烏魯瓦提水庫對和田河下泄水量的影響

1秦勝英，1阿地里江·奴爾買買提，2白萌

（1新疆塔里木河流域和田管理局，新疆 和田 848000；2西安市水資源利用技術服務中心，陜西 西安 710018）

關鍵詞：和田河　水文模型　下泄水量　模擬分析

1 前言

和田河干流年均向塔里木河輸水9億m3，占塔里木河總徑流量的23.3%，對維護塔里木河以及整個塔里木盆地生態平衡，防止沙漠侵蝕、保護綠色走廊起到了非常重要的作用。隨著烏魯瓦提水庫的建成運行、和田綠洲灌溉面積的不斷增加，以及和田綠洲內的工業用水與生活用水的逐年增加，和田河下泄匯入塔里木河的水量必將受到影響。分析烏魯瓦提水庫的調節對和田河不同斷面來水量的影響，給和田河流域水資源統一管理提供參考依據。

2 研究區概況

和田河流域位于新疆塔里木盆地南緣，昆侖山和喀喇昆侖山的北麓。它由南向北流入塔里木盆地，穿越塔克拉瑪干沙漠，最后匯入塔里木河。和田綠洲是昆侖山北坡最大的綠洲，分布在和田河上游兩大支流喀拉喀什河與玉龍喀什河的沖積平原上，包括墨玉、和田、洛浦三縣與和田市的綠洲平原區。烏魯瓦提水庫位于和田河支流喀拉喀什河中游，具有灌溉、發電、改善生態、防洪等綜合效益，總庫容3.47億m3，屬不完全年調節水庫［1］。

和田河徑流以高山冰雪融水和高山降水補給為主，徑流的年際變化小，年內分配極不均勻。實測系列中，兩河年徑流總量最大值為68.9億m3，最小值為24.8億m3。汛期（6—9月）來水占全年來水比例的80%以上，來水與用水矛盾突出、汛期河道防洪形勢嚴峻。和田綠洲以農業經濟為主，綠洲的灌溉規模是決定和田河下泄水量大小的關鍵因素之一。本研究利用已有的和田綠洲散耗水文模型，在維持現狀灌溉面積的基礎上，模擬分析烏魯瓦提水庫調節作業下和田河不同斷面的下泄水量，為水庫在確保汛期安全的前提下滿足向塔里木河輸水提供調度依據。

研究區的河流水系及水文站點分布見圖1。

3 和田綠洲水情分析

3.1 和田綠洲水資源系統

干旱區綠洲水資源系統應包括綠洲內的河道、湖泊、泉流、水庫、人工渠網、水利工程、水井及各種用水戶，它們相互聯系、相互制約。這些水資源系統成為綠洲水分補給、流動、轉化和消耗不可分割的整體，并構成內陸水循環的陸地水文過程和各種水文循環的重要部分。因此，高前兆［2］將干旱區內陸河流域定義為“一個完整的地表水與地下水相互聯系的生態系統功能單元”。

河流出山口以下，地表徑流通過各種人工渠道被引入綠洲，而地下徑流也通過側向補給進入綠洲含水層。在地表徑流向綠洲流散或者匯集成為地表水體的過程當中，會通過河道滲漏、渠系滲漏、水庫滲漏以及田間灌溉滲漏損失掉一部分水分，成為土壤水和地下水。在地下水位埋深較淺的中下游綠洲，地下水通過潛水蒸發不斷轉化為土壤水，通過裸地蒸發和植物蒸散發的方式不斷消耗，這是綠洲的主要耗水過程。此外，河道、渠系和水庫的水面蒸發也成為綠洲耗水的重要途徑。

由上述分析可知，從水資源被引用到水資源消耗，其間發生著大氣水、地表水、土壤水和地下水之間復雜的四水轉化關系［3］，而水分通過裸地蒸發和植物蒸散發不斷消耗是干旱區綠洲平原最本質的水文過程（圖2）。因此，在深入分析綠洲的耗水機制、通過合適的數學物理概念所建立的綠洲水文模型是模擬、預測和分析綠洲水資源轉化、消耗等的關鍵［4］。

散耗型模型以農區土壤水為中心，考慮了水在不同介質和不同形態之間的交換或轉化，并重點考慮人類活動如引水灌溉、地下水的開采等對水平衡的影響。模型把研究區劃分為河段、泉井、水庫湖泊、農區和非農區五類水均衡模塊，水均衡模塊之間通過地表渠系、地下水側滲進行水量交換。應用模型可以對研究區農區、非農區各自的蒸發量、農區向非農區地下水遷移量等干旱區主要水分散耗項進行分析。雷志棟、胡和平等應用模型對塔里木盆地綠洲［5-6］、渭干河平原綠洲［7］和阿克蘇河平原綠洲［8］等的水資源轉化與消耗過程進行了模擬，得到了綠洲內各耗水單元的水量轉化關系，揭示了綠洲耗水的地域和時間分布，深化了對綠洲耗水的認識。

3.2 綠洲來水量

從歷史資料中選取10%豐水年（1962年）、50%平水年（2002年）以及90%枯水年（1992年）作為代表年，以月為計算時段，計算在有烏魯瓦提水庫調蓄和無烏魯瓦提水庫調蓄兩種情況下，分別進入和田綠洲的和田河徑流量，或和田綠洲上游來水量，結果見表1。

