新疆乌苏市不同水资源分区地表水资源量评价研究

2021-07-05靳磊

地下水 2021年3期

靳磊

(新疆塔城水文勘测局，新疆塔城 834700)

区域水资源时空分布的不均度，使得水资源开发利用保障难度较大[1]。因此需要对供水和需水进行调节从而满足人们对水资源高效利用的需求[2]。新疆乌苏市受到典型大陆干旱少雨气候的影响，属于水资源相对匮乏的区域。随着西部大开发以及社会经济的快速发展，各行业对乌苏市水资源的需求也不断增加，使得区域社会经济发展、水资源可持续利用、生态环境效益三者之间出现不同程度的矛盾[3]。因此亟需要对乌苏市地表水资源现状进行评价分析，从而协调区域水资源可持续利用、社会经济发展以及生态环境保护发展。基于此背景，本文从乌苏市水资源变化特点出发，结合区域7个主要控制水文站建站以来近60年径流数据对区域地表水资源利用现状进行评价，结合水资源现状评价结果对乌苏市水资源开发利用和保护提出相对应的措施和建议。

1 乌苏市水资源概况

乌苏市位于新疆维吾尔自治区北部准噶尔盆地的西南缘，天山支脉婆罗科努山和依连哈比尔尕山北麓[4]。区域河流均发源于天山北坡，分属于两大水系，即天山北麓中段和艾比湖水系。艾比湖水系河流包括奎屯河、喇嘛沟河、四棵树河、特吾勒(塔布勒)河、莫托(莫托沙拉)河、古尔图河、乌东果勒河、托托河及其它小河(沟)[5-6]。乌苏市河流径流补给主要来源于冰川融水，冰川融水占径流量的比例，与河流总集水面积、集水区降水量和冰川面积密切相关。八音沟河、古尔图河、莫托河占径流比例均大于40%[7-8]。四棵树河所占比例大于或接近于30%。冰川融水流量过程线呈肥胖单峰型，无明显陡涨陡落现象，径流在年内分配上高度集中于6～8月份的高温季节，其径流量占年总量的60%～70%，洪峰变幅一般不超过年平均流量的15～20倍，径流量变差系数一般在0.1～0.12之间。冰川对河流径流起着重要的调节作用，因此河流具有水量相对稳定和年际变化较小的特点，对农业灌溉是有利的[9]。区域主要河流冰川融水补给统计见表1，各河流融雪和径流比例在15.7%～40.9%之间，奎屯河的冰川融水量和河流径流量最大。乌苏市共有20座水库向地方供水，总库容2.30亿 m3，现状年水库供水量共计0.71亿 m3[9]。

表1 乌苏市主要河流冰川融水补给量统计表

2 研究资料

2.1 基本资料

乌苏市境内有4条河流设有水文站，分别为古尔图河古尔图渠首站、四棵树河吉勒德站、奎屯河加勒果拉站、将军庙站、八音沟河喇嘛庙站。以上四处水文站除古尔图渠首站为新疆生产建设兵团农七师所属的地方站外，其它站均为国家基本站，作为本次评价的主要站点，都是实测系列较长、资料代表性较好的站，控制了乌苏市河川径流量的85%左右，基本上反映了不同气候条件、不同地貌条件下的水文特征。在本次地表水资源评价中，对资料不全及个别年份资料缺测等个别现象，在进行流域地表水资源评价时，采用月径流量占年径流量的百分比、均值替代法、长短系列订证法、相关分析法等整理出1956-2018年共63 a同步期径流系列。各河流主要控制站点概况见表2。

表2 各河流主要控制站资料概况统计表

2.2 资料插补延长

本次评价采用资料系列为1956-2018年。由于乌苏市境内小河沟河源高程较低，从出山口到平原地区地表水转化为地下水。因此，乌苏市地表水资源评价的控制站以能代表该河流最大河川径流量的出山口站为准。在选用的出山口水量控制站中，仅有四棵树河吉勒德站具有1956-2018年完整的径流系列，能够满足资料系列要求，该站多年平均年径流量为3.082×108m3(表3)。

表3 乌苏市各河流控制站年径流量相关计算统计表

3 径流分析

3.1 径流系列代表性分析

短系列样本资料统计参数存在着抽样误差，一般来说，样本的代表性与样本长度成正比关系，即资料年限长，代表性好，用它估算的统计参数对总体的误差小。通过对不同时段样本统计参数矩法估算值相对本站长系列统计参数矩法估算值的变幅分析，可在一定程度上能够了解利用现有不同时段样本估计样本统计参数可能造成的参数估计误差幅度。1954-2018年参证站吉勒德站具有65 a的观测资料，现取吉勒德站历年实测资料取不同时段径流系列进行分析计算，以便能确定代表总体参数的样本系列长度的代表性，计算成果见表4。

从表4可以看出，系列愈短统计参数误差愈大，系列长度40 a以上时，和长系列比较，均值相差不超过3.81%，变差系数Cv值相差不超过2.94%，可见吉勒德站年径流资料系列在40 a以上，统计参数就趋于稳定。

表4 吉勒德站不同时段径流系列统计参数误差计算表

3.2 径流丰枯分析

四棵树河吉勒德站多年平均年径流量为3.074×108m3，径流的年际变化过程包含了丰、枯水年的信息，其中1966-1996年为枯水期，其中包含有丰水年；1997-2008年(历时12 a)为丰水期，1956-2018年的63年径流变化过程中包含丰、平、枯水年，时段径流量比较见表5。

表5 吉勒德站年径流量不同时段丰枯比较表

3.3 径流的年内分配

乌苏市河流属典型冰川补给河流，受年内季节气候变化，因此径流年内分配极不均匀，汛期较晚，水量主要集中于6-9月，占全年径流的73.10%～78.82%，而最小三个月径流量只占年径流量的5.31%～6.76%，最大1个月径流量出现在7月或8月，占年径流量的25.48%～29.05%，最小月径流量出现在4月，占年径流量的1.57%～2.06%。由此可见，乌苏市河流径流年内分配不均匀。代表站多年平均径流量年内分配见表6。

表6 代表站多年平均径流量年内分配表

4 地表水资源评价

4.1 评价分区

乌苏市水资源分区，一级区2个为：天山北麓中段、艾比湖水系；二级区按流域分为6个：外流区Ⅰ、外流区Ⅱ、外流区Ⅲ、古尔图河流域灌区、四棵树河流域灌区、奎屯河流域灌区；三级区按灌区分为9个：托托河和乌东果勒区、小巴音沟和乌兰萨依区、巴音沟区、古尔图灌区、兵团灌区Ⅰ、四棵树河流域灌区、奎屯河灌区、车排子灌区、兵团灌区Ⅱ。各分区面积量算见表7。

表7 乌苏市各水资源分区名称及面积统计表

4.2 评价结果

通过地表水资源量常规计算方法[10]，求得乌苏市地表水资源量为15.75×108m3；外流区I和外流区Ⅲ的区外入境水量2.904×108m3；河川径流量18.65×108m3；多年平均出区水量4.293×108m3。各分区地表水资源及河川径流量详见表8。虽然外流区Ⅲ有控制站的实测值，但无法分清区内、区外地表水资源量，而量算值则是通过多站平衡误差达到规范要求的径流深等值线求得，且误差仅为0.39%，远高于5%的精度要求。