吴 冰，吴江涛

(新疆哈密水文水资源勘测局，新疆哈密839000)

1 概况

1.1 头道沟流域

头道沟流域位于天山山脉最东端喀尔里克山的南坡，东与故乡河流域相接［1］;控制断面南侧4km是新疆哈密地区最大的水库——石城子水库，石城子水库以南是广阔的哈密盆地;西与南山口流域为邻;北侧以东天山脊线为界。有全流域唯一水文站，，即头道沟水文控制站，水文站以上控制面积371 km2，河长41.5 km，流域最高峰3 057 m，流域平均高程2 445 m，平均坡降35.5‰。

头道沟流域气候特征［2］:春季升温不稳定，多寒潮降温型大风，风向以东北风为主。空气干燥，蒸发量大，易发生倒春寒。夏季天气多晴朗，日照时间长，太阳辐射强，昼夜温差大，降水多，蒸发也大;秋季和春季气候凉爽，日照充足，但历时较短;冬季干燥寒冷，降水量少。

头道沟是新疆新疆东部区域众多没有冰川消融水补给河流中年径流量最大的河流，头道沟水文站始建于1955年6月，一直连续观测至今，实测多年平均径流量2374×104m3(还原后年径流量2620×104m3)。

头道沟流域的水文特性见表1，头道沟流域水系见图1。

1.2 新疆东部区域

这里所指新疆东部区域，包含新疆的哈密地区、吐鲁番地区和昌吉回族自治州邻近哈密地区的奇台县及木垒县，是联系内地的“窗口”，是古“丝绸之路”和亚欧大陆桥的枢纽。全区域东西长约600 km，南北宽约440 km，总面积约25×104km2，人口约120×104。

新疆东部区域的气候特性总体讲同头道沟流域一样，具有日照强、蒸发大、降水少、冬季和夏季历时长的特性。区域海拔200～1 000 m的地方平均年降水量在15～70 mm，多年平均日照时数 3000～3 380 h，≥10℃的活动积温约为4 450℃，日照时数为全国之首;像海拔高程738 m的哈密气象站多年平均年降水量38.4 mm，蒸发量高达2 881.0 mm(口径20 cm蒸发量)，而海拔高程498 m的淖毛湖气象站多年平均年降水量仅15.8 mm。

表1 头道沟流域水文特性表

2 径流

2.1 头道沟河年径流量

头道沟河的径流量主要靠山区裂隙水和直接降雨［4］，河流的丰枯主要取决于集水区域内的温度和降水。因山体低矮高山区没有永久冰川，故中、高山区在冬、春季节有一定积雪，但这些积雪在每年的4—5月份基本全部消融，因而每年都发生大小不等的春洪，造成每年该时期径流量占年径流量的47.8%。夏天(6—8月份)降水量占年降水量的75.2%，但这些降水量绝大部分被蒸发、下渗，只有发生高强度暴雨时(一次降水≥5mm才能形成地表径流)，来不及下渗的降水径流形成暴雨洪水，故夏天发生夏洪的机率相对较少，夏天洪峰流量的大小取决于流域内降水量的强度和范围。头道沟流域［5］多年平均年径流量2374×104m3，由于上游开发草场和耕地经计算消耗246×104m3，故经还原后该流域原始平均年径流量2620×104m3，变差系数Cv为0.40，偏差系数Cs为1.20(3 Cv)，最大年径流量5170×104m3(1993年)，最小年径流量1276×104m3(1978年)，变差4.1倍，头道沟流域设计年径流量频率分析计算见表2。

头道沟河的年径流量在年内变化很大，全年的径流量主要集中在汛期的4—6月份，占年径流量的57.9%，其中5月份的径流量占年径流量的30.4%，夏天径流调节是本流域的主要特性，头道沟河年径流量年内分配见表2。

表2 头道沟河流设计年径流量频率分析计算成果表

表3 头道沟河年径流量年内分配表

2.2 新疆东部区域

新疆东部区域共有长流水河流104条，其中哈密地区75条、吐鲁番地区14条、昌吉回族自治州的奇台县及木垒县15条，年径流量大于2 000万m3的有20条。

新疆东部区域约有30条河流受冰川消融水影响，其余河流基本没有冰川消融水补给，即使个别河流有冰川消融水补给，占河流的径流也很少，一般不足年径流的3%，基本可以忽略不计，不受冰川消融水影响的河流构成主体。区域众多没有冰川消融水补给的河流基本都像头道沟流域一样，河流分布在东天山南北两侧，水量来自山区裂隙水和直接降雨，河流的丰枯主要取决于集水区域内的温度和降水。因山体低矮，流域的中、高山区在冬、春季节有一定积雪，但这些积雪在每年的4—5月份全部消融。

2.3 地表水资源量情势比较

经用头道沟水文站自1955年—2007年的径流情势与新疆东部区域同期径流情势比较，认为新疆东部区域没受冰川消融水影响河流的年径流情势与头道沟水文站基本一致，头道沟水文站径流情势与新疆东部区域同期径流情势见表4。

表4 头道沟河年径流丰枯年景与新疆东部区域丰枯年景比较表

从表4明显看出，头道沟流域和新疆东部区域是个水情 丰枯变化非常大的流域，其中特丰和特枯的年份占总年数的26.9%和25.0%，超过总年数的50%，这意味着这片土地多年平均每2年就会有特丰或特枯的现象出现，而年径流量≥正常年份占总年数的 50.0%，≤正常年份占总年数的65.4%，正常年份仅占总年数的15.4%，这种现象违背了河流经若干年观测(一般20—30年)，其均值应接近常数的特点，表明头道沟流域和新疆东部区域一样是一个水量丰、欠反复变化极大的地域。

