周曉浩

(新疆白楊河流域管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

瑪納斯河是新疆綠洲開發(fā)項(xiàng)目中的代表性河流，其發(fā)源于新疆和靜縣境內(nèi)天山中段北麓的依連哈比爾尕山脈大冰川區(qū)，源流古仁郭勒、夏格孜郭勒匯合后稱瑪納斯河，流域面積約33 500 km2，為流域周邊的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了充足的水源支持[1-2]。然而長(zhǎng)時(shí)間的水資源調(diào)配和地下水開采，引起了溢出帶下移、濕地面積減少、永久性冰川面積減少等諸多不良影響，此類問(wèn)題也增大了水資源開發(fā)與利用的復(fù)雜性。同時(shí)，受地理位置的影響，瑪河流域的降水較為稀少，流域高程差異較大，流域降水和冰雪融水的匯流十分復(fù)雜[3-5]。所以需要對(duì)瑪納斯河流域的水文特征開展研究，這是保持河流生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性與促進(jìn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境發(fā)展的前提條件與重要依據(jù)。目前國(guó)內(nèi)外部分學(xué)者對(duì)該流域的水文及流量特征進(jìn)行了部分研究，取得了一定的成果。陳紅媛[6]針對(duì)瑪納斯河水文特征進(jìn)行了深入的研究，主要涉及到了水質(zhì)、降水以及徑流等多方面的內(nèi)容，并針對(duì)該流域資源開發(fā)提出了一些觀點(diǎn); 張軍民[7]在研究中指出，人類在利用水資源過(guò)程中使得瑪納斯河流域水循環(huán)出現(xiàn)變化，并從循環(huán)特性以及路徑上進(jìn)行了探討；張正勇從不同的角度研究了瑪納斯河流域相關(guān)特征，包括水文情勢(shì)、水文過(guò)程模擬等，繼而為該流域水資源開發(fā)與利用提供指導(dǎo)。本文考慮到隨著人類活動(dòng)的不斷深入，區(qū)域的水文和流量特征會(huì)不斷地發(fā)生時(shí)空上的改變，因此將繼續(xù)深入分析當(dāng)前瑪納斯河流域水文特征及流量變化，以期為生態(tài)環(huán)境研究提供參考。

1 流域概況

從地理位置上來(lái)看，瑪納斯河流域主要處于準(zhǔn)噶爾盆地南側(cè)，具體經(jīng)緯度分別是85°01′～86°32′E、43°27′～45°21′N。總長(zhǎng)度和流域面積分別達(dá)到了324 km、19 800 km2，包括清水河以及呼斯臺(tái)郭勒河兩條支流，具體可以劃分為中高山區(qū)、低山區(qū)以及平原區(qū)，各個(gè)區(qū)域的基本特征如下所示。中高山區(qū)：海拔高程3 500～5 000 m，較多的巖石裸露，受到氣候等因素的影響常年積雪，山體陡峭。冰川面積達(dá)到了1 085 km2，該區(qū)域保持了500～1 000 mm的年降水量，夏季降水較多，占比超過(guò)六成，以6-8月為主。中山區(qū)海拔高程1 500～3 500 m，山巒疊嶂、溝谷縱橫，降雨充沛，植被發(fā)育，以云杉灌木為主。在氣候方面，全年溫度不高，最高、最低溫度分別是15 ℃、-10 ℃，分別為夏季、冬季，年氣溫均值保持在2 ℃上下。低山丘陵區(qū)：高程總體保持在500～1 500 m之間，主要包括佛子茅、三葉草等植被，覆蓋率接近于一半，受到植被稀少等因素的影響，水土流失問(wèn)題嚴(yán)峻。平原區(qū)：上部為沖積洪積扇區(qū)，海拔高程380～600 m，以礫石為主，上覆薄層壤土。下部為平原區(qū)，由南到北。年氣溫變化顯著，最高、最低分別是43.1℃、-43.2℃，均值保持在6℃～6.6℃之間。平原區(qū)內(nèi)良田萬(wàn)頃、條田成行、渠路縱橫，一派綠洲景觀，盛產(chǎn)糧、棉。風(fēng)積沙漠區(qū)：接近于古爾班通古特大沙漠，以典型的沙丘景觀為主，存在多種類型的植被，例如有沙拐棗等。

2 水文特征

2.1 徑流特征分析

在此次研究中首先對(duì)徑流特征進(jìn)行分析，受到氣候因素(降水和氣溫)的影響，瑪河徑流特征在年內(nèi)變化顯著。溫度屬于一個(gè)重要的因素，對(duì)于年徑流量會(huì)產(chǎn)生顯著的影響。在溫度較低的情況下，融雪量降低，所以中低山區(qū)降水產(chǎn)流相對(duì)較多；在溫度較高時(shí)融雪增多，降水因素的影響相對(duì)較小。正是由于這種制約關(guān)系的存在，導(dǎo)致瑪河年水量的年際變化不顯著，保持了較高的穩(wěn)定性。此次研究以肯斯瓦特水文站為例進(jìn)行了分析，結(jié)合獲取到的徑流資料(1954-2007年)進(jìn)行定量研究，根據(jù)資料發(fā)現(xiàn)在年內(nèi)分配上以夏季為主，6-9月、7-8月的水量占比分別達(dá)到了80.11%、55.34%，年均年徑流量達(dá)到了12.31億 m3。具體信息如下表所示。

