巴音薩依溝徑流特性及徑流量系列三性分析

買熱哈巴·吐爾遜

(新疆博爾塔拉水文勘測(cè)局，新疆 博樂 833400)

1 流域概況

1.1 地理位置

巴音薩依溝位于新疆博爾塔拉蒙古自治州溫泉縣北部的阿拉套山南坡，是博爾塔拉河流域眾多支流中的一條支流。巴音薩依溝流域介于東經(jīng) 81°09′～81°18′，北緯 45°06′～45°12′之間，流域南北長(zhǎng)約 20.6 km，東西寬約 3.0 km。東部與巴嘎呼斯臺(tái)溝流域相連，西部與吐爾根溝流域相連，北部以阿拉套山脈分水嶺為界，南部與烏爾達(dá)克賽河流域相鄰。

1.2 流域水文站布設(shè)情況及參證站選用

巴音薩依溝為無資料地區(qū)，無法直接進(jìn)行水文分析計(jì)算；本次水文分析計(jì)算采用參證站地區(qū)模比系數(shù)綜合法進(jìn)行分析，其中收集到博爾塔拉河溫泉水文站、精河山口水文站、四棵樹河吉勒德水文站、烏爾達(dá)克賽河阿合奇水文站年最大洪峰流量資料[1]；同時(shí)還收集到溫泉縣氣象站逐月降水、蒸發(fā)、氣溫和年最大一日降水量，各站實(shí)測(cè)水文資料詳細(xì)情況見表1。

表1 設(shè)計(jì)流域及參證站水文站資料一覽表

1.3 水文資料評(píng)價(jià)

將阿合奇水文站實(shí)測(cè)洪峰流量分別與周邊河流水文站精河山口站、溫泉站同期洪水資料建立相關(guān)分析可知，相關(guān)系數(shù)均小于0.5，相關(guān)關(guān)系較差，無法對(duì)1967-1978年缺測(cè)值進(jìn)行插補(bǔ)，只能由阿合齊水文站和水管站資料組成1979-2010年32年洪水系列，能夠滿足水文規(guī)范對(duì)資料系列30 a以上的要求[2]。

選用的博爾塔拉河溫泉水文站、精河山口水文站、四棵樹河吉勒德水文站、烏爾達(dá)克賽河阿合奇水文站資料均按國家行業(yè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)、整編、刊印，資料可靠，精度較高，可以滿足本次工程水文分析計(jì)算對(duì)資料的要求。

2 徑流特性分析

2.1 徑流組成

巴音薩依溝水資源形成于山區(qū)。山區(qū)地勢(shì)北高南低，海拔高度1 400～3 700 m，為裸露的高山寒漠地帶。山區(qū)河流縱坡較大，平均縱坡達(dá)134‰。山區(qū)沒有永久冰川，冬半年有大量積雪，夏半年為裸露的巖石碎屑。巴音薩依溝徑流以山區(qū)降雨補(bǔ)給為主，融雪補(bǔ)給較少。在一些冬季積雪較多的年份，融雪對(duì)春季徑流補(bǔ)給較大。

巴音薩依溝徑流來源主要為夏季降雨補(bǔ)給和融雪補(bǔ)給。山區(qū)流域土質(zhì)疏松，山體植被較好。即使較大降水，也很少有坡面匯流。降水及融雪水大量滲入土壤形成壤中流，壤中流很快又匯集到河流，在沿河形成大量補(bǔ)給河流的泉水。由于山體的調(diào)節(jié)作用，河道徑流沒有陡漲陡落的洪水過程。徑流過程日變幅較小。

