玛纳斯河地表水资源量与可利用量分析评价

程同福

(新疆石河子水文勘测局，新疆 石河子　832000)



玛纳斯河地表水资源量与可利用量分析评价

程同福

(新疆石河子水文勘测局，新疆 石河子832000)

评价玛纳斯河地表水资源，对了解该地区水资源状况，保护该地区赖以生存的生态环境十分必要。基于玛纳斯河5个水文站点1956～2013年共计58 a的实测资料，采用实测资料统计计算和径流等值线量算相结合的方法，分析评价玛纳斯河地表水资源量。通过对地表水资源量丰、平、枯的年际变化进行统计分析，运用“倒算法”计算玛纳斯河地表水资源可利用量。其分析评价成果可为该流域水资源利用、规划和管理以及社会经济发展提供技术支撑和决策参考。

地表水文；水资源；可利用量；分析评价；玛纳斯河

玛纳斯河位于东经85°01′～86°32′，北纬43°27′～45°21′之间准噶尔盆地南缘和天山北坡中段之间，发源于天山依连哈比尔山脉，是天山北坡中段年径流量最大的河流。干流长324 km,河流出山口肯斯瓦特水文站多年平均径流量12.56亿m3。该流域集水面积19 800 km，流域灌溉面积273 000 hm2，是天山北坡经济带最活跃地区。河流自南向北大部分径流流经农业灌溉区，个别丰水年份水量通过老河道注入玛纳斯湖[1-2]。

1　地表水资源量分区与计算

采用1956～2013年各单站58 a系列实测资料，以2个水资源四级分区为计算单元,计算玛纳斯河流域地表水资源量。

根椐玛纳斯河流域各河流5个水文站实测流量资料，经插补延长和统计计算，参照全疆径流深等值线图走向趋势，绘制该河流域1956～2013年多年平均径流深等值线图。

为最大限度利用实测资料，提高计算成果精度，评价区地表水资源量计算采取“实测优先原则”，即测站以上集水区(以下简称“控制区”)径流量均采用实测值(红山头站资料进行了还原处理)。出山口以下小山洪沟等产水区 (以下简称“非控制区”)则根据等值线图量算产水量。控制站实测水量与等值线图量算水量误差小于或等于±2%，实测平衡量算误差见表1。

表1　实测水量控制站点水量平衡误差统计

2　分区多年平均地表水资源量

2.1地表水资源量系列推求

采用代表站法生成流域地表水资源量系列，即以流域内水量控制站红山嘴站为代表站，1956～1993年径流缺测年份采用与肯斯瓦特站相关插补求得，1994～2013年年径流采用玛纳斯河流域管理处水文资料，以玛纳斯气象站降水系列为参证,推求平原区逐年地表水资源量系列,成果见表2。

2.2地表水资源总量

由表2得知，根据计算，玛纳斯河流域地表水资源总量为13.44亿m3，其中山区地表水资源量13.41亿m3，占流域地表水资源量的99.78%；平原区地表水资源量0.030亿m3，占流域地表水资源量的0.22%。

表2　玛纳斯河流域分区逐年地表水资源量系列成果　　亿m3

3　水资源丰枯变化分析

3.1各时段水资源状况

将评价区水资源系列(1956～2013年)以每10 a分为一个时段，统计各时段水资源量与多年平均值的比值K，见表3。从表中看出，在全流域水资源系列中，1960年以前为平水期，70～80年代为枯水期，90年代至今为丰水期；各时段间又包含了一些小的周期。因此，玛纳斯河流域1956～2013年径流系列中包含了丰、平、枯时段，其变化过程较为完整。

表3　玛纳斯河流域水资源分段统计

3.2水资源的丰枯概率

河流随气候的周期变化而有丰、平、枯的变化。由于径流来源的差异，不同的河流年径流量受气候的影响是不同的。

本节采用的丰、平、枯的差别标准如下。

用以上标准对玛纳斯河流域径流量资料进行了统计。结果表明，在58 a系列中丰水年有19 a，出现概率为32.8%，平水年有12 a，出现概率为20.7%，枯水年有27 a，出现概率为46.5%。最长连续丰水年为7 a，出现1次，最长连续枯水年为5 a，出现1次。

在求得的玛纳斯河流域1956～2013年径流量系列中，最大为1999年，径流量为19.43亿m3，最小为1984年，径流量为10.05亿m3；最大年径流是最小年径流的1.93倍，玛纳斯河年径流变差系数Cv值为0.16,说明玛纳斯河多年径流变幅不大[3-4]。

