萨哈(雅库特)共和国水文地理特征分析

鲁道夫·弗拉基米罗维奇·张 著；戴长雷，李卉玉 译

(1.俄罗斯科学院西伯利亚分院 麦尔尼科夫冻土研究所，萨哈共和国 雅库茨克 677010；2.黑龙江大学 寒区地下水研究所，黑龙江 哈尔滨 150080；3.黑龙江大学 水利电力学院，黑龙江 哈尔滨 150080；4.黑龙江省寒地建筑科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080)

萨哈(雅库特)共和国水文地理特征分析

鲁道夫·弗拉基米罗维奇·张1著；戴长雷2,3，李卉玉2,4译

(1.俄罗斯科学院西伯利亚分院 麦尔尼科夫冻土研究所，萨哈共和国 雅库茨克 677010；2.黑龙江大学 寒区地下水研究所，黑龙江 哈尔滨 150080；3.黑龙江大学 水利电力学院，黑龙江 哈尔滨 150080；4.黑龙江省寒地建筑科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080)

水利工程设施的设计和建造中需要进行水文调查研究，通过研究水文地理特征有助于进一步了解萨哈(雅库特)共和国的水文地理现象。本文对萨哈(雅库特)共和国在气候特征、植被特征、地形特征以及水文特征四个方面进行了分析。指出：①萨哈(雅库特)共和国气候的主要特征如下为大陆性气候显著，温差大(温差可达100 ℃)、降水少、空气湿度低，这种气候特征在夏季表现得尤为明显；②萨哈(雅库特)共和国植物种类繁多，但是植被资源分布南多北少，植被类型可分为林地植物和草原植物；③萨哈(雅库特)共和国地貌复杂多样，境内三分之二左右的面积为山地和高原，仅三分之一左右的面积是低地地貌；④萨哈(雅库特)共和国河流湖泊众多。其主要特征为河流自然气候条件较恶劣，存在永冻土，影响供水系统和年度流量分布的物理-地理因素和地质因素呈现多样性，低地地带湖泊分布广泛，对地表水流量产生负面影响。河流流域的分布受到纬度和地势的影响且河流密度不规则。

水文地理；气候；植被；地形；水文；萨哈(雅库特)共和国

作者为俄罗斯科学院西伯利亚分院麦尔尼科夫冻土研究所(该研究所在中国通常被称为西伯利亚冻土所)前任所长、俄罗斯工程院萨哈(雅库特)共和国分院院长，长期致力于工程冻土和寒区水利工程相关方向的科研和教学工作，总结指出冻融条件下堤坝及排水渠受力变形的规律，并据之提出水工建筑物低温冻胀的计算方法。立足于作者扎实的理论基础、东北西伯利亚永冻区水利工程实践、以及西伯利亚冻土所丰富的监测数据，张教授提出的许多理论和方法，被相关方向的专家在各自的工程和科学领域使用，同时被引入相关技术规范和教科书中。

本文节选的内容主要为萨哈(雅库特)共和国特色鲜明的水文地理环境特征相关研究成果，结合实际工作的经历，作者对东北西伯利亚典型地区的寒区环境进行了系统论述，可供国内从事相关工作的同行参考。

1 气候特征

萨哈(雅库特)共和国气候的主要特征如下：大陆性气候显著，温差大(温差可达100 ℃)、降水少、空气湿度低，这种气候特征在夏季表现得尤为明显[1-6]。

萨哈(雅库特)共和国地处高纬度，位于欧亚大陆东北部，大陆性气候显著。萨哈(雅库特)共和国与大西洋相隔甚远，来自西方的空气十分干燥。

萨哈(雅库特)共和国的冬季相当漫长，可持续 7～8.5 个月。全国年平均气温在零度以下，南部和西部的平均温度为-7～9 ℃，中部为-10～-11 ℃，北部和山区为-13～-15 ℃。

