塔里木河干流上中游河损与断面来水关系分析

雷 雨

(新疆维吾尔自治区水利厅，新疆 乌鲁木齐 83000)

塔里木河是我国最长的内陆河，同时也新疆南部近千万人民赖以生存的母亲河，地处于世界极端干旱区，蒸发潜势为1800～2900mm，而降水量一般仅18.6～50mm，河流全长1312km[1-4]。塔里木河干流自身不产流，其水资源主要依靠上游阿克苏河、和田河、叶尔羌河三大源流补给[5-8]。流域面积较广，上游三源流汇合后由阿拉尔到恰拉的流程达893km之远，河水从断面来水到向下河段下泄的过程中，势必会因为天然蒸发和渗漏产生巨大的水量损失，特别对于来水本身就不丰沛的枯水年，这必然会加剧水资源供需矛盾[9-11]。所以，对塔里木河干流河道水量损耗与断面来水之间关系的研究已经成为当前亟待解决的重要问题。

河道径流量渗漏与蒸发是导致河流损失的主要因素，为此国内学者对其开展了大量的研究[12-16]，例如孙建光等利用河道渗漏生态水权计量模型，确定了塔里木河渗漏的集中河段[17]；赵少军基于水文实测资料对叶尔羌河河道水量进行了分析[18]；张广朋等利用体积分形维数模型探讨了塔里木河上中游河床沉积物粒度分形特征[19]；谭晶基于水量平衡原理阐明了开都河河水和河损规律[20]。这些研究为揭示河流渗漏与河损之间的定量关系提供了理论的基础，但与塔里木河河损的相关研究较少且不深入。

因此，文章基于2005—2017年塔里木河上中游各断面地表径流数据，分析各河段的耗水规律，明确耗水量与断面来水之间的定量关系，以期为实现干流水资源的可持续利用以及水资源部门对塔里木河流各河段分段管理、制定干流下泄输水方案提供科学依据。

1 数据收集及研究方法

1.1 数据收集

文章采用的数据主要包括塔里木河流域管理局提供的2005—2017年塔里木河干流阿拉尔、新渠满、英巴扎、乌斯满、阿其克及恰拉断面的逐年河损量数据，同时利用Sigmaplot12.5软件对其进行处理与分析。

1.2 研究方法

根据塔里木河干流水量消耗特点，基于水量平衡原理，利用河段引水量、退水量以及下断面来水量计算河段河损量，公式如下：

W损=W引-W退-W下

(1)

式中，W损—河段河损量，亿m3；W引—河段引水量，亿m3；W退—河段退水量，亿m3；W下—下断面水量，亿m3。

2 上游河段河损与断面来水的关系分析

2.1 阿拉尔-新其满河段河损与断面来水关系分析

阿拉尔-新其满河段河损见表1，由表1可知，2005—2017年阿拉尔-新其满河段的平均引水量、河损量为3.86亿m3和5.5亿m3，平均河损率和单位河长河损为11.6%和0.03亿m3；河段水量过程线如图1所示。由图1可知，2009年以来，该河段河损量普遍偏小。特别是在来水量较大的2010年和2017年，河损出现负值，出现这一现象的原因一方面是由于近年来流域管理部门加强了引水量监测管理，同时也与近年来塔河干流来水持续偏丰密不可分，河道持续过水，地下水位较高，造成渗漏损失量较小，而大量引水导致了回流水量增加；河段水量与河损拟合关系曲线如图2所示。由图2可知，新其满来水随阿拉尔来水回归方程方程R2为0.98，说明二者响应关系较好，总体呈增加趋势。阿拉尔、新其满与河损的回归方程R2分别为0.54、0.53，说明该河段河损量随阿拉尔以及新其满来水量变化响应关系较差。总体上，河损随阿拉尔来水的增加而呈现减少趋势。

表1阿拉尔-新其满河段河损分析表单位：亿m3

图1 阿拉尔-新其满河段水量过程线

2.2 新其满-英巴扎河段河损与断面来水关系分析

新其满-英巴扎河段河损见表2。由表2可知，2005—2017年新其满-英巴扎河段的平均引水量、河损量为2.73亿m3和6.9亿m3，平均河损率和单位河长河损为18.1%和0.03亿m3；河段水量过程线、水量与河损拟合关系曲线关系如图3—4所示。由图3—4可知，英巴扎来水随新其满来水响应关系较好，来水总体呈增加趋势。同时，该河段河损量与新其满以及英巴扎来水量变化关系较为密切。

表2新其满-英巴扎河段河损分析表单位：亿m3

年份新其满引水退水河损河损率每公里河损英巴扎200544.401.87017.0338.3%0.0725.50200644.101.63018.7742.6%0.0723.70200714.302.0902.2115.4%0.0110.00200813.102.4002.2617.2%0.018.4420098.371.1805.3664.0%0.021.83201068.503.86017.7425.9%0.0746.90201145.103.0205.3811.9%0.0236.70201246.402.6703.838.3%0.0139.90201340.602.9000.601.5%0.0037.10201416.201.8305.3733.1%0.029.00201539.353.8302.977.6%0.0132.54201651.483.8108.0315.6%0.0339.65201764.034.3500.220.3%0.0059.47均值38.152.7306.9018.1%0.0328.52

