额尔齐斯河流域水文地理特征分析及人类活动影响研究
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第二节 额尔齐斯河流域水系构成

在中国境内汇入额尔齐斯河干流的支流自东向西依次是库依尔特河、卡依尔特河、喀拉额尔齐斯河、克兰河、布尔津河、哈巴河和别列则克河。各支流长度虽不长,但水量丰富。在哈萨克斯坦和俄罗斯境内汇入额尔齐斯河的支流自东向西依次是卡里基尔河、库尔丘姆河、布赫塔尔玛河、雷纳河、乌里巴河、乌巴河、鄂木河、伊希姆河、托博尔河和孔达河等。

额尔齐斯河的水资源主要形成于上游区和下游区,中游大部分流域处于内陆无径流区,从塞米巴拉金斯克市到鄂木斯克市,额尔齐斯河干流没有大的支流汇入,河流径流量不但没有增加,反而由于蒸发和渗漏导致河流径流量的减少。在伊希姆河汇入后,加之水量丰富的托博尔河、杰米扬卡河、孔达河汇入,额尔齐斯河下游水量急剧增加。额尔齐斯河干流各水文站的年径流情况见表1-1。

表1-1 额尔齐斯河干流各水文站多年平均径流情况

一、中国额尔齐斯河流域区水系概况

额尔齐斯河源头和上游位于中国新疆阿勒泰地区。额尔齐斯河从中国国界流出后,进入哈萨克斯坦,注入斋桑泊,哈萨克斯坦和俄罗斯通常称额尔齐斯河斋桑泊以上河段为黑额尔齐斯河。额尔齐斯河中国境内的水系为梳状水系(图1-2),完全发源于阿勒泰山南坡,从右岸注入额尔齐斯河,河流左岸为沙漠地区,无支流汇入。右岸主要支流分别为库依尔特河、卡依尔特河、喀拉额尔齐斯河、克兰河、布尔津河、哈巴河和别列则克河,各支流长度都不大,但水量丰富。

图1-2 额尔齐斯河中国境内水系图

二、哈萨克斯坦额尔齐斯河流域区水系概况

额尔齐斯河从中国流入哈萨克斯坦后,注入斋桑泊,哈萨克斯坦境内的水系如图1-3所示。乌斯季卡敏诺戈尔斯克市以上额尔齐斯河流经阿尔泰各山脉之间,降水较多,河网发育,径流充沛。额尔齐斯河在哈萨克斯坦东哈萨克斯坦州境内接纳了大量的支流,水量大大增加。流过乌斯季卡敏诺戈尔斯克市后,流入平原地区,河谷开阔,成为一平原性河流。在上游区段汇入的主要支流有库尔丘姆河、布赫塔尔玛河、乌里巴河、乌巴河、克孜勒苏河及恰尔河。额尔齐斯河在巴甫洛达尔州流入俄罗斯鄂木斯克州境内。从塞米巴拉金斯克市以下至鄂木斯克市为额尔齐斯河中游地区,大面积区域无径流形成,无大支流汇入额尔齐斯河,沿途径流量不但没有增加,而且在长逾1000km的河道中由于蒸发和下渗损失,河流径流量减少。河流流经西西伯利亚平原低地区,河流比降很小,河道曲折蜿蜒。

图1-3 额尔齐斯河哈萨克斯坦境内水系图

哈萨克斯坦境内的额尔齐斯河支流均分布于东哈萨克斯坦州境内,支流流域为中上游主要产流区,从哈萨克斯坦流入俄罗斯的额尔齐斯河年径流量为300亿m3左右。

三、俄罗斯联邦额尔齐斯河流域区概况

额尔齐斯河下游干流和支流流域处于俄罗斯境内,额尔齐斯河干流流出哈萨克斯坦的巴甫洛达尔州后进入俄罗斯鄂木斯克州,在汉特-曼西斯克州汇入鄂毕河。在俄罗斯境内由发源于哈萨克斯坦的伊希姆河和托博尔河汇入额尔齐斯河,在俄罗斯境内汇入的大的支流还有鄂木河、孔达河、杰米扬卡河(图1-1)。其中,托博尔河的水系最为发育,包括塔夫达河、图拉河、培什马河、伊塞特河、米阿斯河和乌伊河等众多支流。

