新疆和田河關鍵節(jié)點目標下泄水量探析

秦勝英，黃領梅，蔣春宇

（ 1. 新疆塔里木河流域管理局， 新疆 和田 848000； 2. 西安理工大學 旱區(qū)水利工程國家重點實驗室培育基地， 陜西 西安 710048）

和田河是唯一縱貫新疆塔克拉瑪干沙漠的河流，沿河綠色走廊也是聯(lián)通塔里木盆地南北的戰(zhàn)略通道；和田河還是塔里木河第二大補給源流，多年平均匯入塔里木河水量約占其源流總水量的四分之一。 和田河徑流不僅是和田綠洲生存與發(fā)展的命脈， 還是和田綠色走廊生態(tài)維護與修復的水源，更是塔里木河社會經(jīng)濟生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的依賴。 為此，2003年新疆自治區(qū)政府制定了塔里木河流域“ 四源一干”地表水水量分配方案[1]，揭開了塔里木河水量統(tǒng)一調(diào)度序幕。

對流域實施水量統(tǒng)一調(diào)度， 是水資源科學管理、合理配置的有效手段，這在我國北方及內(nèi)陸河缺水地區(qū)尤為關鍵[2]。 2003年制定并頒布的塔里木河流域四源一干水量分配方案標志著流域一級耗用水單元初始水權的確定，隨之而來的始于2000年的連續(xù)15次生態(tài)輸水，塔里木河下游斷流30年的河道獲得新生，生態(tài)環(huán)境逐漸恢復，地下水位抬升明顯。 為進一步鞏固塔里木河四源一干統(tǒng)一調(diào)度水量成果，四源流中第一大源流（ 阿克蘇河）和第二大源流（ 和田河）對塔里木河水量補給確保實現(xiàn)是塔里木河干流生態(tài)和社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的關鍵。 阿克蘇河下泄塔里木河水量的目標已經(jīng)有了可行的保障措施[3]。 和田河在2007—2009年連續(xù)3年內(nèi)，上游來水屬于平水或偏枯年， 下泄塔河水量均不足3億m3，與水量分配方案中確定的目標水量相去甚遠。 為實現(xiàn)和田河在不同來水年份下泄塔河的目標水量，需要和田河的干支流水量統(tǒng)一調(diào)度，分析和田河各關鍵節(jié)點的目標輸水量，并提出保障措施，旨在為和田河流域水資源規(guī)劃及利用提供參考依據(jù)。

1 流域概況

和田河流域位于喀喇昆侖山與昆侖山北部、新疆維吾爾自治區(qū)南部、塔里木盆地東南部，中下游屬于極端干旱地區(qū)。 和田河流域面積為48 870 km2，耕地面積為185.32萬畝， 灌溉面積為380.65萬畝（ 2012年）。 玉龍喀什河（ 簡稱玉河）和喀拉喀什河（ 簡稱喀河）是和田河的源流，和田綠洲分布在兩支流出山口至匯合口之間的平原地區(qū)。 兩支流在闊什拉什附近匯合形成和田河干流，干流末端設立肖塔水文站。 和田河水系及水文站分布如圖1所示。

2 和田河地表徑流特征

本次分析結果采用的徑流系列年份為出山口兩個水文站1956（ 建站）—2012年，和田河河口肖塔站1962（ 建站）—2012年，兩支流渠首徑流站與兩支流匯合口站2006（ 建站）—2012年。 根據(jù)和田河支流喀拉喀什河上烏魯瓦提水庫2001年下閘蓄水、2002年建成運行， 將資料系列以2000年為界分為兩段，第一段為建站至2000年， 第二段為2001年至2010年。 出山口兩支流站控制和田河的來水，河口肖塔站控制和田河下泄塔里木河水量。 統(tǒng)計分析3站的實測徑流，揭示和田河徑流的時序特征，結果見表1與表2。

圖1 和田河流域水系及引水口分布示意圖Fig. 1 Locations of water diversion on the Hotan River

表1 和田河地表徑流的年際變化特征Tab. 1 The annual runoff variations of the Hotan River

表2 和田河流量年內(nèi)分配特征Tab. 2 Flow distribution of the Hotan River in a year

2.1 年際變化

由表1分析結果可知，建站至2012年間，和田河多年平均徑流量喀河與玉河分別為21.97和22.71億m3，玉河的徑流量比喀河略多，不明顯。2002年前，喀河與玉河為天然徑流，二者的多年平均徑流量與其長系列均值接近，且均比長系列均值略小，表明兩支流的年徑流在2002年前具有很好的同步性。2002年后，喀河徑流受烏魯瓦提水庫調(diào)蓄，玉河仍為天然徑流，二者這期間的均值相當，均大于長系列的均值，因烏魯瓦提水庫為季調(diào)節(jié)水庫，對年徑流總量的影響較小，因而在年時間尺度上，兩支流徑流的同步性仍較好。 兩支流2002年后均值較長系列大，表明這期間和田河處于豐水期。