图2 阿拉尔-新其满河段水量与河损的关系

图3 新其满-英巴扎河段水量过程线

2.3 上游(阿拉尔-英巴扎)河段河损与断面来水关系分析

上游河段河损见表3。由表3可知，2005—2017年上游河段的平均引水量、河损量为6.59亿m3和12.41亿m3，平均河损率和单位河长河损为26.1%和0.03亿m3。

表3阿拉尔-英巴扎河段河损分析表单位：亿m3

3 中游河段河损与断面来水的关系分析

3.1 英巴扎-乌斯满河段河损与断面来水关系分析

英巴扎-乌斯满河损见表4。由表4可知，2005—2017年英巴扎-乌斯满河段的平均引水量、河损量为6.75亿m3和7.73亿m3，平均河损率和单位河长河损为27.1%和0.04亿m3；河段水量过程线如图5所示。由图5可知，该河段河损量最大值出现在2010年，这与前一年2009年塔河干流来水特枯，河槽干涸，地下水埋深低，大量水渗漏补给地下水有关。河损量最小值出现在2009年，这是因为当年来水量相对最少，从而河道渗漏损耗也最小；河段水量与河损拟合关系曲线如图6所示。由图6可知，该河段河损与断面来水变化响应关系较好。该河段河损量随英巴扎来水量增大而增大，且增加趋势逐渐显著。乌斯满来水量也随英巴扎来水量增大而增大，但增加趋势逐渐减缓。

表4英巴扎-乌斯满河段河损分析表单位：亿m3

图4 新其满-英巴扎河段水量与河损的关系

图5 英巴扎-乌斯河段满水量过程线

3.2 乌斯满-阿其克河段河损与断面来水关系分析

乌斯满-阿其克河段河损如见表5。由表5可知，2005—2017年乌斯满-阿其克河段的平均引水量、河损量为1.35亿m3和1.45亿m3，平均河损率和单位河长河损为10.3%和0.02亿m3；河段水量过程线、水量与河损拟合关系曲线如图7—8所示。由图7—8可知，2005—2010该河段年河损与乌斯满下泄水量呈一致的变化趋势。2011—2017年河损量偏低，且较稳定，可能主要是近年来塔河干流加强了水资源统及河道管理力度，减少了溃坝跑水现象，也使河道私扒乱引和无序抽水现象也有所减少。同时，阿其克来水与乌斯满来水响应关系较好，总体呈增加趋势。

表5干流乌斯满-阿其克河段河损分析表单位：亿m3

图7 乌斯满-阿其克河段水量过程线

3.3 阿其克-恰拉河段河损与断面来水关系分析

阿其克-恰拉河段河损见表6。由表6可知，2005—2017年阿其克-恰拉河段的平均引水量、河损量为0.57亿m3和3.31亿m3，平均河损率和单位河长河损为29.4%和0.02亿m3；河段水量过程线、水量与河损拟合关系曲线如图9—10所示。由图9—10可知，河段河损与阿其克下泄有较好的相关性，即来水越大，河损越大。恰拉来水随阿其克来水响应关系较好，从变化趋势来看，总体呈增加趋势。

表6阿其克-恰拉河段河损分析表单位：亿m3

图6 英巴扎-乌斯满河段水量与河损的关系

图8 乌斯满-阿其克河段水量与河损的关系

图9 阿其克-恰拉河段水量过程线

3.4 中游(英巴扎-恰拉)河段河损与断面来水的关系分析

中游河段河损见表7。由表7可知，2005—2017年英巴扎-恰拉河段的平均引水量、退水量、河损量为8.66亿、0.15亿、12.49亿m3，平均河损率和单位河长河损为43.8%和0.03亿m3。

表7英巴扎-恰拉河段河损分析表单位：亿m3

4 结语

2005—2017年上游河段单位河长河损为0.03亿m3，其中新其满-英巴扎河段河损量最大，为6.9亿m3。中游河段单位河长河损为0.03亿m3，英巴扎-乌斯满河段河损量最大，为7.73亿m3。在来水偏枯年份，上中游河段河损较大，但近年来河段河损呈下降趋势，最低河损年份均出现在2017年，这与塔里木河干流来水持续偏丰以及流域管理局对引水量监管力度加强密不可分。为了提高流域水资源利用效率，减少河道损耗，管理部门应进一步加强河道综合治理，其中，上游新其满-英巴扎段、中游英巴扎-乌斯满河段是重点防治河段。

图10 阿其克-恰拉河段水量与河损的关系

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