浅谈巴音沟河2004年至2013径流变化的影响因素

（石河子巴音沟河流域管理处，石河子市，832000） 马红刚

1 水文地质概况

1.1 径流

巴音沟河流域位于新疆天山北坡中段，准噶尔盆地南缘，东与金沟河相邻，西与奎屯河接壤，南抵依连哈比尔尕山脉的冰峰雪岭，北达古尔班通古特沙漠(其地理位置为东经84°45'～85°27'北纬43°29'～44°58'，河流水网发育，成树状水系。发源于乌苏县境内，由卡哈尔阿特，阿冬萨拉，哈尔莫仁，阿勒泰沙拉，依克马斯吐（喇嘛庙水文站观测的俗称大河方向）及东测沙湾县境内的巴依什果勒，乌拉斯台（俗称小河方向）等七条主要支流在二道沟汇集成一条主流而成，自西南流向东北，全长160km，巴音沟河流域集水面积为1 579km2，，森林覆盖面积51km2，最大年径流量为4.33 亿m3，最小年径流量2.22亿m3，平均年径流量3.38亿m3[1]。

1.2 径流特性

年径流量分配，春季（3～5月）0.19亿m3，占全年的6.55%，夏 季（6～8 月）2.28 亿m3，占 全 年 的，72.19%，秋季（9～11 月）0.52 亿m3，占全年的16.7%，冬季（11～2月）0.14亿m3，占全年的4.57%，其径流以冰川雪源消融补给为主，降雨补给次之。

1.3 泥沙

由于巴音沟河地处在天山北坡降雨最高点中心附近，所以巴音沟河连续21年输沙模数平均值达到1 060t/km2，是天山北坡径流悬移质泥沙输出模数的高值中心，年均输沙量167(104t)，巴音沟河平均泥沙含量高达5.67kg/m3，在北疆河流平均泥沙含量1.1kg/m3以下，巴音沟河多年平均推移质占悬移质总量14.6%，由于降雨大，植被覆盖少，巴音沟河是新疆天山北坡泥沙含量最高的河流[2]。

1.4 地貌地质情况

总体地势由东南向西北倾斜，山脉和山问凹地相间分布，地形波状起伏。南部高中山区分布于喇嘛庙以南，高程1 500m以上，为强烈的构造剥蚀区。该区基岩裸露，河流深切；中部山间盆地，主要分布于喇嘛庙与黑山头之间，地势平坦，高程960～1 500m，盆地轮廓呈菱形，长轴方向与河流流向一致，短轴方向与山脉走向一致；低山丘陵主要分布于出山口一带，高程780～1 200m，为天山山区与准噶尔盆地的过渡地带；北部山前倾斜平原区分布于低山丘陵区北面，为南高北低略具倾斜的冲洪积平原，高程在780m以下。巴音沟河山前倾斜平原为松散的第四纪沉积物，沉积物质颗粒较大，结构松散，胶合较差，有很强的透水性。

1.5 水文资料

巴音沟河流域管理处设立。渠首站设有水文观测组，负责观测巴音沟河水量观测，气温，降雨，蒸发，降水观测，由于喇嘛庙水文站设立在黑山头上游，属于重要支流，所以喇嘛庙水文站的水量观测不能代表所有巴音沟河水量观测，所以在此主要使用渠首站资料。

表1 2004～2013巴音沟河水文资料汇总表

表2 巴音沟河年月降水量统计表

表3 巴音沟河年蒸发量统计表

2 2004至2013年年径流量

2.1 2004至2013年巴音沟河水文资料（详见表1）

2.1.1 2004 年至2013 年，年径流量最大的是2007年为4.32亿m3，年径流量最小的是2009年为2.28亿m3，最大年径流比最小年径流量多2.04 亿，说明巴音沟河年际变化极度不均。

2.1.2 2004 年至2008 年年径流量平均为3.58 亿m3，2009 年至2013 年径流量平均为3.09 亿m3，前五年比后五年平均年径流量多近0.5 亿m3，产生这样变化的主要原因是由于前五年有2007 年丰水年的存在，而后五年有2009 年2013 年两个枯水年的存在。

2.1.3 2004 年至2008 年灌区引进水量平均为2.5 876 亿m3、引进率平均为73%，2009 年至2013 年灌区引进水量平均为1.8 516 亿m3、引进率平均为62%，产生这样变化的原因，a、虽然灌区的灌溉面积近五年比前五年要多，但是由于安集海灌区灌溉方式发生了改变，由原来的沟灌改为现在的滴灌和地下水滴灌，很大程度上减少了引进水量。b、引水枢纽管理单位改变了管理方式，由原来汛期工程管理服从用水管理的原则，改为汛期用水管理服从工程管理的原则，从工程安全的角度，增加排沙次数，保证渠道引清水。c、由于下游有水库，排沙水最终进入水库，虽然渠首引进量减小，但是下游安集海水库依然可以将回收利用。

