崔 龍，穆振俠，陳 平，張紅忠，董文明，黃 靜

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052;2.新疆維吾爾自治區(qū)水利廳頭屯河流域管理處，新疆昌吉 831100)

艾比湖是典型的內(nèi)陸封閉性湖泊，受全球氣候變化和人類活動(dòng)的影響，入湖水量減少，近年來湖面嚴(yán)重萎縮[1]，干涸的湖底面積不斷擴(kuò)大，成為中國(guó)的四大沙塵暴源地之一[2]。艾比湖湖面的萎縮使該流域的生態(tài)環(huán)境受到持續(xù)影響[3-4]，我國(guó)向西開放的歐亞大陸橋通道有140 km通過該區(qū)域，長(zhǎng)期受到極大威脅[5]。依據(jù)近些年來艾比湖湖面萎縮的速度，可以推算出30～50 a后艾比湖就會(huì)完全干涸[6]。艾比湖的綜合治理已經(jīng)引起各級(jí)政府的高度重視。2000年6月新疆維吾爾自治區(qū)(以下簡(jiǎn)稱新疆)人民政府批準(zhǔn)建立新疆艾比湖濕地自然保護(hù)區(qū)，采取綜合性措施治理艾比湖流域生態(tài)環(huán)境，保證入湖水量[7-8]，保障艾比湖穩(wěn)定的水位[9]。穩(wěn)定的水位與湖區(qū)濕地保護(hù)目標(biāo)有關(guān)，水位直接影響湖面蒸發(fā)，所要求的入湖水量是變化的，這又與區(qū)域水資源配置直接相關(guān)。為此，筆者研究艾比湖湖水蒸發(fā)量的計(jì)算方法，探索不同湖面水位與湖水蒸發(fā)量的關(guān)系，旨在為艾比湖保障水位的確定及區(qū)域水資源配置提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

艾比湖位于新疆博爾塔拉蒙古自治州精河縣境內(nèi)，湖泊呈西北-東南走向，其西北是著名的風(fēng)區(qū)阿拉山口，這里是新疆全年大風(fēng)日數(shù)最多的地區(qū)，常年干旱少雨，氣候干燥，降水稀少，日照充足，年均氣溫是8.3℃，年均降水量90.9 mm。近些年來，艾比湖的入湖水量不斷減少，致使湖泊的西北部分裸露為干涸的湖底，湖面向東南方向萎縮，呈現(xiàn)了如腎狀的湖面。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

沒有艾比湖湖面的實(shí)測(cè)蒸發(fā)數(shù)據(jù)，因此采用距艾比湖較近的阿拉山口氣象站和精河氣象站測(cè)量的蒸發(fā)量數(shù)據(jù)。阿拉山口氣象站位于艾比湖西北的戈壁灘上，地理位置北緯 45°11'，東經(jīng) 82°34'，海拔高程338m，距湖中心約44km，平均每年8級(jí)以上的大風(fēng)有163.8d，最大風(fēng)速40m/s以上。精河氣象站在艾比湖南側(cè)的精河縣城，地理位置北緯44°36'，東經(jīng)82°54'，海拔高程321 m，距湖中心約29 km。本次搜集到這兩個(gè)氣象站自1971年來30 a的平均逐月蒸發(fā)量資料。精河氣象站與阿拉山口氣象站多年平均蒸發(fā)量與實(shí)測(cè)月蒸發(fā)量見表1。

根據(jù)2007年和2008年對(duì)艾比湖的實(shí)地測(cè)量數(shù)據(jù)，確定艾比湖湖面面積與水位的關(guān)系:湖面面積127.8 km2，水位 193 m;湖面面積 217.3 km2，水位193.5 m;湖面面積 312.0 km2，水位 194 m;湖面面積421.5 km2，水位 194.5 m。

2.2 計(jì)算公式

2008年，對(duì)艾比湖水位進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)艾比湖東南的常年蓄水水位低于195 m，因此本研究主要計(jì)算艾比湖195 m水位以下的水面區(qū)域的湖水蒸發(fā)量。

根據(jù)氣象站20 cm口徑小型蒸發(fā)器的蒸發(fā)觀測(cè)資料，結(jié)合新疆關(guān)于E601型蒸發(fā)器與20 cm口徑小型蒸發(fā)器的蒸發(fā)量關(guān)系研究成果，以E601型蒸發(fā)器觀測(cè)值近似作為艾比湖湖水蒸發(fā)量，估算氣象站位置的水面蒸發(fā)量;再依據(jù)氣象站與艾比湖湖區(qū)的相對(duì)位置距離，計(jì)算艾比湖湖水蒸發(fā)量。湖水蒸發(fā)量ΔWE的計(jì)算公式為

