巴音萨依沟径流特性及径流量系列三性分析

买热哈巴·吐尔逊

(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

巴音萨依沟位于新疆博尔塔拉蒙古自治州温泉县北部的阿拉套山南坡，是博尔塔拉河流域众多支流中的一条支流。巴音萨依沟流域介于东经 81°09′～81°18′，北纬 45°06′～45°12′之间，流域南北长约 20.6 km，东西宽约 3.0 km。东部与巴嘎呼斯台沟流域相连，西部与吐尔根沟流域相连，北部以阿拉套山脉分水岭为界，南部与乌尔达克赛河流域相邻。

1.2 流域水文站布设情况及参证站选用

巴音萨依沟为无资料地区，无法直接进行水文分析计算；本次水文分析计算采用参证站地区模比系数综合法进行分析，其中收集到博尔塔拉河温泉水文站、精河山口水文站、四棵树河吉勒德水文站、乌尔达克赛河阿合奇水文站年最大洪峰流量资料[1]；同时还收集到温泉县气象站逐月降水、蒸发、气温和年最大一日降水量，各站实测水文资料详细情况见表1。

表1 设计流域及参证站水文站资料一览表

1.3 水文资料评价

将阿合奇水文站实测洪峰流量分别与周边河流水文站精河山口站、温泉站同期洪水资料建立相关分析可知，相关系数均小于0.5，相关关系较差，无法对1967-1978年缺测值进行插补，只能由阿合齐水文站和水管站资料组成1979-2010年32年洪水系列，能够满足水文规范对资料系列30 a以上的要求[2]。

选用的博尔塔拉河温泉水文站、精河山口水文站、四棵树河吉勒德水文站、乌尔达克赛河阿合奇水文站资料均按国家行业规范与标准进行测验、整编、刊印，资料可靠，精度较高，可以满足本次工程水文分析计算对资料的要求。

2 径流特性分析

2.1 径流组成

巴音萨依沟水资源形成于山区。山区地势北高南低，海拔高度1 400～3 700 m，为裸露的高山寒漠地带。山区河流纵坡较大，平均纵坡达134‰。山区没有永久冰川，冬半年有大量积雪，夏半年为裸露的岩石碎屑。巴音萨依沟径流以山区降雨补给为主，融雪补给较少。在一些冬季积雪较多的年份，融雪对春季径流补给较大。

巴音萨依沟径流来源主要为夏季降雨补给和融雪补给。山区流域土质疏松，山体植被较好。即使较大降水，也很少有坡面汇流。降水及融雪水大量渗入土壤形成壤中流，壤中流很快又汇集到河流，在沿河形成大量补给河流的泉水。由于山体的调节作用，河道径流没有陡涨陡落的洪水过程。径流过程日变幅较小。

2.2 径流地区分布

径流的地区分布受气象条件、下垫面条件等因素的影响。尤其是受水汽来源、地形的影响最大。博河、精河流域西、南、北三面环山，中间为谷地平原，东部为精河盆地。流域处于西风环流的背风区。山区降水量较大，是流域水资源的主要形成区。阿拉山口位于流域东北角，是北方水汽进入流域的重要通道。阿拉山口进入的水汽受精河流域巨大山体顶托分成两股。 一股向东进入准噶尔盆地。一股折向西，再转向阿拉套山的哈拉吐鲁克河流域。从阿拉山口进入的水汽受精河流域山体顶托，在精河山区流域形成一个强降水区。转向哈拉吐鲁克河山区流域的水汽，又在哈 拉吐鲁克河山区流域形成一个强降水区。各河流控制点径流模数分布状况：径流模数最大是哈拉吐鲁克的45.1×104m3/km2。径流模数第二是精河山口的 33.1×104m3/km2。径流模数最小是沙尔托海的 8.34×104m3/km2。哈拉吐鲁克河山区流域、精河山区流域是水资源最丰富的地区。

2.3 径流的年内变化

巴音萨依沟径流补给受气温和降水的影响因素较大。从温泉县气象站历史观测资料看，每年5-8月是该地区气温最高和降雨量最大的时期。巴音萨依沟径流量在5-8月为丰水期。从现场初步察看，巴音萨依沟山体表面基本很少有冲蚀现象，说明巴音萨依沟暴雨洪水强度较弱，径流量年内变化过程相对平稳。巴音萨依山体高，降水历时长，强度较弱；流域植被好，洪水历时长，过程平稳。巴音萨依沟径流量年际变化较小，年内变化较大。主要是春季水量受积雪、气温及降水因素影响较大，部分年份春季灌溉用水不足。河流来水过程较邻近河流的来水过程平稳。巴音萨依沟径流年内分布特点如下：

