席多龍，張百祖，張昌順（甘肅省酒泉水文水資源勘測局，甘肅酒泉735100）

敦煌西土溝流域水資源演變規(guī)律淺析

席多龍，張百祖，張昌順
（甘肅省酒泉水文水資源勘測局，甘肅酒泉735100）

西土溝是內(nèi)陸河季節(jié)性河流，下游陽關(guān)鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)受地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地勢影響，地下水外溢顯著，構(gòu)成了沙漠干旱地區(qū)獨(dú)特的水資源循環(huán)系統(tǒng)。通過對西土溝流域上、下游溝道的實(shí)地勘察，進(jìn)行歷史洪水調(diào)查及地下水徑流過程調(diào)查，分析西土溝流域水資源演變過程及利用情況。

內(nèi)陸河流域；洪水調(diào)查；地下水運(yùn)動；水資源演變

一、西土溝流域水資源演變規(guī)律問題提出

西北內(nèi)陸河流域河流多為季節(jié)性河流，流域生活區(qū)始終面臨洪水威脅、水資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化等來自自然環(huán)境方面的挑戰(zhàn)。掌握水資源的演變過程，科學(xué)認(rèn)知現(xiàn)代環(huán)境下的流域水循環(huán)系統(tǒng)演化規(guī)律，評價(jià)并合理調(diào)配流域水資源，是實(shí)現(xiàn)內(nèi)陸河流域西土溝水資源可持續(xù)利用的重要保障。

二、西土溝流域概述

西土溝位于敦煌陽關(guān)鎮(zhèn)西南，屬內(nèi)陸河季節(jié)性河流，河流中上游處于阿克塞縣境內(nèi)，匯集阿克塞溝、黑溝、大鄂博圖溝等溝道的水量，上述各溝道均發(fā)育于阿爾金山東端北麓。

阿爾金山為東西走向的多峰、脊峭山脈，東連祁連山，西接昆侖山，山峰高度均在5 000m以上，山脊兩側(cè)發(fā)育多條現(xiàn)代冰川，其冰川融水及夏季暴雨洪水為西土溝流域提供了穩(wěn)定的水量資源。

西土溝中游地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)主要為砂礫石層結(jié)構(gòu)，顆粒粗大，導(dǎo)水性極強(qiáng)，上述各溝道絕大部分水量在此區(qū)域內(nèi)下滲形成地下徑流。

西土溝流域水量集中溢出于敦煌市西南64 km的陽關(guān)鎮(zhèn)，該地區(qū)是在元古界結(jié)晶基底之上發(fā)育起來的中新生界殘留盆地，平均海拔1 300m，其特殊的地形及地質(zhì)構(gòu)造使陽關(guān)鎮(zhèn)形成了荒漠中罕見的綠洲帶。西土溝流域在陽關(guān)鎮(zhèn)境內(nèi)的水量可分為地表水量及地下水量兩部分，地表水即夏季暴雨洪水，匯集阿爾金山東端北麓的山區(qū)暴雨洪水；地下水部分為多處泉水露頭后在陽關(guān)鎮(zhèn)境內(nèi)形成的地表徑流過程。

三、西土溝流域地表水資源分析

西土溝流域面積933 km2，溝道主要由阿爾金山北麓的暴雨洪水多年的沖刷作用形成。發(fā)育于山脈北麓的阿克塞溝、黑溝、紅崖子溝、大、小鄂博圖溝的暴雨洪水出山后無人為治理干擾影響，溝岔自然發(fā)育，呈放射狀散布于廣袤的戈壁灘地中，未形成顯著溝道，直至中游地區(qū)受庫姆塔格沙漠山體阻擋，并經(jīng)過多年沖刷，多條溝道橫向匯流，在沙漠腹地形成明顯的兩條溝道東溝及西土溝，溝道橫穿沙漠后于陽關(guān)鎮(zhèn)西南部匯合，稱為西土溝，并沿陽關(guān)鎮(zhèn)西側(cè)邊緣地帶流經(jīng)下游二墩屯農(nóng)場，尾閭消失于荒漠戈壁中。

