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        三屯河碾盤莊水文站多年監(jiān)測數(shù)據(jù)淺析

        2020-12-28 07:09:40張婉君

        張婉君

        (昌吉水文勘測局,新疆 昌吉 831100)

        1 工程概況

        1.1 三屯河流域概況

        天山北坡中段、準(zhǔn)噶爾盆地南緣發(fā)育有四條主要河流,自西向東分別為:呼圖壁河、三屯河、頭屯河和烏魯木齊河,河流存在多條次級支流,呈樹狀分布。三屯河流域地勢南高北低,由南西向北東傾斜,依次分布有高山區(qū)、中高山區(qū)、低山區(qū)和山前傾斜平原[1-3]。受地形、地貌和大氣環(huán)流等因素的影響,三屯河流域南部山區(qū)降水量充沛,為流域提供水源的補(bǔ)給。三屯河流域的氣溫、降水和徑流量等特征變化對農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)和生活方面具有重要影響,因此下文將具體基于監(jiān)測數(shù)據(jù)展開具體的分析。

        三屯河發(fā)源于天山北坡中段天格爾峰,河流跨越高、中、低山帶,河水出山口后進(jìn)入平原,消失于沙漠之中。河道上游山區(qū)河網(wǎng)發(fā)育良好,支流呈樹狀分布,主要支流源頭均有冰川和永久積雪,其余支流皆源于中、低山區(qū)。三屯河的主要支流有大昌吉河和小昌吉河,兩河在昌吉林廠上游500 m處匯合,匯合口下游主河道兩岸沿程依次分布著孔薩拉溝、廟爾溝、板房溝、頭道水、二道水等支流,沿流域坡面源源不斷注入三屯河主河道,使三屯河主河道水量沿程增大。實測年平均徑流量為3.543×108m3,年徑最大流量為2016年的4.376×108m3,年徑最小流量為2014年的2.699×108m3。

        1.2 碾盤莊水文站

        碾盤莊水文站是昌吉市境內(nèi)的三屯河水量控制站,屬省級重要水文站和自治區(qū)級報汛站。碾盤莊水文站設(shè)立于1956年6月,地理位置為東經(jīng)86°55′,北緯43°43′。河長103 km,集水面積1636 km2,測站高程1088 m,河道縱坡降為17.3‰。碾盤莊河段順直,長度約400 m,河床主要由砂礫石組成,右岸有30 m的漿砌石護(hù)岸,左岸為混凝土現(xiàn)澆護(hù)岸,基上300 m處有左轉(zhuǎn)的彎道,下游100 m處左岸有二道水支流匯入。河槽形態(tài)為單式河槽,中高水主槽寬度在14~37 m,無岔流、串溝、逆流、回水、死水等情況發(fā)生。碾盤莊水文站監(jiān)測數(shù)據(jù)為加強(qiáng)汛期的提前防范和科學(xué)制定流域調(diào)水計劃提供數(shù)據(jù)支持。

        2 多年監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

        水文監(jiān)測類型主要包括:地下水監(jiān)測、地表水監(jiān)測、空中水監(jiān)測。水文監(jiān)測具有以下特點:(1)傳統(tǒng)性,對水資源進(jìn)行長期有規(guī)律的監(jiān)測和記載,使用者能夠掌握水文水資源的準(zhǔn)確信息。(2)及時性,水文監(jiān)測的特殊作用,尤其是對應(yīng)急事件,水文監(jiān)測可實現(xiàn)對洪水信息的收集和傳達(dá),為相關(guān)部門制定洪澇等自然災(zāi)害的應(yīng)對策略提供依據(jù)。(3)標(biāo)準(zhǔn)性,在進(jìn)行水文監(jiān)測時需要遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)[4-6]。

        2.1 氣溫監(jiān)測

        根據(jù)1977—2019年氣溫監(jiān)測資料顯示,碾盤莊河段最高氣溫為39.4 ℃(2006年7月31日),最低氣溫為-31.4 ℃(1984年12月23日),每年的最高氣溫多發(fā)生在7—8月,最低氣溫多發(fā)生在1—2月。圖1為1977—2019年碾盤莊水文站多年氣溫監(jiān)測情況。從圖中可知,碾盤莊河段年最高氣溫介于30~ 40 ℃之間,年最低氣溫介于-32~-20 ℃之間,年平均氣溫在5~8 ℃之間,表明碾盤莊河段四季溫差較大。