四、额尔齐斯河主要一级支流

(一)额尔齐斯河上游主要一级支流

额尔齐斯河发源于中国新疆富蕴县阿尔泰山南坡,源头由库伊尔特河和卡伊尔特河组成,沿途接纳喀拉额尔齐斯河、克兰河、布尔津河、哈巴河、别列则克河后流入哈萨克斯坦,注入斋桑泊。

1.布赫塔尔玛河

布赫塔尔玛河位于哈萨克斯坦东哈萨克斯坦州境内,为额尔齐斯河右岸一级支流,河长336km,流域面积12660km2,发源于南阿尔泰冰川,其分水岭为哈萨克斯坦同俄罗斯阿勒泰共和国的边界。布赫塔尔玛河上游为深山峡谷型山区性河流,中游较为平缓,年径流量74亿m3

2.乌里巴河

乌里巴河为额尔齐斯河右岸一级支流,位于哈萨克斯坦东哈萨克斯坦州境内,发源于伊万诺夫斯基和乌宾斯基山脉(鲁得内伊阿尔泰),在乌斯季卡敏诺戈尔斯克市流入额尔齐斯河,河长100km,流域面积4990km2,年径流量32亿m3。乌里巴河由雨雪混合补给,融雪补给为主,封冻时间在11—12月,开河时间在4月。20世纪20—40年代在河流上建有列宁山梯级水电站,总装机1.2万~1.4万kW。

3.乌巴河

乌巴河为额尔齐斯河右岸一级支流,位于哈萨克斯坦东哈萨克斯坦州境内,河长278km,流域面积9850km2,由白乌巴河和黑乌巴河汇合而成。上游水流湍急,下游河道分汊,流入舒里宾斯克水库。河流径流为雨雪径流混合型补给,以融雪径流补给为主。4—7月中旬为主汛期,距河口8km处多年平均流量177m3/s,11—12月初封冻,开河期在4月至5月初。跟其他阿尔泰河流,如乌里巴河、纳林河、卡里基尔河一样,乌巴河河水清澈,石质河床,沙岸和沙质河底。夏天水温12~14℃。乌巴河上游东北部和西部是基克列茨基、科克苏斯基和乌宾斯基山脉,乌巴河流域7月气温20~21℃。山区降水量达1500~2000mm。流域分成3个高度地貌带:海拔900m以下为山区草原带;900~1900m为山区森林带;1900m以上为山区草地带。

(二)额尔齐斯河下游主要一级支流

额尔齐斯河各大型支流流域的气候和地势都各不相同,从鄂木河、伊希姆河和托博尔河上游的草原,到山区(东部支脉),再到下游右岸支流的原始林区,地势多样性且十分丰富。

额尔齐斯河流域主要有15条一级支流,其中5条支流长度超过1000km。较大的支流是伊希姆河和托博尔河,均是流经哈萨克斯坦和俄罗斯两个国家的跨界河流。此外,属于两国的跨界河流还有托博尔河的支流——斯恩塔斯德恩河、阿亚特河、托吉扎克河、乌伊河、乌巴江河。

额尔齐斯河下游俄罗斯境内一级支流水文地理特征参见表1-2。额尔齐斯河下游在俄罗斯境内流经西西伯利亚平原,河道曲折蜿蜒,流过鄂木斯克市后河流急剧转向东北,后转向西北,最后又转向东北而汇入鄂毕河。此段汇入的支流主要有鄂木河、伊希姆河、托博尔河、杰米扬卡河和孔达河等。

1.鄂木河

鄂木河是额尔齐斯河右岸支流,全长1091km,流域面积5.26万km2,发源于瓦休甘平原的东南边缘地区,西南流经巴拉宾斯克低地,河水补给主要为融雪水。在距河口121km处的年平均流量约为64m3/s,最大流量为814m3/s,最小流量为0.8m3/s。10月中旬至11月上旬河流封冻,次年4月至5月初河流解冻。其主要支流有伊恰河、卡马河及塔尔塔斯河等[2]