2.2 徑流地區(qū)分布

徑流的地區(qū)分布受氣象條件、下墊面條件等因素的影響。尤其是受水汽來源、地形的影響最大。博河、精河流域西、南、北三面環(huán)山，中間為谷地平原，東部為精河盆地。流域處于西風(fēng)環(huán)流的背風(fēng)區(qū)。山區(qū)降水量較大，是流域水資源的主要形成區(qū)。阿拉山口位于流域東北角，是北方水汽進(jìn)入流域的重要通道。阿拉山口進(jìn)入的水汽受精河流域巨大山體頂托分成兩股。 一股向東進(jìn)入準(zhǔn)噶爾盆地。一股折向西，再轉(zhuǎn)向阿拉套山的哈拉吐魯克河流域。從阿拉山口進(jìn)入的水汽受精河流域山體頂托，在精河山區(qū)流域形成一個(gè)強(qiáng)降水區(qū)。轉(zhuǎn)向哈拉吐魯克河山區(qū)流域的水汽，又在哈 拉吐魯克河山區(qū)流域形成一個(gè)強(qiáng)降水區(qū)。各河流控制點(diǎn)徑流模數(shù)分布狀況：徑流模數(shù)最大是哈拉吐魯克的45.1×104m3/km2。徑流模數(shù)第二是精河山口的 33.1×104m3/km2。徑流模數(shù)最小是沙爾托海的 8.34×104m3/km2。哈拉吐魯克河山區(qū)流域、精河山區(qū)流域是水資源最豐富的地區(qū)。

2.3 徑流的年內(nèi)變化

巴音薩依溝徑流補(bǔ)給受氣溫和降水的影響因素較大。從溫泉縣氣象站歷史觀測(cè)資料看，每年5-8月是該地區(qū)氣溫最高和降雨量最大的時(shí)期。巴音薩依溝徑流量在5-8月為豐水期。從現(xiàn)場(chǎng)初步察看，巴音薩依溝山體表面基本很少有沖蝕現(xiàn)象，說明巴音薩依溝暴雨洪水強(qiáng)度較弱，徑流量年內(nèi)變化過程相對(duì)平穩(wěn)。巴音薩依山體高，降水歷時(shí)長(zhǎng)，強(qiáng)度較弱；流域植被好，洪水歷時(shí)長(zhǎng)，過程平穩(wěn)。巴音薩依溝徑流量年際變化較小，年內(nèi)變化較大。主要是春季水量受積雪、氣溫及降水因素影響較大，部分年份春季灌溉用水不足。河流來水過程較鄰近河流的來水過程平穩(wěn)。巴音薩依溝徑流年內(nèi)分布特點(diǎn)如下：

(1)以降雨和低山區(qū)積雪補(bǔ)給為主的河流溫泉、沙爾托?？刂普炯娣e中低山區(qū)面積比重較大，低山區(qū)積雪融化較早，徑流量連續(xù)最大4 個(gè)月時(shí)間為 5-8月，徑流量占全年的 48.5%～51.2%。最大月為 6-7月，月徑流量占全年的 14.2%～17.1%。最小月為 2-4月徑流量占全年的 4.4%～5.8%。

(2)以降雨和高山區(qū)積雪補(bǔ)給為主的河流阿合奇、精河山口、哈拉魯克控制站集水面積中高山區(qū)面積比重較大，高山區(qū)積雪融化較晚，連續(xù)最大4個(gè)月時(shí)間為 6-9月，徑流量占全年的 73.5%～80.0%。最大月為7月，月徑流量占全年的 25.2%～36.4%。最小月為 2-3月，月徑流量占全年的 1.5%～1.9%。

2.4 徑流的年際變化

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察與調(diào)查，巴音薩依溝徑流量年際變化相對(duì)鄰近河流較小。主要原因是高山區(qū)降水量年際變化較小。巴音薩依溝山口以上集水面小，河道坡降大，流程短，淺層地下匯流快，深層地下水補(bǔ)給量小，沒有永久冰川，不能有效形成多年調(diào)節(jié)能力。不能過高估計(jì)巴音薩依溝徑流量年際變化的平穩(wěn)性。由此估計(jì)巴音薩依溝徑流量年際變化幅度與溫泉水文站徑流量年際變化幅度相近。