萨哈(雅库特)共和国最冷的月份是一月。全国大部分地区的一月份平均气温在-40～-42 ℃ 之间。萨哈(雅库特)共和国南部和北冰洋沿岸是例外，其温度在-38～-34 ℃ 之间。东北部河谷记录下的一月份最低温度是-46～-48 ℃。这里的平均日气温可低至-60～-65 ℃，一旦深河谷发生逆温现象，甚至会冷到-70 ℃。不过，出现极端低温的日子毕竟是少数，正常气温通常在-35～-50 ℃之间变化。

最热的月份是七月。在蒙古境内产生的气旋会在这一月席卷萨哈(雅库特)共和国。萨哈(雅库特)共和国中部和南部的七月平均气温为16～18 ℃，西北地区和东北部河谷为6～10 ℃。

萨哈(雅库特)共和国大部分地区的日间气温可升至30～35 ℃。零下温度累计达5000～6000 ℃，零上温度累计达1700～1900 ℃。即便是在夏季，气温也可能会降到零度以下。

萨哈(雅库特)共和国境内的降水量差异很大。东北部的降水量最少 (150～170 mm)；维尔霍扬地区、科雷马河流域及萨哈(雅库特)共和国南部的降水量最多 (400～500 mm)。全年降水量差异也很大。十月到四月之间降水较少，五月到九月之间降水较多 (75%～80%)。

萨哈(雅库特)共和国的积雪天数随纬度而变化，年平均天数为220～280 d。在北部和山区，九月初便会被积雪覆盖，南部地区要等到九月的下半月，而在中部、西部和西南地区，则要延后到十月初。

萨哈(雅库特)共和国的平均降雪量为220～280 mm，且纬度越高，积雪天数越长。从九月初开始，北部和山区将出现连续积雪天数，南部地区从九月下半月开始，中部、西部和西南地区从十月初开始。北冰洋地区的平均积雪厚度约为15 cm，北部大陆地区约为20～30 cm，西部和南部约为25～40 cm，中部同样为25～40 cm。萨哈(雅库特)共和国中部的积雪通常从四月底、五月初开始消融，北部融雪时间在五月底左右，海岸和山区的融雪时间在六月初左右。雪季结束前，积雪密度会越来越大。萨哈(雅库特)共和国大部分地区的积雪密度约为 0.2 g/cm3。在北极区，受到风的影响，积雪密度可高达0.30～0.40 g/cm3。

表面蒸发量是一项相当重要的气候因素。萨哈(雅库特)共和国的北部和东北地区属于湿润地带，西南部和南部是中度润湿地带，中部是亚湿润地带。各个地区的天然热量资源决定了本地区的蒸发量。

2 植被特征

萨哈(雅库特)共和国全境有1564种植物，每种植物都有特定的区域[7]。它们呈不规则状分布，但生长数量与纬度息息相关。植物数量最少的区域(不超过350种)是位于北冰洋海岸周围的高纬度地区(苔原、森林冻原)。

南部森林区的植被资源则非常丰富(超过1000种)。

萨哈(雅库特)共和国现今的植被覆盖的主要特征包括[8]：植物群落组成相对贫乏；拥有丰富的一年生植物，以及柳属、蔷薇科、毛莨科植物；针叶林植物分布广泛；植物群系分布具有多样性；植物群落物种具有迁移性(在环境条件具有季节和气候不稳定性的情况下，覆盖植被进行自我调整的一种方式)。

林地植物以落叶松属树木为主，兴安落叶松是其中比较有代表性的树种[9-10]。萨哈(雅库特)共和国中部百分之七十五的面积被针叶林植被所覆盖。普利雷斯高地和勒拿-阿尔丹高原的南部和西南部主要是落叶松属和松属植物，同时也生长着暗针叶树种，如枞树、西伯利亚雪松、冷杉等。萨哈(雅库特)共和国西部辽阔的砂质黏土上覆盖着广袤的森林。在萨哈(雅库特)共和国中部的一些地区，由于气候条件的影响，这里的大草原和外贝加尔边疆区-蒙古大草原有许多共同的特征。中部大草原是由西北典型植被构成的原始寒带森林草原，从遗传学角度来说，这与萨哈(雅库特)共和国植被的发展历史有关[11]。基于植被特征，我们划分了丛生禾草草原和草甸草原。从实用观点出发，萨哈(雅库特)共和国中部平原是典型的草甸草原地区，这是萨哈(雅库特)共和国最重要的地带。

