和田河河道损失分析浅谈
2014-08-11古力尼沙阿不都热合曼帕米尔买买提明
古力尼沙·阿不都热合曼 帕米尔·买买提明
(塔里木河流域和田管理局,新疆 和田 848000)
和田河河道损失分析浅谈
古力尼沙·阿不都热合曼 帕米尔·买买提明
(塔里木河流域和田管理局,新疆 和田 848000)
本文以塔里木河流域河损分析工作为契机,通过2006年以来资料的分析计算,初步得出和田河不同来水情况下河道损失规律,进而科学指导和田河流域水量统一调度管理工作。
和田河;河道;损失
水是生命之源、生产之要、生态之基。塔里木河是我国最长的内陆河,是新疆南部近千万人民赖以生存的母亲河,也是新疆一条特殊的生态廊道。长期以来,由于人类活动加剧,过度开垦和粗放型水资源的开发利用等,造成胡杨林、自然林草地和湖泊湿地等大面积衰退,干流下游大西海子以下河道断流。土地沙漠化、盐碱化加剧了脆弱的生态环境恶化态势。为此塔里木河流域生态环境问题得到了国家的高度重视。2001年6月,国务院批复了总投资107.39亿元的《塔里木河流域近期综合治理规划报告》,在塔里木河流域范围内实施渠道防渗改造、平原水库节水改造、建设山区控制性水利枢纽、高效节水技术设施建设、流域水资源统一调度管理等工程与非工程措施紧密结合的九大类项目。以流域生态系统建设和保护为根本,以水资源合理配置为核心,源流与干流统筹考虑,生态建设与经济发展相协调,科学安排生活、生产和生态用水,促进了流域经济发展,使塔里木河流域的生态环境得到初步改善,取得了社会、政治、经济和生态效益等方面的初步成果。
塔里木河流域在近期综合治理工程建设同步从2002年开始实施了限额用水和水量统一调度管理工作。此项工作的开展,有效地减少了流域水资源的浪费,提高了水资源的利用率,也提高了流域各族人民的节水意识。特别是,源流流域机构上收塔管局直接管理以来,流域管理工作明显加强。但是由于各源流管理机构历来职能主要是对灌区内引退水口用水计量核算管理。目前塔河流域管理单位要从灌区内众多的引退水口用水计量核算管理,尽快转变到以从大河引退水口的引退水计量核算及河道各断面水量管理为主的流域管理上来。为此,为科学做好和田河流域水量调度管理工作,科学安排生活、生产、生态用水,开展和田河河道损失分析工作显得较为重要。
河损是一条河流水量的重要组成部分,又是无法实测的水量。开展河道损失分析工作,弄清流域山区来水的去向,明晰和田河水量损失的变化规律,查明不同时段河道各区段水量的去向、数量及其变化规律。该水量在宏观上虽有一定的规律性,但影响因素很多,变化极其复杂。无疑该水量在一条河流的水量合理配置和科学调度中,起着举足轻重的作用。是加强内部管理,分河段落实用水和下泄水量责任的一项基础性工作,是提升水量调度水平的重要途径。为流域河道管理提供决策依据。为流域实施最严格的水资源管理制度提供技术支撑。开展此项工作非常必要。
一、和田河流域基本概况
和田河流域位于新疆南部,塔里木盆地西部,流域上游为崇山峻岭,终年积雪,下游为广阔的戈壁沙漠,流域绝大部分呈荒漠景观。流域东邻克里雅河流域,南以喀拉昆仑山及昆仑山与克什米尔和我国西藏为界,西与叶尔羌河流域接壤,北边塔里木盆地南部边缘。和田河是目前唯一穿越塔克拉玛干沙漠的河流,是南北贯通的绿色走廊,是目前塔里木盆地三条(塔河干流、叶尔羌河中下游、和田河中下游)绿色走廊中保存最好的一条自然生态体系。
流域包括的行政区域为:和田县、墨玉县、洛浦县及和田市全部,皮山县和策勒县各一小部分,农十四师47团和224团;阿克苏行政区的阿瓦提县一部分。据2012年统计数据,和田河流域人口141.15万人、流域总面积48870km2、灌溉面积380.65万亩、耕地面积185.32万亩、国内生产总值104.34亿元。
