王明懷

摘要：為探明麗江壩區(qū)黑龍?zhí)度簲嗔髟虿㈩A測泉群退水及出流規(guī)律，通過對壩區(qū)地形地貌、河流水系及地下水特征等進行研究，采用逐步回歸法分析了降水量與黑龍?zhí)度耗昶骄髁康年P(guān)系。結(jié)果表明：泉水出流與連續(xù)3 a面平均降水量關(guān)系密切，流域連續(xù)3 a平均降水量小于1 100 mm時，黑龍?zhí)度簩霈F(xiàn)季節(jié)性干涸;黑龍?zhí)度喝昕煞譃?個退水段，分別為10月至次年1月，1～3月，3～6月;泉群溢出量接近0.2 m/s時，黑龍?zhí)度畬⒅饾u干涸，并出現(xiàn)泉水倒灌現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：斷流特征; 流量預測; 退水規(guī)律; 黑龍?zhí)度? 麗江壩區(qū)

中圖法分類號：P641.2 文獻標志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.07.003

文章編號：1006 - 0081（2022）07 - 0020 - 05

0 引 言

黑龍?zhí)度菏躯惤菂^(qū)的重要水源地，也是麗江古城景區(qū)水源供給源頭，對麗江市的經(jīng)濟社會發(fā)展具有特殊意義，具有獨特的水生態(tài)、水文化和經(jīng)濟價值[1-3]。隨著人類社會經(jīng)濟活動日益加劇，黑龍?zhí)度和獠凯h(huán)境與內(nèi)部條件發(fā)生了較大變化，水資源的形成與轉(zhuǎn)化關(guān)系發(fā)生了明顯改變[4-6]。

近年來，黑龍?zhí)度簲嗔鳜F(xiàn)象日趨頻繁，麗江從“高原姑蘇”變成重度缺水的城市[7-9]。為了應(yīng)對麗江壩區(qū)的水資源生態(tài)危機，有關(guān)部門加大了對黑龍?zhí)度旱谋O(jiān)測力度。2012年以來，黑龍?zhí)度褐苓厖^(qū)域相繼建立了23口地下水監(jiān)測井對地下水位進行動態(tài)監(jiān)測，并對麗江黑龍?zhí)度汉蛪螀^(qū)周邊清溪、三束河等泉群斷面開展水量水質(zhì)監(jiān)測。積極開展黑龍?zhí)兜叵滤畡討B(tài)分析和趨勢預測，可為麗江城區(qū)水資源管理、區(qū)域水資源調(diào)配提供可靠的水文分析成果，為研究麗江壩區(qū)水資源問題和水生態(tài)環(huán)境問題提供技術(shù)支持?；诖?，本文在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，對麗江壩區(qū)地形地貌、河流水系、雨量站建設(shè)及地下水特征展開研究，分析黑龍?zhí)度撼鏊颗c壩區(qū)降水量的關(guān)系，預測黑龍?zhí)度耗昶骄鶑搅髁恳?guī)律。研究成果可為探明麗江壩區(qū)黑龍?zhí)度簲嗔髟虿㈩A測泉群退水及出流量特征提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

1.1 地形地貌

麗江壩區(qū)為狹長形盆地，北高南低，南北長37 km，東西寬11 km，總面積180 km，海拔為2 360～3 000 m，是麗江政治、經(jīng)濟、文化的核心地區(qū)，如圖1所示。根據(jù)地貌的成因和形態(tài)，麗江壩區(qū)為山間盆地，溶蝕高原和冰川地貌。主要山峰有玉龍雪山、文筆山、象山、金虹山、震青山、蛇山。區(qū)內(nèi)地下水類型為松散巖溶孔隙水和碳酸鹽巖類裂隙溶洞水。盆地存在大量冰水堆積砂卵石層，由于部分地段存在湖積的黏土、砂質(zhì)黏土隔水層，而出現(xiàn)潛水和承壓水[10-14]。壩區(qū)盆地屬斷陷盆地，自第四系以后連續(xù)沉積，堆積了巨厚的新生界地層。地下水類型分為：全新統(tǒng)湖積、砂礫石層孔隙潛水;冰磧礫石層潛水;冰水堆積的砂礫石層孔隙潛水及承壓水;蛇山組礫巖，砂礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖、砂質(zhì)黏土及草煤孔隙承壓水，含水層埋深0～26.56 m。區(qū)域內(nèi)地下水大部分以泉水形式出露。主要泉群有黑龍?zhí)?、清溪、龍泉及三束河等?/p>

