乌沟流域水文特性

2017-07-05高照

黑龙江水利科技 2017年4期

关键词：巴里坤输沙量降水量

高照

(哈密水文勘测局，新疆哈密 839000)

乌沟流域水文特性

高照

(哈密水文勘测局，新疆哈密 839000)

乌沟地处巴里坤山北坡，东连大马圈沟，西邻小沟，南以巴里坤山山脊为为界，北部下游是奎苏镇。地理位置介于E93°27′-94°48′，N43°06′-43°25′，渠首以上集水面积18km2，乌沟水闸位于流域出山口处，地理位置E93°27′，N43°25′，海拔高度2560m，行政区划属巴里坤县管辖。文章利用乌沟流域水文气象站1957—2009年的气象实测资料，对该流域地形、气象、径流、泥沙、冰情、水质等进行分析，为科学利用该地带中小河流域水资源提供理论依据。

乌沟流域；水文要素；特征分析；水质

1 流域概况

1.1 地理位置

乌沟地处巴里坤山北坡，东连大马圈沟，西邻小沟，南以巴里坤山山脊为为界，北部下游是奎苏镇。地理位置介于E93°27′-94°48′，N43°06′-43°25′，渠首以上集水面积18km2，乌沟水闸位于流域出山口处，地理位置东经93°27′，北纬43°25′，海拔高度2560m，行政区划属巴里坤县管辖。

1.2 地形植被

乌沟流域位于巴里坤山北坡，流域内地形属中高山地形，地势南高北低，

按其自然地理景观可分为高山带、亚高山带和中低山带。高山带分布在流域南部，海拔高度在3000m以上，最高峰月牙峰海拔4308m，沟口海拔高度2560m，地势起伏一般在400-600m之间，坡度较大，土壤为高山寒漠土，植被以莎草科为主。

亚高山地带分布在海拔2800-3000m左右，地势较为平缓，山地和山坡上生长有喜湿耐寒的苔属、嵩草，土壤为亚高山草甸土。中低山带分布高度在海拔2000-2800m左右，这一带气候温湿，草类繁茂，生长有天山云山和西伯利亚落叶松，土壤有山地灰褐色森林土和山地黑钙土组成，常见的植物有狐茅，早熟朱等。

2 气象

乌沟位于巴里坤县境内，地处欧亚大陆腹地，远离海洋，气候干燥，属典型温带大陆性冷凉气候，区域内的气候寒冷，四季界限不明显，只有冷暖之分，光照充足，热量不足，春、秋季天气变化无常，时有寒潮和冷空气入侵，出现大风降温、降雪天气，冬季多风、有积雪且寒冷。

在乌沟流域西部约50km处的巴里坤县城有国家气象站巴里坤气象站，气象站海拔高度1638.5m，有1957-2009年的气象实测资料，资料系列长，代表性好，精度高。由于乌沟流域地处巴里坤县境内，因此，选用巴里坤气象站为本次分析计算的气象参证站。

2.1 气温

据巴里坤气象站资料统计，多年平均气温1.7℃，多年平均月最低气温-17.9℃，发生在1月，多年平均月最高气温17.7℃，发生在7月，历年极端最高气温34.8℃，历年极端最低气温-43.6℃，年月平均气温见表1。

表1 巴里坤气象站年、月平均气温表 ℃

2.2 降水

根据红山口站1980—1988年降水资料统计，红山口站年降水量306.5mm，降水量的年内分配不均匀，连续最大四个月降水量出现在6-9月，占年降水量的67.9%，其中夏季降水量最多，占年降水量的55.6%；其次为春、秋季，分别占年降水量的19.5%和20.2%；冬季降水量最少，占年降水量的4.7%，最大年降水量377.9mm(1984年)，最小年降水量201.0mm(1985年)，最大年降水量与最小年降水量的比值为1.9倍，历年最大月平均降水量69.5mm(6月)，占年降水量的22.7%，历年最小月平均降水量3.3mm(1月)，占年降水量的1.1%。

2.3 风

根据巴里坤气象站观测资料，多年平均风速2.7m/s，风向以东风为主，多年平均最大风速20.0m/s，瞬间最大风速32.0m/s，风速的季节变化以春季最大，夏季次之，冬季最小。

2.4 冻土深度

根据《巴里坤县农业区划》记载，巴里坤县城每年10月下旬出现初冰，次年4月中下旬融冰。土壤解冻期一般在5月份，多年最大冻土深度253cm。

3 径流

3.1 径流组成

乌沟引水渠首位于出山口处，径流补给类型为混合型补给。径流主要来源于冰雪融水和大气的降水。每年5—6月随着气温的回升，径流主要是融雪水补给，补给量的多少由前期积雪量的大小和春季气温的变化而定。根据调查、访问和巴里坤县水电局提供的情况，乌沟流域冬季1—3月、11—12月河流封冻，4月和10月个别年份有少量的水，冬季因河流封冻而断流。

