新疆帕米尔高原依格孜牙河流域气候变化特征

新疆帕米尔高原依格孜牙河流域气候变化特征

1英吉沙河克孜勒高效水系伊格奇雅河位于帕米尔高原以东底部，塔里木盆地以西附近的扇骨流。地势西南高东北低。伊格奇雅河发源于昆仑山北缘的阿克陶县克孜勒陶市的加曼能别尔山口和阿克斯拉牧场的布洛夫山口，海拔约4600米。流域内地形以山脉为主，出山口后为冲洪积扇区，海拔约1850米。依格孜牙河西邻库山河,东部与叶尔羌河接壤,河流走向大致由西南向东北流入英吉沙县境内,全长90km以上,出山口处河水经拦河渠首调度后进入较完整的农田灌溉系统。该河克孜勒塔克水文站以上集水面积1340km2,河长70km,流域平均宽度19.1km,流域形状系数0.27,是一条狭长的河道,河源至出山口处河道纵比降为127‰。克孜勒塔克水文站在渠首上游4.4km处,是依格孜牙河的水量控制站,属国家基本水文站,设立于1980年1月,观测至今。地理坐标为E76°08'8.20″,N38°35'19.70″,海拔高程1950m。依格孜牙河水系示意图见图1。2气候特点及苏氏原区5—气候特征依格孜牙河流域深居内陆腹地,远离海洋,受喀什噶尔河流域三面高大山体阻隔,阻挡了西面和北面的湿冷空气入侵,也使印度洋暖湿气流难以进入,东南部受塔克拉玛干沙漠的影响,流域降水量稀少而蒸发能力大,呈现典型的干旱内陆性气候特征。气温的年变化和日变化大,冬季长夏季短,年内降水多集中在夏季,局地可出现大雨甚至暴雨。依格孜牙河流域气候的垂直地带性分布规律显著。平原区气候四季分明,降水量少,蒸发量大,气候十分干燥,无霜期长,无霜期年平均为212d,最长达264d,最短仅160d。气温日较差大,有大风、干热风、沙暴、冰雹、霜冻、浮尘等灾害性天气。以英吉沙县气象站(海拔1298m)代表流域平原区的气候特征,多年平均气温11.8℃,极端最高气温40.4℃,极端最低气温-24.6℃;多年平均降水量67.9mm,最大一日降水量32.7mm;多年平均水面蒸发量(20cm口径蒸发皿)2170.7mm;多年平均日照时数2755.2h;英吉沙县多年平均风速1.6m/s,常见风向NW;多年平均最大风速20m/s,相应出现频次最多的风向NW;瞬时最大风速40m/s(1966年10月3日),风向NW;多年平均相对湿度52%;多年平均雷暴日数14d。最大积雪深度15cm;最大冻土深度82cm。以克孜勒塔克水文站(高程1950m)代表流域中低山区气候特征,多年平均气温9.5℃,极端最高气温34.4℃,极端最低气温-22.4℃;多年平均降水量160.2mm;多年平均水面蒸发量(20cm口径蒸发皿)2283.8mm。英吉沙气象站、克孜勒塔克水文站主要气象要素多年平均月年统计成果见表1。3流直径3.1地下水补给量依格孜牙河径流主要是以冰雪融水及降水补给为主,据《喀什噶尔河流域地表水资源评价》,依格孜牙河地下水补给量约占年径流量的30.0%;雨雪混合补给占年径流量的66.0%;其余为冰川融水补给,约占年径流量的4%。由此可见,雨雪混合补给和地下水补给是依格孜牙河径流的主要来源。3.2丰水年径流及最大孔径对克孜勒塔克水文站31年的实测径流量资料统计,多年平均径流量1.140×108m3,丰水年径流量为2.326×108m3(2005年);枯水年径流量为0.6200×108m3(1997年)。年最大径流量为多年平均径流量的2.04倍,年最大径流量为最小径流量的3.75倍。