新疆和田河关键节点目标下泄水量探析

秦胜英，黄领梅，蒋春宇

（ 1. 新疆塔里木河流域管理局， 新疆 和田 848000； 2. 西安理工大学 旱区水利工程国家重点实验室培育基地， 陕西 西安 710048）

和田河是唯一纵贯新疆塔克拉玛干沙漠的河流，沿河绿色走廊也是联通塔里木盆地南北的战略通道；和田河还是塔里木河第二大补给源流，多年平均汇入塔里木河水量约占其源流总水量的四分之一。 和田河径流不仅是和田绿洲生存与发展的命脉， 还是和田绿色走廊生态维护与修复的水源，更是塔里木河社会经济生态可持续发展的依赖。 为此，2003年新疆自治区政府制定了塔里木河流域“ 四源一干”地表水水量分配方案[1]，揭开了塔里木河水量统一调度序幕。

对流域实施水量统一调度， 是水资源科学管理、合理配置的有效手段，这在我国北方及内陆河缺水地区尤为关键[2]。 2003年制定并颁布的塔里木河流域四源一干水量分配方案标志着流域一级耗用水单元初始水权的确定，随之而来的始于2000年的连续15次生态输水，塔里木河下游断流30年的河道获得新生，生态环境逐渐恢复，地下水位抬升明显。 为进一步巩固塔里木河四源一干统一调度水量成果，四源流中第一大源流（ 阿克苏河）和第二大源流（ 和田河）对塔里木河水量补给确保实现是塔里木河干流生态和社会经济持续发展的关键。 阿克苏河下泄塔里木河水量的目标已经有了可行的保障措施[3]。 和田河在2007—2009年连续3年内，上游来水属于平水或偏枯年， 下泄塔河水量均不足3亿m3，与水量分配方案中确定的目标水量相去甚远。 为实现和田河在不同来水年份下泄塔河的目标水量，需要和田河的干支流水量统一调度，分析和田河各关键节点的目标输水量，并提出保障措施，旨在为和田河流域水资源规划及利用提供参考依据。

1 流域概况

和田河流域位于喀喇昆仑山与昆仑山北部、新疆维吾尔自治区南部、塔里木盆地东南部，中下游属于极端干旱地区。 和田河流域面积为48 870 km2，耕地面积为185.32万亩， 灌溉面积为380.65万亩（ 2012年）。 玉龙喀什河（ 简称玉河）和喀拉喀什河（ 简称喀河）是和田河的源流，和田绿洲分布在两支流出山口至汇合口之间的平原地区。 两支流在阔什拉什附近汇合形成和田河干流，干流末端设立肖塔水文站。 和田河水系及水文站分布如图1所示。

2 和田河地表径流特征

本次分析结果采用的径流系列年份为出山口两个水文站1956（ 建站）—2012年，和田河河口肖塔站1962（ 建站）—2012年，两支流渠首径流站与两支流汇合口站2006（ 建站）—2012年。 根据和田河支流喀拉喀什河上乌鲁瓦提水库2001年下闸蓄水、2002年建成运行， 将资料系列以2000年为界分为两段，第一段为建站至2000年， 第二段为2001年至2010年。 出山口两支流站控制和田河的来水，河口肖塔站控制和田河下泄塔里木河水量。 统计分析3站的实测径流，揭示和田河径流的时序特征，结果见表1与表2。

图1 和田河流域水系及引水口分布示意图Fig. 1 Locations of water diversion on the Hotan River

表1 和田河地表径流的年际变化特征Tab. 1 The annual runoff variations of the Hotan River

表2 和田河流量年内分配特征Tab. 2 Flow distribution of the Hotan River in a year

2.1 年际变化

由表1分析结果可知，建站至2012年间，和田河多年平均径流量喀河与玉河分别为21.97和22.71亿m3，玉河的径流量比喀河略多，不明显。2002年前，喀河与玉河为天然径流，二者的多年平均径流量与其长系列均值接近，且均比长系列均值略小，表明两支流的年径流在2002年前具有很好的同步性。2002年后，喀河径流受乌鲁瓦提水库调蓄，玉河仍为天然径流，二者这期间的均值相当，均大于长系列的均值，因乌鲁瓦提水库为季调节水库，对年径流总量的影响较小，因而在年时间尺度上，两支流径流的同步性仍较好。 两支流2002年后均值较长系列大，表明这期间和田河处于丰水期。