2.2 洪水期与非洪水期径流量占全年径流量比值

2.2.1 2004 年至2013 年，巴音沟河丰水年平水年6、7、8 三个月汛期径流量占全年径流量的比值在75%左右1%，枯水年非汛期径流量占全年径流量的比值基本上在70%。

2.2.2 通过这样的分析总结在汛期过后可以对对全年的总径流量进行反推，对全年径流量可以进行有个预判，对后期的引蓄配排等各项管理工作提供了理论依据。

3 地表径流量与气象因素的关系

3.1 河流与气温、降雨量和蒸发的一般性关系

喇嘛庙水文站海拔3 311m，渠首枢纽站海拔899m，可以看出巴音沟河有着新疆河流明显的随着山区高程升高，气温降低，蒸发减少，降水增加的特征。

3.2 河流年径流量与汛期降雨的关系（见表3）

上述资料可以看出，2007年渠首枢纽站汛期降水169.8mm，为10年最高值，对应的年径流第一高值4.32 亿，2011 年第二高值146.38mm，对应的年径流第二高值3.59 亿，渠首枢纽站2009 年汛期降水42.3mm，为10 年最低值，对应的年径流第一低值2.28 亿，说明降雨量是影响巴音沟河的最关键因素。

表3 河流年径流量与汛期降雨

3.3 河流年径流量与日最低气温的关系

2009 年汛期降雨量为10 年最低，降雨对年径流的影响最小，同时也是研究气温特别是最低气温对年径流的影响。由于发现了最低气温变化最敏感，为了便于分析比较采用2009 年6 月1 日至2009年9月1日的最低气温的2.5倍线和日平均流量，日最高流量的堆积折线图进行比较。（详见图1）

图1 汛期流量对比图

（1）最低气温对日平均流量和日最高流量的影响较大，日平均流量和日最高流量曲线几乎同步而流量变化稍滞后于最低气温的变化。

（2）渠首站水文观测组发现日最低气温对当日大河来水量的影响较大，连续3 天最低气温超过17.5°后，大河会涨水，高温持续时间越长，涨水越多[4]。

综上说述，排除大范围连续降雨因素干扰最低气温对日平均流量和日最高流量最为明显，所以说”敏感”最低气温是影响冰川融雪型洪水的最重要的一个重要因素。

4 短时间降雨与洪峰关系

根据10年巴音沟渠首运行管理经验，降雨对汛期日流量，最大流量影响比较复杂。

从表4 可以看出短时间降雨对巴音沟影响较小，因为巴音沟河河岸植被覆盖差，以松散的卵砾石为主，导致要想形成山体径流必须将河岸的土层水分饱和才能形成径流。短时间的一次降雨或强降雨对径流影响很小，河岸的土层饱和后，再发生降雨或者强降雨才会形成突发的洪水，洪水形成较苛刻。这与其他地区其他土质的河流存在明显的不同。

表4 实际运行中降雨与洪水关系图

需要重点防范长时间大范围的降雨，黑山头以上河道长约100km，洪水从冰川到达出山口，从河源到出山口，洪水需要行走12h 左右。根据经过多年经验渠首上游二道沟预报点距离黑山头20km，洪水行走时间为2个半小时，在上游设置预报点可以提前预警处置对巴音沟有较大破坏的洪水。从上表中可以看出短时间降水可能导致流量的增加也可能导致流量的减少。

5 结论

5.1 巴音沟河径流年内分配极不均匀，集中程度高；径流年际变化较小；巴音沟河流量是以冰雪融水和雨水补给的混合型河流，年最大径流出现在6月中旬至8 月下旬之间；巴音沟河的这些特征非常有利于径流资源的利用[5]。

5.2 巴音沟河年径流最关键的影响因素是降水，其次是气温。

5.3 巴音沟河在排出降水干扰外，在日最低气温是影响日平均流量和最高流量的一个“敏感”因素。

5.4 巴音沟河短时间降雨对日平均流量和最高流量影响较为复杂。

作为上游渠首管理部门应当除了了解必要的气象变化，工程情况外，水管运行管理单位还应当掌握第一手的基础水文资料，对于径流趋势预测，洪水趋势判断，总径流量估算都有很重要的作用，并通过分析水文资料，得出一些规律和经验，便于更好地做好防洪和引水工作。