甘新遠(yuǎn)

新疆天山北坡山區(qū)流域水文特征分析

甘新遠(yuǎn)

（新疆塔城水文水資源勘測(cè)局 新疆塔城 833200）

新疆天山北坡的走向大致是東西走向，天山以北的氣候受到其地形的影響較大，由于夏季會(huì)受到來(lái)自大西洋和北冰洋的海洋氣流的影響，降水較之南疆更豐富，所以河流較分布較之南疆也更多，更復(fù)雜。處于北疆的河流比較典型重要的有奎屯河、烏魯木齊河流以及瑪納斯河水河流域。本文將根據(jù)氣象站近年來(lái)對(duì)這些典型水河流域所做的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及其河流發(fā)源進(jìn)行探討，分析新疆天山北坡山區(qū)流域的水文特征情況。

天山北坡 水文特征 流域分布

新疆作為我國(guó)面積最大的省份，地形地貌復(fù)雜，并且身居內(nèi)陸，大部分都是屬于典型的大陸性干旱氣候，但是新疆卻大量的向省外出口著各種特色豐富的水果以及各類堅(jiān)果。農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)水，到底是什么樣的水文條件才能幫助新疆的同胞們產(chǎn)出如此棒的廣受世人贊嘆的農(nóng)副產(chǎn)品。下文，就將根據(jù)分析新疆主要分布著河流的天山以北地區(qū)的河川徑流變化情況，對(duì)天山以北這一區(qū)域的水文特征進(jìn)行綜合比較分析以及找出其大致變化規(guī)律。

1 河流形成因素解析

1.1受到地形雨的影響

雖然新疆深處我國(guó)西北內(nèi)陸地區(qū)，受海洋氣流影響小，太陽(yáng)光照充足，屬于典型的大陸性氣候，但是其地形的復(fù)雜也為新疆帶來(lái)了無(wú)限的發(fā)展可能。新疆以天山作為分界線，分為南疆和北疆，其主要的經(jīng)濟(jì)重心都在北疆，主要原因就是因?yàn)槠浞植贾簧俸恿鳎雌诩性谙募?，為其農(nóng)業(yè)以及其他事業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了許多契機(jī)與便利，并有著“沙漠綠洲”之稱。這莫不歸功于其地形的分布狀況。天山以北地區(qū)的缺口，讓天山以北會(huì)受到來(lái)自北冰洋以及大西洋海洋氣流的影響，在天山北坡被阻攔，處于迎風(fēng)坡，形成地形雨，并且集中在夏季，六月到八月是最多的時(shí)間。

1.2季節(jié)性冰雪融化的影響

春季，氣溫回升，冰雪開(kāi)始融化，但是徑流量較小，夏季，天山北坡又因受到海洋暖流的影響，加上其氣候因素，氣溫更高，冰雪融化更快，雪線明顯降低，河流的徑流量在一年之中達(dá)到最大。

北疆的水資源年徑流量的80%都是受到這兩個(gè)因素的影響，而新疆的大部分人口以及財(cái)富都集中在這片綠洲上，因此，河流的流量直接影響著新疆的生活、生產(chǎn)以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是，隨著發(fā)展，氣候在改變，水文特征壓在近些年來(lái)有了很大的改變，本文將對(duì)上文所提到的三條河流流作為典型代表進(jìn)行分析，目的在于科學(xué)了解這些地區(qū)流域的水文特征的變化規(guī)律。

2 流域水文情況

奎屯河流域主要起源在天山北歐的中段，大致流向是從東向西，并且有十多條小河溝分支，經(jīng)過(guò)一些主要城市的灌溉區(qū)后最終在下游匯集注入到艾比胡，地勢(shì)西低東高，北低南高，整體是向西北方向傾斜的，山區(qū)落差大，水流急，奎屯河的流域面積總共可以達(dá)到2.83萬(wàn)km2。

烏魯木齊河流起源于天山北坡中段的一號(hào)冰川，源頭海拔達(dá)到近4500m，大致流向是由南到北，最后個(gè)支流匯合后流向東道海子，橫穿烏魯木齊，最終使消失在新疆的一個(gè)沙漠之中，流域面積達(dá)到4684km2。

瑪納斯河流域起源于天山北坡中段，發(fā)源于多處高山，并有多條河流匯集而成最終是流向準(zhǔn)噶爾盆地，流域面積達(dá)到兩萬(wàn)多km2。詳見(jiàn)表1：

表1 天山北坡典型流域的信息表

3 徑流量的計(jì)算方法

3.1年內(nèi)徑流量的計(jì)算方法

如果計(jì)算每條河流在一年內(nèi)的凈流量變化，要使用的數(shù)據(jù)就是徑流的集中時(shí)期集中程度，是對(duì)每個(gè)月的徑流量進(jìn)行實(shí)際的測(cè)量，來(lái)以此反映出一年當(dāng)中最大的徑流量出現(xiàn)的最集中時(shí)期以及集中程度。這種計(jì)算方法的關(guān)鍵就在于要把月徑流量作為一個(gè)固定的向量看待，流量大小定位長(zhǎng)度，流向出現(xiàn)的月份作為方向。方向就是要將一年的365d看做是一個(gè)360度的圓，每天大約所占的度數(shù)就是0.986度，將一月份的流量作為左邊的零度，以后的每一個(gè)月都按照30度的一個(gè)等差度數(shù)遞增，以此來(lái)作為每個(gè)月徑流的向量方向，用向量的表示方式表示出每一個(gè)月的分向量，最終進(jìn)行求和計(jì)算，求和之后的向量大小和河流平均徑流量的比值就是河流的集中度，求和之后的向量的方向與一月零度向量之間的夾角就是河流流向的集中時(shí)期。