由表1可看出，和田河两支流径流的年际变化较小，玉河径流的年际变化较喀河大；和田河干流年际变化极大。2000年前后喀河系列的Cv相当，表明喀河出山口的乌鲁瓦提水库对喀河年径流的调节能力小，进一步证明，喀河的年径流基本不受水库影响， 喀河与玉河年径流的同步性未发生明显变化。

2.2 年内变化

和田河的径流组成中， 冰川融水的比例占首位，其径流变化必然与气温变化具有密切的关系[4]。利用年内连续最大3个月与连续最小3个月占年径流量的比例以及径流集中度来衡量径流的年内分配。

由表2可知， 和田河两支流出山口径流与干流肖塔站径流的年内分配特征参数均表明和田河径流年内分配极不均匀， 尤其是和田河干流的径流，受人类活动干扰，成为了季节性河流。 另外，玉河2000年后系列的年内分配与2000年前相比，集中程度略微减小，属于自然波动。 根据两支流年径流的同步性可知，喀河2000年后径流年内分配变得更加集中，除受乌鲁瓦提水库运行影响外，与径流的自然波动有关，前者影响程度大于后者。 从肖塔站径流的年内分配特征参数上可分析出，肖塔站径流的年内分配特点主要取决于人类活动，乌鲁瓦提水库运行的影响基本可忽略。

3 关键节点下泄水量

和田河水系简单，径流补给源较单一。 根据水文站点、渠首等，确定出和田河输水的关键节点为两支流渠首、两支流河口水文站以及干流肖塔水文站，一共5个节点或断面，见图1。 和田河上游两支流的同步性及其洪水传播时间等特点，一般将两支流渠首断面合并、两支流河口断面合并，即关键节点或断面由5个简化为3个[5-7]。

3.1 水权分配

和田河与阿克苏河、叶尔羌河、开都-孔雀河共同组成塔里木河的四大源流，共同承担着向塔河干流输水任务。 由于源流用水不断增加，塔河干流来水逐年减少，生态环境恶化。 2001年开始实施塔河流域水量统一调度，2003年出台塔河流域四源一干的水量分配方案，确定了规划年多年平均情况和不同来水年份流域各地州、 兵团师可供水量分配方案，规定了各源流向塔河干流下泄水量及干流各区段的国民经济与生态用水量[8-9]，和田河的水权分配见表3。

表3 和田河不同来水频率水权分配Tab. 3 The quantum of water rights under different inflows of the Hotan River

3.2 目标水量

根据塔河流域“ 四源一干”水量统一调度以“ 总量控制、滚动修正、逐步逼近”的技术路线[2]与和田河的水权分配方案，结合预报与实测来水、耗用水，对源流及干流的关键节点下泄水量进行调度控制，计算出和田河关键节点的目标下泄水量，结果见图2。

图2 和田河关键节点目标水量与实际水量对比Fig. 2 Comparison of the actually recorded flow and the target flow at key notes on the Hotan River

由图2可以看出，塔河“ 四源一干”水量统一调度确定的目标水量，与年来水总量密切相关，丰水年大，枯水年小，突出了优先确保源流区社会经济用水安全的出发点；源流遇丰水年，区间用水不能增加，基本稳定在多年平均区间用水水平，要求更多下泄塔河干流水量[3]，以保证塔河干流社会经济和生态环境的耗水。