和田河源流由东支玉龙喀什河和西支喀拉喀什河组成,两河在阔什拉什附近汇合,自汇合口至肖塔段319公里河段为和田河干流,和田河多年平均径流量43.67亿m3,支流玉龙喀什河同古孜洛克站多年平均径流量为22.19亿m3,喀拉喀什河乌鲁瓦提站多年平均径流量为21.48亿m3,干流末端肖塔站多年平均径流量为9.57亿m3。
根据新疆综勘院采用均衡法计算,在最不利的条件下,和田河灌区地下水年总补给量为14.92亿m3。可开采量取总补给量的60%,为8.95亿m3。
二、和田河河道情况
和田河分为二支,东支为玉龙喀什河(简称玉河),西支为喀拉喀什河(简称喀河)。喀河全长808km,玉河全长513km,两河汇合口(阔什拉什)至和田河入塔里木河处(肖塔)的干流长319km,从玉河河源算起的和田河全长832km,近代和田河河道变迁的主要标志是,老和田河改道西移开成新和田河。老和田河是60-70年前的和田河帮道,以后主流向西推移,冲开一口,穿过半固定沙丘,才形成现西边新和田河的位置。由于新和田河形成较晚,因此和田河河道近期无大的改变。
三、河道引退水渠系情况
根据实地调查,和田河共有41个引水口,没有排、退水口。在和田河两支流均有人工引水口分布,两支流的人工引水口主要集中在两河支流渠首以下的灌区内,在玉河、喀河两岸均有分布。由于近十年流域内限额用水、以水定地、以供定需工作的严格执行和水量调度工作的进一步强化有些引水口趋于废弃,因此和田河引水口近期无变化。
四、河道来水与下泄塔河情况
(一)历年山区来水与下泄塔河干流水量趋势分析
和田河的来水是指喀拉喀什河的乌鲁瓦提出库和玉龙喀什河的同古孜洛克站的来水量。
两河来水量由1962~2012年径流量系列表明:和田两河来水有逐渐增加的趋势。肖塔下泄水量基本呈现平稳,不存在与两河来水有逐渐增加的相应趋势。这可能是由于上游灌区灌溉面积增加而引水增加的原因所致。见表4-1、图4-1。
表4-1 1962-2012和田两河来水和肖塔下泄水量表(单位:亿m3)
图4-1 1962-2012年和田河来水年径流量及肖塔下泄水量趋势图
根据2006~2012年7年的水文资料,出山口两水文站(乌鲁瓦提出库、同孜洛克)的年径流量统计特征如表4-1。
表4-2 和田河出山口水文站(2006-2012年)年径流量统计特征(径流量:亿m3)
总体上,和田河山区来水多年变化相对较为平稳,年径流量最大与最小的比值为1.656~2.098。
表4-3 和田河2006年-2012年山区来水情况统计表(单位:亿m3)
(二)2000至2012年来水与下泄塔河干流实际与目标水量对比分析
由《塔里木河工程与非工程措施五年实施方案》、《和田河流域节水改造工程五年实施方案》,对和田河不同量级下规划目标来水量与各断面实际来水量进行对比。
从和田河两河来水和实际下泄与目标下泄过程线可以看出,两河渠首2006年实际下泄水量比目标值差3.24亿m3,而到2012年实际下泄水量比目标值只差1.01亿m3,两河渠首下泄水量在逐步向目标值逼近(见图4-2),这就说明和田河流域近期综合治理及水量统一调度实施十一年来,在水资源的合理配置以及有效利用方面,取得了初步成效。
肖塔2000年实际下泄水量比目标值差3.02亿m3,2006年实际下泄水量比目标值差3.18亿m3,而到2012年实际下泄水量比目标值差3.18亿m3,肖塔下泄水量与目标值变化不大,基本保持平稳态势。这说明虽然两河来水和两河渠首下泄水量在增加的趋势,但是肖塔下泄水量保持平稳趋势,两河渠首以下有可能存在跑水和引水资料偏小的问题。
图4-2 和田两河来水及实际下泄与目标下泄水量过程线
五、河段划分
和田河源流由东支玉龙喀什河和西支喀拉喀什河组成,两河在阔什拉什附近汇合。本次和田河河道损失分析将和田河全河(即:和田河上游乌鲁瓦提出库+同古孜洛克水文站-肖塔)一个河段来分析计算,此河段全长594公里。
六、河损规律分析