由表1可看出，和田河兩支流徑流的年際變化較小，玉河徑流的年際變化較喀河大；和田河干流年際變化極大。2000年前后喀河系列的Cv相當，表明喀河出山口的烏魯瓦提水庫對喀河年徑流的調(diào)節(jié)能力小，進一步證明，喀河的年徑流基本不受水庫影響， 喀河與玉河年徑流的同步性未發(fā)生明顯變化。

2.2 年內(nèi)變化

和田河的徑流組成中， 冰川融水的比例占首位，其徑流變化必然與氣溫變化具有密切的關系[4]。利用年內(nèi)連續(xù)最大3個月與連續(xù)最小3個月占年徑流量的比例以及徑流集中度來衡量徑流的年內(nèi)分配。

由表2可知， 和田河兩支流出山口徑流與干流肖塔站徑流的年內(nèi)分配特征參數(shù)均表明和田河徑流年內(nèi)分配極不均勻， 尤其是和田河干流的徑流，受人類活動干擾，成為了季節(jié)性河流。 另外，玉河2000年后系列的年內(nèi)分配與2000年前相比，集中程度略微減小，屬于自然波動。 根據(jù)兩支流年徑流的同步性可知，喀河2000年后徑流年內(nèi)分配變得更加集中，除受烏魯瓦提水庫運行影響外，與徑流的自然波動有關，前者影響程度大于后者。 從肖塔站徑流的年內(nèi)分配特征參數(shù)上可分析出，肖塔站徑流的年內(nèi)分配特點主要取決于人類活動，烏魯瓦提水庫運行的影響基本可忽略。

3 關鍵節(jié)點下泄水量

和田河水系簡單，徑流補給源較單一。 根據(jù)水文站點、渠首等，確定出和田河輸水的關鍵節(jié)點為兩支流渠首、兩支流河口水文站以及干流肖塔水文站，一共5個節(jié)點或斷面，見圖1。 和田河上游兩支流的同步性及其洪水傳播時間等特點，一般將兩支流渠首斷面合并、兩支流河口斷面合并，即關鍵節(jié)點或斷面由5個簡化為3個[5-7]。

3.1 水權分配

和田河與阿克蘇河、葉爾羌河、開都-孔雀河共同組成塔里木河的四大源流，共同承擔著向塔河干流輸水任務。 由于源流用水不斷增加，塔河干流來水逐年減少，生態(tài)環(huán)境惡化。 2001年開始實施塔河流域水量統(tǒng)一調(diào)度，2003年出臺塔河流域四源一干的水量分配方案，確定了規(guī)劃年多年平均情況和不同來水年份流域各地州、 兵團師可供水量分配方案，規(guī)定了各源流向塔河干流下泄水量及干流各區(qū)段的國民經(jīng)濟與生態(tài)用水量[8-9]，和田河的水權分配見表3。

表3 和田河不同來水頻率水權分配Tab. 3 The quantum of water rights under different inflows of the Hotan River

3.2 目標水量

根據(jù)塔河流域“ 四源一干”水量統(tǒng)一調(diào)度以“ 總量控制、滾動修正、逐步逼近”的技術路線[2]與和田河的水權分配方案，結合預報與實測來水、耗用水，對源流及干流的關鍵節(jié)點下泄水量進行調(diào)度控制，計算出和田河關鍵節(jié)點的目標下泄水量，結果見圖2。

圖2 和田河關鍵節(jié)點目標水量與實際水量對比Fig. 2 Comparison of the actually recorded flow and the target flow at key notes on the Hotan River

由圖2可以看出，塔河“ 四源一干”水量統(tǒng)一調(diào)度確定的目標水量，與年來水總量密切相關，豐水年大，枯水年小，突出了優(yōu)先確保源流區(qū)社會經(jīng)濟用水安全的出發(fā)點；源流遇豐水年，區(qū)間用水不能增加，基本穩(wěn)定在多年平均區(qū)間用水水平，要求更多下泄塔河干流水量[3]，以保證塔河干流社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的耗水。