根據(jù)《敦煌市歷史洪水調(diào)查報(bào)告》記錄，西土溝建國以來歷史最大洪水為1996年146m3/s，次大洪水為2011年126m3/s。西土溝流域內(nèi)暴雨洪水峰型呈現(xiàn)尖瘦型，具有洪水歷時短，過程漲落快等特點(diǎn)。汛期洪水均由阿爾金山北麓山區(qū)暴雨引起，該流域內(nèi)產(chǎn)流區(qū)為上游山區(qū)及匯流區(qū)沿程戈壁灘地的地形結(jié)構(gòu)單一，產(chǎn)流方式均為暴雨引起的超滲產(chǎn)流模式，下墊面結(jié)構(gòu)無顯著滯水植被、洼地，其他影響因素對該區(qū)域影響不顯著。西土溝大暴雨引起的典型場次洪水過程中，其洪水流量的量級、發(fā)生時間及洪水重現(xiàn)期與上游山區(qū)的暴雨發(fā)生時間、暴雨重現(xiàn)期具有一一對應(yīng)的因果關(guān)系。

根據(jù)上游雨量站連續(xù)實(shí)測多年最大24小時時段降水量暴雨資料，進(jìn)行P-Ⅲ型頻率曲線計(jì)算，故以此為依據(jù)分析西土溝洪水重現(xiàn)期，計(jì)算結(jié)果見表1。

表1　西土溝上游雨量站最大24小時降水量頻率統(tǒng)計(jì)

收稿日期：2016-06-06

作者簡介：席多龍（1976-），男，甘肅金塔人，助理工程師，主要從事水文測驗(yàn)、水情報(bào)汛及水文分析計(jì)算等工作。

對照表1可知，西土溝2011年暴雨洪水上游暴雨中心雨量重現(xiàn)期為46年一遇，由此推算，西土溝2011年次大洪峰流量126m3/s的重現(xiàn)期為50年一遇，2015年實(shí)測洪峰85.6m3/s的重現(xiàn)期為10年一遇。

四、西土溝流域地下水資源分析

西土溝流域地下水資源量是流域內(nèi)水資源的重要組成部分。主要由流域上游阿爾金山北麓沿山各溝道、流域東端黨河對陽關(guān)鎮(zhèn)地下水資源進(jìn)行徑流補(bǔ)給。受區(qū)域內(nèi)地勢影響，地下水徑流速度較快，向下以多層結(jié)構(gòu)潛水—承壓水含水層系統(tǒng)排泄，向地表以泉水的形式溢出，下游陽關(guān)鎮(zhèn)是流域內(nèi)最低的侵蝕基準(zhǔn)面，是地下水資源集中外溢的地區(qū)，溢出的泉水匯集成泉溝流入河道，再次轉(zhuǎn)化為地表水。

（一）西土溝地下水水量情況

泉水沿西土溝溝道、渠系向下游匯流。根據(jù)2015年實(shí)測資料，常流泉水溝道、渠系年平均流量1.10m3/s，年徑流量0.3456108m3。陽關(guān)鎮(zhèn)境內(nèi)有匯集泉水外露的小型水庫7座，總庫容689萬m3。

泉是地下水的天然露頭，西土溝泉流量常年穩(wěn)定，年內(nèi)變化量及年際變化量均處于±10%以內(nèi)，在陽關(guān)鎮(zhèn)境內(nèi)的特殊之處在于泉流量是地下水系統(tǒng)的狀態(tài)變量，它綜合反映了地下水系統(tǒng)的均衡狀態(tài)。影響泉流量趨勢性變化的主要因素是水平徑流帶和溢出帶的地下水開采量、西土溝和各渠系的滲漏補(bǔ)給量，泉流量與這些均衡量處于一種動態(tài)平衡過程中。

（二）西土溝地下水演變分析

西土溝流域位于西北內(nèi)陸干旱區(qū)，地下水流系統(tǒng)具有典型的內(nèi)陸盆地特征，由于地下水的主要補(bǔ)給來源為上游阿爾金山北麓各溝道，所以地下水總的徑流方向是從北至南向匯流。根據(jù)含水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及上、中、下游各自特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，流域內(nèi)地下水流系統(tǒng)平面上可分為山前沖洪積傾斜礫質(zhì)區(qū)、中游砂質(zhì)平原區(qū)和下游細(xì)土平原區(qū)。

1.沖洪積傾斜礫質(zhì)區(qū)。該區(qū)域含水層沉積物成因以洪積和坡積物為主，主要為單一砂礫石層結(jié)構(gòu)，顆粒粗大，導(dǎo)水性極強(qiáng)，補(bǔ)給條件好，接受河流、溝道滲漏和側(cè)向徑流入滲補(bǔ)給，該水流系統(tǒng)內(nèi)地下水補(bǔ)給、徑流和排泄速度較快，是地下水的主要補(bǔ)給區(qū)。