这种特丰和特枯年份相对较多的现实特点，意味着这片区域修建多年调节水库的必要性。

3 洪水

头道沟流域的洪水从时间上分为春洪和夏洪。从类型上分为:融雪型洪水、暴雨型洪水两种。这些水文特性与新疆东部区域没有冰川消融水补给的流域情势基本一致。

3.1 头道沟流域洪水

3.1.1 融雪型洪水

冰雪型洪水则发生于每年的4—5月，洪量取决于山区的气温和降水，洪水具有明显的日周期变化规律，而且一天比一天高，洪水一般分2～3个过程，每个过程维持一周左右，整个春洪约历时不足一个月，但首场洪水的含沙量较大，头道沟水文站典型融雪型洪水过程见图2。

3.1.2 暴雨型洪水

暴雨型洪水通常发生在每年的6月下旬—8月中旬，这类洪水往往峰高量小，持续时间短，水中泥沙含量大。例如2007年7月17日，西西伯利亚、巴尔喀什湖的冷气流在流域内与来自青藏高原的暖气流相遇，造成局地高强度冷锋雨，造成头道沟河道内洪水猛涨，大水约30 min，最大洪峰流量达134 m3/s，为涨水前1 d最大流量的335倍，是始涨点流量的73倍;洪水中沙峰的悬移质泥沙含量为538 kg/m3，为涨水前一天最大含沙量的1万多倍，头道沟水文站典型暴雨洪水过程见图3。

3.2 新疆东部区域没有冰川消融水影响的河流

新疆东部区域没有冰川消融水影响河流的洪水均来自流域内因高温导致的融雪性洪水和因降水导致的暴雨洪水。

3.2.1 融雪性洪水

这些流域因山体低矮，冬春季有一些季节性积雪，春季随着气温的回升，浅山区及高山区的积雪便开始消融补给河流，春洪水量的大小主要与山区积雪的多少有关。融雪型洪水一般发生在每年的4—5月。此类洪水一般峰不高，量不大，时程分布比较平坦，呈1 d1峰的过程。

3.2.2 暴雨洪水

暴雨洪水大多发生在6月下旬—8月中旬，主要有两种类型，一种是局部性暴雨产生的洪水，这类洪水的特点是:雨区范围小，强度大，历时短，汇流迅速，通常雨一停马上形成洪水，洪水往往来势凶猛，陡涨陡落，峰高量小，持续时间短，这类洪水对下游总的讲危害相对不大，但洪水带来的泥沙，对某些水利设施的淤积影响较大;另一类是由大范围降雨产生洪水，这类洪水常伴有大的天气过程，造成大范围的降雨，这类暴雨多降在山区，雨区笼罩面积大，历时长，可形成大洪水，给各地带来较大灾害的大多属这类洪水。

3.3 洪水特性的比较

头道沟流域的洪水情势与新疆东部区域洪水情势惊人相似，水文站自1955年—2007年的洪水情势与新疆东部区域同期洪水情势见表表5。

从表5看出，新疆东部区域和头道沟流域有共同的特点，是个旱、涝多变的区域，其中特丰和特枯的年份占总年数的21.2%和38.5%，正常年份仅占总年数的13.5%，这种现象同径流量一样违背了河流经若干年观测，其均值应接近常数的规律，表明头道沟河和新疆东部区域众多河流一样是一个洪水多发，极旱年份多现的特点。还有:1)头道沟水文站的年径流大于多年均值30%时，新疆东部区域各河流的年径流多是特丰水年，至少是个丰水年;2)头道沟水文站的年径流小于多年均值30%时，新疆东部区域范围内各河流的多为特枯年份，至少是个枯水年份;3)头道沟水文站的年最大洪峰流量出现在夏季(6—8月份)的话，新疆东部区域各河流多为春季旱，夏季涝，洪峰流量越大，春季越旱;4)头道沟水文站的年最大洪峰流量大于多年均值30%时，新疆东部区域范围内各河流为洪水多发年;5)头道沟水文站的年最大洪峰流量小于多年均值30%时，哈密地区范围内各河流均没有发生较大洪水(指大于多年均值)。

4 结束语

头道沟河的径流情势和新疆东部区域没有冰川消融水补给河流的水文情势惊人相似，研究、分析该流域的水文特性对其它流域具有普遍的意义。头道沟流域的气候条件、年径流量、洪水的丰枯规律，基本代表了新疆东部区域没有冰川消融水补给河流相应的水文信息。

研究干旱区河流，就是揭示干旱区以河流为单元的水分循环内在规律，服务于当地社会经济的可持续发展。头道沟河在新疆东部区域的中小河流中具有较好代表性。不论是气候因素，还是径流的形成、洪水的发生，总的看都极为相似。通过上述分析，反映出新疆东部区域是个水资源量极度匮乏，洪、涝反复多现，水资源年内分配极不均匀，以旱为主的地方，水资源量与面积的比值极不相称，“旱”构成了新疆东部区域水量情势的核心，节约用水、科学用水是新疆东部区域永恒的话题。

［1］骆光晓，等.新疆哈密石城子河流域水文水资源分析［J］，干旱区研究，2008(4):478－484.

［2］哈密地区地方志编纂委员会，哈密年鉴［M］，乌鲁木齐:新疆人民出版社.

［3］刘潮海，等，中国冰川目录［M］.北京:科学出版社，1986.

［4］骆光晓，等，新疆哈密地区地表水资源量趋势分析［J］，水文，2007 (5):92－95.

［5］周聿超.新疆河流水文水资源［M］.乌鲁木齐:新疆科技卫生出版社，1999.

图2 头道沟1988年4月融雪洪水过程线

图3 头道沟站2007年7月暴雨洪水过程线

表5 头道沟河年最大流量涝枯与新疆东部区域涝枯比较表