雅鲁藏布江中游径流还原计算方法探析

2010-02-24夏传清马顺刚

东北水利水电 2010年12期

夏传清，马顺刚

（中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都 610072）

0 引言

影响径流形成的因素主要是气候因素（降水、蒸发、气温等）和下垫面条件（土壤、植被、地质等）。随着人类活动的不断深入，水文测验断面所测的径流资料，在数量和时程分配上不能代表河流的天然状况，人类活动破坏了资料的一致性和代表性，必须将测验断面的实测径流还原为天然河川径流量。

人类活动对河川径流的影响主要表现在：一是随着经济和社会的发展，河道外引用消耗的水量不断增加，直接造成河川径流量的减小；二是由于工农业生产、基础设施建设和生态环境建设改变了流域的下垫面条件，造成流域产流、汇流的变化，进而导致河川径流量的改变。进行径流还原时，应根据流域的具体情况予以分析论证。

1 地理概况

雅鲁藏布江发源于喜马拉雅山中段北麓海拔高程为5 590 m的杰马央宗冰川，自河源大体由西向东流，至里孜为上游段、至米林县派乡为中游段、派乡以下为下游段，河流折向北东，纳支流帕隆藏布后又急转南流，经我国的巴昔卡进入印度。

雅鲁藏布江干流中游及其支流年楚河、拉萨河中下游河谷地区（惯称“一江两河地区”）河谷地势开阔平坦、土地肥沃、气候温和，是西藏自治区的主要粮食产区，也是主要的居民聚居区，其农田面积占全自治区农田总面积的60%左右，人口占自治区总人口的1/3左右。长久以来，当地居民利用便利的灌溉条件，就近引水对农田、林草地进行灌溉。由于土壤类型为洪积物沙土，颗粒较粗、堆积较厚、入渗能力较强、保湿能力较弱，且灌溉方式粗放，农业水资源利用效率较低，灌溉耗水量较大。

鉴于雅鲁藏布江中游地区各水文站（干流拉孜、奴各沙、羊村水文站及支流控制站日喀则、拉萨水文站）实测径流资料与河段天然径流资料有较大差异，应分别对其进行还原计算。

2 还原计算方法初选

目前常用的还原计算方法有：分项调查法、降雨径流相关法、蒸发差值法、水文模拟法、经验公式法、径流双累积法等。但由于人类活动对天然径流的影响较复杂，各种方法均存在一定的局限性，径流还原依然存在较大困难。

雅鲁藏布江中游地区开发程度不高、人口密度较小，蓄水、跨流域引水工程对径流的影响极小。随着经济的发展，城市规模虽有所增加，但不足以引起雅鲁藏布江水文特性发生较大变化，故径流还原仅考虑河道外日益增加的消耗水量，对下垫面条件变化造成流域产流、汇流的变化，进而导致河川径流量的改变予以忽略。

由于历史、地理和交通等方面的原因，该地区长期以农牧业为主，经济基础薄弱，工业用水及城镇居民人畜饮水有随之增加的趋势，但绝对量仍相对较少，故径流还原计算仅考虑农田、林草地灌溉耗水量。

在灌溉水量还原的过程中，确定灌溉定额十分关键，受气候、土壤、水资源供需状况、管理水平、灌溉工程、耕作制度、灌溉制度和灌水技术、种植结构等多种因素交叉影响,灌溉用水定额变化幅度较大。目前西藏地区有关各灌区引水、输水的实测资料较少，再加上各灌区灌溉水平较低、灌溉制度极不完善，各灌区基本上处于漫灌的方式。因此，在这种情况下无法采用各作物灌溉面积、灌溉制度计算其相应的还原水量。

1986—1989年年间，对年楚河流域马郎、少岗二站以下至江孜站区间的未经江孜控制断面的数条引水渠水量进行每月不定期巡测；1988年对江孜－日喀则站区间未经日喀则控制断面的数条引水渠水量进行每月不定期巡测。积累了一定的实测资料，且年楚河流域水文、雨量站点总体布局相对合理，资料的代表性较高，为率定该地区灌溉相关系数奠定了基础。

基于径流还原计算的基本理论，根据雅鲁藏布江流域资料条件，结合工农业生产具体情况，拟选择年楚河流域作为典型区，根据该区的灌区分布、灌溉面积及以往在该区域数条引水渠的不定期巡测资料，分别率定出耗水定额。并依据历年各水文站以上地区灌溉面积统计资料，计算还原水量，按典型区灌溉制度进行年内分配。

3 灌溉定额确定

拟选的年楚河位于雅鲁藏布中游的右岸，发源于喜马拉雅山脉的中段北麓的雪山，涅如藏布为其主源，流域呈南北向，在日喀则下游约4 km处汇入雅鲁藏布江。流域自1951年开始水文观测，其中主源涅如藏布上设有马郎水文站、冲巴涌曲设有少岗水文站、干流从上游到下游分别设有康马、江孜、日喀则水文站。流域内江孜、日喀则气象站观测降水、蒸发等资料，康马、龙马雨量站观测降水。且具有1986—1989年对马郎、少岗二站—江孜站区间的未经江孜控制断面的数条引水渠的出水量巡测资料；1989—1991年对冲巴涌水库下游康马县萨马达乡的小区域灌溉用水量巡测资料。

