新疆天山北坡山区流域水文特征分析

2014-02-20甘新远

水利规划与设计 2014年6期

甘新远

新疆天山北坡山区流域水文特征分析

甘新远

（新疆塔城水文水资源勘测局新疆塔城 833200）

新疆天山北坡的走向大致是东西走向，天山以北的气候受到其地形的影响较大，由于夏季会受到来自大西洋和北冰洋的海洋气流的影响，降水较之南疆更丰富，所以河流较分布较之南疆也更多，更复杂。处于北疆的河流比较典型重要的有奎屯河、乌鲁木齐河流以及玛纳斯河水河流域。本文将根据气象站近年来对这些典型水河流域所做的数据统计以及其河流发源进行探讨，分析新疆天山北坡山区流域的水文特征情况。

天山北坡水文特征流域分布

新疆作为我国面积最大的省份，地形地貌复杂，并且身居内陆，大部分都是属于典型的大陆性干旱气候，但是新疆却大量的向省外出口着各种特色丰富的水果以及各类坚果。农业的发展离不开水，到底是什么样的水文条件才能帮助新疆的同胞们产出如此棒的广受世人赞叹的农副产品。下文，就将根据分析新疆主要分布着河流的天山以北地区的河川径流变化情况，对天山以北这一区域的水文特征进行综合比较分析以及找出其大致变化规律。

1 河流形成因素解析

1.1受到地形雨的影响

虽然新疆深处我国西北内陆地区，受海洋气流影响小，太阳光照充足，属于典型的大陆性气候，但是其地形的复杂也为新疆带来了无限的发展可能。新疆以天山作为分界线，分为南疆和北疆，其主要的经济重心都在北疆，主要原因就是因为其分布着不少河流，汛期集中在夏季，为其农业以及其他事业的发展带来了许多契机与便利，并有着“沙漠绿洲”之称。这莫不归功于其地形的分布状况。天山以北地区的缺口，让天山以北会受到来自北冰洋以及大西洋海洋气流的影响，在天山北坡被阻拦，处于迎风坡，形成地形雨，并且集中在夏季，六月到八月是最多的时间。

1.2季节性冰雪融化的影响

春季，气温回升，冰雪开始融化，但是径流量较小，夏季，天山北坡又因受到海洋暖流的影响，加上其气候因素，气温更高，冰雪融化更快，雪线明显降低，河流的径流量在一年之中达到最大。

北疆的水资源年径流量的80%都是受到这两个因素的影响，而新疆的大部分人口以及财富都集中在这片绿洲上，因此，河流的流量直接影响着新疆的生活、生产以及经济的发展。但是，随着发展，气候在改变，水文特征压在近些年来有了很大的改变，本文将对上文所提到的三条河流流作为典型代表进行分析，目的在于科学了解这些地区流域的水文特征的变化规律。

2 流域水文情况

奎屯河流域主要起源在天山北欧的中段，大致流向是从东向西，并且有十多条小河沟分支，经过一些主要城市的灌溉区后最终在下游汇集注入到艾比胡，地势西低东高，北低南高，整体是向西北方向倾斜的，山区落差大，水流急，奎屯河的流域面积总共可以达到2.83万km2。

乌鲁木齐河流起源于天山北坡中段的一号冰川，源头海拔达到近4500m，大致流向是由南到北，最后个支流汇合后流向东道海子，横穿乌鲁木齐，最终使消失在新疆的一个沙漠之中，流域面积达到4684km2。

玛纳斯河流域起源于天山北坡中段，发源于多处高山，并有多条河流汇集而成最终是流向准噶尔盆地，流域面积达到两万多km2。详见表1：

表1 天山北坡典型流域的信息表

3 径流量的计算方法

3.1年内径流量的计算方法

如果计算每条河流在一年内的净流量变化，要使用的数据就是径流的集中时期集中程度，是对每个月的径流量进行实际的测量，来以此反映出一年当中最大的径流量出现的最集中时期以及集中程度。这种计算方法的关键就在于要把月径流量作为一个固定的向量看待，流量大小定位长度，流向出现的月份作为方向。方向就是要将一年的365d看做是一个360度的圆，每天大约所占的度数就是0.986度，将一月份的流量作为左边的零度，以后的每一个月都按照30度的一个等差度数递增，以此来作为每个月径流的向量方向，用向量的表示方式表示出每一个月的分向量，最终进行求和计算，求和之后的向量大小和河流平均径流量的比值就是河流的集中度，求和之后的向量的方向与一月零度向量之间的夹角就是河流流向的集中时期。

3.2年际径流量的变化规律计算

要进行对于河流的年际变化规律的计算，就需要找到其主要的特征变化值，即年径流量的变差系数和年际的极值比。年际的极值比就是许多年来最大的年径流量和最小的年径流量二者的比值，主要是为了表现年纪际的径流量变化幅度情况。年径流量的变差系数要分别取出径流量的时间样本，并统计在一定年限内径流量的差值、以及径流量的平均值和径流量的样本值。

3.3径流量变化趋势的分析方法

对径流量做变化趋势的分析最常用的方法就是距平分析法，就是通过分析观察距平的变化，判断其径流量的变化趋势和规律。

找到了计算各种径流量的方法，下面就对径流量的年际变化以及年内变化趋势规律做总结分析。

4 总结分析

4.1年内变化分析

4.1.1 季节变化分析

由于受到季节性的地形雨降水和季节性积雪融化的影响，夏季径流量几乎超过整个年径流量的60%，其次就是秋季时期，约占15%～20%。径流量最小值出现在冬季，约占5%左右。总的来看，天山以北的典型流域里面，年内的河流径流量分配严重不均，这个原因就是受到气候以及地形的影响，气温高时，冰雪融化多，河流径流量补给多，地形雨降雨量也丰富。因此，得出结论，径流量的年际变化在降雨丰富以及冰雪融化多的夏季和秋季大，春季和冬季小。

4.1.2 集中期和集中度的分析

由于典型流域的径流大小受到补给来源的影响，所以，在一年内的补给分配非常集中，通过对集中度的计算，表现出径流量在年内变化的不均分配情况，相应的，分配越不均匀，集中度也就越大，集中期也几乎可以表示出一年当中径流量最大的时间。见图1。

图1 天山北坡典型流域多年月平均流量变化曲线

4.2年际变化特征

4.2.1 径流长年累月来的变化特征

径流量的年际变差系数可以表示年净流量整体上的一个离散情况，差值越大，径流量的年际变化也就越大，这是非常不利于对水利的合理开发的，并且容易出现旱涝交替的情况，反之，差值越小，就利于对水利的开发和利用。而从总体上来看，天山的积雪融化一定会是每年都有的，迎风坡的降雨也是每年都会出现的，不管多少，因此，北疆典型流域的年际径流量的变化差值相对较小，有助于对水资源的利用。但是，随着全球气候变暖，冰川积雪对气温的变化是十分敏感的，雪线不断降低，积雪融化不断在增多，降雨也明显增多，整个新疆都出现气温升高的情况，因此，径流量增大，年际径流量的差值也就随着不断加大。

4.2.2 变化趋势

根据径流量的年内分配的情况来看，其不均匀主要是夏季径流量过大，主要集中期是在7月；年际变化特征上来看稳定，变化小，总体上来讲指逐年增多的，但是随着经济的发展，用水量也是不断增多的，对水资源的开发利用也是不断加强的，因此，要想了解典型流域内的水文特征，还需多加研究新疆多年来的气温变化、降水情况，以及经济发展的状况。见表2。