3.3 目标水量分析

由图2可知，和田河目前各关键节点的下泄水量均未满足统一调度预设的目标水量。 2006—2012年的7年内， 根据表2中来水频率分类，2006、2009—2012年共4年属于丰水年， 均值57.94亿m3；2007、2008年属于平水年，均值43.00亿m3；仅有2009年属于枯水年，来水35.06亿m3。 总体来看，差距最大的是肖塔站，年均偏小6.12亿m3；最小的是渠首断面，年均偏小3.31亿m3。 渠首断面丰水年差距小，枯水年差距大，反映了渠首引水不因枯水年少引、也不因丰水年多引的管水理念；肖塔断面的差距与丰枯水年关系不密切，进一步说明渠首到肖塔之间的河道用水、管理存在一定问题。

根据各关键节点实测下泄水量与调度目标水量， 经统计分析发现， 二者之间存在密切的相关关系：

渠首：W实际＝1.200W目标－8.613，R2＝0.994

汇合口：W实际＝0.872W目标－0.410，R2＝0.986

肖塔：W实际＝0.897W目标－2.842，R2＝0.792

对于渠首与汇合口断面，可以用预报来水预测目标水量，对和田河上游水量进行调度；而肖塔，因为汇合口与肖塔之间的河道输水规律较复杂，相关关系相对较差，可用作参考。

4 目标水量保障措施

塔里木河干流来水的四分之一来自和田河下泄水量。 和田河流域水量的高效充分利用、按照目标水量下泄是塔河水量得到保障的主要措施。 和田河径流的主要影响因素有两大类：自然因素和人类活动。 自然因素的影响，表现在和田河两支流出山口水量的变化，人类活动的影响表现在同等来水情况下，各关键节点下泄水量的变化。

自然因素方面，和田河径流的驱动因素、演变特征等分析成果表明， 和田河出山口径流基本天然，受气候变化的影响较小；肖塔站径流受人类社会经济活动的干扰较显著[10]。 人为因素是和田河径流下泄塔河水量达标的关键。 为此，和田河目标水量的保障措施应从人为因素入手， 主要考虑以下方面：

1） 严格遵循塔河流域水量统一调度的指令。和田河是塔河的主要源流之一，和田河水量调度必然与塔河的水量调度紧密相连，和田河水量调度目标的实现是塔河干流水安全的前提。

2） 借鉴塔河其他源流的成功调度经验。阿克苏河是塔河最重要的源流， 塔河70%的水量来自于阿克苏河。 陈洪[3]提出了“ 塔河流域三层一体的管理体制、三位一体的水权基本框架、科学实效的水量调度体系和坚实有效的监督体制” 作为保障目标，和田河也可借鉴这一措施而从中受益。

3） 严控渠首下游绿洲区内引水口的引水量。绿洲区内两支流上建有41个无闸引水口，基本上是“ 小水全引、大水多引”，目前引水口尚处于无序状态。

4） 整治和田河干流河道，提高输水效率。 和田河干流长319 km，穿行在塔克拉玛干沙漠腹地。 非汛期，风沙堵塞河道，地下水位持续下降；汛期，洪水集中下泄进入沙漠河道，行洪不畅，大量洪水漫溢进入沙漠，无效蒸发、渗漏。 分析2006—2010年汇合口与肖塔之间实测水量可知，汇合口下泄水量越多，干流损失水量越大。 2007—2009年为平水年或枯水年，干流损失水量年均4.78亿m3；而水量最丰的2010年，损失水量高达11.45亿m3。 足可证明，洪水漫溢是丰水年该河段水量损失的主要因素。

5） 合理预测预报两个出山口断面的来水过程，指导控制断面的引水过程。 通过分析，制定和田河来水的预测预报方案，建立来水与不同控制断面的目标下泄水量之间的关系，是各引水工程断面引水的重要依据，也是实现和田河达标下泄塔河水量的重要技术手段。

5 结语

和田河是塔里木河的第二大源流，和田河达标下泄塔河水量是塔河流域水安全的前提之一。 本文首先分析了和田河径流量的变化特性，通过计算和田河关键节点的目标下泄水量，将目标下泄量与实际下泄量进行对比分析后提出和田河达标下泄塔河水量的保障措施。

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