1.2 河流水系

麗江壩區(qū)屬于漾弓江流域，漾弓江屬于長江流域金沙江上段水系，發(fā)源于麗江盆地北部玉龍雪山南麓的玉湖一帶。流域內(nèi)河網(wǎng)發(fā)育，在狹長的麗江壩子內(nèi)分布著青龍河、魚米河、東干河、清溪河、三束河、玉河、東山河等支流，各支流自北向南流經(jīng)古城區(qū)后匯入漾弓江，經(jīng)過木家橋水文站后進入七河壩，最后在大理州鶴慶縣中街匯入金沙江。

青龍河發(fā)源于玉龍雪山腳下，匯集三束河、三疊水、龍泉等主要泉群后沿麗江盆地西部向南徑流，在盆地南部環(huán)繞向東，匯入漾弓江。東干河由青龍河流經(jīng)束河古鎮(zhèn)后在中濟海附近一分為二，西邊為青龍河干流，東邊則為東干河，由北向南流經(jīng)中濟海、西安街區(qū)、金龍、集云等地后匯入護城河，最后注入漾弓江。玉河為漾弓江二級支流，源頭為黑龍?zhí)度?，流?jīng)古城大水車處分東河、中河、西河3條支流由北向南分別匯入護城河，最后在東元橋匯入漾弓江。束河為漾弓江青龍河上游，發(fā)源于龍泉龍?zhí)?，流?jīng)束河古鎮(zhèn)后一分為三分別匯入青龍河、東干河、昌洛河，最后注入漾弓江。東山河是漾弓江的一級支流，發(fā)源于麗江壩區(qū)北部的臘日光，沿麗江壩區(qū)東部流經(jīng)團山、恩烈、河東、則谷等地，在米如下村附近匯入漾弓江，團山水庫即位于東山河的上游源頭區(qū)。

1.3 壩區(qū)泉群及黑龍?zhí)度簲嗔魈卣?/p>

本文對20世紀80年代以來麗江黑龍?zhí)度汉蛪螀^(qū)周邊清溪、清溪東溝、閘門、清溪入黑龍?zhí)?、三束河（白水、黑水）、三疊水、龍泉河、龍泉副渠、甘澤泉、玉柱擎天、九鼎河、白馬龍?zhí)?、白沙水庫、白沙青龍河、玉湖、黑水河、白水河、玉河、玉河東溝、龍?zhí)都覉@、高山所、清溪沙河、東界河、金足河、龍山河等26個泉水點33個斷面的每月監(jiān)測資料進行分析。壩區(qū)多年平均降雨量為1 022.0 mm，地下水資源總量1.94億m。其中，黑龍?zhí)度耗昶骄鶑搅髁繛? 004萬m，年最大出水量為8 041萬m，最小年出水流量為零，最大出水流量達3.85 m/s。自1988年以來，黑龍?zhí)度簲嗔鞒霈F(xiàn)16次（其中有的斷流時間較短，未列入表1），尤其是2010年以后，斷流頻次越來越高，如表1所示。黑龍?zhí)度?012年1月21日斷流，到2014年9月5日出流，斷流時間長達958 d。2015年1月17日，泉群又全部斷流，到2018年8月8日，斷流天數(shù)達1 299 d，為有水文記錄以來斷流時間最長記錄。

2 黑龍?zhí)度毫髁款A測

2.1 降水量影響分析

基于九子海、裸美樂、臘日光、文海、清溪、北門坡、古城、文筆、團山及木家橋等10個雨量站資料，采用算術(shù)平均法計算出壩區(qū)多年平均降水量為1 096.1 mm。