3.2年際徑流量的變化規(guī)律計(jì)算

要進(jìn)行對(duì)于河流的年際變化規(guī)律的計(jì)算，就需要找到其主要的特征變化值，即年徑流量的變差系數(shù)和年際的極值比。年際的極值比就是許多年來(lái)最大的年徑流量和最小的年徑流量二者的比值，主要是為了表現(xiàn)年紀(jì)際的徑流量變化幅度情況。年徑流量的變差系數(shù)要分別取出徑流量的時(shí)間樣本，并統(tǒng)計(jì)在一定年限內(nèi)徑流量的差值、以及徑流量的平均值和徑流量的樣本值。

3.3徑流量變化趨勢(shì)的分析方法

對(duì)徑流量做變化趨勢(shì)的分析最常用的方法就是距平分析法，就是通過(guò)分析觀察距平的變化，判斷其徑流量的變化趨勢(shì)和規(guī)律。

找到了計(jì)算各種徑流量的方法，下面就對(duì)徑流量的年際變化以及年內(nèi)變化趨勢(shì)規(guī)律做總結(jié)分析。

4 總結(jié)分析

4.1年內(nèi)變化分析

4.1.1 季節(jié)變化分析

由于受到季節(jié)性的地形雨降水和季節(jié)性積雪融化的影響，夏季徑流量幾乎超過(guò)整個(gè)年徑流量的60%，其次就是秋季時(shí)期，約占15%～20%。徑流量最小值出現(xiàn)在冬季，約占5%左右?？偟膩?lái)看，天山以北的典型流域里面，年內(nèi)的河流徑流量分配嚴(yán)重不均，這個(gè)原因就是受到氣候以及地形的影響，氣溫高時(shí)，冰雪融化多，河流徑流量補(bǔ)給多，地形雨降雨量也豐富。因此，得出結(jié)論，徑流量的年際變化在降雨豐富以及冰雪融化多的夏季和秋季大，春季和冬季小。

4.1.2 集中期和集中度的分析

由于典型流域的徑流大小受到補(bǔ)給來(lái)源的影響，所以，在一年內(nèi)的補(bǔ)給分配非常集中，通過(guò)對(duì)集中度的計(jì)算，表現(xiàn)出徑流量在年內(nèi)變化的不均分配情況，相應(yīng)的，分配越不均勻，集中度也就越大，集中期也幾乎可以表示出一年當(dāng)中徑流量最大的時(shí)間。見(jiàn)圖1。

圖1 天山北坡典型流域多年月平均流量變化曲線

4.2年際變化特征

4.2.1 徑流長(zhǎng)年累月來(lái)的變化特征

徑流量的年際變差系數(shù)可以表示年凈流量整體上的一個(gè)離散情況，差值越大，徑流量的年際變化也就越大，這是非常不利于對(duì)水利的合理開(kāi)發(fā)的，并且容易出現(xiàn)旱澇交替的情況，反之，差值越小，就利于對(duì)水利的開(kāi)發(fā)和利用。而從總體上來(lái)看，天山的積雪融化一定會(huì)是每年都有的，迎風(fēng)坡的降雨也是每年都會(huì)出現(xiàn)的，不管多少，因此，北疆典型流域的年際徑流量的變化差值相對(duì)較小，有助于對(duì)水資源的利用。但是，隨著全球氣候變暖，冰川積雪對(duì)氣溫的變化是十分敏感的，雪線不斷降低，積雪融化不斷在增多，降雨也明顯增多，整個(gè)新疆都出現(xiàn)氣溫升高的情況，因此，徑流量增大，年際徑流量的差值也就隨著不斷加大。

4.2.2 變化趨勢(shì)

根據(jù)徑流量的年內(nèi)分配的情況來(lái)看，其不均勻主要是夏季徑流量過(guò)大，主要集中期是在7月；年際變化特征上來(lái)看穩(wěn)定，變化小，總體上來(lái)講指逐年增多的，但是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用水量也是不斷增多的，對(duì)水資源的開(kāi)發(fā)利用也是不斷加強(qiáng)的，因此，要想了解典型流域內(nèi)的水文特征，還需多加研究新疆多年來(lái)的氣溫變化、降水情況，以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的狀況。見(jiàn)表2。

表2 典型流域徑流量距平變化統(tǒng)計(jì)表

1 穆艾塔爾?賽地,阿不都?沙拉木,崔春亮,邁麗婭木?巴斯提. 新疆天山北坡山區(qū)流域水文特征分析[J].水文,2013,02.

2 徐東澤.新疆天山北坡奎屯河流域枯水徑流特征分析與枯水徑流預(yù)測(cè)[D].新疆師范大學(xué),2009.

3 徐磊.天山北坡洪水區(qū)域頻率分析與應(yīng)用[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué),2010.

4 劉志輝.基于“3S”技術(shù)的新疆融雪洪水預(yù)測(cè)預(yù)警及決策支持研究[D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué),2009.

5 房世峰.新疆融雪徑流預(yù)報(bào)及其不確定性研究[D].新疆大學(xué),2010.

6 房世峰,裴歡,劉志輝.新疆天山北坡典型研究區(qū)融雪期地物光譜特征分析[J].光譜學(xué)與光譜分析,2010,05.

TV697

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1672-2469(2014)06-0033-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.06.012

甘新遠(yuǎn)（1969年—），女，工程師。