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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第三章 额尔齐斯河流域水文地理特征

第一节 额尔齐斯河上游水文地理特征

一、额尔齐斯河河源及中国境内流域水文地理特征

1.河流概况

额尔齐斯河源出中国阿尔泰山西南坡,山间两支源头,喀依尔特河和库依尔特河汇合后成为额尔齐斯河,自东南向西北奔流出国,一路将喀拉额尔齐斯河、克兰河、布尔津河、哈巴河、别列则克河等北岸支流汇入,流入哈萨克斯坦境内的斋桑泊。

2.水文地理特征

额尔齐斯河在哈萨克斯坦斋桑泊以上河段通常被称为黑额尔齐斯河。黑额尔齐斯河干流长676km,流域面积5.9万km2。额尔齐斯河中国境内河段长546km,流域面积近5万km2,干流沿阿尔泰山南麓、准噶尔盆地北部,从东南向西北流入哈萨克斯坦境内;支流均源于阿尔泰山南坡,从北向南在北岸汇入干流,形成典型的梳状水系。中国境内额尔齐斯河流域主要支流有7条,以源头喀依尔特河和库依尔特河汇合后为额尔齐斯河干流。支流克兰河汇入后,汇入口下游地势低洼,形成大片苇湖沼泽滩地。布尔津河是中国境内额尔齐斯河的最大支流,河源友谊峰,海拔4374m,有冰川发育,上游河谷有阿克库勒及喀纳斯两个高山湖。支流哈巴河在新疆境内长150km,河口地势低洼,沿河滩地发育的林木茂盛,亦有苇湖沼泽分布。国界线上有阿拉克别克河,河源在哈萨克斯坦境内,中下游则为国界线。

按年径流量,额尔齐斯河是新疆第二大河,水文特征和水资源利用特点主要体现在以下方面。阿尔泰山南坡为迎风面,山麓年降水量200~300mm,中山带超过600mm。河流在出山前水量丰富,支流年均径流深约400mm,在新疆河流中是少见的。阿尔泰山西段截获水汽的机会多于东段。西部支流如布尔津河和哈巴河,年径流量远大于东段支流。阿尔泰山积雪期长达5~7个月,河流补给以季节性积雪为主,约占50%,有明显的春汛。河水含沙量小。干流齐泊渡以上及各支流,河床坡降大,水能蕴藏量丰富,可开发的水电能源约400万kW。干流有航运之利,布尔津以下每年可通浅水轮船30~40d,布尔津至富蕴曾试航,除几处浅滩需整治外,情况良好。布尔津河上游的喀纳斯湖面积48km2,深10m以上,水位变幅2m。

与额尔齐斯河并行的乌伦古河,在额尔齐斯河之南,源于阿尔泰山南坡,终点是乌伦古湖(布伦托海),为内陆河。上游有二源,东为布尔根河,源出蒙古境内阿尔泰山南坡,下游在青河县境;西为青格里河,有大青河与小青河二源,源出青河县北,相会于青河城南。青格里河与布尔根河汇流后,经阿尔曼特山麓折向西北,至福海城西流入吉力湖,再入乌伦古湖。乌伦古湖是第四纪晚期形成的内陆湖,由大湖(乌伦古湖)与小湖(吉力湖)组成,与额尔齐斯河南岸仅隔1.2km。乌伦古湖水不能外泄,湖水补给来自乌伦古河。1959—1969年湖水位从482.8m下降为480m,1979年再降为479.1m,20年内共降低3.7m。1970年在“73公里”(地名)处开渠引额尔齐斯河水济湖,湖水位略有回升。1974年引水渠上建闸发电,入湖水量受到限制,水位继续下降,但下降速度较缓。据地质地貌现象及沉积物分析推断,第三纪初源于阿尔泰山的水系直接流入准噶尔盆地,第三纪末至第四纪初水系发生变化,额尔齐斯与乌伦古两河平行分流。第四纪晚期乌伦古河流入乌伦古湖,额尔齐斯河则成为外流河。