3.2 参证站选用

1999年汛期,为配合乌沟水库的修建,保证可研的设计要求,5月28日在乌沟设立专用水文站开始水位、流量、泥沙、水温、气温、降水、蒸发等项目的观测,并同时在小沟开始巡测，到目前为止,已有完整的6—8月实测资料。

故乡河发源于东天山哈尔里克山南坡，是哈密天山南坡水量较大的一条河流，故乡河、乌沟流域虽然发源于不同山脉，但地形条件、径流补给类型较相似，白吉水文站资料精度可靠，是哈密地区水文站径流量、洪水的代表站之一。

根据以上分析，可以选用白吉站作为本次分析计算及资料插补延长的主要参证站。

3.3 成果合理性分析

选用的参证站白吉站，为国家基本水文站，由哈密水文水资源勘测局工作人员驻测，按照SL58—93《水文普通测量规范》、《流量测验规范》、SL247—1999《水文资料整编规范》进行测验与整编，成果经水文局站网处复审验收后，刊入水文年鉴。

由于参证站白吉站所在流域与乌沟流域上游都有冰川，径流补给相似，都是由冰雪融水、夏季降雨及泉水补给，且白吉站年径流系列长，精度高。又由于红山口站所在流域与乌沟流域相近，流域上游都有冰川，径流补给相似，且同位于巴里坤山北坡，同处在降水量相对较丰沛的区域，年内来水5—8月相对较多，其它月份相对较少，因为红山口站仅有9a实测径流资料，系列相对比较短，年内分配选用同一区域的红山口站进行分配，乌沟设计年径流量参数选用白吉站为参证站，供设计单位选用。

4 洪水

4.1 洪水类型

乌沟流域地处东天山末端，巴里坤山北坡，洪水类型可分为：①季节性融雪洪水；②暴雨洪水；③暴雨融冰雪混合型洪水。

乌沟的洪水主要来自暴雨洪水和融雪洪水，由于流域面积小，积雪量少，融雪洪水一般不大。但在夏季，当强大的低值天气系统过境时，可出现暴雨洪水。暴雨洪水多发生在夏季的6—7月，以7月最多，而且天山山区易形成局地性的大暴雨。

4.2 施工期设计洪水

根据当地的气候条件，施工期在4—10月份，设计洪水与年设计洪水一致，所以施工期设计洪水可采用同一成果，施工期不同频率设计洪峰流量见表2。

表2 施工期不同频率设计洪峰流量成果表

5 泥沙

5.1 泥沙来源

乌沟、小沟河床主要有卵石组成，河槽中大漂石随处可见，两岸坡面植被较好，但土层较薄，由于河流比降大，洪水对坡面的冲刷是河流泥沙的主要来源。

5.2 泥沙估算

设计流域年输沙量为悬沙与推沙之和，计算乌沟悬移质输沙量为0.53×104t，推移质输沙量为0.795×104t，总的输沙量为0.6095×104t见表3。

表3 乌沟输沙量计算成果表

5.3 泥沙成果合理性分析

由于设计流域无泥沙资料，哈密地区唯有榆树沟水文站有实测3a推移质输沙量资料，所以采用长短系列订正法推求出榆树沟水文站多年平均推移质输沙量，直接移用榆树沟的推沙侵蚀模数，由于集水面积与比降的差异，采用水文比拟法进行推算出成果较小，比例系数法主要考虑推移质输沙量与悬移质输沙量之间关系，认为工程场址处多年平均推移质输沙量采用比例系数法计算成果较为合理。但由于乌沟河道比降大，推移质数量较大，但没有实测资料验证。所以，推求的泥沙成果仅供设计单位参考。

6 冰情

冰情是河流冬季独特的水文现象之一，是许多水文因素和地区特性的综合表现，河流结冰与气温、河水补给源、河道纵坡、水质和水深等有密切的关系。气温出现负值之后，水的冷凝便开始，水温也向零度过度，当水温高于气温时，水体内储热不断地经水面向空中散失，当水温趋近0.2℃时，河道开始出现结冰现象，岸冰生成之后，河内逐渐流冰(行凌)，随冰花或冰块的数量增加和堆积，便形成冰盖，而后部分甚至全河封冻。至春季气温回升，河道冰凌解融。