新疆黑孜河水文特性分析

孔 灿

(新疆阿克苏水文勘测局，新疆 阿克苏 843000)

1 流域概况

黑孜河流域位于天山中段南麓，拜城县境内，西与卡拉苏河毗邻，东与库车河接壤，南与拜城盆地北缘相连，北以天山为界，与伊犁州特克斯接壤，地理位置介于东径82°03′～82°55′，北纬41°45′～42°38′之间，流域内地势为北高南低，西高东低，全区分北部山地和南部盆地两大地貌单元。天山南脉的哈尔克他乌山脉横贯于流域的北部，山系在古生代强烈褶皱的基础上受第三纪巨大造山运动而逐渐隆起，地形复杂，海拔3 900 m以上为冰川带，冰川面积为298.72 km2，海拔3 600～4 000 m为高山终年积雪带，海拔2 700～3 600 m中山区分布着云杉等树种，海拔1 600～2 700 m为中低山荒漠区，南部洪积平原区海拔1 200～1 600 m之间，由西北向东南倾斜，该河流由北向南流经黑英山乡和克孜尔乡，最终流入克孜尔水库。

黑孜河为渭干河流域的第三大支流，由琼果勒河等6条支流和3条山洪沟汇合而成，当地亦称为克孜尔河。控制站为黑孜水文站，测站以上集水面积为4 341 km2，冰川面积298.72 km2，多年平均径流量为3.93×108m3。源头至黑孜水文站河长112 km，黑孜水文站站至克孜尔水库河长8.5 km，测站以上流域平均高程2 485 m，河道平均坡度18.2‰。

2 气象

黑孜河地处中纬度大陆深处，远离海洋，属大陆性温带干旱气候。夏季凉爽，冬季寒冷，降水较少，蒸发旺盛，气候干燥，气温年、日变化大。热量较多，降水较少，日照充足，夏季炎热，冬季寒冷，春季多大风，秋季有冻害。

2.1 气温

黑孜河流域多年平均气温7.6℃，一月份最冷，平均气温-13.3℃，七月最热，平均气温21.5℃，极端最低气温和极端最高气温分别为-32.0℃和38.3℃，一般是海拔高程高，气温低，气温随海拔高程增加而逐渐降低。

2.2 降水

流域内降水量年内分配及不均匀，连续最大四个月降水量出现在6-9月份，占全年降水量的59.1%。最大一个月降水一般出现在7月份，占全年降水量的16.4%，最小的一个月降水一般出现在12月份，仅占全年降水量的1.8%。水量的时空分布也存在极大的差异，平原区年降水量为56.2～66.6 mm，山区年降水量为93.3～283.2 mm，并随海拔高程增加而增加。

2.3 风速与风向

多为北风，次为西南风，秋冬季多盛行西南风，春夏季多北风，多年平均风速为1.9 m/s，多年平均最大风速为10.3 m/s，盛行风向为WS、N。瞬时最大风速8级(26.0 m/s)，相应风向WS，汛期6-8月最大风速13 m/s。

3 径流

3.1 径流组成

黑孜河源处山体陡峻、植被较少，降水较多，径流主要有冰雪融水和暴雨及地下水补给。汛期主要以冰雪融水补给为主，遇暴雨洪水补给期间，流量日变化较大，冬季以冰雪融水与地下水补给为主，流量日变化较小。

3.2 径流的年内变化

黑孜河春季(3-5月)径流量占全年的13.3%，夏季(6-8月)占54.5%，秋季(9-11月)占20.8%，冬季(12-2月)只占11.4%。连续最大四个月径流为6-8月，占全年径流量的54.5%(见图1)。

表1 黑孜河径流量年内分配表

图1 黑孜河径流量年内分配图

3.3 径流的年际变化

根据黑孜水文站实测资料系列中2002年为建站以来最大，年径流量为8.61×108m3，1957年为建站以来最小，年径流量为2.16×108m3，最大年径流是最小年径流的3.99倍。经适线后径流的变差系数Cv为0.28，径流的年际变化相对较大。

4 洪水

4.1 洪水成因及类型

黑孜河地处天山南坡中段，河流流经高、中、低山带，属于雨水和冰雪融水补给的河流。河流的洪水形成于山区，其形成按垂直地带性可包括为：高山带以永久积雪和冰川消融洪水为主；中山带以季节积雪融水洪水为主；低山带以暴雨洪水为主。洪水从时间上可分为春洪和夏洪两大类，而洪水时间实质上就是洪水成因的反映。季节积雪融水洪水出现最早，高山冰雪融水洪水出现时间最晚，而暴雨洪水和混合洪水则多出现在夏季，其发生不像前两种洪水，没有一定的规律，随机性强。黑孜河的洪水类型主要有以下三种：冰雪融水型、暴雨型和混合型。

