阿克苏河流域水文特征分析报告第一小组一、流域基本概况阿克苏河流域位于天山中段南麓西部地区、塔里木盆地西北边缘，范围介于东经75358059，北纬40174227之间，流域面积约5.0104km2，其中境内面积3.1104km2，境外面积1.9104km2（蒋艳等,2005）。阿克苏河由托什干河及库玛拉克河两大支流在喀拉都维处汇合后称阿克苏河，全长530km，尾端在阿克苏河、叶尔羌河、和田河三河汇合口肖夹克处入塔里木河。（龚伟华等,2010）。图1-1阿克苏河流域水系与水文站点分布阿克苏河流域地处欧亚大陆腹地，水汽主要来源于西风环流，降水主要集中在山区，且东部多、西部少；垂直地带分布显著，在海拔7435m的托木尔峰和海拔6995m的汗腾格里峰附近高山区，年降水量为900mm，而海拔1000m左右的地区年降水量仅为50mm左右,年降水量随高程的递增率约16.9mm/100m(何大明等,2000)，具有干旱地区河川径流补给的垂直地带性和多样性的典型特征(汤奇成等,1992)。流域地势从北向南，从西向东逐渐降低，地貌分带较为明显(沈永平等,2008)。河川径流的补给随流域高程、自然条件和降水形式的不同而不同，表现为山区以高山冰川融水、永久积雪融水、季节积雪融水、雨水和地下水补给,是径流的形成区；高山地带以高山冰雪融水补给为主；中低山地带除了有雨水和高山冰雪融水的补给外，还有少量季节积雪融水的补给和地下水的多种混合补给。平原和盆地是径流的散失区，即在平原和盆地不产生径流，因此，阿克苏河径流的分布变化实际上是山区径流的分布变化(郑金丰,2008)。二、流域水量与水质特征2.1径流特征（1）水资源量阿克苏流域地表水资源量为78.6lO8m3,其中国外来来水47.8108m3，国内来水量23.95108m3，还原水量0.85108m3，无控制区径流量5.99108m3，流出流域水量32.7108m3。流域地势西北高、东南低，水汽主要来源于西风环流。降水量时空分布极不均匀，从地区分布上讲，从东向西递减，山区大于平原和盆地。从时间分布上讲，季节变化较大，夏季降水量较大，占年降水量的70左右；年际变化也较大，最大年降水量是最小年降水量的4倍。流域天然陆地蒸发量为93.7108m3,干旱指数为11.2。（2）径流年际变化阿克苏河流域径流主要来源于山区的冰川融水和大气降水，由于阿克苏河流域内降水和气温均呈上升趋势，冰川融雪量增加，以冰雪融水补给阿克苏河流域山区径流量显著增加。图2-1是阿克苏河流域主要站历年径流变化情况，从图2-1中可以看出，沙里桂兰克、协合拉、西大桥多年平均径流呈明显的增加趋势，台兰河径流量历年来较小，径流变化也不大，而塔里木河源头阿拉尔站径流呈减少趋势，其主要原因是汇于阿拉尔站的和田河与叶尔羌河径流逐年减少。从建站开始到60年代末各代表站的径流都略有增加，70年代至80年代末是径流减少的时期，但减少量不大，进入90年代各站的径流增加显著，其主要原因是进入90年代后，气温升高显著，同时降水也增加，气温的升高导致冰川融雪量增加及蒸发的加大。沙里桂兰克站年径流最大出现在1999年，为384108m3；1997年是协合拉站年径流最大的年份，径流为70.0108m3；而西大桥站的最大年径流为90.3108m3，出现在1957年。经计算，年最大径流与年最小径流差别比较大，平均相差2倍以上。图2-1阿克苏河流域主要站历年径流变化（3）径流年代际变化表2-1是阿克苏河流域主要站年代际径流变化情况，总体看来上世纪50年代是整个流域径流较少的年代，60年代至80年代径流逐渐增加，90年代是水量偏丰时期，径流增加显著。各站径流年代际变化各不相同，50年代，沙里桂兰克站、协合拉站径流最少，分别为22.0108m3和44.0108m3；而西大桥站与阿拉尔站径流偏丰，分别是65.3108m3、50.0108m3。