干流水文特征分析

如题所述

第1个回答  2020-01-18

黑河干流是流域内最大的河流。干流莺落峡以上为上游区,河道长 303km; 莺落峡—正义峡河段为中游区,河道长 185km; 正义峡以下为下游区,至东、西居延海的河道长度分别为 333km、339km。干流从源头到东、西居延海河道总长度为 821 ~ 827km ( 图 4. 2) 。

4. 2. 1 河川径流特征

4. 2. 1. 1 径流量的年际变化

据黑河莺落峡站 ( 1944~2002 年) 及梨园河梨园堡站 ( 1959~2002 年) 水文系列资料分析,黑河干流出山口年径流量多年呈丰、平、枯周期性变化,存在 4~7 年和 10~14 年及 28~32 年的水文周期,总体上无明显的上升与下降趋势 ( 图 4. 4) 。黑河径流量变化按年代划分,从 20 世纪 40 年代到21 世 纪 初, 平 均 年 径 流 量 呈 平—丰—平—枯—丰—平—枯 水 的 交 替 变 化; 最 大 年 径 流 量23. 07×108m3,最小年径流量为 11. 13×108m3,河源来水量丰水年是枯水年的 2 倍之多 ( 表 4. 3) 。

图 4. 4 黑河、梨园河出山口年径流量变化曲线

据黑河干流莺落峡、正义峡、狼心山水文站水文系列资料分析,各站年径流量的丰、平、枯变化规律一致 ( 图 4. 5) ,莺落峡年径流量多年变化平稳,但正义峡与狼心山年径流量多年呈总体下降趋势,平均年减少的径流量分别为 0. 08×108m3和 0. 22×108m3,其衰减梯度狼心山大于正义峡,反映出各地段耗用水增长速度的差异。

黑河干流莺落峡、正义峡、狼心山水文站不同频率的年径流量见表 4. 4,各站的最大与最小年径流量比分别为 2. 07×108m3/ a、3. 41×108m3/ a、5. 63×108m3/ a,反映出黑河干流沿程各站年径流量减少及多年径流量变幅增大的特点; 两站间的年径流量差由枯水年向丰水年呈有规律的变化,莺落峡-正义峡的年径流量差呈总体减少趋势,正义峡-狼心山的年径流量差呈增加趋势,这与中游盆地和下游盆地的来水与耗用水有密切关系。

表 4. 3 黑河莺落峡站各年代径流量统计表

图 4. 5 黑河干流各水文站年径流量变化曲线

表 4. 4 黑河莺落峡与正义峡站不同频率径流量统计表

正义峡是中游盆地和下游盆地河川径流的分界点,正义峡径流量的多寡将直接影响下游盆地的工农牧业及生态用水。黑河干流在莺落峡流出山口的多年平均径流量为15. 89×108m3/ a,流经正义峡的多年平均径流量为 10. 24×108m3/ a,占莺落峡多年平均流量的 64. 44%; 由于正义峡的径流量多年来呈衰减趋势,1999~2001 年 3 年平均径流量仅有 6. 82×108m3/ a,为莺落峡多年平均径流量的 42. 9%。

4. 2. 1. 2 径流量的年内分配

河川径流量的年内分配既受降水、产流条件的影响,又受人类蓄引水工程的控制。黑河干流在山区无大的蓄引水工程,其出山口的河川径流量基本上保持了自然径流过程; 黑河干流在盆地内受蓄引水工程的干扰大,其出盆地的河川径流量呈自然与人为叠加影响下的径流过程( 图 4. 6) 。

图 4. 6 黑河、梨园河多年平均逐月径流量过程线

黑河莺落峡站: 每年的 6~9 月份是集中降水季节,河川径流相应出现全年的丰水期; 10 月份因降雨减少河川径流开始回落,至翌年 2 月份进入一年的枯水期; 3 月份气温开始增高,随冰雪融水的补给河川径流逐渐上涨,至 6 月份又进入下一个降水补给期。河川最大径流出现在 7~8 月份,最丰四个月 ( 6~9 月) 径流量占年径流量的 68. 22%; 最小径流出现在 1 ~ 2 月份,最枯四个月( 12~3 月) 径流量占年径流量的 9. 42%; 四个月径流量的丰、枯比为 7. 2 倍。

黑河正义峡站: 由图 4. 6 可见,正义峡站与莺落峡站河川径流特征差异较大。每年的 3 月下旬至 11 月上旬是农灌季节,由于中游盆地灌溉引水使正义峡的河川径流量大幅消减; 4~6 月份因用水量大、来水量小,导致径流锐减甚至出现断流而形成全年的枯水季节; 7~9 月份虽用水量大但来水量也大,尽管径流消减明显但仍能保持一定量的河川径流,为全年的丰水季节; 10~11 月份用水量减小,河川径流消减不很明显,为全年的平水季节; 每年的 11 月下旬至翌年 3 月上旬是非农灌季节,河川径流回归自然,成为全年的第二个丰水季节。冬春季四个月 ( 12~3 月) 水量大,占年径流量的 42. 2% ( 平均月 10. 5%) ; 春夏季三个月 ( 4~6 月) 水量最小,占年径流量的9. 3%; 夏秋季三个月 ( 7 ~ 9 月) 水量最大,占年径流量的 34. 5% ( 平均月 11. 5%) ; 三个月径流量的丰、枯比为 3. 7 倍。