(1)以降雨和低山区积雪补给为主的河流温泉、沙尔托海控制站集水面积中低山区面积比重较大，低山区积雪融化较早，径流量连续最大4 个月时间为 5-8月，径流量占全年的 48.5%～51.2%。最大月为 6-7月，月径流量占全年的 14.2%～17.1%。最小月为 2-4月径流量占全年的 4.4%～5.8%。

(2)以降雨和高山区积雪补给为主的河流阿合奇、精河山口、哈拉鲁克控制站集水面积中高山区面积比重较大，高山区积雪融化较晚，连续最大4个月时间为 6-9月，径流量占全年的 73.5%～80.0%。最大月为7月，月径流量占全年的 25.2%～36.4%。最小月为 2-3月，月径流量占全年的 1.5%～1.9%。

2.4 径流的年际变化

据现场勘察与调查，巴音萨依沟径流量年际变化相对邻近河流较小。主要原因是高山区降水量年际变化较小。巴音萨依沟山口以上集水面小，河道坡降大，流程短，浅层地下汇流快，深层地下水补给量小，没有永久冰川，不能有效形成多年调节能力。不能过高估计巴音萨依沟径流量年际变化的平稳性。由此估计巴音萨依沟径流量年际变化幅度与温泉水文站径流量年际变化幅度相近。

年际分布特点为：三面环山，山体相对平缓。中间谷地，谷地开阔。巴音萨依处河道为渗潜段，对径流起调节作用，谷地开阔具有增大径流量年际变化的作用。渗潜段具有减小径流量年际变化的作用。两者抵消，使温泉水文站年径流量年际变化保持在与阿合奇水文站，精河山口水文站同等水平。温泉水文站Cv值为0.30。最大年径流量为4.487×108m3，出现在1969 年。最小年径流量为 2.709×108m3，出现在 1992 年。最丰与最枯比为 1.66。

3 年径流量系列三性分析

由于巴音萨依沟无水文站及水管站，径流资料处于空白状态，本次年径流量系列三性分析主要对参证站资料进行分析。

3.1 资料可靠性分析

温泉水文站实测资料：温泉水文站控制了博尔塔拉河温泉测验断面的径流量。流量测验方法为流速仪一点法。水文站资料来源水文数据库，水文数据经过严格审查，资料可靠性高。水管资料主要来源水管部门统计资料，资料较为可靠。主要用于年径流系的还原，所占比例很小。

3.2 一致性分析

在年径流系列还原计算后，用年降水深与年径流量双累积曲线分析检验径流系列的一致性。通过年降水深与年径流深双累积曲线趋势分析，年降水深与年径流深双累积曲线呈直线状，未有发生系统性偏离。温泉水文站还原计算后的径流系列呈显一致性。一致性分析见图 1。

图1 温泉水文站 1959-2016 年降水深与径流量双累积曲线

图2 温泉水文站年径流量差积曲线

图3 温泉站年径流模比系数累积平均曲线

3.3 代表性分析

3.3.1 年径流模比系数差积曲线分析

年径流模比系数差积曲线是反映年的际丰、枯变化过程。温泉水文站1960-2016年年径流量系列，点绘模比系数差积曲线图分析，见图2。

从图中反映出，温泉水文站年径流存在明显的周期变化，大致为：1960-1969年的丰水期，1970-1996年的枯水期，1997-2013年的丰水期三个阶段，期间也包括了短暂的如1969-1974、1980-1986的平水期，说明温泉水文站1960-2016年径流量系列中包含了丰、平、枯变化的完整过程。

3.3.2 年径流样本均值收敛性分析

从温泉水文站年径流系列模比系数累积平均曲线图3可见：从2016年倒推至1993年时，其模比系数均值趋于稳定，随着时间的增长，变幅逐渐减小，均值趋于稳定，可见系列均值有较好的代表性。

综上所述，温泉水文站1960-2016年57年天然年径流系列均值稳定，系列中包含了丰、平、枯水过程，均值趋于稳定，系列代表性较好。

4 结语

巴音萨依沟位于新疆博尔塔拉蒙古自治州温泉县北部的阿拉套山南坡，是博尔塔拉河流域众多支流中的一条支流。通过选择合理流域参证站，在收集整理历史水文资料的基础上，对流域的径流特性和径流量系列的可靠性、一致性和代表性进行研究，为后期进行流域径流计算奠定了基础，对后期巴音萨依沟水资源开发利用具有重要意义。