表1-2 额尔齐斯河下游主要一级支流水文地理特征

2.奥沙河

奥沙河为额尔齐斯河左岸一级支流,位于俄罗斯鄂木斯克州,河长530km,流域面积2.13万km2,发源于阿奇库尔湖,沿西西伯利亚平原流向额尔齐斯河,河口多年平均流量16.1m3/s。奥沙河上游河床为V形河床,河道宽0.3~0.5km,有湖泊的地方宽1~2km;中下游为梯形河道,河道宽0.6~1.5km。

3.瓦盖河

瓦盖河位于俄罗斯秋明州,为额尔齐斯河左岸一级支流,河长555km,流域面积2.3万km2。河水补给水源主要为融雪水,春季河流漫溢,夏季枯水,多年平均流量8.2m3/s。瓦盖河流域人口密集,但没有大的居民点。瓦盖河在托博尔河河口以上55km处流入额尔齐斯河。

4.伊希姆河

伊希姆河为额尔齐斯河左岸一级支流,发源于哈萨克斯坦丘陵北部边缘的尼亚兹山,流经哈萨克斯坦及俄罗斯,最后在俄罗斯境内注入额尔齐斯河,全长2450km,流域面积16.3万km2。其中哈萨克斯坦境内河长1723km,流域面积12.82万km2,占流域总面积的79.1%;俄罗斯境内河长667km,流域面积3.38万km2,占流域总面积的20.9%。河流径流补给为融雪补给。河流封冻期为11月,开河期为4—5月,洪水期为5—6月,多年平均流量在距河口100km的维库诺娃村为56.3m3/s,河口多年平均流量为130m3/s,最大流量686m3/s。右岸主要支流有科卢通河、扎拜河及阿坝布尔卢克河。在哈萨克斯坦境内的上、中游支流数量较少且河长较短,大多为季节性河流。流入俄罗斯西西伯利亚平原后,河谷展开,两岸多沼泽。沿河建有水库,广泛用于灌溉、供水。彼得罗巴甫洛夫斯克上溯270km的维库洛沃至河口可通航。伊希姆河下游洪水泛滥时漫滩宽度达15km。哈萨克斯坦首都阿斯塔纳市位于伊希姆河河畔。

5.托博尔河

托博尔河是额尔齐斯河左岸支流,也是最大、水量最充沛的一条支流。它发源于南乌拉尔山东部支脉上,流经图尔盖高原和东西伯利亚平原,于托博尔斯克市附近汇入额尔齐斯河。托博尔河大部分流域位于西西伯利亚洼地,河长1591km,流域面积42.6万km2,主要左岸支流有乌伊河、伊谢季河、图拉河、塔夫达河、乌巴甘河等。其中,图拉河发源于中部乌拉尔山,向东南流经西西伯利亚平原,河流全长1030km,流域面积8.04万km2。图拉河河水补给是以融雪水为主的混合型补给,主要支流有萨尔达河、塔吉尔河、尼查河、佩什马河等。

托博尔河气候特点及山岳形态特点决定了托博尔河在额尔齐斯河下游的重要地位。托博尔河流域无论是年度气温还是日气温变化值都非常大,大气循环特征决定了湿润空气是从西、北、南三面进入托博尔河流域的。但来自大西洋的湿润气团受到乌拉尔山山脉阻挡,而中西伯利亚高原则阻隔了太平洋气团,余下源自北部的极地空气和南部的热带空气所含水分不多。

由于托博尔河流域横跨多个纬度带,随着照射平衡的改变,气候明显带有相应的纬度性特点:气温从北向南逐渐升高,而降水量减少。但气候的纬度特点因为地势特点而改变。首先是乌拉尔山的高山陡坡,再加上海拔更高的外乌拉尔(外乌拉尔高原),由此以北地区在200~600m高度区间内,每100m高度降水梯度是160mm,而其南部地区则达到40~50mm。年均气温从北到南由-1.7℃到2.7℃不等。平均最低气温出现在1月,从-16.2℃到-20.1℃不等,最高气温在7月,从16℃到21.7℃不等。从北到南气温最高达到35~43℃,最低温度为-52℃到-44℃。春天日均气温零度以上平均要等到4月12—28日,从10月1—12日开始低于5℃。因此整个区域的温季从4月到10月,寒季从11月到次年3月。