年際分布特點(diǎn)為：三面環(huán)山，山體相對(duì)平緩。中間谷地，谷地開闊。巴音薩依處河道為滲潛段，對(duì)徑流起調(diào)節(jié)作用，谷地開闊具有增大徑流量年際變化的作用。滲潛段具有減小徑流量年際變化的作用。兩者抵消，使溫泉水文站年徑流量年際變化保持在與阿合奇水文站，精河山口水文站同等水平。溫泉水文站Cv值為0.30。最大年徑流量為4.487×108m3，出現(xiàn)在1969 年。最小年徑流量為 2.709×108m3，出現(xiàn)在 1992 年。最豐與最枯比為 1.66。

3 年徑流量系列三性分析

由于巴音薩依溝無水文站及水管站，徑流資料處于空白狀態(tài)，本次年徑流量系列三性分析主要對(duì)參證站資料進(jìn)行分析。

3.1 資料可靠性分析

溫泉水文站實(shí)測(cè)資料：溫泉水文站控制了博爾塔拉河溫泉測(cè)驗(yàn)斷面的徑流量。流量測(cè)驗(yàn)方法為流速儀一點(diǎn)法。水文站資料來源水文數(shù)據(jù)庫，水文數(shù)據(jù)經(jīng)過嚴(yán)格審查，資料可靠性高。水管資料主要來源水管部門統(tǒng)計(jì)資料，資料較為可靠。主要用于年徑流系的還原，所占比例很小。

3.2 一致性分析

在年徑流系列還原計(jì)算后，用年降水深與年徑流量雙累積曲線分析檢驗(yàn)徑流系列的一致性。通過年降水深與年徑流深雙累積曲線趨勢(shì)分析，年降水深與年徑流深雙累積曲線呈直線狀，未有發(fā)生系統(tǒng)性偏離。溫泉水文站還原計(jì)算后的徑流系列呈顯一致性。一致性分析見圖 1。

圖1 溫泉水文站 1959-2016 年降水深與徑流量雙累積曲線

圖2 溫泉水文站年徑流量差積曲線

圖3 溫泉站年徑流模比系數(shù)累積平均曲線

3.3 代表性分析

3.3.1 年徑流模比系數(shù)差積曲線分析

年徑流模比系數(shù)差積曲線是反映年的際豐、枯變化過程。溫泉水文站1960-2016年年徑流量系列，點(diǎn)繪模比系數(shù)差積曲線圖分析，見圖2。

從圖中反映出，溫泉水文站年徑流存在明顯的周期變化，大致為：1960-1969年的豐水期，1970-1996年的枯水期，1997-2013年的豐水期三個(gè)階段，期間也包括了短暫的如1969-1974、1980-1986的平水期，說明溫泉水文站1960-2016年徑流量系列中包含了豐、平、枯變化的完整過程。

3.3.2 年徑流樣本均值收斂性分析

從溫泉水文站年徑流系列模比系數(shù)累積平均曲線圖3可見：從2016年倒推至1993年時(shí)，其模比系數(shù)均值趨于穩(wěn)定，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，變幅逐漸減小，均值趨于穩(wěn)定，可見系列均值有較好的代表性。

綜上所述，溫泉水文站1960-2016年57年天然年徑流系列均值穩(wěn)定，系列中包含了豐、平、枯水過程，均值趨于穩(wěn)定，系列代表性較好。

4 結(jié)語

巴音薩依溝位于新疆博爾塔拉蒙古自治州溫泉縣北部的阿拉套山南坡，是博爾塔拉河流域眾多支流中的一條支流。通過選擇合理流域參證站，在收集整理歷史水文資料的基礎(chǔ)上，對(duì)流域的徑流特性和徑流量系列的可靠性、一致性和代表性進(jìn)行研究，為后期進(jìn)行流域徑流計(jì)算奠定了基礎(chǔ)，對(duì)后期巴音薩依溝水資源開發(fā)利用具有重要意義。