布尔津河发源于地处中国、蒙古、俄罗斯、哈萨克斯坦四国交界处的友谊峰南麓冰川,源头支流均由北向南发育,河长256km,流域面积5132km2,河宽20~50m,水深1.5m,在布尔津县县城附近注入额尔齐斯河。每年11月到次年4月河流为冰期,5—10月为开河期。布尔津河流域动物物种丰富,动物有83科298属798种,其中国家一级保护动物6种,有河狸、野马、野牦牛、北山羊、飞鼠和紫貂;二级保护动物有雪兔、水獭、雪豹和猞猁。此外还有草兔、旱獭等动物。布尔津河两岸的森林资源丰富。

哈巴河发源于哈萨克斯坦东哈萨克斯坦州,源头在南阿尔泰山脉南坡,上游由黑哈巴河和白哈巴河两条支流汇合而成。黑哈巴河位于哈萨克斯坦境内,白哈巴河为中国、哈萨克斯坦界河。黑哈巴河在哈萨克斯坦境内,河长近100km,黑、白哈巴河汇合后流入中国,哈巴河流经哈巴河县城以西3km,汇入额尔齐斯河。在哈巴河县中部,流经哈巴河县南北,是哈巴河县境内的主要河流之一。哈巴河流经哈巴河县铁热克提乡、齐巴尔乡、库勒拜县境内。哈巴河中国境内全长139km,平均宽50m,常年流水,河水流量随季节性山区冰雪融化和降水量多少而增大或减小,年际水量变化不大而季度变化明显,一年中有丰水期和枯水期之分。5—9月是丰水期,水量占全年水量的78.08%,与作物生长大量需水期相吻合,10月至翌年4月是枯水期,水量占全年水量的21.92%。每年11月上旬结冰,来年4月上旬融化,结冰期为150d左右。该河发源于高山,由北向南,因整个河床坡度大、跌水高而得名。哈巴河流出山口后,河流流速减缓,河流中形成了许多的沙洲,同时河流中携带的桦树种子也随遇而安,逐渐在沙洲和河流两岸生长起来。千百年来,在哈巴河流域内形成了面积万亩以上的广阔的原始桦树林,其中以齐巴尔乡最为集中,现在被确定为哈巴河桦树林公园。

二、哈萨克斯坦额尔齐斯河水文地理分区

哈萨克斯坦额尔齐斯河流域总面积87.6万km2,可分成3个地理单元:额尔齐斯河干流流域、托博尔—图尔盖河流域、伊希姆河流域。哈萨克斯坦额尔齐斯河流域的水文地理分区如图3-1所示,图中额尔齐斯区指额尔齐斯河干流水利区,伊希姆区指伊希姆河水利区,托博尔区指托博尔—图尔盖河水利区。

图3-1 哈萨克斯坦额尔齐斯河流域水文地理分区图

额尔齐斯河干流区包括东哈萨克斯坦州和巴甫洛达尔州,伊希姆流域包括首都阿斯塔纳市、阿克莫拉州和北哈萨克斯坦州,托博尔—图尔盖河流域在科斯塔奈州。额尔齐斯河流域哈萨克斯坦各水利区的基本情况见表3-1。

1.额尔齐斯河水利区

哈萨克斯坦额尔齐斯河干流区分成6个次级区域,其中东哈萨克斯坦州5个次级区,巴甫洛达尔州1个次级区。额尔齐斯河是哈萨克斯坦最大的河流之一。额尔齐斯河哈萨克斯坦平均每年入境径流90亿m3(2000年以前)。哈萨克斯坦、俄罗斯边界上切尔拉克站每年出境流入俄罗斯的径流270亿m3。在哈萨克斯坦境内额尔齐斯河有3座大型水库,即布赫塔尔玛水库、乌斯季卡敏诺戈尔斯克水库及舒里宾斯克水库,总蓄水量达600亿m3。这些水库对河流径流有巨大的调节作用,水库的蓄水量是哈萨克斯坦最大的水资源保障。

表3-1 额尔齐斯河流域哈萨克斯坦各水利区基本情况表

2.伊希姆河水利区

伊希姆河为哈萨克斯坦和俄罗斯的跨界河流。伊希姆河流域哈萨克斯坦面积24.5万km2,人口190万人,其中城市人口109万人(占57%),农村人口81万人(占43%)。伊希姆河流域是哈萨克斯坦水资源保证率最低的流域,总储水量53.4亿m3。水储量大部分在湖泊,占55%;水库蓄水量占7%;地下水蓄量在哈萨克斯坦是最小的,只有1.9亿m3,为巴尔喀什-阿拉湖流域的1/30,占流域水储量不足4%。主要水体是伊希姆河及其从科克谢套山地流向北方的大型支流,而从阿勒套山脉流出的支流流往南方(图3-2)。伊希姆河发源于卡拉干达州尼亚孜山的泉水,长度2450km,其中1717km在哈萨克斯坦境内,后进入俄罗斯注入额尔齐斯河。