式中:E水為單位面積湖水蒸發(fā)量;F水為湖面面積。

2.3 相關(guān)參數(shù)的確定

單位面積湖水蒸發(fā)量E水可由水文站或氣象站實(shí)測(cè)的蒸發(fā)量資料經(jīng)換算后得到。湖水蒸發(fā)量的觀測(cè)通常使用的儀器有E601型蒸發(fā)器、80 cm口徑套盆式蒸發(fā)器、20 cm口徑小型蒸發(fā)器和20 m2大型蒸發(fā)池等。用不同儀器觀測(cè)的蒸發(fā)量要折算為大水體蒸發(fā)量，其計(jì)算公式為

式中:K1為儀器觀測(cè)的蒸發(fā)量與大水體蒸發(fā)量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，通常取0.66;K2為20 cm口徑小型蒸發(fā)器與E601蒸發(fā)器的轉(zhuǎn)換系數(shù)，通常取0.673;E測(cè)為利用儀器觀測(cè)到的蒸發(fā)量。

2.4 艾比湖湖水蒸發(fā)量的計(jì)算

艾比湖處于風(fēng)區(qū)位置，精河氣象站與阿拉山口氣象站位于艾比湖的不同方向，阿拉山口氣象站處于艾比湖上風(fēng)口。有研究表明，湖區(qū)上下風(fēng)向蒸發(fā)量的差異可達(dá)11% ～38%[10]。為綜合反映兩個(gè)氣象站的信息，較合理地確定艾比湖不同水位的湖水蒸發(fā)量，選用加權(quán)平均法確定艾比湖湖水蒸發(fā)量，計(jì)算公式為

其中d1，d2分別為精河氣象站和阿拉山口氣象站至計(jì)算站點(diǎn)艾比湖湖心的距離權(quán)重，可按下式計(jì)算:

表1 氣象站多年平均蒸發(fā)量與實(shí)測(cè)月蒸發(fā)量 mm

選取艾比湖中心點(diǎn)，計(jì)算中心點(diǎn)與兩氣象站的距離。通過計(jì)算得到阿拉山口氣象站與艾比湖中心點(diǎn)的距離為44.37 km，精河氣象站與艾比湖中心點(diǎn)的距離為28.88 km，則精河氣象站至艾比湖中心點(diǎn)的距離權(quán)重d1為0.394，阿拉山口氣象站至艾比湖中心點(diǎn)的距離權(quán)重d2為0.606。

3 艾比湖不同水位湖水蒸發(fā)量的確定

3.1 湖水蒸發(fā)量的計(jì)算結(jié)果

采用前述方法，計(jì)算得到不同月份不同水位下艾比湖湖水蒸發(fā)量，見表2。

3.2 結(jié)果分析

由于艾比湖的坡度極為平緩，湖水蒸發(fā)量受湖面面積變化的影響很大，特別是從5月份開始湖水蒸發(fā)量迅速增加，7月份達(dá)到最高值，9月份呈下降趨勢(shì)。艾比湖5—8月的湖水蒸發(fā)量占全年湖水蒸發(fā)量的近67%，而這段時(shí)間艾比湖周邊氣候干燥、陽(yáng)光充足，又正值農(nóng)林牧業(yè)用水高峰，湖面水位下降快，干涸速度加快，沉積大量鹽分的裸露湖面面積也隨之迅速擴(kuò)大，形成豐富的鹽塵，加上這一時(shí)期大風(fēng)較為集中，艾比湖成為鹽塵暴廣袤的鹽源策源地。因此，這一階段是艾比湖需水量最大的時(shí)期，只有充分保證這一階段艾比湖的入湖水量和湖面水位，才能將干涸裸露的湖面面積限定在盡可能小的范圍內(nèi)，才能抑制鹽塵，減少鹽塵暴。也就是說，從9月到次年的3月艾比湖的入湖水量可減少，但從4月開始則應(yīng)設(shè)法逐漸增加入湖水量，以補(bǔ)充、平衡逐月增加的湖水蒸發(fā)量。

4 結(jié)語(yǔ)

要從根本上改變艾比湖的生態(tài)環(huán)境，核心是保證艾比湖的水量。增加入湖水量，可以恢復(fù)湖周植被，使風(fēng)沙減弱，抑制沙源地的擴(kuò)充[11]。但如果湖面面積過度擴(kuò)張，不僅會(huì)導(dǎo)致次生鹽漬化，還會(huì)影響鐵路交通運(yùn)輸?shù)?。有效調(diào)控艾比湖的入湖水量，必須對(duì)艾比湖流域的水資源狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，經(jīng)過充分的分析、論證，給出一個(gè)科學(xué)的、合理的水資源調(diào)配方案。滿足艾比湖湖水的需求量是一個(gè)動(dòng)態(tài)的水資源供給和補(bǔ)給的過程，既要考慮年際變化，又要顧及季節(jié)性變化和其他因素。

分析艾比湖湖水蒸發(fā)量，能為推算艾比湖各月所需水量的平衡點(diǎn)，確保艾比湖處于最優(yōu)運(yùn)行水位提供重要的參考依據(jù)。

致謝:本文得到姜卉芳教授的悉心指導(dǎo)，在此表示誠(chéng)摯的感謝。

表2 艾比湖不同月份不同水位湖水蒸發(fā)量

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