黄水沟河与清水河枯水期下游河道水量损失分析

冉新量，谢源源

(1. 新疆乌鲁木齐水文水资源勘测局，乌鲁木齐830000;2. 新疆水文水资源局，乌鲁木齐830000)

1 流域概况

黄水沟与清水河均发源于中天山南麓，位于新疆巴音郭楞蒙古自治州和静县、和硕县境内，属开都河流域，径流补给主要为大气降水补给、季节性积雪融水补给、冰川补给及地下水补给四种类型，枯水期径流组成主要是河道基流。河流自北向南进入焉耆盆地西北部，流经和静县、和硕县、焉耆回族自治县，尾闾博斯腾湖。

在黄水沟水文站以上24 km处，河流分为东、中、西3 条支流。中支乌拉斯台河发源于海拔最高4 477 m的冰达坂，河流由北向南至乌拉斯台村转向西南，沿途右岸布鲁斯台河，左岸哈龙沟、呼斯台河相继汇入，至巴仑台镇，右岸有发源于哈尔哈特达坂东侧的巴音郭勒河和发源于葛伦达坂的霍尔哈提郭勒河汇集而成的乃门乌苏河汇入;河流由此转向南流经14 km，左、右岸分别接纳了东支巴仑台郭勒河和西支流哈尔嘎特河，始称哈布其罕郭勒河，再流23.5 km至出山口，山口以上河长110 km。

清水河主要由三大支流汇集而成: 中支乌特艾肯河和东支那依特河均源于中天山哈衣都他乌冰川区域，最高海拔4 594 m，两支流在那依特村汇合后，下行3 km入克尔古提湖;西支依克尔克尔古提河源头位于海拔3 334 m的沙斯克达坂，河流自西向东，左岸沿途接纳依克尔乔鲁突沟、粗鲁布突沟和嘎哈提河等支流后转向东南; 流经10 km后汇入清水河。三大支流在克尔古提湖下游2.5 km 处汇合后，下行16 km至出山口克尔古提水文站。

清水河流域北高南低向西倾斜，海拔3 800 m以上区域，发育有冰川和永久积雪，冰川面积5.64 km2;海拔2 000 m ～3 800 m地带，河谷、阴坡生长有云杉、河柳、山杨等树种，阳坡生长着以禾本科、豆科、莎草科为主的山地草甸，是优良的天然牧场。海拔1 400 ～2 000 m低山带，山体岩石裸露，植被稀疏，多呈半荒漠景观。河流出山口后为前山丘陵～洪积、冲积扇～扇缘溢出带，为地表干旱、植被稀少的荒漠景观。

2 测验过程

两条河流上均设有国家基本水文站，黄水沟水文站自1956年设站至今，测站以上流域面积4 311 km2，河长110 km，多年平均径流量2.930 亿m3，11月至次年3月流量在8.49—2.08 m3/s，期间径流量占年径流量的20.3%。

黄水沟试验河断选在水文站到下游铁路桥区间河道长度8 km，测得上断面流量4.97 m3/s，下断面流量1.36m3/s，上下断面相对损失72.6%，流量损失较大。

清水河克尔古提水文站于1957年设立至今，测站以上流域面积1 016 km2，河长60.2 km，多年平均径流量1.222 亿m3，11月—次年3月流量在5.07 ～1.04 m3/s，期间径流量占年径流量的15.1%。试验河断选在水文站到下游渠首，区间河道长度5.9 km，测得上断面流量2.07 m3/s下断面流量0.60 m3/s，上下断面相对损失71.0%，流量损失较大。

试验期间使用自记水位计分别对黄水沟、清水河水文站断面处水位进行24 h不间断观测，黄水沟测流断面平均水深0.45 m，日内最大水深0.47 m，最小水深0.43 m，日变幅0.04 m;清水河测流断面平均水深0.23 m，日内最大水深0.24 m，最小水深0.22 m，日变幅0.02 m。黄水沟水文站断面实测水位日变幅较大是冬季受结冰影响所致。冬季河道径流量主要由基流组成，径流量变化不大，比较稳定。由多年资料分析得知枯水期流量变化较小，一日内基本没有变化，因此，在上下游两个断面之间，测一次流量，二者之差，就是两个断面之间的水量损失。

3 水量平衡模型

引输水系统是人类干扰天然水循环的方式之一，特别是对平原绿洲干旱区，由于是灌溉农业，大量的利用渠系引水灌溉，对天然水循环路径产生重要的影响。为此模型模拟任意时段内，任意一段天然河道的水量平衡关系可由图1 表示( 这里选定的河道是连续的，没有分支) 。

水平衡方程为:

式中: Wc为该段河道流出水量; Wr为进入该段河道的水量;P 为该河段水面降水量; EQ为该河段的水面蒸发量; Ws为该河段渗漏量; Wy为渠系引水量; p、EQ试验期为零，由于本流域用水主要为农业灌溉，试验期选在无引水期间，因此Wy 为零，那么上式简化为:

4 径流量单位长度沿程相对变率

黄水沟、清水河两条河自出山口经水文站断面后，进入山前冲洪积扇，再经过渠首不远后进入扩散段，河床为沙卵石组成。两河地形、地貌较为相似，两岸为戈壁台地几无植被，这种特殊的地形地貌决定了两条河由水文站出山口后其径流量是沿程衰减的。但年内分配中冬季沿程增加，汛期水量沿程损失相对减少。

河道流量资料表明，上下游流量多为不通过原点的经验线性关系，当下游流量为零时，截距表明满足河段最小损失量，其关系式为:

当截距b ＜0 时:

当Qc =0 时:

在河床质、地下水埋深、河床形状比较一致的条件下，各段的损失率相等，每公里的水量损失呈等比级数递减，那么公式为:

流量单位长度沿程相对变率计算公式:

式中: Qs 为上游断面流量，m3/s; Qc 为下游断面流量，m3/s;Ki 为流量单位长度沿程相对变率，‰; L 为上下游测验断面之间的距离，km; a、b 为常数。

将(3) 式代入(5) 式得:

由式(6)可以看出单位损失量与常数a、b 及上游来水量有关系，而常数与河床质、地下水埋深有关，对于同一条河段常数不变，进行计算时可忽略不计，得黃水沟、清水河流量单位长度沿程相对变率分别为0.15 m3/s·(1/km)、0.19 m3/s·(1/km)。

由多年资料分析知枯水期流量变化较小，一日内基本没有变化，因此由试验实测流量资料计算出上、下断面日径流量，计算结果为:

黄水沟日径流量单位长度沿程相对变率1.287×104m3/d·(1/km)

清水河日径流量单位长度沿程相对变率1.634 ×104m3/d·(1/km) 。

5 结 语

上述两条河虽是相邻流域，地形、地貌较一致，河床组成也相似，但是河道输水损失量主要与上游来水量、河道纵比降、长度、流速、河床及两岸的浸润补给条件等因素有关，计算时也没有考虑输水期间流量过程在传播中的变形，使得所计算两条河流日径流量单位长度沿程相对变率虽然相近但仍有差异。

通过对上述两河流日径流量单位长度沿程相对变率分析，对天山南麓中段山溪性河流出山口后流量沿程损失有了粗略的定量估算，由此也可对新疆其他相似的中小河流枯水期水量沿程损失的计算提供依据，进而为这些河流水资源配置及生态需水研究提供参考依据。

［1］邓先俊.陆地水文学［M］.北京:中国水利水电出版社.1991.

［2］陆中央.应用水文学方法推求河道渗漏补给量［J］.水文地质工程地质，1985(06) :37－39.