从60年代至80年代，沙里桂兰克站在60年代增加，其后略有减少，但并不影响增加的趋势，90年代增加量最多，比50年代增加9.2108m3；阿拉尔站60年代较50年代增加0.6108m3，从70年代开始减少，90年代比60年代减少12.1108m3，减少量是60年代的23.9；协合拉站、西大桥站和台兰站径流从50年代起持续增加，90年代增加最多，90年代与50年代相比，增加分别为10.5108m3，2.2108m3和0.9108m3。径流增加的主要原因可能是该流域内降水的增加及气温的升高导致冰川融雪量增加。表2-1阿克苏河流域主要站年代际径流变化（3）径流年内（季节）变化图2-2显示阿克苏河流域各水文站季节径流变化情况，从总体变化情况来看，年内的变化周期基本一致，冬季(122月)为径流最小时期；夏季(68月)是全年最主要产流时期，占年径流的60以上，最大达80；秋季(9l1月)径流一般多于春季(35月)和冬季(122月)，同时也是径流主要产生季节，占年径流的1530；季节径流的年际变化差异比较显著，沙里桂兰克站径流的年际变化大于西大桥站，并远大于协合拉站和台兰站。上世纪5o年代是沙里桂兰克站径流最小时期，属于枯水期，印年代径流偏多，属于丰水期，70年代到80年代末，径流又处于较小时期，90年代又出现增加趋势；协合拉站和台兰站两站的径流变化比较缓和，没有大的起伏；西大桥站的径流变化也比较突出，50年代初与70年代末至80年代初这两段时期是径流的偏丰时期，90年代径流又逐渐增多，其它时期径流处在最小时期，变化不大。图2-2阿克苏河流域各站季节径流变化2.2丰枯水特征（1）洪水特征阿克苏河的两支流，北支库玛拉客河和西支托什干河。库玛拉克河以高山融雪(冰)补给为主的特点,其洪水以(冰)为主,主要集中在盛夏到初秋（78月）；托什干河59月径流量所占比率较高。反映出春季节融雪对地表径流贡献较北支更突出,该河的在年内时间分布上更加广泛,夏洪与春洪都占定的比例；阿克苏河干流来水量主要集中在78月,洪水也集中在此时段。阿克苏河流域洪水的主要成因是融雪(冰)，叠加有暴雨。而融雪(冰)与升温、高温天气过程关系密切，引起洪水的高温天气过程需要一定的强度和持续时间，造成阿克苏河流域高空温度急剧上升并持续的环流系统必须稳定3d以上。根据时空变化对应的原则，引起阿克苏河流域洪水的高温天气过程,其对应的环流系统主要是天气尺度系统或长波系统。洪水形成的500Hpa环流特征由以下三个方面：（1）主汛期形成混合型洪水的500hPa环流特征为：新疆高压脊稳定在天山山区中部及以东地区，5880gmp等高线北界稳定在天山上空或天山以北，西部边界在帕米尔高原以东的南疆盆地上空,中亚地区为副热带低槽活动区,环流形势相对稳定；（2）主汛期形成融雪(冰)型洪水的500hPa环流特征为:新疆高压脊向北发展且稳定维持3d以上，5880gpm等高线北界稳定在天山以北,西部边界在帕米尔高原以西；（3）春季形成融雪型洪水的500hPa环流特征为:帕米尔高原及西天山受新疆高压脊控制，稳定维持3d以上,高压脊内5840gpm等高线北边界维持在40N以北。预报阿克苏河流域洪水时，主要抓住两类天气尺度环流系统：一是直接造成阿克苏河流域山区积雪、冰川融化的高压系统，二是为西天山山区降水提供有利背景的低值系统。（2）丰枯水特征阿克苏河流域年径流模比系数K值过程线反映了河流丰、枯水平，各河流丰、枯循环周期出现的时间各不相同，数量也不重复。为反映年径流多年变化的丰、枯循环周期，考虑年径流模比系数K的累积值，即将差积曲线的纵坐标表示成SUM(K-1)/Cv。差积曲线(图2-4)段反映丰水期，下降段反映枯水期。以托什干河沙里桂兰克为例年径流变化过程可分为几个显著时段，19571962、19721976、19811985为枯水期，19691972为水平期，19641968为丰水期，1993年后进入丰水期。