托克逊县阿拉沟大型灌区地表水资源可利用量研究

龚旭锋

(吐鲁番水文勘测局,新疆 吐鲁番 838000)

为了解决阿拉沟灌区水资源可持续利用与社会经济发展和生态环境保护相协调的问题,就需对灌区地表水资源可利用量进行分析。

1 概 况

阿拉沟大型灌区位于托克逊县境内,包括托克逊镇、夏乡、郭勒布依乡、阿拉惠镇、伊拉湖乡、博斯坦乡等部分乡镇,面积为253.33km2,主要依靠阿拉沟河、白杨河水进行灌溉。白杨河发源于东天山支脉博格达山南坡,全长150km,在托克逊县与阿拉沟河汇合入托克逊河[1-2]。阿拉沟河发源于巴州和静县境内的天格尔山东南麓,出山口处设有阿拉沟水文站,此后穿越托克逊县城,最终汇入距托克逊县城东南约50km的艾丁湖。

2 水资源评价分区

为了便于水资源计算,按照流域的完整性、一致性和水资源的统一规划管理,将阿拉沟灌区分别按照流域和行政进行分区。流域分区中,把阿拉沟大型灌区作为五级水资源分区,划分为11个六级水资源区,见表1。行政分区中,按照乡镇区划将阿拉沟大型灌区分为6个部分,各个行政区划面积详见表2。

表2 阿拉沟大型灌区行政分区降水总量统计表

本次评价范围为阿拉沟大型灌区,分别按水资源分区面积7774.6km2和乡镇面积6936km2区域水资源数量和质量进行评价。基准年为2018年,其降水、径流资料系列为1956—2018年,蒸发量为1980—2018年。

3 水资源影响因素分析

3.1 降水

阿拉沟大型灌区地处天山南坡吐鲁番盆地中部,属暖温带干旱荒漠气候特征。由于吐鲁番盆地南部、东部地势较低,因此西北气流水汽输送是阿拉沟大型灌区水汽的主要来源。受水汽条件和地理位置影响,项目区四季降水量分配极不均匀,多集中在6～9月,其他月降水量极少,多年平均降水量为45.5mm。

根据绘制的降水量等值线图,按照流域水资源分区可以计算出阿拉沟大型灌区面积为7774.6km2,多年平均降水总量15.852×108m3,平均年降水深为203.9mm;其中:阿拉沟河降水总量为8.611×108m3,占阿拉沟大型灌区降水总量的54.3%;白杨河降水总量为7.2405×108m3,占阿拉沟大型灌区降水总量的45.7%。阿拉沟大型灌区流域分区降水总量统计见表1。

阿拉沟大型灌区按行政分区的乡镇有托克逊镇、夏乡、郭勒布依乡、伊拉湖乡、阿拉惠、博斯坦乡,总面积6936km2,降水深68.2mm,降水总量3.6102×108m3。阿拉沟大型灌区行政分区降水总量统计见表2。

3.2 地表径流

3.2.1 计算方法

阿拉沟大型灌区内主要河流有阿拉沟河、白杨河、柯尔碱河、艾维尔沟河、阿拉沟河、祖鲁木图沟河、乌斯通沟河,河流上有阿拉沟、煤窑沟水文站和小草湖水文专用站。根据《地表水资源调查和统计分析技术细则》的要求,按实测或修正后的径流系列推求多年平均年径流量,再加上未控制区域年径流等值线图量算的产水量,分别计算出各流域区和行政区的地表水资源量[3]。

计算行政分区水资源量时,部分行政分区存在有外来水出入的情况,因此,行政分区地表水资源量计算时应从行政区地表总径流量中扣除进入本行政区外来水量。计算公式为:

W=∑RKZi+∑WFki-∑RKRi

(1)

式中:W为行政区地表水资源量,108m3;RKZi为控制站天然河川径流量,108m3;WFKi为非控制区产水量,108m3(量算的山区径流量减去河川径流量);RKRi为入区水量,108m3。

3.2.2 流域分区地表水资源量计算

本次计算以五级流域区作为计算单元。因流域界线完整、无分割,不存在外来入区水量的情况,故采用下式计算:

地表总水资源量=控制区径流量+非控制区量算值

(2)

阿拉沟大型灌区流域分区地表水资源计算成果见表3。

表3 阿拉沟大型灌区水资源流域分区地表水资源量计算表

经计算汇总,白杨河大型灌区计算面积为8367.2km2,地表总水资源量为4.628×108m3,其中,阿拉沟河区地表总水资源量为2.0347×108m3,占阿拉沟大型灌区地表水资源量的44.0%,白杨河河区地表总水资源量为2.5933×108m3,占阿拉沟大型灌区地表水资源量的56.0%。