3 地形特征

平原和高原形成于中生代早期和古生代的岩石上。阿纳巴尔高原坐落于北部地区，海拔高400～500 m；奥列尼奥克-维柳伊高原位于南部地区，海拔高达1044 m(奥切-欧普格克顿山)。这个高原被一条海拔在100～300 m之间的河谷所贯穿。普利雷斯高原在雅库茨克市南面，具有显著的热喀斯特地貌，海拔从北到南逐渐升高，低处在300 m左右，高处有800 m。普利雷斯科耶高原的一侧即是阿尔丹高地的山坡。阿尔丹高地的各座峰峦界限分明，绝对海拔为600 m和1200 m，一些地方甚至高达2000 m。洼地底部的海拔在700～800 m。阿尔丹高地南面是斯塔诺夫山脉，这是勒拿河和阿穆尔河之间的分水岭，最高处有2412 m。

萨哈(雅库特)共和国西部的地貌结构表现出了地表走向，大部分地下水系流向勒拿河和维柳伊河的河谷。北部地下水系流向奥列尼奥克河和阿纳巴尔河。

萨哈(雅库特)共和国东部是复杂的山地结构，这里有维尔霍扬、普洛斯纳亚和切尔斯基山系、亚纳-因迪吉尔卡高地、阿拉泽亚和伊卡吉尔卡高原。亚纳-因迪吉尔卡低地位于普利雷斯卡地区。

维尔霍扬涅山系呈南北走向绵延。西面与勒拿河和阿尔丹河毗邻，台地海拔400～500 m；东面变成亚纳-因迪吉尔卡高地。维尔霍扬涅山系的最高海拔在孙塔尔-切雅塔山脉，高度达到了2959 m。

普洛斯纳亚山系的峰峦泾渭分明、起伏平缓，接近东西走向。埃尔切甘斯基山主脉的分水岭最高海拔1300 m。山系东西两段的海拔在250～400 m 之间。

亚纳-因迪吉尔斯科耶高地被维尔霍扬涅山系和切尔斯基山系夹在中间。这里呈现出的是高原、山间凹地及低矮山脉兼备的综合地貌。高地的绝对海拔达500～1500 m，河流达 200～350 m。

阿拉泽亚和伊卡吉尔卡高地坐落于因迪吉尔卡河东侧地形呈现波浪状起伏，低处海拔400～500 m，高处海拔可达1000 m。

萨哈(雅库特)共和国东部低地形成了一片开阔平坦的平原，地形平缓，有很多热喀斯特洼地。

萨哈(雅库特)共和国的地貌结构错综复杂、变化多端，且地表形成和地下水流动深受其影响。

同样看上银隆的还有董明珠。根据公开报道，2016年1月9日，在魏银仓的陪同下，董明珠参观了珠海银隆产业园，并表态将进一步进行深入合作。

4 水文特征

萨哈(雅库特)共和国共有大小河流30多万条，湖泊67万多个。河流总长度超过100 万km，湖泊地表总面积超过6.7万km2[15]。河流具有以下水文特征：自然气候条件恶劣、存在永冻土、影响供水系统和年度流量分布的物理-地理因素和地质因素呈现多样性。

萨哈(雅库特)共和国的河网分为两部分，西部水系流向拉普捷夫海盆地，东部水系流向东西伯利亚海。西部河网包括勒拿河、维柳伊河、阿纳巴尔河、奥列尼奥克河；东部河网包括奥莫洛伊河、因迪吉尔卡河、阿拉泽亚河和科雷马河。

萨哈(雅库特)共和国的河流密度并不规则，约为每一平方公里0.3 km。这些河流有强大的侵蚀作用，对山脉的侵蚀达600～1000 m深，甚至有2000 m深的情况，高原上的河流侵蚀深度则为150～300 m。

萨哈(雅库特)共和国水系的水文情势监测主要集中在大型河流上，例如在勒拿河及其支流(维柳伊河、阿尔丹河、奥廖克马河、维季姆河)、奥廖内奥克河、亚纳河、因迪吉尔卡河和科雷马河等大型河系上，有代表性的观测站点进行系列观测。中型河流的开发程度很低，而小型河流基本上没有开发。