黑龍?zhí)度撼鏊看笮∨c壩區(qū)降水量的大小有直接關(guān)系，泉群出水量變化過程與降水量過程相似，具有在年內(nèi)和降水量過程相似的豐枯變化過程。一般最大流量出現(xiàn)在10，11月，最小流量多出現(xiàn)在5～7月，甚至出現(xiàn)斷流。根據(jù)壩區(qū)雨量代表站歷年降水量資料，采用算術(shù)平均法計算區(qū)域的各年平均降水量，并分別計算出連續(xù)2，3，4 a的面平均降水量，采用逐步回歸法[15-16]分析降水量與黑龍?zhí)度耗昶骄髁康年P(guān)系，得到當年、連續(xù)2 a、連續(xù)3 a及連續(xù)4 a面平均降水量和出流量的相關(guān)系數(shù)矩陣和協(xié)方差矩陣。由此分別計算出當年、連續(xù)2 a、連續(xù)3 a和連續(xù)4 a面平均降水量與黑龍?zhí)度耗昶骄隽髁康南嚓P(guān)系數(shù)分別為0.39，0.76，0.87和0.74，可見黑龍?zhí)度撼隽髁扛鷧^(qū)域平均降水量關(guān)系較為密切。由于泉水賦存條件的影響，泉水出流與連續(xù)3 a的平均降水量關(guān)系更為密切。根據(jù)擬合效果，黑龍?zhí)度撼隽髁縌與連續(xù)3 a面平均降水量P3的回歸方程為

Q=-6.039+0.006P

通過對連續(xù)3 a面平均降水量和斷流年份進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)：流域連續(xù)3 a平均降水量小于1 100 mm時，黑龍?zhí)度簩霈F(xiàn)季節(jié)性干涸。結(jié)合黑龍?zhí)度褐苓呎军c全年降水量情況，根據(jù)降水量與黑龍?zhí)度撼隽髁康南嚓P(guān)關(guān)系，利用2008，2010，2011年黑龍?zhí)度捍文陻嗔髑闆r進行驗證。

（1） 預測“2008年黑龍?zhí)度涸?月份有可能出現(xiàn)斷流”，監(jiān)測結(jié)果表明當年7月2～6日黑龍?zhí)稊嗔鳌?/p>

（2） 預測“2010年6～7月黑龍?zhí)冻霈F(xiàn)斷流的機率比較大”，監(jiān)測結(jié)果表明當年6月14日至8月22日黑龍?zhí)冻霈F(xiàn)斷流。

（3） 預測“2011年6月下旬至8月中旬黑龍?zhí)度撼霈F(xiàn)斷流的機率比較大”，監(jiān)測結(jié)果表明2011年7月2～8日出現(xiàn)斷流。

以上預測結(jié)果表明，通過連續(xù)3 a壩區(qū)平均降水量可以較為準確地預測次年黑龍?zhí)度簲嗔髑闆r。

2.2 泉水變化趨勢分析

黑龍?zhí)度旱膬Υ媪渴軞庀?、人類活動等因素影響顯著。枯季降水較少，泉水補給主要來自流域儲水量的消退，因此涌水量的大小與包氣帶含水量和下墊面條件密切相關(guān)。黑龍?zhí)度貉a給區(qū)——九子海溶蝕高原區(qū)巖溶裂隙比較發(fā)育，洼地集中，下滲容量大，雨季下滲補給的水量滯存于巖溶裂隙管道之中，經(jīng)過一段時間的儲存和運移后，在象山山麓黑龍?zhí)度阂粠判筟17-18]。

根據(jù)玉河站出流監(jiān)測結(jié)果分析，將當年8月至次年7月定為一個水文年，黑龍?zhí)度焊髂瓿隽鬟^程一般表現(xiàn)為單峰型。一般從6，7月開始，出流量逐月加大;到10，11月出流量達最大，以后逐月衰減;到5，6月份出現(xiàn)最小，甚至出現(xiàn)斷流。在特殊干旱年份，由于出流量較小，斷流時間會有所提前。例如，2012年黑龍?zhí)度涸?月21日就開始斷流，2015年1月17日開始斷流，并出現(xiàn)連續(xù)958，1 299 d跨年度斷流的現(xiàn)象。黑龍?zhí)度簹v年各月平均出流量變化過程見圖2，地下水水位變化過程見圖3。