图3-2 伊希姆河一景

伊希姆河流域有哈萨克斯坦的阿克莫拉州和北哈萨克斯坦州,哈萨克斯坦首都阿斯塔纳市也位于该区。伊希姆河大的支流有科鲁通河、贾巴伊河、捷尔沙坎河、阿坎—布尔鲁克和伊曼—布尔鲁克河。伊希姆河径流季节变化和年际变化都很大,最大与最小年径流的比值达数百倍,这种变化特征使该流域水资源利用问题更加复杂。

3.托博尔—图尔盖河水利区

托博尔—图尔盖河流域面积由托博尔河、图尔盖河和伊尔吉兹河流域组成,总面积21.4万km2,流域从南到北有600km,从东到西有300km。托博尔河流经俄罗斯,最后注入额尔齐斯河。流域内哈萨克斯坦居民105万人。该水利区是水资源最缺乏的地区,水储量只有29亿m3,其中地下水占15%,湖泊占33%,水库占17%,河流占35%。地表径流主要在积雪融化期形成。托博尔—图尔盖河年径流年际变化剧烈,丰水年组和枯水年组交替变化特征特别明显。丰水年持续的时间为8~10年,枯水年持续的时间为6~7年,丰水年年径流超过多年均值的3~5倍,而少水年年径流只有多年均值的0.15~0.6。

托博尔河发源于乌拉尔山,是典型的草原平原河流。在哈萨克斯坦境内,90%的径流形成于春季。托博尔河左岸支流有濉塔斯特河、阿亚特河、乌衣河,都发源于乌拉尔南坡;右岸支流只有乌巴淦河。托博尔河的天然情势被8个水库完全改变,其中上托博尔斯克水库和卡拉托玛尔水库的多年调节功能决定了托博尔河的水情。

在托博尔—图尔盖河流域有5000个湖泊,80%的湖泊面积超过1km2。大量的湖泊在夏季干涸。较大的湖泊有库什牧龙湖、萨雷卡巴湖、阿克苏阿特湖和萨雷姆因湖。

三、哈萨克斯坦额尔齐斯河流域区水文地理特征

哈萨克斯坦额尔齐斯河干流流域在东哈萨克斯坦州和巴甫洛达尔州境内,额尔齐斯河从中国流入哈萨克斯坦后进入斋桑泊,然后进入哈萨克斯坦的山区峡谷之中,流经塞米巴拉金斯克市后进入平原荒漠地区。哈萨克斯坦境内额尔齐斯河河长1589km,流域面积87.6万km2,占额尔齐斯河流域总面积的53.1%。从中国出境到斋桑泊为沙黏土质草原带,河流比降很小,为22cm/km;从塞米巴拉金斯克市以下,额尔齐斯河处在西西伯利亚低地上,河滩宽阔,最宽的河段宽度为8~13km,河道弯曲,河床变化很大,水流流速为0.5~1.5m/s;塞米巴拉金斯克市以下为内流区,两岸无大的支流汇入,河流径流由于下渗和蒸发而沿途减少。东哈萨克斯坦州境内河网密布(表3-2)、湖泊众多(表3-3)。在东哈萨克斯坦州境内额尔齐斯河有3座大型水库,即布赫塔尔玛水库、乌斯季卡敏诺戈尔斯克水库、舒里宾斯克水库。

表3-2 哈萨克斯坦额尔齐斯河流域主要河流水文地理特征

表3-3 东哈萨克斯坦州额尔齐斯河流域湖泊特征

额尔齐斯河在巴甫洛达尔州境内,全长500km,流域内有河流140多条,大小湖泊1200多个,多为咸水湖,主要湖泊有吉兹尔卡克湖(面积175.0km2)、热拉乌尔湖(面积171.0km2)、卡拉索尔湖(面积75.5km2)、马拉尔德湖(面积54.7km2)等。在额尔齐斯河上建有额尔齐斯—卡拉干达运河。