2.2 徑流系列代表性分析

肯斯瓦特站的經(jīng)緯度分別是85°57′E、43°58′N，斷面已經(jīng)將瑪河絕大部分徑流進(jìn)行控制，所獲得的的觀測(cè)資料具備了較高的精度。圖1為肯斯瓦特站平均流量模比系數(shù)逆累進(jìn)曲線。結(jié)合圖中的信息可知，從1972年開始均值保持了較高的穩(wěn)定性，波動(dòng)性顯著降低。因此該站54 a徑流系列對(duì)于總體分布的代表性較高。

表1 肯斯瓦特站徑流多年平均月分配表

圖1 肯斯瓦特站平均流量模比系數(shù)逆累進(jìn)曲線

2.3 降水與蒸發(fā)

研究發(fā)現(xiàn)，受地理位置以及氣候等諸多因素的影響，該流域的降水相對(duì)較少。由于在此流域進(jìn)行交匯的兩支峰區(qū)構(gòu)成了低槽，各個(gè)區(qū)域的降水出現(xiàn)顯著度變化，其中平原區(qū)、低山區(qū)、中高山區(qū)降水分別處于110～200 mm、340～420 mm、400～600 mm之間，在降水量上呈現(xiàn)出南多北少的特征。降水主要以春夏為主，其中4-10月降水占比達(dá)到了70.24%。

2.4 泥沙與冰情

該流域內(nèi)的年均含沙量、輸沙量分別是2.2 kg/m3、6 000 000 t，推移質(zhì)輸沙量占比達(dá)到了13.80%，平枯水期相對(duì)較少，以夏季為主(6-8月)，具體信息如下所示：(1)各個(gè)區(qū)域在含沙量上存在顯著的變化，由東部到西部、下游到上游均呈遞減的趨勢(shì)；(2)河道流出山口之后進(jìn)入平原階地，輸沙量顯著增加，由此可以認(rèn)為該區(qū)域?qū)儆谏吃矗?3)輸沙量受到諸多因素的影響，在年內(nèi)降水較多，徑流量較高時(shí)會(huì)顯著增大輸沙量，特別是在春夏季由于降水增多以及融雪等因素的影響，將達(dá)到最高的含沙量。除了上述因素之外，因?yàn)榈靥幐呔暤貐^(qū)，冬季時(shí)間較長(zhǎng)，干燥寒冷，降水稀少，并且受到冰情的影響增大了水資源開發(fā)利用的難度，可能引發(fā)水電站濾網(wǎng)堵塞問(wèn)題，難以保持發(fā)電的持續(xù)性，一些年份發(fā)電停止時(shí)間長(zhǎng)達(dá)一個(gè)半月，而凍漲也顯著影響到了蓄水以及引水等工程，極易導(dǎo)致更大的損失。

2.5 水質(zhì)

針對(duì)瑪河水質(zhì)特征進(jìn)行分析，各個(gè)測(cè)站的水化學(xué)資料相對(duì)較少，大部分僅有3年(1982-1984)的觀測(cè)資料，僅紅山嘴站資料更多一些。結(jié)合這些資料進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域的水質(zhì)較好，流量平穩(wěn)期表現(xiàn)出澄清狀態(tài)。從水質(zhì)理化特性上來(lái)看，礦化度基本保持在0.2 g/L，總硬度均值處于2.5 mg/L上下，基本保持堿性(pH=8.0)，主要是CⅡCa類型。石河子市環(huán)保部門基于GB3838-2002標(biāo)準(zhǔn)對(duì)紅山嘴站、瑪河肯斯瓦特站進(jìn)行水質(zhì)分析，最終的結(jié)果顯示：水質(zhì)保持了較高的穩(wěn)定性，屬于一級(jí)清潔等級(jí)。

3 洪峰流量分析

針對(duì)該流域洪峰流量進(jìn)行分析，由于夏季降水較多，加之冰雪融化等因素的影響，洪水總體出現(xiàn)在夏季，以7-8月為主。結(jié)合相關(guān)的觀測(cè)資料可知，歷年洪峰流量極值主要出現(xiàn)在這兩個(gè)月份。在降水方面，降水量由高到低的月份依次是6、5、7、8月；在溫度變化上，由高到低的月份依次是7、8、6 月?；谏鲜鲂畔⒖梢詫?duì)洪水的來(lái)源進(jìn)行分析，主要與積雪以及冰川融化有關(guān)，而降水因素是次要的。另外，大部分年份保持在200～400 m3/s范圍內(nèi)，均值為358 m3/s，僅有少數(shù)年份的洪峰較大。表2為瑪河歷史與實(shí)測(cè)特大洪水峰、量統(tǒng)計(jì)表。

表2 瑪河歷史與實(shí)測(cè)特大洪水峰、量統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)語(yǔ)

基于上述分析明確了瑪納斯河流域的水文和流量特征，具體體現(xiàn)在如下方面：(1)徑流量集中于夏季，主要是6 - 8月，占比約68%，以冰川積雪融水為主，降水因素的影響相對(duì)較??；(2)受到所處地理位置等因素的影響，冬季漫長(zhǎng)，冰情達(dá)到了三個(gè)月的時(shí)間，垂直地帶性分布特征顯著；(3)汛期含沙量較高；(4)從水質(zhì)上分析，水體屬一級(jí)清潔水質(zhì)，多年水質(zhì)保持了較高的穩(wěn)定性，基本沒(méi)有出現(xiàn)顯著的變化；(5)瑪河洪水特征如下：大部分年份保持在200～400 m3/s范圍內(nèi)，均值為358 m3/s，僅有少數(shù)年份的洪峰較大，總體表現(xiàn)為峰不高但量大的特征。