敦煌西土沟流域水资源演变规律浅析

席多龙，张百祖，张昌顺（甘肃省酒泉水文水资源勘测局，甘肃酒泉735100）

敦煌西土沟流域水资源演变规律浅析

席多龙，张百祖，张昌顺
（甘肃省酒泉水文水资源勘测局，甘肃酒泉735100）

西土沟是内陆河季节性河流，下游阳关镇区域内受地质结构及地势影响，地下水外溢显著，构成了沙漠干旱地区独特的水资源循环系统。通过对西土沟流域上、下游沟道的实地勘察，进行历史洪水调查及地下水径流过程调查，分析西土沟流域水资源演变过程及利用情况。

内陆河流域；洪水调查；地下水运动；水资源演变

一、西土沟流域水资源演变规律问题提出

西北内陆河流域河流多为季节性河流，流域生活区始终面临洪水威胁、水资源短缺、生态环境恶化等来自自然环境方面的挑战。掌握水资源的演变过程，科学认知现代环境下的流域水循环系统演化规律，评价并合理调配流域水资源，是实现内陆河流域西土沟水资源可持续利用的重要保障。

二、西土沟流域概述

西土沟位于敦煌阳关镇西南，属内陆河季节性河流，河流中上游处于阿克塞县境内，汇集阿克塞沟、黑沟、大鄂博图沟等沟道的水量，上述各沟道均发育于阿尔金山东端北麓。

阿尔金山为东西走向的多峰、脊峭山脉，东连祁连山，西接昆仑山，山峰高度均在5 000m以上，山脊两侧发育多条现代冰川，其冰川融水及夏季暴雨洪水为西土沟流域提供了稳定的水量资源。

西土沟中游地区地质结构主要为砂砾石层结构，颗粒粗大，导水性极强，上述各沟道绝大部分水量在此区域内下渗形成地下径流。

西土沟流域水量集中溢出于敦煌市西南64 km的阳关镇，该地区是在元古界结晶基底之上发育起来的中新生界残留盆地，平均海拔1 300m，其特殊的地形及地质构造使阳关镇形成了荒漠中罕见的绿洲带。西土沟流域在阳关镇境内的水量可分为地表水量及地下水量两部分，地表水即夏季暴雨洪水，汇集阿尔金山东端北麓的山区暴雨洪水；地下水部分为多处泉水露头后在阳关镇境内形成的地表径流过程。

三、西土沟流域地表水资源分析

西土沟流域面积933 km2，沟道主要由阿尔金山北麓的暴雨洪水多年的冲刷作用形成。发育于山脉北麓的阿克塞沟、黑沟、红崖子沟、大、小鄂博图沟的暴雨洪水出山后无人为治理干扰影响，沟岔自然发育，呈放射状散布于广袤的戈壁滩地中，未形成显著沟道，直至中游地区受库姆塔格沙漠山体阻挡，并经过多年冲刷，多条沟道横向汇流，在沙漠腹地形成明显的两条沟道东沟及西土沟，沟道横穿沙漠后于阳关镇西南部汇合，称为西土沟，并沿阳关镇西侧边缘地带流经下游二墩屯农场，尾闾消失于荒漠戈壁中。

根据《敦煌市历史洪水调查报告》记录，西土沟建国以来历史最大洪水为1996年146m3/s，次大洪水为2011年126m3/s。西土沟流域内暴雨洪水峰型呈现尖瘦型，具有洪水历时短，过程涨落快等特点。汛期洪水均由阿尔金山北麓山区暴雨引起，该流域内产流区为上游山区及汇流区沿程戈壁滩地的地形结构单一，产流方式均为暴雨引起的超渗产流模式，下垫面结构无显著滞水植被、洼地，其他影响因素对该区域影响不显著。西土沟大暴雨引起的典型场次洪水过程中，其洪水流量的量级、发生时间及洪水重现期与上游山区的暴雨发生时间、暴雨重现期具有一一对应的因果关系。

根据上游雨量站连续实测多年最大24小时时段降水量暴雨资料，进行P-Ⅲ型频率曲线计算，故以此为依据分析西土沟洪水重现期，计算结果见表1。

表1　西土沟上游雨量站最大24小时降水量频率统计

收稿日期：2016-06-06

作者简介：席多龙（1976-），男，甘肃金塔人，助理工程师，主要从事水文测验、水情报汛及水文分析计算等工作。

对照表1可知，西土沟2011年暴雨洪水上游暴雨中心雨量重现期为46年一遇，由此推算，西土沟2011年次大洪峰流量126m3/s的重现期为50年一遇，2015年实测洪峰85.6m3/s的重现期为10年一遇。

四、西土沟流域地下水资源分析

西土沟流域地下水资源量是流域内水资源的重要组成部分。主要由流域上游阿尔金山北麓沿山各沟道、流域东端党河对阳关镇地下水资源进行径流补给。受区域内地势影响，地下水径流速度较快，向下以多层结构潜水—承压水含水层系统排泄，向地表以泉水的形式溢出，下游阳关镇是流域内最低的侵蚀基准面，是地下水资源集中外溢的地区，溢出的泉水汇集成泉沟流入河道，再次转化为地表水。