4. 2. 1. 3 径流量的组成

分析黑河出山口多年平均月径流量特征曲线 ( 图 4. 7) ,黑河径流量由降水、地下水和冰川融水组成,其中降水量占河水总量的 52. 4%,地下水占 37. 8%,冰雪融水占 9. 8%。由于河川径流由降水、地下水和冰雪融水混合组成,三者对河水起到了互相补偿的作用。在降水多的季节,径流也多; 降水少的季节,气温高时,冰雪融水则增多,有调节径流的作用; 地下水具有常年补给河水的特点,对稳定河川径流起重要作用。

图 4. 7 黑河 ( 莺落峡站) 径流分割图

4. 2. 2 中游地区耗用水量变化

黑河干流莺落峡至正义峡区间,除梨园河外基本无区间径流加入。梨园河多年平均径流量2. 26×108m3,由梨园河供水的梨园河与沙河灌区 1999 年实灌面积已达 38. 1×104亩,引水量为( 1. 6~2. 0) ×108m3,现状梨园河水量已被基本用完,只有汛期有少部分水量加入黑河干流。因此,莺落峡、正义峡两个控制水文站之间的水量差基本反映了黑河干流中游地区 ( 张临高) 耗用水规模的变化。

4. 2. 2. 1 年耗用水量变化

莺落峡与正义峡两站年径流量差值多年 ( 1950~2002 年) 来呈周期性变化,莺落峡至正义峡的区间耗用水量 20 世纪 50 年代略有增加,六七十年代有所降低,八九十年代大幅增长,1999 年之后开始出现下降 ( 图 4. 8、表 4. 5、图 4. 9) 。

正义峡下泄水量随着莺落峡来水量的增加而增加,随着中游地区耗用水量的增加而减少。莺落峡来水量呈多年周期性波动,正义峡下泄水量呈逐年衰减变化,莺落峡至正义峡的区间耗用水量总体上呈历时增加趋势,20 世纪 80 年代以来增长速度明显加快。所以,正义峡下泄水量与区间耗用水量的变化,大致反映了中游地区农业发展与水利工程建设的水平。

4. 2. 2. 2 年内各时段耗用水量变化

由于黑河干流缺乏骨干调节工程,中游地区实际引水过程主要受出山口径流过程及灌溉需水过程的影响。

图 4. 8 黑河干流莺落峡、正义峡年径流耗用水量变化曲线

表 4. 5 黑河干流中游盆地各年代耗用水量表 单位: 108m3/ a

图 4. 9 黑河莺落峡、正义峡径流量及区间耗用水量图

莺落峡站径流量不同年代的年内分配变化不大,但受中游地区灌溉的影响,正义峡站径流量20 世纪 90 年代的年内分配与 80 年代以前相比有较大变化,其中 4 ~ 6 月径流量所占比例由 80 年代的 11. 5%降到 90 年代的 3. 8%; 7~9 月所占比例基本一致,约为 36%左右; 10 月—次年 3 月径流所占比例由 52. 3%提高到 59. 6%,反映出各年代灌区耗用水量的年内变化特点。莺落峡与正义峡断面径流量及中游地区耗用水量年内分配见图 4. 10。

图 4. 10 黑河莺落峡、正义峡 1956~2002 年多年平均月径流量过程线

4. 2. 3 东、西居延海的水文变异

黑河流域天然湖泊较少,仅在额济纳旗境内存有东居延海和西居延海,为黑河干流的尾闾湖泊。据考古和遥感资料,居延海在历史上为淡水湖,其水面曾达 720km2。20 世纪 50 年代东、西居延海面积约为 53. 3km2和 267. 0km2,西居延海在 1960 年尚有水面 213. 0km2,于 1961 年秋全部干涸至今; 东居延海水域面积也逐年萎缩,由 60 年代的 35. 5km2减少至 80 年代的 23. 6km2,进入90 年代后于 1992 年干涸。

东、西居延海的萎缩直至枯竭,与正义峡下泄水量多年来的不断衰减密切关联。下游盆地来水量的减少,不仅导致东、西居延海的消亡,而且还造成大片胡杨林的死亡,伴随而来的草场退化、虫灾泛滥、连年不断发生的突发性沙尘暴等,已给当地和邻近地区的人民生命和财产造成了巨大的损失,使下游地区极其脆弱的生态环境雪上加霜。

为遏制下游地区生态环境的进一步恶化和改善突出的水事矛盾,中央政府做出了调黑河水济额济纳绿洲的重大战略决策,2000 年开始由黄河水利委员会黑河流域管理局组织实施调水,已先后多次实现了黑河水进入东居延海。2002 年 7 月 8 日 8 时~28 日 17 时的集中调水,采用全县闭口、集中下泄,到 7 月 27 日莺落峡累计来水量 3. 27×108m3,正义峡下泄水量 2. 43×108m3,狼心山断面过水量 1. 93×108m3; 截至 7 月 28 日 17 时 30 分,东居延海入湖水量约 1100×104m3,湖水面面积 18. 5km2,入湖流量约 4m3/ s。调黑河水济额济纳绿洲方案的实施,使东居延海碧波荡漾,调水初战告捷; 但东居延海在有水 11 个月后的 2003 年 6 月 24 号再次干涸,东居延海依然极其荒凉。可见调水工作仍任重而道远。

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