        圖1 碾盤莊水文站多年氣溫監(jiān)測曲線

        2.2 降水監(jiān)測

        受大氣環(huán)流中緯度環(huán)流影響,碾盤莊河段降水水汽主要來源于西風(fēng)環(huán)流,降水為大氣降水。根據(jù)1977—2019年水量監(jiān)測資料顯示,碾盤莊河段內(nèi)的年最低降水量為162.5 mm(1977年),年最高降水量為397.9 mm(1987年),多年平均降水量為278.7 mm。降水多發(fā)生在春、夏兩季,而秋、冬兩季較少。圖2為1977—2019年碾盤莊水文站多年月平均降水的情況。從圖中可知,碾盤莊降水主要集中在每年的4—9月,最大降水量為7月平均降水量53.1 mm;12月—次年2月,降水量偏少,最小降水量為1月平均降水量5.1 mm。此外,受地形和大氣環(huán)流的影響,每年的7—8月由于局部環(huán)流系統(tǒng)的強(qiáng)對流天氣,在碾盤莊河段形成局部暴雨。同時根據(jù)《中國氣象災(zāi)害大典—新疆卷》的記錄,北疆地區(qū)出現(xiàn)過9次大范圍長時間的干旱,其中1977—1978年和1985—1986年的干旱時段,均歷時長達(dá)14個月[7-8]。

        圖2 碾盤莊水文站多年月平均降水直方圖

        2.3 徑流量監(jiān)測

        根據(jù)1977—2019年碾盤莊河段徑流量監(jiān)測資料顯示,碾盤莊河段年均最大徑流量為13.8 m3/s(1987年),年均最小徑流量為8.6 m3/s(1977年),圖3為1977—2019年碾盤莊水文站多年月平均徑流量監(jiān)測情況,從圖中可知河段徑流量主要集中在5—9月,以6—8月最高,徑流量分別為 27.9 m3/s、36.9 m3/s、27.0 m3/s;10月—次年4月的徑流量小,介于1.0~4.0 m3/s之間。監(jiān)測成果顯示,碾盤莊水文站洪水最早出現(xiàn)時間為7月15日,最晚結(jié)束時間為8月15日,洪峰的最短持續(xù)時間為30 min,最長持續(xù)時間為2 h。其中,中高水位級一個垂線測深測速平均時間為4 min,一次測流過程需要 48 min左右;低水位級一個垂線測深測速平均時間為3 min,一次測流過程需要30 min左右。主汛期與非汛期水位、徑流量過程線變化趨勢連續(xù)、一致。冬季不結(jié)冰,但水位受閘門啟閉影響會產(chǎn)生突變,歷年水位、徑流量關(guān)系曲線高水控制較好,斷面不受洪水沖淤等因素影響。

        圖3 碾盤莊水文站多年月平均徑流量直方圖

        2.4 綜合分析

        2.4.1 氣溫和降水的相關(guān)性

        通過對1977—2019年碾盤莊河段氣溫、降水監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,每年6—8月,碾盤莊河段氣溫呈顯著上升的趨勢,降水量增多,降水量和氣溫變化趨勢基本一致。12月—次年2月氣溫低,降水量少。據(jù)此得出夏季和冬季氣溫與降水的變化具有較好的正相關(guān)關(guān)系,即夏季降雨洪峰一般對應(yīng)高溫天氣,冬季降雨稀少對應(yīng)較低溫天氣。

        2.4.2 降水和徑流量的相關(guān)性

        1977—2019年碾盤莊河段降水、徑流量監(jiān)測數(shù)據(jù)表明,每年的5—9月是徑流量高峰期,這和4—9月集中降水期大致吻合。表明降水和徑流量較好的正相關(guān)關(guān)系,即隨著降水量的增多,河段徑流量也呈增大趨勢,表現(xiàn)出降水向河流補(bǔ)給大大增加河流徑流量的特征。同理,當(dāng)降水補(bǔ)給不足時,徑流量也較少。

        3 結(jié) 語

        通過對三屯河碾盤莊水文站監(jiān)測數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析,得出氣溫、降水、徑流量的變化規(guī)律及其相互關(guān)系特征。三屯河流域碾盤莊水文站水量、水質(zhì)動態(tài)變化的準(zhǔn)確監(jiān)測對于整個流域的規(guī)劃和管理具有重要意義。不僅為三屯河水資源調(diào)查評價、水質(zhì)特征、水文規(guī)律研究積累了豐富的基礎(chǔ)資料,同時也為整個三屯河流域的資源開發(fā)利用、統(tǒng)一管理、生態(tài)環(huán)境治理等工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和有力支撐。

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