乌鲁瓦提水库对和田河下泄水量的影响
（1新疆塔里木河流域和田管理局，新疆 和田 848000；2西安市水资源利用技术服务中心，陕西 西安 710018）
摘要：在有乌鲁瓦提水库调节作用下和没有乌鲁瓦担水库调节作用下，利用和田绿洲散耗水文模型分别模拟和田河下泄水量。结果表明，有乌鲁瓦提水库调节比无水库调节，丰水年输入绿洲的水量变化显著于平水年和枯水年；汇合口下泄水量和肖塔站下泄水量均减小，且上游来水量越丰，下泄水量减小越大。研究结果对制定乌鲁瓦提水库汛期水量调度具有参考作用。
关键词：和田河 水文模型 下泄水量 模拟分析
1 前言
和田河干流年均向塔里木河输水9亿m3，占塔里木河总径流量的23.3%，对维护塔里木河以及整个塔里木盆地生态平衡，防止沙漠侵蚀、保护绿色走廊起到了非常重要的作用。随着乌鲁瓦提水库的建成运行、和田绿洲灌溉面积的不断增加，以及和田绿洲内的工业用水与生活用水的逐年增加，和田河下泄汇入塔里木河的水量必将受到影响。分析乌鲁瓦提水库的调节对和田河不同断面来水量的影响，给和田河流域水资源统一管理提供参考依据。
2 研究区概况
和田河流域位于新疆塔里木盆地南缘，昆仑山和喀喇昆仑山的北麓。它由南向北流入塔里木盆地，穿越塔克拉玛干沙漠，最后汇入塔里木河。和田绿洲是昆仑山北坡最大的绿洲，分布在和田河上游两大支流喀拉喀什河与玉龙喀什河的冲积平原上，包括墨玉、和田、洛浦三县与和田市的绿洲平原区。乌鲁瓦提水库位于和田河支流喀拉喀什河中游，具有灌溉、发电、改善生态、防洪等综合效益，总库容3.47亿m3，属不完全年调节水库［1］。
和田河径流以高山冰雪融水和高山降水补给为主，径流的年际变化小，年内分配极不均匀。实测系列中，两河年径流总量最大值为68.9亿m3，最小值为24.8亿m3。汛期（6—9月）来水占全年来水比例的80%以上，来水与用水矛盾突出、汛期河道防洪形势严峻。和田绿洲以农业经济为主，绿洲的灌溉规模是决定和田河下泄水量大小的关键因素之一。本研究利用已有的和田绿洲散耗水文模型，在维持现状灌溉面积的基础上，模拟分析乌鲁瓦提水库调节作业下和田河不同断面的下泄水量，为水库在确保汛期安全的前提下满足向塔里木河输水提供调度依据。
研究区的河流水系及水文站点分布见图1。
图1 研究区河流水系及站点示意图
3 和田绿洲水情分析
3.1 和田绿洲水资源系统
干旱区绿洲水资源系统应包括绿洲内的河道、湖泊、泉流、水库、人工渠网、水利工程、水井及各种用水户，它们相互联系、相互制约。这些水资源系统成为绿洲水分补给、流动、转化和消耗不可分割的整体，并构成内陆水循环的陆地水文过程和各种水文循环的重要部分。因此，高前兆［2］将干旱区内陆河流域定义为“一个完整的地表水与地下水相互联系的生态系统功能单元”。
河流出山口以下，地表径流通过各种人工渠道被引入绿洲，而地下径流也通过侧向补给进入绿洲含水层。在地表径流向绿洲流散或者汇集成为地表水体的过程当中，会通过河道渗漏、渠系渗漏、水库渗漏以及田间灌溉渗漏损失掉一部分水分，成为土壤水和地下水。在地下水位埋深较浅的中下游绿洲，地下水通过潜水蒸发不断转化为土壤水，通过裸地蒸发和植物蒸散发的方式不断消耗，这是绿洲的主要耗水过程。此外，河道、渠系和水库的水面蒸发也成为绿洲耗水的重要途径。
由上述分析可知，从水资源被引用到水资源消耗，其间发生着大气水、地表水、土壤水和地下水之间复杂的四水转化关系［3］，而水分通过裸地蒸发和植物蒸散发不断消耗是干旱区绿洲平原最本质的水文过程（图2）。因此，在深入分析绿洲的耗水机制、通过合适的数学物理概念所建立的绿洲水文模型是模拟、预测和分析绿洲水资源转化、消耗等的关键［4］。
散耗型模型以农区土壤水为中心，考虑了水在不同介质和不同形态之间的交换或转化，并重点考虑人类活动如引水灌溉、地下水的开采等对水平衡的影响。模型把研究区划分为河段、泉井、水库湖泊、农区和非农区五类水均衡模块，水均衡模块之间通过地表渠系、地下水侧渗进行水量交换。应用模型可以对研究区农区、非农区各自的蒸发量、农区向非农区地下水迁移量等干旱区主要水分散耗项进行分析。雷志栋、胡和平等应用模型对塔里木盆地绿洲［5-6］、渭干河平原绿洲［7］和阿克苏河平原绿洲［8］等的水资源转化与消耗过程进行了模拟，得到了绿洲内各耗水单元的水量转化关系，揭示了绿洲耗水的地域和时间分布，深化了对绿洲耗水的认识。