图2-4里桂兰克年径流模比系数差积曲线根据干旱区水资源特点和年径流丰枯等级划分标准，流域年径流枯、平、丰等级频率密度如表2-2，考虑到样本的随机波动性。除阿克苏新大河外，其余河流年径流样本系列的频率密度近似正态分布。阿克苏河流域年径流稳定的原因决定于径流补给来源的多样性与我国其它地区相比。年径流变差系数要小得多，特大的丰水年和枯水年出现的概率(表2-2)小，这对水资源的利用提供了良好的条件。表2-2阿克苏河流域年径流概率分布()2.3水质特征阿克苏一塔河水系的主要污染物为悬浮物，矿化度、总硬度、氯化物和硫酸盐等，其中，悬浮物对该水系污染最为敏感。这主要和自然因素(水土流失、区域本底值等)有关：水系沿岸土质疏松，水土流失严重，加之过度开垦及粗放的农田管理模式(大水漫灌等)，造成水系丰水期及阿克苏河以悬浮物污染物为主要特征，水系枯水期及塔里水河则呈水质盐碱化，并伴有悬浮物污染逐年加重的趋势。阿克苏河流域天然水质有明显的垂直地带性分布规律和季节性变化规律，山区水质明显好于平原区水质，汛期水质好于枯水期水质。（1）垂直地带性分布规律。一方面，沿河流自上而下水质参数的浓度随流程的增加而增加。流域内矿化度、总硬度、Cl-、SO42-等水质参数产生垂直地带性分布规律的原因，现看来有以下儿点：a.从山区到平原，由于降水逐渐减小，蒸发逐渐增加，这导致河水不断浓缩；b.河流沿程浅层地下水不断补给河流，而这些浅层地下水往往矿化度相对较高；c.河网汇流过程中，积累于地表的盐分、杂质等经雨水淋溶冲刷带入河道。另一方面，流域内河流水化学类型的垂直地带性分布规律明显，一般山区天然水质中阳离子以Ca2+为主，阴离子以HCO3-为主，水化学类型(阿列金分类)通常是CCa。平原区的天然水质中阳离子以Na+Mg2+为主，阴离子以Cr-、SO42-为主，水化学类型是ClNa、SNa。（2）季节性变化规律。由于受水量季节性变化和不同时期水量补给来源不同等因素的影响，流域内天然水质有明显的季节性变化规律，即矿化度、总硬度、Cl-等水质参数在汛期小，而枯水期大。总的来说，流域内的大部分河段天然水质较好，在枯水期和丰水期中均小于地表水环境质量标准(GB38382002)的类标准。三、主要人类活动对水循环的影响阿克苏河是天山南坡径流量最大的河流，是塔里木河流域4条源流中最大的源流和补给水量最多的河流，入塔里木河水量占4条源流的70%，占阿拉尔水文站以上3条源流的72.3%，是唯一一条常年向塔里木河输水的河流，径流量的变化对塔里木河干流的形成、发展和演变过程起决定性作用随着阿克苏河山前绿洲人口增长、一水土资源的用随着阿克苏河山前绿洲人口增长、水土资源的少。由于绿洲人类活动的影响，阿拉尔站平均年径流量由1950年代的50108m3减少到1990年代的42108m3。所以，研究人类活动对阿克苏河绿洲的气候及水文水环境的影响就显得尤为重要。3.1绿洲土地利用变化根据苗立志对阿克苏河流域年和年遥感解译的土地利用调查表3-1结果分析可以看出，阿克苏河流域土地利用类型以农用地包括耕地、林地和牧草地和未利用地未利用土地和其它土地为主，两者分别占总土地面积的和以上。土地利用变化在一年期间面积呈上升趋势的有水浇地、林地、城市、水库水面、沼泽地、沙地和河流水面，其中沙地、林地和水浇地增长幅度最大呈下降趋势的有旱地、天然草地、农村居民点、独立工矿用地、盐碱地、裸土地、裸岩石砾地、湖泊水面和滩涂，以天然草地和裸岩石砾地减少幅度为最大。1990-2002年阿克苏地区耕地面积净增加855.36km2，耕地比例由1990年的9.7%增加至2000年的11.4%，主要是水浇地的增加，增幅达到18.3%，而由于沙漠化加重，旱地减少了30.4%同时，随着社会经济水平的发展，城市化进程的加快