2.中游砂質(zhì)平原區(qū)。該區(qū)域物質(zhì)來源為砂巖、泥巖等風(fēng)化剝蝕產(chǎn)物，故沉積物顆粒相對較小，結(jié)構(gòu)較密實(shí)，導(dǎo)水性較差，主要接受暴雨洪流入滲補(bǔ)給。地下水循環(huán)交替速度和方式與上部地下水流動系統(tǒng)也不一樣，大部分地帶含水層骨架始終處于淋濾狀態(tài)，主要接受上游局部地下水流動系統(tǒng)的水平補(bǔ)給。

3.下游細(xì)土平原區(qū)。中游地下水量以地下徑流的形式流入下游細(xì)土平原區(qū)，該區(qū)為多層結(jié)構(gòu)的含水層系統(tǒng)，含水層顆粒逐漸變細(xì)，導(dǎo)水性漸弱，淺層徑流受下游弱透水層阻擋，在陽關(guān)鎮(zhèn)境內(nèi)溢出地表形成泉水，該部分徑流速度較慢，向下游的補(bǔ)給量也較小，滯留較多，為地下水積極循環(huán)交替帶。

經(jīng)實(shí)際走訪調(diào)查，區(qū)域內(nèi)地下水資源主要用于農(nóng)田灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖，區(qū)域內(nèi)地下水開采量不高，淺層地下水的徑流方向和排泄途徑無明顯人為影響，未形成顯著降落漏斗。區(qū)域內(nèi)少量人工開采、截畜加快了垂向循環(huán)交替的速度，地下水主要接受灌溉入滲補(bǔ)給，以蒸散發(fā)和農(nóng)田排水方式排泄，地下水運(yùn)動以垂向運(yùn)動方式為主。

剩余部分地下徑流和淺層地下水向下游的緩慢徑流途中，頂托補(bǔ)給流域中部潛水，最后消耗于蒸發(fā)排泄，這是區(qū)域地下水系統(tǒng)的主要徑流交替過程。

五、西土溝流域水資源利用現(xiàn)狀

由于流域中上游均為荒漠地質(zhì)的無人區(qū)，西土溝流域內(nèi)水資源的利用主要集中于下游陽關(guān)鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)。陽關(guān)鎮(zhèn)水資源開發(fā)利用歷史悠久，現(xiàn)開發(fā)灌溉面積為5 000畝左右，主要以種植葡萄、棉花等經(jīng)濟(jì)作物為主。

陽關(guān)鎮(zhèn)因其優(yōu)良的水土光熱資源成為歷史屯墾重地，屯墾改變了水資源的循環(huán)方式，改變了流域生態(tài)環(huán)境，歷史屯墾對西土溝流域的水循環(huán)改變微不足道，可以認(rèn)為水循環(huán)特征處于自然狀態(tài)。自90年代起，境內(nèi)多個蓄水工程的興建是西土溝流域水循環(huán)狀態(tài)演變的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，至2015年，境內(nèi)共修建小2型水庫7座，總庫容689萬m3，地下水運(yùn)動模式由自然循環(huán)模式轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊?人工二元循環(huán)模式，這種改變使下游河道至尾閭河道基本斷流，造成尾閭湖干涸。

近年來水資源利用呈現(xiàn)多元化發(fā)展，由于流域內(nèi)水資源水質(zhì)較好，在水資源利用路線前端發(fā)展大規(guī)模的活水養(yǎng)魚產(chǎn)業(yè)，末端水資源再用于農(nóng)業(yè)灌溉，經(jīng)漁場流出的水資源富含各種利于作物生長的營養(yǎng)元素。再水資源有效利用的同時，更能提高當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)效益，呈現(xiàn)更加科學(xué)合理的水資源利用模式。

六、結(jié)語

西土溝水量演變過程是典型的干旱地區(qū)內(nèi)陸河流域的徑流過程，在這種演變的基礎(chǔ)上再加上人工開采地下水量的不斷增加，使研究區(qū)水流系統(tǒng)發(fā)生了變化，本文只是簡述了地表水資源與地下水資源的演變過程。以各項(xiàng)人類活動影響為著眼點(diǎn)，評價(jià)流域水資源演變規(guī)律定量評價(jià)流域內(nèi)水量、水質(zhì)、地下水的水位等水文要素的變化規(guī)律需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。

［1］牛最榮.氣候變化對祁連山區(qū)水文循環(huán)的影響研究［M］.蘭州：甘肅人民出版社，2013.

［2］劉進(jìn)琪，牛最榮.中國西北地區(qū)洪水調(diào)查研究［M］.蘭州：甘肅人民出版社，2012.

（編輯：劉國華）

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