由表1可知，和田河徑流有無水庫調蓄情況下，下泄進入綠洲的徑流有顯著差異。其中變化最大的是豐水年，其次是枯水年和平水年。豐水年的來水較豐，夏季徑流就可滿足水庫蓄水，即在有水庫調蓄情況下，進入和田綠洲的徑流量除汛期外，其余季節均大于無水庫調蓄的情況；而平水年與枯水年，除夏季徑流外，還需要蓄存部分秋季徑流，供來年春季灌溉用水。

喀拉喀什河上烏魯瓦提水庫的運行，使下泄進入綠洲灌區的徑流量年內分配更趨均勻，增大了冬春季河川徑流，有利于春季灌溉。但水庫蓄水形成的水面，增大了山區水面蒸發；形成的巨大水體，使得水庫滲漏損失也加大。烏魯瓦提水庫多年平均蒸發724萬m3，多年平均滲漏損失487.5萬m3［1］。損失的增加，會加劇灌區的用水矛盾，尤其是枯水年。

4 有無水庫下的下泄水量分析

4.1 匯合口水量

將有或無烏魯瓦提水庫調蓄進入綠洲的和田河徑流代入和田綠洲散耗水文模型，進行模擬，計算匯合口下泄水量，結果見表2。

由表2可知，若沒有烏魯瓦提水庫調節，和田河徑流經和田綠洲灌溉引水、穿過和田綠洲到達下游綠洲邊緣匯合口的徑流量，豐水年、平水年與枯水年分別是15.4億m3、7.1億m3與2.9億m3；反之，若有水庫調節，到達匯合口的徑流量分別為12.7億m3、6.3億m3與2.1億m3；受水庫調節影響，上游來水越豐，匯合口徑流量減小量越大。

水庫的調節，下泄進入喀拉喀什河下游、穿過綠洲灌區的徑流量顯著減小，尤其是汛期，水庫的削峰作用明顯；加上綠洲區內引水口的引水，導致到達匯合口徑流量中，喀河水量僅占12.6%。

4.2 有無水庫調節

將有或無烏魯瓦提水庫調蓄進入綠洲的和田河徑流代入和田綠洲散耗水文模型，進行模擬計算，結果見表2。

由表2可知，若沒有烏魯瓦提水庫調節，和田河徑流經和田綠洲灌溉、穿過和田綠洲到達綠洲下游邊緣、匯入塔里木河的徑流量，豐水年、平水年與枯水年分別是8.9億m3、3.4億m3與1.3億m3；反之，有水庫調節，豐水年、平水年與枯水年分別是6.1億m3、2.0億m3與1.0億m3。利用樊忠等人［9］估算和田河干流水量損失方法，豐水年與平水年和田河下泄入塔里木河水量分別為6.0億m3和2.1億m3，與模型估算的結果大致相當。表明模型計算結果合理可信。

根據有無水庫調節的模擬結果可知，經水庫調節后，和田河下泄匯入塔里木河的水量均存在減少的現象。在水庫的調節作用下，豐水年、平水年、枯水年，和田河匯入塔里木河的水量分別減小2.8億m3、1.4億m3與0.3億m3。水量越豐，減小越多。與已有干流段輸水效率成果一致［1，10］。

5 結論

利用已有的和田綠洲散耗水文模型，選取和田河出山口豐平枯水三個代表年，有或無烏魯瓦提水庫調節情況下，計算輸入和田綠洲水量、綠洲下游匯合口來水以及下泄至肖塔站水量。經模型計算表明，有水庫調節作用下，從上到下的水量均為減小，且水量越豐，減小越多。

參考文獻

［1］ 李森，樊玉霞，李北辰.烏魯瓦提水庫調度運用和度汛方案［J］.水利水電技術，34（12）：16-18.

［2］ 高前兆.河西內陸河流域水資源轉化分析［J］.冰川凍土，2004，26（1）：48-53.

［3］ 雷志棟.葉爾羌河平原綠洲四水轉化關系研究報告［R］.北京：清華大學水利水電工程系，1999：131-132.

［4］ 白萌.和田綠洲散耗水文模型的改進與應用［D］.西安理工大學碩士論文，2011：16.

［5］ 雷志棟，胡和平，楊詩秀，等.塔里木盆地綠洲耗水分析［J］.水利學報，2006，37（12）：1470-1474.

［6］ 黃聿剛，叢振濤，雷志棟，等.新疆麥蓋提綠洲水資源利用與耗水分析［J］.水利學報，2005，36（9）：1060-1066.

［7］ 雷志棟，黃聿剛，楊詩秀，等.渭干河平原綠洲耗水過程及特點［J］.清華大學學報（自然科學版），2004，44（12）：1664-1667.

［8］ 湯秋鴻，田富強，胡和平.干旱區平原綠洲散耗型水文模型——Ⅱ模型應用［J］.水科學進展，2004，15（2）：146-150.

［9］ 樊忠，雷曉云.和田河穿越沙漠段輸水效率分析［J］.新疆農墾科技，2010（1）：61-62.

［10］ 秦勝英，買買提·阿不都外力.烏魯瓦提水利樞紐工程生態效益［J］.電網與清潔能源，2008，24（5）：67-70.