根据该地区灌溉特点，将灌溉土地概化为耕地、林草地两种类型，利用马郎、少岗－江孜区间和康马县萨马达乡的小区间灌区的水文巡测成果及水文、雨量站实测资料，分析率定耗水定额。

3.1 马郎、少岗－江孜区间灌溉耗水量

马郎、少岗－江孜区间较大渠系有车仁、幸福、帕归等，多建于自20世纪50—60年代，灌溉面积0.267万余hm2。1986—1989年间，对马郎、少岗站－江孜站区间的未经江孜控制断面的数条引水渠的出水量进行每月不定期巡测，根据时段水量平衡方程：

式中：W灌溉——灌溉耗水量；W马郎——马郎水文站实测径流量；W少岗——少岗水文站实测径流量；W江孜——江孜水文站实测径流量；W区入——马郎、少岗站～江孜区间入流量；W渠系引水——未经江孜水文站断面的渠系引水量。

根据实测资料计算各断面多年平均径流量，区间入流量根据降水量资料采用降雨径流关系法计算，由此计算江孜－马郎、少岗区间损失量，即灌溉耗水量，记为W灌溉1。

3.2 康马县萨马达乡灌区灌溉耗水量

康马县萨马达乡灌区灌溉面积0.07万余hm2。1989－1991年，对灌溉引水渠入口、出口流量进行每月不定期巡测，根据时段水量平衡方程：

式中：W灌溉——入口至出口间的灌溉耗水量；W上入——引水渠进口入流量；W区入——进水口与出水口区间入流量；W下出——引水渠出口径流量。

据实测资料计算各断面多年平均径流量，区间入流量根据降水量资料采用降雨径流关系法计算，由此计算区间损失量，即灌溉耗水量，记为W灌溉2。

3.3 灌溉定额估算

各地区耕地面积、林草地面积可根据相关统计资料查算，马郎、少岗站～江孜站区间历年平均耕地面积记为α1、林草地面积β1；康马县萨马达乡灌区历年平均耕地面积记为α2、林草地面积β2。利用上述水文巡测与分析计算成果，设耕地灌溉定额为X，林草地灌溉定额为Y。可建立如下方程组：

代入数据解得耕地年耗水量15 270 m3/hm2；草场年耗水量12 630 m3/hm2。由于年楚河流域处于雅鲁藏布江中游偏上地区，降水量相对较少，灌溉耗水量偏大，经分析，且利于还原计算方便，耕地年灌溉定额采用15 000 m3/hm2，草场灌溉定额采用12 000 m3/hm2。

4 各水文站年还原水量计算

考虑到雅鲁藏布江干流中游、拉萨河流域广大地区的农田和林草地的土壤的颗粒组成、堆积厚度、入渗能力、保湿能力以及该地区主要农作物组成等特性与年楚河流域的基本接近。因此，依据地方年鉴刊印的历年各灌区的灌溉面积分别计算出各渠系的耗水量，继而可推得各水文站以上的还原水量。雅鲁藏布江干、支流水文站日喀则、拉孜、奴各沙、拉萨、羊村平均还原水量分别为 11.9，9.92，32，5，7.29，5.42 m3/s。

5 还原计算成果合理性分析

雅鲁藏布江径流还原计算基于径流还原计算的基本方法，经分析，由于该地区工业及生活用水量相对较小，无大型的蓄、引水工程，需还原水量仅河道外灌溉耗水量。

需进行还原计算的雅鲁藏布江中游地区幅员辽阔，相关实测灌溉参数匮乏，囿于特殊的自然地理环境，该地区的农作物种类相对单一，耕作制度趋同，为选择典型区率定灌溉定额、并根据耕地、林草地灌溉面积计算还原量奠定了条件。年楚河流域是自治区主要的粮食产区之一，且雨量、水文站点分布合理，积累有一定的实测资料，选择年楚河流域作为典型区率定相关参数是合理的。

根据年楚河流域实测资料率定的灌溉定额，经与国内同处干旱地区的西北地区的参数进行比较，西北地区冬小麦中等干旱年的净灌溉定额为3 000～4 500 m3/hm2；还原地区的冬小麦播种面积比较广泛，可作为代表性作物，该区水利工程设计标准较低，90%的土渠未作防渗处理，渗漏严重，且均采用大水漫灌的方式，灌溉用水率仅0.2～0.3，按西北地区中等干旱年代表性作为的净灌溉定额计，则还原地区毛灌溉定额为1 500 m3/hm2左右，与率定的耕地灌溉定额相当。由于该区土壤颗粒较粗，蒸发量较大，回归水量较少，此毛灌溉定额可视为单位面积灌溉耗水量。

还原计算依据的耕地、林草地灌溉面积均依据各地区统计资料，具有相当的准确性，故根据此方法计算的雅鲁藏布江各水文站断面还原水量具有较好的精度，计算方法和成果基本合理。