河流流域的分布受到纬度和地形高度的影响。在萨哈(雅库特)共和国的西南部分，流量从北至南逐渐增大，在东北部分则是从西北至东南逐渐增大。而全年的流量分布规律却难以统计。尽管有多种因素影响着流量的形成，但萨哈(雅库特)共和国境内的水系有三个基本的水文情势[16]: 一次春汛，夏季和秋季的高水位，冬季长期的稳定水情。

另外，小型的河流，甚至有些地方的大型河流会结冰，可能全河段结冰。

作为解释，我们应该提供一些中型河流的年度流量分布，和小型河流的一般数据。

阿尔丹河(托莫特市)五月到六月期间的流量占其年度总流量的52.9%,七月到十月占37.7%,十一月到次年四月占9.4%; 阿德恰河(乌斯季耶村)在以上三个时期的流量分别占其年度总流量的43.1%、56.7%和0.2%。 萨哈(雅库特)共和国中部的小型河流的长期平均流量分布如下所述：五月到六月占91%, 七月到十月占8.7%, 十一月至次年四月占0.3%。

一般来说，河道水流来自于解冻的冰雪、降雨和地下水。但是，如对大型河流水流平衡的分析所示，地下水供给部分占总流量的7%～11%; 而小型的流动地下水供给则不超过总流量的1%～2%[17-18]。尤其难以定义的是最大泄洪量。

地域山岳地形志记录了萨哈(雅库特)共和国中小型河流流量形成的具体特点。这种平坦的地势由封闭的洼地和沉降覆盖，在这里，冰雪融化后和降雨后都会聚集大量的水，这也是萨哈(雅库特)共和国中部水域的典型特征。这一因素使春季的流量减少，有时候流量甚至可以减少几倍。这些沉降的水容量平均可以达到20～90 mm，它可以减少春季水流量并降低流量曲线图的纵坐标的最高位。

这种山地地势还影响着年度流量分布。这些区域的典型特征是在夏秋季节冰雪融化和降雨带来大量水流。

因为存在永久冻土，其岩性、含冰量、温度、季节融化的动态变化和冻融土壤及其冰冻期的物理特性极大地影响着地表水流的形成。例如，在冰雪融化季节，水流从冰冻的地表产生。在解冻水流汛期的开始，冰冻的地表吸收的水分只有已解冻地表的约1/150[19]。这些事实在实际测量中都必须纳入考虑范围。

温度从零下上升至零上的时期，以及流域地带植被种类对流量变化和水流速度有着重要影响。

萨哈(雅库特)共和国水系的热变模式有一些具体的特点，首先就是它与永久冻土的存在相关联。永久冻土在七月份(即最温暖的月份)会影响水的温度，因此，河流越小，其水温就越低。东北地区的河流水温月平均值最多可降到6 ℃，而同期萨哈(雅库特)共和国西部的月平均温度会比较高。

萨哈(雅库特)共和国水系结冰期的一个重要特征是冰冻土堤的广泛延伸。这些冰冻土堤在亚纳河、科雷马河、因迪吉尔卡河和阿尔丹河盆地中分布范围特别广泛。尽管有厚厚的冰霜层，还可以在一些河流中找到冰洞。这些冰洞的产生就是由于有温暖的地下水。

中小河流的冰期最重要的特征之一就是它们在冬季是完全冰冻的。这种现象会在春汛期导致大量水流。萨哈(雅库特)共和国水系的另一个特征就是水质会有一些混浊，而且矿化水平比较低。总之在简要描述地表水的时候，我们必须提及萨哈(雅库特)共和国的湖泊。萨哈(雅库特)共和国的湖泊数量与卡累利阿共和国的湖泊数量相当。其主要的湖泊地带为：(1)勒拿-阿纳巴尔地区、滨海地区、科雷马地区；(2)萨哈(雅库特)共和国中部低地，勒拿河河口、勒拿河-维柳伊河和勒拿河-阿姆金斯科耶河汇合处；(3)林代河、塔马河、锡尼亚亚河、苏奥拉河和托伊马河盆地；(4)其他许多河谷区[20]。最大型的湖泊发育在滨海和科雷马低地，以及萨哈(雅库特)共和国中部地区。这些湖泊的面积从40 km2到320 km2，甚至更大[16]。这些湖泊的发源地各不相同，其中大多数源自于冰溶喀斯特地域，并且许多都是牛轭湖、河漫滩湖、环礁湖和岩盆湖。也有冰川湖、喀斯特湖、构造湖和火山湖等等[21]。