4.2 洪水特性

4.2.1 冰雪融水型洪水特性

这类洪水主要由源于高山季节性冰雪消融，洪水过程具有明显的日变化，与升温过程关系密切，洪水历时较长，冰雪消融洪水具有起涨平缓、峰值不高，洪量较大、洪水过程为复峰型、历时长、具有一日一峰一谷及峰值区维持时间较长的特点。如1998年8月2日2点至8月7日8点洪水过程，洪水过程历时5 d，起涨流量为9 m3/s，峰值最大流量为18.5 m3/s，为典型的融雪型洪水(见图2)。

图2 黑孜河典型融雪型洪水过程线

4.2.2 暴雨型洪水特性

这类洪水主要由骤降暴雨形成的，暴雨洪水具有较强突发性，洪水过程呈独立的峰形，陡涨陡落，峰高量小，历时较短且无明显日变化的特点，暴雨洪水历时最长者约72 h左右，最短者约10 h左右，多数在24 h左右，洪水过程近似尖瘦的等腰三角形形态，各场次洪水洪量差异悬殊。如2008年9月6日0点至9月8日0点洪水过程，为典型暴雨洪水过程(见图3)。

图3 黑孜河典型暴雨洪水过程

4.2.3 混合型洪水特性

黑孜河的较大洪水主要是冰雪消融和暴雨混合型。高温季节高山冰雪大量融化产生的融水与中低山区和山前平原降雨混合型。混合型洪水又可分两种，一种是冰雪消融洪水涨峰过程与暴雨洪水迭加；另一类是冰雪消融洪水落水过程与暴雨洪水迭加。混合型洪水多发生在河源具有冰川和永久性积雪的河流上，本流域混合型洪水多发生在6-8月。洪水特征具有明显日变化，前期有数日高温天气，出现冰雪消融洪水，后期遇降水天气，从而形成较大洪峰。此类洪水起涨速度快，洪峰高，持续时间长，漂浮物多，流速急，洪量大。如2002年7月22日0点～7月24日24点洪水过程，为较典型的混合型洪水(见图4)。

图4 黑孜河典型混合型洪水过程

4.3 洪水的时空分布

黑孜河的洪水主要出现在5-9月份，年最大洪峰流量85%以上出现在6-8月，7月份出现的频次最多，可占到44.26%以上，其次是6月份。

表2 年最大洪水各月出现频次

5 泥沙及冰情

5.1 泥沙特征

黑孜河受自然地理和气候等环境因素影响，气候干旱，降雨量较多，植被稀疏，水流冲刷明显。洪水期水量集中，流速大，水流挟沙能力特别强。根据黑孜水文站统计资料分析：黑孜河年平均悬移质含沙量为20.3 kg/m3，历年最大日平均含沙量为476 kg/m3，发生在1981年8月23日，历年最小含沙量为零。实测悬移质含沙量年内分配十分不均，时间上与径流一致。7月份是悬移质含沙量最大月，其平均值为12.0 kg/m3，12月份是悬移质含沙量最小月，其平均值为0.024 kg/m3。最大月平均含沙量为年平均的2.36倍，为最小月的604倍。

5.2 冰情

影响冰情的直接因素是水温，而水温与气温关系最为密切，此外，河道纵坡、枯季径流变化及人类活动也对冰情产生一定影响。冬季降温出现冰情，春季升温冰情消除，冰情受制于大尺度气温的季节性变化。气温变化对本河流冰情动态起着决定性作用。

黑孜河最早开始结冰日期为11月4日，最晚开始结冰日期为12月17日；最早终冰日期为1月31日，最晚终冰日期3月31日；最早开始封冻日期为12月1日，最晚封冻日期为1月1日；最早解冻日期为12月23日，最晚解冻日期为3月4日；封冻天数最长94 d，最短9 d。

6 结语

黑孜河是为渭干河流域的第三大支流，发源于天山中段南麓，由琼果勒河等6条支流和3条山洪沟汇合而成。该河流来水主要以融雪水、降雨地下水补给为主。经过分析可知，黑孜河降水稀少，且年内分布不均匀，蒸发量大等众多因素影响，导致黑孜河径流年内分布极不均匀，年际变化较大。洪水主要发生在5-9月份，峰高量大，灾害性较强，危害大，对重要河段和主要居住区需加强防洪措施。