淺談巴音溝河2004年至2013徑流變化的影響因素

（石河子巴音溝河流域管理處，石河子市，832000） 馬紅剛

1 水文地質概況

1.1 徑流

巴音溝河流域位于新疆天山北坡中段，準噶爾盆地南緣，東與金溝河相鄰，西與奎屯河接壤，南抵依連哈比爾尕山脈的冰峰雪嶺，北達古爾班通古特沙漠(其地理位置為東經84°45'～85°27'北緯43°29'～44°58'，河流水網發育，成樹狀水系。發源于烏蘇縣境內，由卡哈爾阿特，阿冬薩拉，哈爾莫仁，阿勒泰沙拉，依克馬斯吐（喇嘛廟水文站觀測的俗稱大河方向）及東測沙灣縣境內的巴依什果勒，烏拉斯臺（俗稱小河方向）等七條主要支流在二道溝匯集成一條主流而成，自西南流向東北，全長160km，巴音溝河流域集水面積為1 579km2，，森林覆蓋面積51km2，最大年徑流量為4.33 億m3，最小年徑流量2.22億m3，平均年徑流量3.38億m3[1]。

1.2 徑流特性

年徑流量分配，春季（3～5月）0.19億m3，占全年的6.55%，夏 季（6～8 月）2.28 億m3，占 全 年 的，72.19%，秋季（9～11 月）0.52 億m3，占全年的16.7%，冬季（11～2月）0.14億m3，占全年的4.57%，其徑流以冰川雪源消融補給為主，降雨補給次之。

1.3 泥沙

由于巴音溝河地處在天山北坡降雨最高點中心附近，所以巴音溝河連續21年輸沙模數平均值達到1 060t/km2，是天山北坡徑流懸移質泥沙輸出模數的高值中心，年均輸沙量167(104t)，巴音溝河平均泥沙含量高達5.67kg/m3，在北疆河流平均泥沙含量1.1kg/m3以下，巴音溝河多年平均推移質占懸移質總量14.6%，由于降雨大，植被覆蓋少，巴音溝河是新疆天山北坡泥沙含量最高的河流[2]。

1.4 地貌地質情況

總體地勢由東南向西北傾斜，山脈和山問凹地相間分布，地形波狀起伏。南部高中山區分布于喇嘛廟以南，高程1 500m以上，為強烈的構造剝蝕區。該區基巖裸露，河流深切；中部山間盆地，主要分布于喇嘛廟與黑山頭之間，地勢平坦，高程960～1 500m，盆地輪廓呈菱形，長軸方向與河流流向一致，短軸方向與山脈走向一致；低山丘陵主要分布于出山口一帶，高程780～1 200m，為天山山區與準噶爾盆地的過渡地帶；北部山前傾斜平原區分布于低山丘陵區北面，為南高北低略具傾斜的沖洪積平原，高程在780m以下。巴音溝河山前傾斜平原為松散的第四紀沉積物，沉積物質顆粒較大，結構松散，膠合較差，有很強的透水性。

1.5 水文資料

巴音溝河流域管理處設立。渠首站設有水文觀測組，負責觀測巴音溝河水量觀測，氣溫，降雨，蒸發，降水觀測，由于喇嘛廟水文站設立在黑山頭上游，屬于重要支流，所以喇嘛廟水文站的水量觀測不能代表所有巴音溝河水量觀測，所以在此主要使用渠首站資料。

表1 2004～2013巴音溝河水文資料匯總表

表2 巴音溝河年月降水量統計表

表3 巴音溝河年蒸發量統計表

2 2004至2013年年徑流量

2.1 2004至2013年巴音溝河水文資料（詳見表1）

2.1.1 2004 年至2013 年，年徑流量最大的是2007年為4.32億m3，年徑流量最小的是2009年為2.28億m3，最大年徑流比最小年徑流量多2.04 億，說明巴音溝河年際變化極度不均。

2.1.2 2004 年至2008 年年徑流量平均為3.58 億m3，2009 年至2013 年徑流量平均為3.09 億m3，前五年比后五年平均年徑流量多近0.5 億m3，產生這樣變化的主要原因是由于前五年有2007 年豐水年的存在，而后五年有2009 年2013 年兩個枯水年的存在。

2.1.3 2004 年至2008 年灌區引進水量平均為2.5 876 億m3、引進率平均為73%，2009 年至2013 年灌區引進水量平均為1.8 516 億m3、引進率平均為62%，產生這樣變化的原因，a、雖然灌區的灌溉面積近五年比前五年要多，但是由于安集海灌區灌溉方式發生了改變，由原來的溝灌改為現在的滴灌和地下水滴灌，很大程度上減少了引進水量。b、引水樞紐管理單位改變了管理方式，由原來汛期工程管理服從用水管理的原則，改為汛期用水管理服從工程管理的原則，從工程安全的角度，增加排沙次數，保證渠道引清水。c、由于下游有水庫，排沙水最終進入水庫，雖然渠首引進量減小，但是下游安集海水庫依然可以將回收利用。

