重要手段，同時(shí)也是未來的發(fā)展趨勢(shì)。

6 參考文獻(xiàn)

[1] 楊海昌，王東方，邵建榮，等.干旱區(qū)大面積膜下滴灌對(duì)灌區(qū)農(nóng)林生態(tài)位及流場(chǎng)的影響[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2013（11）：60-64.

[2] 田華，王文科，荊秀艷，等.瑪納斯河流域農(nóng)林生態(tài)氚同位素研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2010，24（3）：98-102.

[3] 汪世國(guó).瑪納斯河流域水資源優(yōu)化配置系統(tǒng)研究[J].水利建設(shè)與管理，2010，30（5）：72-75.

[4] 易誠(chéng).氣候變化條件下瑪納斯河流域水資源演變特征研究[D].烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.