3.2.3 行政分区地表水资源量计算

本次采用阿拉沟大型灌区1956—2018年多年平均径流深等值线图对各行政分区地表水资源量进行量算。计算结果见表4。

表4 阿拉沟大型灌区流域行政分区地表水资源量计算表

从表4中可看出,按行政区地表水资源量分析计算,阿拉沟大型灌区行政区面积为12562km2,部分行政区均在径流深等值线5mm以下,属不产流区,行政区地表水资源量为0.4267×108m3,占整个灌区水资源量的9.22%;非行政区地表水资源量为4.2013×108m3,占整个灌区水资源量的90.8%。

3.3 水面蒸发

受气温、湿度和风的影响,阿拉沟大型灌区水面蒸发量年内分配不均,年蒸发量1530mm。在地域上,平原区蒸发量大于山区,最大蒸发量一般出现在6月或7月,最大月占年蒸发量的16%左右。山区连续最大四个月水面蒸发量占年水面蒸发量的40.5%～72.8%,平原区在58.3%～72.3%,主要集中在5～8月。由于气温年内高差大,故水面蒸发量冬季小,夏季大。由于影响水面蒸发量的气象要素年际变化不大,因此决定了水面蒸发量年际变化也相对较小。与降水、径流相比,蒸发量年际变化较为稳定,最大年水面蒸发量与最小水面蒸发量的极值比在1.2～2.5之间。阿拉沟

平原区的干旱指数大于10.0,明显大于山区;所以阿拉沟大型灌区属于极度干旱区,水资源对于灌区发展具有重要的生命支撑作用。

3.4 水质

在阿拉沟大型灌区依照河流分布情况,选取8个采样点。经水质检测分析,阿拉沟大型灌区流域地表水体ph值在7.9～8.0之间,水体略偏碱性,水化学类型属于重碳酸类和硫酸类型水;水体矿化度及总硬度较高,属于中等矿化度及较高矿化度,适度硬水及硬水。阿拉沟水库水质为Ⅱ类,鱼儿沟水质为Ⅲ类,乌斯通沟水质为Ⅴ类,主要超标因子为化学需氧量。红山水库为Ⅲ类,柯尔碱为Ⅰ类,白杨河为Ⅲ类,白杨河和阿拉沟汇合口为Ⅲ类,阿拉沟灌区为Ⅲ类。

4 地表水资源可利用量

4.1 计算方法

阿拉沟河、白杨河皆属内陆河区,阿拉沟大型灌区地表水资源可利用量的估算,采用河川径流量扣除不可以被利用地表水资源量、不可能被利用地表水资源量的方法进行估算。计算公式为:

Wsu=Ws-Wn-Wdf

(3)

式中:Wsu为地表水资源可利用量,108m3;Ws为天然河川径流量,108m3;Wn为不可以被利用地表水量,108m3;Wdf为不可能被利用地表水量,108m3。

4.2 计算结果

4.2.1 不可能被利用水量

不可能被利用的水资源主要为阿拉沟大型灌区两河(阿拉沟河、白杨河)山前平原山洪沟由于暴雨或弃水形成的径流及一些独立的小河沟由于径流量较小无法利用水量,这部分水量基本属于流域非控制区部分,根据1956—2018年径流深等值线图量算,其不可能被利用水量为0.0212×108m3,其中阿拉沟河区0.0212×108m3,白杨河区0.00×108m3。

4.2.2 不可以被利用水量

吐鲁番盆地不可以被利用的水资源量主要为河道内生态环境需水量、湖泊湿地需水量及供下游邻区开发利用的水资源量。

4.2.2.1 河道最小生态环境需水量

河道内生态基流需水量主要为维护天然生态保护目标所需水量。通常以多年平均径流量的百分数作为河道最小生态环境需水量。计算公式为:

W河流最小生态环境需水量=K×W多年地表水资源量

(4)

式中:K为百分比系数,取10%。阿拉沟大型灌区多年地表水资源量为4.628×108m3,

由此计算出吐鲁番盆地最小生态环境需水量为0.4628×108m3。

4.2.2.2 湖泊需水量估算

区内湖泊主要为艾丁湖,考虑到艾丁湖为吐鲁番盆地14条主要河流的尾闾,需要下泄水量保护生态用水。按阿拉沟大型灌区内河川径流量扣除最小生态环境需水量后水量的5.0%作为艾丁湖湿地生态需水量,艾丁湖湿地生态需水量为0.2083×108m3。

综上所述:阿拉沟大型灌区地表总水资源量为 4.6280×108m3,其中:不可能被利用量为0.0212×108m3,不可以被利用量为0.6942×108m3,可利用量为3.9338×108m3。详见表5。

表5 阿拉沟大型灌区水资源可利用水量计算表

5 结 语

阿拉沟大型灌区是托克逊县重要的农业生产基地。灌区主要依靠引灌地表水资源,涉及河流较多,生态环境脆弱,摸清地表水资源对于其优化水资源配置、加强水资源管理、调整农业结构具有重要作用。通过降雨、径流、蒸发、水质的影响因素分析计算,可知阿拉沟大型灌区可利用水量仅为3.9338×108m3,水质基本满足农业灌溉需求,为促进和保障吐鲁番地区人口、资源、环境和经济的协调发展提供了重要技术依据。