新疆大河沿子河流域水文资料“三性”及径流变化特征分析

(新疆博尔塔拉水文勘测局，新疆 博乐 833400)

1 流域概况

1.1 地理位置

大河沿子河位于新疆维吾尔自治区西北部，天山以北博尔塔拉蒙古自治州南部，大河沿子河东临阿恰勒河，南靠科古琴山，西接赛里木湖，北入博尔塔拉河。沙尔托海水库位于大河沿子河中游，沙尔托海水文站上游600 m处，沙尔托海水库地处精河县西南部，距精河县城约45 km。沙尔托海水库坝址以上河长77.4 km，流域面积1 697 km2，流域平均宽度22 km，流域最高点海拔高程约3 000 m，至水库坝址处河道落差约2 400 m。沙尔托海水库为拦河式水库，其主要任务以灌溉为主，兼顾防洪和工业供水。

1.2 地形地貌

大河沿子河山区气候凉爽，降水丰富，生长有大片天然的雪岭云杉林等，低山带禾草繁茂，为优良牧场。《西域水道记》作者徐松途经此大河沿子河，留有“西山衔日，林莽阻深，促骑丛薄，涧流幽咽”的记叙，是对秋日里夕阳西下，谷中林草茂密，沟峡谷深，道路难行情景的真实写照。山区峡谷查汗托哈以下段(阿合峡河汇合口以下)，河床南岸前山带(海拔2 000 m以下)及北岸喀拉他乌山(海拔最高2 437 m)为荒漠区，黄土沉积厚，河流含沙量大。大河沿子河流域内分布有磷、铜等矿藏，其中磷矿已开采利用。大河沿子河流域垂直分布明显，海拔3 000 m左右为冰缘作用的中高山带，高山草甸、草原、森林草原分布；海拔2 500～2 000 m为中山带，此分带内河流深切、峡谷深沟多，有针叶林、森林草原分布；海拔2 000～1 500 m、1 500～800 m分别为干燥剥蚀、低山丘陵带，有草原广泛分布。大河沿子河河流源头发育有34条冰川，冰川面积4.17 km2，占水文站以上流域面积的0.25%。海拔2 500 m以上，分布有终年积雪和冰川，海拔800～2 500 m之间，山高林密，植被良好、牧草茂盛，是优良的夏季牧场，山地阴坡还生长着以松树为主的原始森林。

1.3 河流与水系

大河沿子河上游称库苏木且克河；清乾隆年间称“大河”，河东岸有村落名称“大河沿子”，博尔塔拉河支流，流经精河县和博乐市，沙尔托海水文站以上集水面积1 697 km2，河长78 km。大河沿子河发源于博罗科努山西段，科古琴山北部，在山区，河流呈西-东流向。大河沿子河为博尔塔拉河支流，博尔塔拉河最后汇入尾闾湖艾比湖。 大河沿子河源头位于南北两山交汇处，翻越源头海拔2 290 m的隘口，西距赛里木湖仅15 km。河流自西潺潺东流，沿途两岸汇集了众多小溪，呈典型的树枝状水系。大河沿子河较大的支流有铁里门萨依、喀克萨依、阿合峡河、托逊能苏、库鲁铁列克和苏勒铁列克等河沟；其后河流转90°呈南北流向向北流出山口，过沙尔托海水文站至大河沿子镇最终汇入博尔塔拉河。

2 流域水文站网布设状况

大河沿子河先后设立三台水文站、大河沿子大桥水文站及沙尔托海水文站三处国家基本水文站，由于其中三台站和大河沿子大桥站资料年限相对较短，因此，同时选用同属于一个区域、产汇流条件相近的精河山口水文站作为参证站，大河沿子大桥水文站、三台水文站、沙尔托海水文站和精河山口水文站均为国家基本站，测验项目较齐全。该三站均属新疆维吾尔自治区水文局管理，水文资料均按国家行业规范与技术标准进行测验、整编、刊印，资料可靠，精度较高，资料成果经复核可满足水文计算对资料的使用要求。各参证站概况见表1。

3 流域水文站径流资料“三性”分析

3.1 可靠性分析

选用的参证站由新疆自治区水利厅设立，为国家基本水文站，其水文测验规范，观测项目较齐全。其水位观测采用人工观测和水位计自记方式观测；流量测验采用流速仪法、浮标法和比降～面积法测流；其它水文测验项目及气象辅助项目均以人工观测为主。所有的水文测验和观测及数据整编均符合国家行业技术规范的标准和要求，经复核各参证站水文数据无明显错误，数据成果可靠，完全可以满足水文分析计算的要求。

表1 各参证水文站概况一览表

3.2 一致性分析

各水文站自设站以来，水文测验基本断面未发生较大的上、下迁移，基本断面的移动，其间无支流汇入。基本断面以上虽然存在引水及人类开发活动，但水文测验部门以对其进行了流量控制，故径流系列一致性较好。

3.3 代表性分析

沙尔托海水文站实测多年平均年径流量1.340×108m3，最大年径流量1.817×108m3(出现于2002年)，最小年径流量0.980 0×108m3(出现于1992年)，最大年与最小年径流量比差近2倍。