托博尔河流域从北向南年降水量因区域不同而异,从550~600mm到250mm不等。但纬度特性也会受海拔高度的影响。多年剖面图中年降水总量的变差系数是0.18~0.27。温暖季降水占全年总量的75%~79%。降水平均最大值出现在7月,最小值出现在2—3月。大部分降水(占80%)是液态的,其余是固态或混合状态。降水天数为150~200天。其中北部地区降水超过5mm的天数占到总天数的17%~19%,而南部地区则占到13%~15%,一年中平均只有1~2天降水超过20mm。

托博尔河流域的积雪层最大储水量从120mm到50mm不等。主要降雪增长出现在冬季前半部分,积雪层最大储水值出现在3月中旬到3月末。通常在气温零下时,就已开始融雪。融雪形成径流主要出现在冬季及过渡时期。南部地区(森林草原和草原区)温季大部分降水不直接形成径流。例外情况出现在乌拉尔山麓和外乌拉尔高原,由于坡度陡,此地易形成雨季洪流。塔夫达河流域西北地区和图拉河流域西部地区降雨比重大。

托博尔河流域的降水量从北部和中心地区(森林沼泽区)的400~450mm降至南部(干旱草原分区)的250~300mm。从北向南蒸发量逐步递增,从400mm直至900mm。降水量大于蒸发量的情况只出现在流域极北地区,在图拉河和塔夫达河中上游地区。在叶卡捷琳娜市所处纬度蒸发量已超过降水量,再往南差值(蒸发量减去降水量)会增长至600~650mm。

托博尔河流域的水情特点是春季流量最大,到一些大河的下游则变为春夏季流量最大,最小流量发生在夏秋季和冬季。夏秋季最大水流出现在洪水之后及季末;东乌拉尔和外乌拉尔流域高山地带夏秋季会出现降雨洪峰;冬季临近季末水流量减少,在2—3月达到最低;草原和部分森林草原区河流夏秋季及冬季流量很小,个别年份甚至为零。对于托博尔河流域南部地区的河流来说,最具特点的就是处于河流分水岭上的水流补给区、水流中转区和封闭径流区。这一地区所有河流主要的补给形式是雪水补给,占到50%~95%,只有个别年份在补给区及流域北部地区雨水补给才会占相当比重。土壤补给面积及补给量由南向北逐步递增。河流水情特点是年际流量变化大,年内流量变幅大。

6.杰米扬卡河

杰米扬卡河为额尔齐斯河右岸一级支流,位于俄罗斯境内,发源于鄂木斯克州东北瓦秀嘎尼沼泽,河长1159km,流域面积3.48万km2,流经俄罗斯秋明州乌瓦茨县。杰米扬卡河左岸支流主要有捷乌斯河、乌日娜河、伊姆克特河和达库尼亚克河,右岸支流主要有克乌姆河和基亚姆卡河,其中长度超过10km的支流有50多条。杰米扬卡河流域河网密度大,河网密度系数为0.31km/km2,河道平均比降0.07‰,流域沼泽率为50%。

7.孔达河

孔达河为额尔齐斯河一级支流,位于西伯利亚孔达低地,河流弯曲,比降很小,河长1097km,流域面积7.28万km2,多年平均流量342m3/s。流域内有许多湖泊,湖泊总面积达541km2。孔达河主要的左岸支流有姆雷米亚河、大塔鲁河、尤孔达河、卡马河等,右岸支流有叶夫拉河和库马河等。河流径流补给为雨雪混合补给,河流汛期很长,从春季持续到秋季。封冻时间为10月末至11月初,开河时间为4月底至5月中旬。孔达河通航距离为744km。