根據(jù)黑龍?zhí)度陜?nèi)變化過程可知，每年6月以后，黑龍?zhí)度绯隽恐饾u增大，10月份溢出量最大，到10月底以后溢出量逐漸減小，形成單峰型徑流過程，直到第二年的6月份溢出量又逐漸增大。溶蝕區(qū)域地下水退水曲線的形式規(guī)律比較復雜，根據(jù)黑龍?zhí)度簠R流區(qū)-九子海的水文地質(zhì)條件，分析認為：在不同衰減時段，巖溶中水體儲存與排泄條件有所不同。采取分段擬合，并假定時段內(nèi)地下水蓄泄關(guān)系為線性。通過分析黑龍?zhí)度芙涤旰偷乇硭霛B補給的影響，可采用布西涅斯克指數(shù)方程來擬合黑龍?zhí)度耐怂?guī)律：

Q=Q0e

式中：Q為t時刻流量，m/s;Q為某一開始時刻流量，m/s;a為消退系數(shù)，反映流域徑流消退規(guī)律的參數(shù)。

在不同的衰減時段，含水巖體的儲水狀況和水動力條件的變化都反映在衰減系數(shù)的變化上。在不同的衰減時段取用不同的衰減系數(shù)，并且衰減系數(shù)逐漸減小。擬定全年為3個退水段，10月至次年1月份為第一退水段，1～3月為第二退水段， 3～6月為第三退水段。通過多年實測退水資料進行分析，推求出從10月到次年1月消退系數(shù)a為0.006 3，1～3月消退系數(shù)a為0.005 2，3～6月消退系數(shù)a為0.009 3。因10月至次年1月受前期降水量多，補給水量較大，泉流量較大，退水相對較快;1～3月階段主要為地下泉水在裂隙中運動，運動速度較慢，退水過程相對較為緩慢;3～6月由于氣候干燥，降水量較少，土壤水分及植物蒸散發(fā)增大，地下水位較低，使得退水加快。各階段推求的退水系數(shù)差異基本符合黑龍?zhí)度旱耐怂?guī)律。

采用上述衰減方程，可預測黑龍?zhí)度嚎菁靖髟碌某隽髑闆r。預測發(fā)現(xiàn)，當溢出量接近0.2 m3/s時，由于地下水位下降趨勢加快，當?shù)叵滤坏陀诤邶執(zhí)端粫r，黑龍?zhí)度畬⒅饾u干涸，并出現(xiàn)泉水倒灌現(xiàn)象。

3 結(jié) 論

（1） 黑龍?zhí)度撼隽髁扛鷧^(qū)域平均降水量關(guān)系密切。由于泉水賦存條件的影響，泉水出流與連續(xù)3 a面平均降水量關(guān)系更為密切。流域連續(xù)3 a面平均降水量小于1 100 mm時，黑龍?zhí)度簩霈F(xiàn)季節(jié)性干涸。

（2） 黑龍?zhí)度喝隇?個退水段，10月至次年1月份為第一退水段，1～3月為第二退水段， 3～6月為第三退水段。

（3） 黑龍?zhí)度阂绯隽拷咏?.2 m/s時，由于地下水位下降趨勢加快，當?shù)叵滤坏陀诤邶執(zhí)端粫r，黑龍?zhí)度畬⒅饾u干涸，并出現(xiàn)泉水倒灌現(xiàn)象。

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（編輯：江 文）

Breaking characteristics and flow forecasting of Heilongtan springs in

Lijiang valley area

WANG Minghuai

（Lijiang Branch of Yunnan Hydrology and Water Resources Bureau， Lijiang 674100， China）

Abstract：In order to study breaking cause and outflow recession laws of Heilongtan springs in Lijiang valley area， the geomorphology， river system and groundwater in the area were analyzed. The relationship between precipitation and annual average runoff of Heilongtan springs was analyzed by stepwise regression method. The results showed that the spring outflow was closely related to the annual average precipitation for three consecutive years. When the average precipitation was less than 1100 mm for three consecutive years， the Heilongtan Springs will be dry seasonally. The recession of Heilongtan spring group was divided into three periods， i.e.， from October to January， from January to March and from March to June. When the outflow of the spring was close to 0.2 m/s， the Heilongtan springs would dry up gradually， and spring backflow would appear.

Key words：breaking characteristics; outflow forecasting; outflow recession laws; Heilongtan springs; Lijiang valley area