3.3 目標水量分析

由圖2可知，和田河目前各關鍵節(jié)點的下泄水量均未滿足統(tǒng)一調(diào)度預設的目標水量。 2006—2012年的7年內(nèi)， 根據(jù)表2中來水頻率分類，2006、2009—2012年共4年屬于豐水年， 均值57.94億m3；2007、2008年屬于平水年，均值43.00億m3；僅有2009年屬于枯水年，來水35.06億m3。 總體來看，差距最大的是肖塔站，年均偏小6.12億m3；最小的是渠首斷面，年均偏小3.31億m3。 渠首斷面豐水年差距小，枯水年差距大，反映了渠首引水不因枯水年少引、也不因豐水年多引的管水理念；肖塔斷面的差距與豐枯水年關系不密切，進一步說明渠首到肖塔之間的河道用水、管理存在一定問題。

根據(jù)各關鍵節(jié)點實測下泄水量與調(diào)度目標水量， 經(jīng)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)， 二者之間存在密切的相關關系：

渠首：W實際＝1.200W目標－8.613，R2＝0.994

匯合口：W實際＝0.872W目標－0.410，R2＝0.986

肖塔：W實際＝0.897W目標－2.842，R2＝0.792

對于渠首與匯合口斷面，可以用預報來水預測目標水量，對和田河上游水量進行調(diào)度；而肖塔，因為匯合口與肖塔之間的河道輸水規(guī)律較復雜，相關關系相對較差，可用作參考。

4 目標水量保障措施

塔里木河干流來水的四分之一來自和田河下泄水量。 和田河流域水量的高效充分利用、按照目標水量下泄是塔河水量得到保障的主要措施。 和田河徑流的主要影響因素有兩大類：自然因素和人類活動。 自然因素的影響，表現(xiàn)在和田河兩支流出山口水量的變化，人類活動的影響表現(xiàn)在同等來水情況下，各關鍵節(jié)點下泄水量的變化。

自然因素方面，和田河徑流的驅動因素、演變特征等分析成果表明， 和田河出山口徑流基本天然，受氣候變化的影響較??；肖塔站徑流受人類社會經(jīng)濟活動的干擾較顯著[10]。 人為因素是和田河徑流下泄塔河水量達標的關鍵。 為此，和田河目標水量的保障措施應從人為因素入手， 主要考慮以下方面：

1） 嚴格遵循塔河流域水量統(tǒng)一調(diào)度的指令。和田河是塔河的主要源流之一，和田河水量調(diào)度必然與塔河的水量調(diào)度緊密相連，和田河水量調(diào)度目標的實現(xiàn)是塔河干流水安全的前提。

2） 借鑒塔河其他源流的成功調(diào)度經(jīng)驗。阿克蘇河是塔河最重要的源流， 塔河70%的水量來自于阿克蘇河。 陳洪[3]提出了“ 塔河流域三層一體的管理體制、三位一體的水權基本框架、科學實效的水量調(diào)度體系和堅實有效的監(jiān)督體制” 作為保障目標，和田河也可借鑒這一措施而從中受益。

3） 嚴控渠首下游綠洲區(qū)內(nèi)引水口的引水量。綠洲區(qū)內(nèi)兩支流上建有41個無閘引水口，基本上是“ 小水全引、大水多引”，目前引水口尚處于無序狀態(tài)。

4） 整治和田河干流河道，提高輸水效率。 和田河干流長319 km，穿行在塔克拉瑪干沙漠腹地。 非汛期，風沙堵塞河道，地下水位持續(xù)下降；汛期，洪水集中下泄進入沙漠河道，行洪不暢，大量洪水漫溢進入沙漠，無效蒸發(fā)、滲漏。 分析2006—2010年匯合口與肖塔之間實測水量可知，匯合口下泄水量越多，干流損失水量越大。 2007—2009年為平水年或枯水年，干流損失水量年均4.78億m3；而水量最豐的2010年，損失水量高達11.45億m3。 足可證明，洪水漫溢是豐水年該河段水量損失的主要因素。

5） 合理預測預報兩個出山口斷面的來水過程，指導控制斷面的引水過程。 通過分析，制定和田河來水的預測預報方案，建立來水與不同控制斷面的目標下泄水量之間的關系，是各引水工程斷面引水的重要依據(jù)，也是實現(xiàn)和田河達標下泄塔河水量的重要技術手段。

5 結語

和田河是塔里木河的第二大源流，和田河達標下泄塔河水量是塔河流域水安全的前提之一。 本文首先分析了和田河徑流量的變化特性，通過計算和田河關鍵節(jié)點的目標下泄水量，將目標下泄量與實際下泄量進行對比分析后提出和田河達標下泄塔河水量的保障措施。

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