(一)不同年段平均河损分析
和田河因资料不全,本次河损分析计算是从2006年开始,计算结果由2006年至2012年。经计算,2006年至2012年和田河全河(乌鲁瓦提+同古孜洛克至肖塔)七年平均来水量为50.61亿m3,河损量为16.37亿m3,河损率为32.2%,单位河长河损量为0.028亿m3/公里。河损最大值为22.81亿m3,出现在2010年,河损最小值为8.56亿m3,出现在2009年。五年平均年河损为17.38亿m3,河道损失率为33.8%,单位河长损失量0.029亿m3/公里;三年平均年河损为20.31亿m3,河道损失率为34.9%,单位河长损失量0.034亿m3/公里。二年平均年河损为19.07亿m3,河道损失率为35.1%,单位河长损失量0.032亿m3/公里。(见表6-1)。
表6-1 和田河2006年-2012年河道损失量统计表(单位:亿m3)
(二)和田河全河段多年平均年内分配
和田河全河2006-2012年七年平均来水量为50.61亿m3、河道损失量为16.37亿m3、河损率为32.2%、单位河长损失量0.028亿m3/km。1-4月和田河全河七年平均来水量为4.63亿m3、河道损失量为0.99亿m3、河损率为21%、单位河长损失量为0.002亿m3/km;5-9月和田河全河七年平均来水量为42.214亿m3、河道损失量为14.24亿m3、河损率为33.7%、单位河长损失量为0.024亿m3/km;10-12月和田河全河七年平均来水量为3.76亿m3、河损量为1.139亿m3、河损率30.3%、单位河长损失量0.002亿m3/km。5-9月为汛期来水量占到全年来水量的83.41%,此时段的河损量占到全年河损量的86.97%;1-4月的来水量占全年来水量的9.16%,河损量占到全年的6.07%;10-12月的来水量占全年来水量的7.43%,河损量占到全年的6.96%。由以上结果显而易见,来水量增大,河损量也随着来水量的增大而明显增加。
和田河乌鲁瓦提及同古孜洛克-肖塔河段七年平均月河损三要素统计(见表6-2),七年平均逐月河损过程、河损量与上断面来水量相关关系,以及肖塔断面下泄水量与乌鲁瓦提及同古孜洛克来水量相关关系见图6-1。可以看出,整个和田河上下断面来水、来水与河损间的相关性较好,量值比较同步。表中反映出河损最大值出现在7月为7.223亿m3,占全年河损总量的36.1%;河损最小值出现在2月,仅占全年河损的0.01%。这主要是因为和田河7月来水最大,河损也相应最大,2月河道来水小,经过汛期过水后河道渗漏等损失变小,甚至汛期后的漫溢水也逐渐回归,所以此段河损最小,这也符合和田河来水大河损大、来水小河损小的基本规律。
表6-2 全河(同+乌)至肖塔河段多年平均月河损三要素年内分配
图6-1 和田河全河段多年平均月来水与河损过程线
对和田河各河段七年平均(2006~2012年)河损量、单位河长河损量、河损率分三个时段,即1~4月、5~9月和10~12月三个时段进行统计(表6-3)。从表中可以看出,河损量和单位河长损失量最大的时段均发生在每年的5~9月,基本与和田河的丰水期相重合。
表6-3和田河多年平均时段河损三要素(单位:亿m3)
河段河损三要素1~4月5~9月10~12月同+乌-肖塔同+乌4.6342.213.76河损量0.9815.353.66河损率21.4%36.37%90.05%河损/km00.030.01肖塔断面09.700
对和田河2006~2012年来水量以及乌鲁瓦提、同古孜洛克-肖塔河段河损三要素进行统计,并将和田河来水量与该河段河损量及下断面来水量建立相关关系。通过图表可以找出以下基本规律:
1.和田河乌鲁瓦提、同古孜洛克至肖塔断面来水量之间呈正相关,R2=0.9556,可认为上游来水量的减少是引起下游断面来水量减少的主要原因。