4　成果合理性分析

基础资料是进行玛纳斯河流域地表水资源评价的基础。在该河流域先后设立了5处国家基本水文测站，至今仍保留有3处水文站，较好地掌握了流域地表水资源量的变化趋势。肯斯瓦特水文站实测径流量占流域地表径流量的93.5%，而红山嘴水文站实测径流量更是占流域同期地表径流量的99.8%[5]。这些资料是在严格的行业规范管理、运行条件下取得的，成果可靠性强。因此，评价所依据的径流样本具有较好的可靠性、一致性和代表性。依据该样本统计分析流域多年平均地表水资源量，精度是可以保证的。

采用1∶25电子地图作为流域等值线图绘制工作底图，克服了以往小比例地图分区边界界定不准确的问题，有利于提高图上作业精度。运用地理信息系统软件技术将等高线、河流等相关自然地理要素与降水深、径流深等值线图套绘在一起，有利于在兼顾地形态势、河流走向降水深分布的情况下对径流深等值线图进行绘制和调整。

采用“实测加量算原则”进行地表水资源量统计，最大限度地重视了实测资料的真实性。该流域无测站控制区地表产流量仅占流域地表径流量的0.2%，其水量可基本忽略不计。

该评价的径流系列为1956～2013年，较1995年新疆生产建设兵团勘测设计院完成的《玛纳斯河地表水资源评价》(95版成果)中所用的水文资料系列1956～1989年长，且自20世纪90年代中期流域径流是处于丰水年时段，使得地表径流系列均值增大。在评价中，玛纳斯河流地表水资源量为13.44亿m3，较95版成果12.65亿m3增加了6.09%，主要控制站分段统计见表4。

表4　玛纳斯河流域主要控制站径流量分段统计

5　地表水资源可利用量计算[6]

玛纳斯河水资源可利用量采用“倒算法”计算，区域地表水可利用量(WSU)计算原理公式如下。

式中，WSU表示地表水资源可利用量；WS表示地表水资源量；WN表示不可以被利用地表水量；WDF表示不可能被利用地表水量。单位均为亿m3。

玛纳斯河属于内陆河流，地表水资源量为13.44亿m3，不可能被利用地表水量(WDF)为发源于出山口以下暴雨洪沟产水量。不可以被利用地表水量(WN)主要是指干流出山口断面以下要保证一定生态基流的水量。依据《全国水资源可利用量计算技术细则》要求，内陆干旱区河道生态基流采用比例系数10%～20%，根据流域水资源开发利用的实际情况，采用比例系数为10%，由此得到WN=13.44×10%=1.344亿m3。

根据等值线图量算，玛纳斯河流域红山头水文站以下多年平均暴雨洪水产水量为303万m3。

通过前述计算分析，玛纳斯河流域地表水资源量13.44亿 m3中，不可能被利用水量为0.030 3亿m3，不可以被利用水量为1.344亿m3，因此地表水可利用量为12.066亿m3。

6　结　论

(1) 该地表水资源量评价分析采用5座水文站的58 a实测系列资料，运用“实测加量算”的方法，资料一致性、代表性、可靠性较好，地表水资源量13.44亿m3是最新成果,成果数据的精度可靠。

(2) 玛纳斯河地表水资源量丰、平、枯年际变化交替出现，变化过程完整，20世纪60年代以前为平水期，70～80年代为枯水期，90年代以后为丰水期，1956～2013年玛纳斯河地表水资源量呈略有增长的趋势。

(3) 地表水资源可利用量采用“倒算法”，较为客观分析了生态基流、不可能被利用地表水量、不可以被利用地表水量，最后计算出地表水资源可利用量为12.066亿m3，数据成果精度可靠可信。

(4) 通过分析表明：玛纳斯河地表水资源量和可利用量分析评价成果的精度可靠，随着水文观测资料系列的增加，以及区域社会经济发展，地表水资源量会有一定变化，但是变化幅度不大，需要5～10 a进行一次地表水资源评价，这对了解本地区水资源状况，实行最严格水资源管理制度，保护赖以生存生态的环境十分必要。

[1]万俊.水资源开发利用[M].武汉：武汉大学出版社，2008.

[2]赵松乔.中国干旱区自然地理[M].北京：科学出版社，1985.

[3]徐素宁,杨景春,李有利.近50a来玛纳斯河流量变化及对气候变化的响应[J].地理与地理信息科学，2004，20(6)：65-68.

[4]汪世国，熊英.玛纳斯河流域水资源可持续利用战略研究[J].水利规划与设计，2011(1)：7-9.

[5]魏波. 玛纳斯河流域径流及气候变化趋势分析[J].北京农业，2014(15)：37-41.

[6]杨广，何新林，李俊峰.基于物元模型的干旱区水资源承载力评价研究[J].人民长江，2009，40(21)：52-54.

(编辑：朱晓红)

2016-06-07

程同福，男，新疆石河子水文勘测局，高级工程师.

1006-0081(2016)08-0011-03

P512.3

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