玛河流域补排模型探析

李俊男 刘贵峰 胡学彬

摘要 受全球气候变暖的影响，玛河流域水量严重不足，出现干旱情况，导致严峻的生态问题。本文介绍了玛河流域概况，总结了玛河流域补排与循环模式，并分析了补排模型及其优势，以期为相关研究提高参考。

关键词 补排模型；概况；优势；玛河流域

中图分类号 P333 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）11-0223-02

农林生态循环系统是一个交替更新的过程，循环模式较为直观，总体可以分为垂直循环模式、水平模式以及垂直与水平混合模式，农林生态之间的循环都建立在三者之间的互相调节之上，从而使大自然可持续发展。近年来，受全球气候变化影响，玛河流域水量严重不足，农林生态循环需要建立相关模型进行研究。

1 玛河流域概况

玛河流域位于新疆天山北麓，地处准噶尔盆地南缘，地理坐标为东经85°01′～86°32′、北纬43°27′～45°21′，流域面积1.98万km2，灌溉面积26.7万hm2，灌溉区总人口80万人，境内平原和山区各占50%。玛河流域地势南高北低，南部山区最高海拔达5 242.5 m，境内海拔1 000～3 600 m的属于中低山区，被森林和草原植被所覆盖，海拔最低为平原，海拔只有300～500 m。玛河流域内水资源相对比较丰富，共有6条内陆河流为其提供水源，自东向西分别为塔西河、玛纳斯河、宁家河、金沟河、大南沟河、巴音沟河，这些河流均发源于天山北麓依连哈比尔尕山脉，并且由南向北流入准噶尔盆地。玛河流域水资源总量约为25.43亿m3，河川径流总量为22.91亿m3，其农林生态资源总量为11.97亿m3。虽然玛河流域资源和流量比较丰富，但由于玛河流域地处欧亚腹地、远离海洋，年降水量较少，仅110～200 mm，蒸发量大，为1 600～2 000 mm，按照科学对气候的相对分类，其属于典型的大陆性干旱气候。

玛河流域整体降水量少，随着气温逐渐上升，冰雪融化现象更加明显，对玛河流域气垫层产生相应的影响。此外，人类活动和人口的急剧增长同样影响了大气的下垫面，致使玛河流域生态环境问题加剧，改变了原有的自然现象。

2 玛河流域补排与循环

2.1 玛河流域农林生态之间的补给

玛河流域水资源的补给主要来自于山区大气降水，其中玛河流域55.0%～68.0%地表水资源来自上游大气降水，其余则来自于农林生态水源的补给。农林生态补给主要來源于河道的渗漏和山前的侧向补给，而通过降水直接吸收渗透提供的补给只有4.0%～18.0%。农林生态的补给方式相对单一，主要来自于农林生态垂直和水平（侧方向）上的补给，由地表水和降水入渗补给较少。玛河流域遵循大自然的补给方式并不是很简单的过程，是流域地表水中途经历3次农林生态转化所形成。首先是大气降水在山区慢慢汇聚，最终形成了河流，河水以渗透的补给方式垂直转化为农林生态资源，水流顺势往下游汇集，最终汇集到最低处的平原。河水的渗漏会不间断地持续下去，不断向农林生态进行相应的转变，当河水的量超出冲积扇之后还会出现溢出的现象，农林生态就会形成河流。此外，农民会使用河水浇灌农田作物，间接将河水补给农林生态，产生了河流的补给。

2.2 玛河流域与农林生态之间的循环转化

一般情况下，水可以在气态、液态、固态之间进行相互转化，影响水循环的外因包括光照、压力、气候、地理、人为破坏或者利用。目前，玛河流域的水循环受到阻碍，因而需要进行相关改善工程，以更好地完成农林生态循环的转化，满足相应的水循环转化条件[1]。

玛河流域的改善工程主要以人工为主导，人工主导可以使自然的垂直循环更加充沛，蒸发下渗量相应增强，因而水平的消耗流通量就会相应减少，流失量同时也会减少，从而使干旱问题得到适当的解决，形成相应的循环条件。

3 补排模型

通过相应的模型可以更加直观地了解补排相关的自然现象，三维模型的建立使很多难以解决的问题得到改善，建立玛河流域补排模型具有重要的意义和价值。通过科学、正确、精准的计算方法及相应的原理，使模型更加接近玛河流域自然的现实状况。目前，主要根据Visual Modflow软件数据而进行相应的模拟，以精确的数据将玛河流域长度、宽度等方面大致标注出来，通过已有的玛河流域数据进行分析，以中间值的参考值明确规定玛河流域补排循环之间的对应关系，再结合其他流域的相应循环建立独特的三维图模型，使其更具有科学参考价值，有助于了解玛河流域的动态[2]。

4 补排模型的优势

4.1 直观展示地形

缩放的补排模型能让人更加直观地了解玛河流域的地形[3]，改变了以往只限于数据上的认识。通过模型可知，玛河流域地势南高北低，北部积水量较好，但受到海水的影响较小；而南部则相反，虽然受到海水的影响相对较大，但渗透量不足，导致玛河流域出现各种生态环境问题。

4.2 发现内部问题

通过不同的颜色、流线，补排模型使人们更加了解玛河流域的地表构质情况，通过相应的水质方向可以让人们直观地看到玛河流域的局面动态[4]。通过建立相应循环补排观念、深入了解模型，会发现补排的方式因地势影响而发生变动。补排模型可以让人们更加了解玛河流域内部构成，增加对玛河流域补排的认识，同时让研究者更加深入了解玛河流域的结构与相关问题。

5 结语

通过三维模型以及科学的建模方式，能更加直观地了解玛河流域补排循环的方式和玛河流域存在的问题，有助于分析、研究、解决玛河流域长期存在的生态问题，有利于玛河流域更好地发展，让大自然与人类和谐相处。模型具有直观展示地形和发现内部问题的优势，是研究流域补给的重要手段，同时也是未来的发展趋势。

6 参考文献

[1] 杨海昌，王东方，邵建荣，等.干旱区大面积膜下滴灌对灌区农林生态位及流场的影响[J].中国农村水利水电，2013（11）：60-64.

[2] 田华，王文科，荆秀艳，等.玛纳斯河流域农林生态氚同位素研究[J].干旱区资源与环境，2010，24（3）：98-102.

[3] 汪世国.玛纳斯河流域水资源优化配置系统研究[J].水利建设与管理，2010，30（5）：72-75.

[4] 易诚.气候变化条件下玛纳斯河流域水资源演变特征研究[D].乌鲁木齐：新疆农业大学，2012.