（一）西土沟地下水水量情况

泉水沿西土沟沟道、渠系向下游汇流。根据2015年实测资料，常流泉水沟道、渠系年平均流量1.10m3/s，年径流量0.3456108m3。阳关镇境内有汇集泉水外露的小型水库7座，总库容689万m3。

泉是地下水的天然露头，西土沟泉流量常年稳定，年内变化量及年际变化量均处于±10%以内，在阳关镇境内的特殊之处在于泉流量是地下水系统的状态变量，它综合反映了地下水系统的均衡状态。影响泉流量趋势性变化的主要因素是水平径流带和溢出带的地下水开采量、西土沟和各渠系的渗漏补给量，泉流量与这些均衡量处于一种动态平衡过程中。

（二）西土沟地下水演变分析

西土沟流域位于西北内陆干旱区，地下水流系统具有典型的内陆盆地特征，由于地下水的主要补给来源为上游阿尔金山北麓各沟道，所以地下水总的径流方向是从北至南向汇流。根据含水系统的结构及上、中、下游各自特殊的地质结构，流域内地下水流系统平面上可分为山前冲洪积倾斜砾质区、中游砂质平原区和下游细土平原区。

1.冲洪积倾斜砾质区。该区域含水层沉积物成因以洪积和坡积物为主，主要为单一砂砾石层结构，颗粒粗大，导水性极强，补给条件好，接受河流、沟道渗漏和侧向径流入渗补给，该水流系统内地下水补给、径流和排泄速度较快，是地下水的主要补给区。

2.中游砂质平原区。该区域物质来源为砂岩、泥岩等风化剥蚀产物，故沉积物颗粒相对较小，结构较密实，导水性较差，主要接受暴雨洪流入渗补给。地下水循环交替速度和方式与上部地下水流动系统也不一样，大部分地带含水层骨架始终处于淋滤状态，主要接受上游局部地下水流动系统的水平补给。

3.下游细土平原区。中游地下水量以地下径流的形式流入下游细土平原区，该区为多层结构的含水层系统，含水层颗粒逐渐变细，导水性渐弱，浅层径流受下游弱透水层阻挡，在阳关镇境内溢出地表形成泉水，该部分径流速度较慢，向下游的补给量也较小，滞留较多，为地下水积极循环交替带。

经实际走访调查，区域内地下水资源主要用于农田灌溉、水产养殖，区域内地下水开采量不高，浅层地下水的径流方向和排泄途径无明显人为影响，未形成显著降落漏斗。区域内少量人工开采、截畜加快了垂向循环交替的速度，地下水主要接受灌溉入渗补给，以蒸散发和农田排水方式排泄，地下水运动以垂向运动方式为主。

剩余部分地下径流和浅层地下水向下游的缓慢径流途中，顶托补给流域中部潜水，最后消耗于蒸发排泄，这是区域地下水系统的主要径流交替过程。

五、西土沟流域水资源利用现状

由于流域中上游均为荒漠地质的无人区，西土沟流域内水资源的利用主要集中于下游阳关镇区域内。阳关镇水资源开发利用历史悠久，现开发灌溉面积为5 000亩左右，主要以种植葡萄、棉花等经济作物为主。

阳关镇因其优良的水土光热资源成为历史屯垦重地，屯垦改变了水资源的循环方式，改变了流域生态环境，历史屯垦对西土沟流域的水循环改变微不足道，可以认为水循环特征处于自然状态。自90年代起，境内多个蓄水工程的兴建是西土沟流域水循环状态演变的转折点，至2015年，境内共修建小2型水库7座，总库容689万m3，地下水运动模式由自然循环模式转变为天然-人工二元循环模式，这种改变使下游河道至尾闾河道基本断流，造成尾闾湖干涸。

近年来水资源利用呈现多元化发展，由于流域内水资源水质较好，在水资源利用路线前端发展大规模的活水养鱼产业，末端水资源再用于农业灌溉，经渔场流出的水资源富含各种利于作物生长的营养元素。再水资源有效利用的同时，更能提高当地经济效益，呈现更加科学合理的水资源利用模式。

六、结语

西土沟水量演变过程是典型的干旱地区内陆河流域的径流过程，在这种演变的基础上再加上人工开采地下水量的不断增加，使研究区水流系统发生了变化，本文只是简述了地表水资源与地下水资源的演变过程。以各项人类活动影响为着眼点，评价流域水资源演变规律定量评价流域内水量、水质、地下水的水位等水文要素的变化规律需要进一步的实验研究。

［1］牛最荣.气候变化对祁连山区水文循环的影响研究［M］.兰州：甘肃人民出版社，2013.

［2］刘进琪，牛最荣.中国西北地区洪水调查研究［M］.兰州：甘肃人民出版社，2012.

（编辑：刘国华）

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