图2 干旱区平原绿洲散耗型水文模型结构图
3.2 绿洲来水量
从历史资料中选取10%丰水年（1962年）、50%平水年（2002年）以及90%枯水年（1992年）作为代表年，以月为计算时段，计算在有乌鲁瓦提水库调蓄和无乌鲁瓦提水库调蓄两种情况下，分别进入和田绿洲的和田河径流量，或和田绿洲上游来水量，结果见表1。
表1 有无水库调蓄的径流年内分配特征表
由表1可知，和田河径流有无水库调蓄情况下，下泄进入绿洲的径流有显著差异。其中变化最大的是丰水年，其次是枯水年和平水年。丰水年的来水较丰，夏季径流就可满足水库蓄水，即在有水库调蓄情况下，进入和田绿洲的径流量除汛期外，其余季节均大于无水库调蓄的情况；而平水年与枯水年，除夏季径流外，还需要蓄存部分秋季径流，供来年春季灌溉用水。
喀拉喀什河上乌鲁瓦提水库的运行，使下泄进入绿洲灌区的径流量年内分配更趋均匀，增大了冬春季河川径流，有利于春季灌溉。但水库蓄水形成的水面，增大了山区水面蒸发；形成的巨大水体，使得水库渗漏损失也加大。乌鲁瓦提水库多年平均蒸发724万m3，多年平均渗漏损失487.5万m3［1］。损失的增加，会加剧灌区的用水矛盾，尤其是枯水年。
4 有无水库下的下泄水量分析
4.1 汇合口水量
将有或无乌鲁瓦提水库调蓄进入绿洲的和田河径流代入和田绿洲散耗水文模型，进行模拟，计算汇合口下泄水量，结果见表2。
表2 有无乌鲁瓦提水库调节下的河道下泄量 单位：亿m3
由表2可知，若没有乌鲁瓦提水库调节，和田河径流经和田绿洲灌溉引水、穿过和田绿洲到达下游绿洲边缘汇合口的径流量，丰水年、平水年与枯水年分别是15.4亿m3、7.1亿m3与2.9亿m3；反之，若有水库调节，到达汇合口的径流量分别为12.7亿m3、6.3亿m3与2.1亿m3；受水库调节影响，上游来水越丰，汇合口径流量减小量越大。
水库的调节，下泄进入喀拉喀什河下游、穿过绿洲灌区的径流量显著减小，尤其是汛期，水库的削峰作用明显；加上绿洲区内引水口的引水，导致到达汇合口径流量中，喀河水量仅占12.6%。
4.2 有无水库调节
将有或无乌鲁瓦提水库调蓄进入绿洲的和田河径流代入和田绿洲散耗水文模型，进行模拟计算，结果见表2。
由表2可知，若没有乌鲁瓦提水库调节，和田河径流经和田绿洲灌溉、穿过和田绿洲到达绿洲下游边缘、汇入塔里木河的径流量，丰水年、平水年与枯水年分别是8.9亿m3、3.4亿m3与1.3亿m3；反之，有水库调节，丰水年、平水年与枯水年分别是6.1亿m3、2.0亿m3与1.0亿m3。利用樊忠等人［9］估算和田河干流水量损失方法，丰水年与平水年和田河下泄入塔里木河水量分别为6.0亿m3和2.1亿m3，与模型估算的结果大致相当。表明模型计算结果合理可信。
根据有无水库调节的模拟结果可知，经水库调节后，和田河下泄汇入塔里木河的水量均存在减少的现象。在水库的调节作用下，丰水年、平水年、枯水年，和田河汇入塔里木河的水量分别减小2.8亿m3、1.4亿m3与0.3亿m3。水量越丰，减小越多。与已有干流段输水效率成果一致［1，10］。
5 结论
利用已有的和田绿洲散耗水文模型，选取和田河出山口丰平枯水三个代表年，有或无乌鲁瓦提水库调节情况下，计算输入和田绿洲水量、绿洲下游汇合口来水以及下泄至肖塔站水量。经模型计算表明，有水库调节作用下，从上到下的水量均为减小，且水量越丰，减小越多。
参考文献
［1］ 李森，樊玉霞，李北辰.乌鲁瓦提水库调度运用和度汛方案［J］.水利水电技术，34（12）：16-18.
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［7］ 雷志栋，黄聿刚，杨诗秀，等.渭干河平原绿洲耗水过程及特点［J］.清华大学学报（自然科学版），2004，44（12）：1664-1667.
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［10］ 秦胜英，买买提·阿不都外力.乌鲁瓦提水利枢纽工程生态效益［J］.电网与清洁能源，2008，24（5）：67-70.