2.2 洪水期與非洪水期徑流量占全年徑流量比值

2.2.1 2004 年至2013 年，巴音溝河豐水年平水年6、7、8 三個月汛期徑流量占全年徑流量的比值在75%左右1%，枯水年非汛期徑流量占全年徑流量的比值基本上在70%。

2.2.2 通過這樣的分析總結在汛期過后可以對對全年的總徑流量進行反推，對全年徑流量可以進行有個預判，對后期的引蓄配排等各項管理工作提供了理論依據。

3 地表徑流量與氣象因素的關系

3.1 河流與氣溫、降雨量和蒸發的一般性關系

喇嘛廟水文站海拔3 311m，渠首樞紐站海拔899m，可以看出巴音溝河有著新疆河流明顯的隨著山區高程升高，氣溫降低，蒸發減少，降水增加的特征。

3.2 河流年徑流量與汛期降雨的關系（見表3）

上述資料可以看出，2007年渠首樞紐站汛期降水169.8mm，為10年最高值，對應的年徑流第一高值4.32 億，2011 年第二高值146.38mm，對應的年徑流第二高值3.59 億，渠首樞紐站2009 年汛期降水42.3mm，為10 年最低值，對應的年徑流第一低值2.28 億，說明降雨量是影響巴音溝河的最關鍵因素。

表3 河流年徑流量與汛期降雨

3.3 河流年徑流量與日最低氣溫的關系

2009 年汛期降雨量為10 年最低，降雨對年徑流的影響最小，同時也是研究氣溫特別是最低氣溫對年徑流的影響。由于發現了最低氣溫變化最敏感，為了便于分析比較采用2009 年6 月1 日至2009年9月1日的最低氣溫的2.5倍線和日平均流量，日最高流量的堆積折線圖進行比較。（詳見圖1）

圖1 汛期流量對比圖

（1）最低氣溫對日平均流量和日最高流量的影響較大，日平均流量和日最高流量曲線幾乎同步而流量變化稍滯后于最低氣溫的變化。

（2）渠首站水文觀測組發現日最低氣溫對當日大河來水量的影響較大，連續3 天最低氣溫超過17.5°后，大河會漲水，高溫持續時間越長，漲水越多[4]。

綜上說述，排除大范圍連續降雨因素干擾最低氣溫對日平均流量和日最高流量最為明顯，所以說”敏感”最低氣溫是影響冰川融雪型洪水的最重要的一個重要因素。

4 短時間降雨與洪峰關系

根據10年巴音溝渠首運行管理經驗，降雨對汛期日流量，最大流量影響比較復雜。

從表4 可以看出短時間降雨對巴音溝影響較小，因為巴音溝河河岸植被覆蓋差，以松散的卵礫石為主，導致要想形成山體徑流必須將河岸的土層水分飽和才能形成徑流。短時間的一次降雨或強降雨對徑流影響很小，河岸的土層飽和后，再發生降雨或者強降雨才會形成突發的洪水，洪水形成較苛刻。這與其他地區其他土質的河流存在明顯的不同。

表4 實際運行中降雨與洪水關系圖

需要重點防范長時間大范圍的降雨，黑山頭以上河道長約100km，洪水從冰川到達出山口，從河源到出山口，洪水需要行走12h 左右。根據經過多年經驗渠首上游二道溝預報點距離黑山頭20km，洪水行走時間為2個半小時，在上游設置預報點可以提前預警處置對巴音溝有較大破壞的洪水。從上表中可以看出短時間降水可能導致流量的增加也可能導致流量的減少。

5 結論

5.1 巴音溝河徑流年內分配極不均勻，集中程度高；徑流年際變化較?。话鸵魷虾恿髁渴且员┤谒陀晁a給的混合型河流，年最大徑流出現在6月中旬至8 月下旬之間；巴音溝河的這些特征非常有利于徑流資源的利用[5]。

5.2 巴音溝河年徑流最關鍵的影響因素是降水，其次是氣溫。

5.3 巴音溝河在排出降水干擾外，在日最低氣溫是影響日平均流量和最高流量的一個“敏感”因素。

5.4 巴音溝河短時間降雨對日平均流量和最高流量影響較為復雜。

作為上游渠首管理部門應當除了了解必要的氣象變化，工程情況外，水管運行管理單位還應當掌握第一手的基礎水文資料，對于徑流趨勢預測，洪水趨勢判斷，總徑流量估算都有很重要的作用，并通過分析水文資料，得出一些規律和經驗，便于更好地做好防洪和引水工作。