2.和田河乌鲁瓦提、同古孜洛克至肖塔间上断面来水量与河道损耗量呈明显的正相关,R2=0.8715,表明断面来水越大,河损越大。
3.和田河从上至下各河段河道损耗量在各时段的变化趋势可以看出,上游用水在地理位置上具有优势,而中游间歇性断流,下游长期断流,影响了河损量的分布。从另一方面也印证了来水小河损小这一普遍规律。
4.和田河河损量和单位河长损失量均随和田河来水量增大呈增加趋势。
总之,从整个和田河总体情况来看,和田河乌鲁瓦提、同古孜洛克至肖塔各河段多年平均(2006~2012年)三要素基本规律为:
1.一般来说,断面来水量大,河损相应变大,断面来水量少,河损也相应减少。河损量与河损率大小主要受断面来水影响,其次与区间引水量大小密切相关。
2.河段长,河损大,河段短,河损小。
3.封堵河道跑水口和部分引水口并实施严格管理的河段损耗小。
七、和田河历年河损的特点及原因分析
(一)两河来水(同古孜洛克+乌鲁瓦提出库)至肖塔河段
1.过程线及相关图分析
全河(同+乌)至肖塔河段河长594公里,七年平均年河道损失量为16.37亿m3,占上断面来水量的32.2%,单位河长损失量为0.028亿m3/公里,河损偏大。加大此河段的管理力度,还能一定程度上可以减少此河段河损。
和田河全河(同+乌)至肖塔河段水量过程线可以看出,河损与上断面来水成线性相关,相关系数R2=0.8715。下断面与上断面来水存在较好的响应关系。但2006年河损偏小,为13.389亿m3,主要原因是2006年玉河渠首水文站、喀河渠首水文站处于建设阶段,两河渠首引水资料可能存在问题,因此在建立河损与来水相关关系时,将2006年点子舍去。见表7-1、图7-1、图7-2、图7-3。
图7-1 两河来水到肖塔水量过程线
图7-2 两河来水到肖塔河损相关图
图7-3 两河来水与肖塔水量相关图
表7-1 和田河全河至肖塔河段多年来水与河损分析表(单位:亿m3)
2.各量级来水量及相应河损分析计算
和田河两河来水至肖塔河段来水量根据最大最小值划分为4个量级,量级(P)分别是:P<39亿m3、39亿m3≤P<46亿m3、46亿m3≤P<54亿m3、P≥54亿m3。该段河损与上断面来水有相关性,所以河损是采用相关关系公式计算。
3.各量级范围的典型年确定
根据上下断面水量相关图,选择最接近相关线的来水年份为典型。
表7-2 同+乌至肖塔河段来水量级划分计算表(单位:亿m3)
表7-3 同+乌至肖塔河段典型年(单位:亿m3)
表7-4 同+乌至肖塔河段典型年表(单位:亿m3)
表7-5 同+乌至肖塔河段典型年表(单位:亿m3)
表7-6 同+乌至肖塔河段典型年表(单位:亿m3)
八、结 语
和田河流域近年来逐渐认识到河道损失分析工作在和田河流域水量调度管理工作中的重要作用,积极开展河道损失计算分析工作,取得了一定的成效。但此次河损分析采用的资料系列短,有些引水断面水量资料不完整,影响分析成果。
和田河干流地势平坦,河道宽浅,河曲发育,泥沙淤积及河势摆动造成河槽输水输沙能力降低,河道水量损失普遍较大。和田河干流中下游河段缺乏整治工程,河道泥沙淤积严重,河势多变,过流能力不足,大量洪水漫溢和人为挖口子造成水资源的浪费和耗散。
当前工作重点应为尽早修建输水堤防工程。比如,两河渠首下游输水堤防严重缺乏,应建设和田河下游干流河道两岸输水堤防,对现有堤防进行加固处理并保证河道水资源管理及防洪抢险等工作的道路畅通。
和田河流域河道损失计算分析工作处于起步阶段缺乏翔实的基础资料。本研究根据现有资料分析计算和田河河道损失现状,在下阶段基础数据充实后可做进一步的分析研究。
2014-03-16
古力尼沙·阿不都热合曼(1964-),女,维吾尔族,水利工程师。研究方向:水利。 帕米尔·买买提明 (1965-),男,维吾尔族,高级工程师。研究方向:水利。