径流变差系数Cv值为0.42,由此可见,依格孜牙河径流年际变化较大。3.3依格孜牙河全年及其周内径流分布依格孜牙河径流年内分配极不均匀,依据克孜勒塔克水文站1980-2010年径流资料系列统计,其年内分配统计见表2。依格孜牙河春季(3-5月)径流量占全年径流量的18.0%,夏季(6-8月)占50.8%,秋季(9-11月)占22.9%,冬季(12-2月)只占全年径流量的8.3%。年内各月分配占全年百分比见柱状图(图2)。4洪水的原因和分类依格孜牙河洪水一般分为暴雨洪水、冰雪消融型洪水和暴雨与冰雪消融混合型洪水3类。4.1暴雨洪水:主要分为5年8月,5艾格孜牙河的河源大多属中高山区,遇东移的低涡或低槽,在充分的水汽条件下形成降水,一次降水过程在高山区形成降雪,在低山区的降雨则形成暴涨暴落峰高、量小的暴雨洪水,此型洪水主要集中在夏季,春秋两季发生较少。主要特性:(1)艾格孜牙河的暴雨洪水主要集中在6-8月,占30年实测系列年最大洪峰流量的78.3%;(2)洪水过程单一,陡涨陡落,洪水历时短,洪水由坡面汇流,冲刷山坡和河床,使河水含沙量骤增(图3)。4.2洪水的大小及其特性艾格孜牙河高山区有小面积的永久冰川,大部分山区为季节性积雪,春季气温回升产生洪水,洪水的大小随今冬明春山区的积雪量和气温变化而异。其主要特性:(1)峰形有显著日变化,一日一峰,呈锯齿状,见图4;(2)洪水发生时间集中在春季,初汛一般发生在4月中旬,少数年份3月下旬开始发生洪水,但洪峰流量不大,持续时间较长和连续性等特点。4.3洪水的性质及特征此类洪水是冰雪消融过程中出现降雨,产生两种洪水叠加,洪水大小与前期消融洪水多少及降雨强度与降水量有密切关系。混合型洪水具有消融型洪水和暴雨型洪水双重性质,最主要特征是在有规律的流量变化过程上叠加一尖瘦的降水洪峰,此类洪水峰高量大、历时长,具有较大的破坏性。在克孜勒塔克水文站实测资料中,混合型洪水更多具有暴雨洪水的性质。见图5所示,分辨不出消融洪水的峰形变化。其原因,暴雨洪水的前期为消融洪水,一旦降雨时,山区气温普遍降低,影响积雪消融,则后期为暴雨型洪水。从严格意义上讲,本河区混合型洪水应归结为暴雨型洪水,或者是以暴雨为主要特征的混合型洪水。5悬移质泥沙特征由于依格孜牙河径流主要为雨雪补给的小河,根据克孜勒塔克水文站1980-2010年完整悬移质泥沙实测资料可见,该河泥沙变化与径流变化过程一致,4-8月含沙量较大,冬春季含沙量较小。5.1量柱状图克孜勒塔克站多年平均悬移质含沙量统计见表3,多年平均悬移质含沙量柱状图见图6。由表3可以看出,克孜勒塔克站多年平均悬移质含沙量为5.374kg/m3,含沙量年内分配极不均匀,4-8月为悬移质含沙量较大的月份,其中6月份含沙量最大,12月含沙量最小。5.2悬浮渣输送克孜勒塔克站多年平均悬移质输沙量统计见表4。6采样时间及检测单位克孜勒塔克站位于依格孜牙渠首工程上游4.4km处,该站是喀什水文局常年水质监测站,该站每年采样时间为3、4、5、7、9、11月。检测单位新疆水环境监测中心喀什分中心具有国家计量认证资质。渠首工程位于水文站下游4.4km处,中间取水较少,无污染物排入,因此水质变化不大。采用水文站的水质资料可代表渠首水质的基本情况,2010年该站水样检测报告见表5。7冰期和封冻天数因工程场址处无冰凌观测资料,根据克孜勒塔克水文站的冰情观测资料进行冰情特征分析。克孜勒塔克水文站地处昆仑山北坡山区,冬季较冷,