3.3.1 样本不同时段统计参数对比分析

取沙尔托海水文站不同时段年径流量1980～2016年37年；1987～2016年30年；1992～2016年25年；1997～2016年20年；2002～2016年15年；2007～2016年10年6个时段系列，统计其参数，见表2。从表中可看出，各短系列与1980～2016年37年系列统计参数对比，短系列的均值一般都较长系列均值偏大，系列时段越长，其与长系列的相对误差愈小，代表性越好。随着系列的增长，均值稳定性好，Cv值越来越小，系列趋于稳定。

3.3.2 系列丰枯变化特性与模比系数累积曲线分析

采用沙尔托海水文站1980—2016年共计37年年径流量系列资料，分别用模比系数差积曲线和模比系数累积平均曲线对径流系列代表性进行分析。从图1中可以看出，当径流系列达到25 a以上时，模比系数累积平均值已趋近于1，说明径流系列资料具有一定的代表性。绘制沙尔托海站年径流量模比系数差积平均曲线(见图2)。从图中可以看出，系列丰、平、枯水期交替出现，说明径流系列资料具有一定的代表性。

表2 沙尔托海水文站年径流量长、短系列统计参数对比表

图1 沙尔托海站年径流量模比系数累积平均曲线

图2 沙尔托海站年径流量模比系数差积曲线

4 流域径流特征分析

径流特征及系列的一致性、代表性以具有长系列径流资料的大河沿子河沙尔托海水文站为参证进行分析、说明。

4.1 年径流补给组成分析

大河沿子河流域南部山区海拔3 500 m以上为冰川积雪区，是各支流的主要发源地。每年5月中旬，随着气候的变化，气温骤然回升，零度等温层抬高，导致高山积雪与冰川消融，形成夏汛，其特征是水量变化幅度大，主要受太阳辐射、气温等影响，补给河流具有时续性。雨水补给河流主要发生在夏季，根据沙尔托海水文站历年洪水资料分析，该流域暴雨洪水，尤其是突发性暴雨洪水发生频次较高，随机性强，峰高量大，来势凶猛，往往造成比较大的洪水灾害。汛期过后即进入平、枯水期，河流主要靠地下水补给。

大河沿子河出山口以上为地表径流形成区，出山口后，部分地表径流在山前倾斜平原区下渗转化为地下潜流。大河沿子河山前倾斜平原为松散的第四纪沉积物，沉积物质颗粒较大，结构松散，胶合较差，有很强的透水性。山麓地带以北至原国道312线，沉积物质由厚逐渐变薄，在倾斜平原与平坦平原过渡带，地下潜水呈下降泉渗出地表，以自流的形式出露，遂又形成了地表径流。

4.2 径流的时空分布

4.2.1 径流的空间分布

由于受降水和地形影响，与降水地域分布相一致，河川径流地区差别较大。空间分布特点亦是山地大于平原，南部大于北部。中高山带是径流的高值区和径流的主要形成区，低山丘陵区、平原地区是径流的低值区和径流散失区。冲洪积平原区年径流深小于5 mm，出山口以下山前倾斜平原地带年径流深5～100 mm，中低山地带年径流深100～300 mm，中高山地带年径流深大于300 mm。

图3 大河沿子河沙尔托海水文站径流量年内分配柱状图

4.2.2 径流的年内、年际变化

大河沿子河径流年内分配不均，连续最大四个月集中在5-8月，该时段径流量占全年径流量的50.34%，而2-3月、11-12月的径流量仅占全年径流量的21.91%；春季(3-5月)径流量占24.41%，夏季(6-8月)占37.64%，秋季(9-11月)占21.07%，冬季(12-2月)占16.88%；多年最大月径流量一般出现在6月份，占年径流量的14.69%；最小月径流量一般出现在2月份，占年径流量的4.41%；最大约径流量是最小月径流量的3.33倍。沙尔托海水文站实测月径流量特征值统计见表3。大河沿子河沙尔托海水文站径流量年内分配柱状图见图3。大河沿子河径流量年际变幅相对较小，Cv值为0.22。主要是由于冰雪融水补给所占比重较大，径流年际变化相对稳定。

表3 沙尔托海水文站多年径流量特征值统计表

5 结语

综合所述，通过对流域水文站径流资料的可靠性、一致性和代表性进行分析，并对该流域径流变化特征进行研究。可以看出，选用的参证站水文站为国家基本水文站，其水文测验及资料整编也均严格按国家行业技术标准执行，测验精度较高，水文资料成果可靠。通过还原计算将三台站与沙尔托海站实测系列组成一个完整系列，是合适的，充分考虑了径流统计参数的地区分布规律，具有一定的合理性。研究结果为流域水资源合理开发及防洪安全提供了基础依据。

[1]严宇红,沈永平,李宇安，等. 新疆天山南麓柯坪河水文特性与洪水分析.冰川冻土.2007.(5).158-163.

[2]周志宇.防洪预警系统建设探讨.地下水.2017.(2).115-116.