如上所述，在低地地带湖泊分布广泛，总的来说，这些湖泊对于地表水流量产生的是负面影响。这是因为这些湖泊会使水分大量蒸发。

以上是萨哈(雅库特)共和国的河流地表水和湖泊的主要特征及其形成原因，在进行低水头水利工程设施的设计和建造中进行水文调查研究时必须考虑以上因素。

5 结 论

(1)萨哈(雅库特)共和国是北半球冬季最长(6.5～9个月)和温度最低的地区，全境的气候属于极北区大陆性气候，冬季漫长，夏季短暂，从10月开始到4月是冬季的月份。最冷的1月和最热的7月之间的温差可达70～75 ℃；在冬天，山区、盆地和洼地低温可达-70 ℃。萨哈(雅库特)共和国境内的降水量的时空差异也很大。萨哈(雅库特)共和国的积雪天数随纬度而变化，纬度越高，积雪天数越长。

(2)萨哈(雅库特)共和国全境有1564种植物，每种植物的生长数量与纬度息息相关，植被资源分布南多北少。萨哈(雅库特)共和国的植被类型可分为林地植物和草原植物，其中75%的面积被针叶林植被所覆盖，而中部大草原上多生长草原植被。

(3)萨哈(雅库特)共和国地貌复杂多样，境内三分之二左右的面积为山地和高原，仅三分之一左右的面积是低地地貌。最高点是切尔斯基山脉上的胜利山，西部的雅库特地区属于高原地形(中西伯利高原的一部分)，最大的低地分布在中部的雅库特、科雷马和北西伯利亚低地的东部。

(4)萨哈(雅库特)共和国共有大小河流30多万条，湖泊67万多个。河流总长度超过100万km，湖泊总面积超过 6.7万km2。河流自然气候条件较恶劣；存在永冻土；供水系统和年度流量影响因素多样；低地地带湖泊分布广泛，对地表水流量产生负面影响。河流流域的分布受到纬度和地势的影响且河流密度不规则。

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Analysis of hydrology and geographical characteristics of Yakutia

Written by Rudolf Vladimirovich Zhang1;Translated by DAI Changlei2,3, LI Huiyu2,4

(1.MelnikovPermafrostInstituteSiberiaBranchoftheRussianAcademyofSciences,Yakutsk677010,Russia;2.InstituteofGroundwaterinColdRegion,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China;3.SchoolofHydraulic&Electric-power,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China;4.InstituteofArchitectureScienceinColdRegion,Heilongjiang,Harbin150080,China)

It is necessary to research and study hydrology for the design and construction of low head waterworks facilities.Studying the hydrology and geographical characteristics of Yakutia can help further understand its hydrology and geographical phenomenon. The paper analyzes the characteristics of climate, vegetation, topography and hydrology of Yakutia . It points out:①The main features of Yakutian climate are as follows: climate is sharp continental one, there are large amplitudes of air temperature fluctuation, reaching up to 100 ℃, small amount of precipitations and lack of air humidity, especially in summer; ②There are all kinds of plant in Yakutia. However, the distribution of vegetation resources is much in the south and lack in the north.The vegetation types can be divided into woodland and grassland plants; ③The relief of Yakutia is diverse and complex. About two-thirds of the area is mountains and plateaus, and only about a third area is lowlands; ④Yakutia has lots of rivers and lakes. The main features of the rivers and lakes are: severe natural-climatic conditions; presence of permafrost; diversity of physical-geographical and geological factors that influence the water supply regime and annual flowing distribution. The wide spread of lakes in lowlands, has in general a negative impact on the volume of surface water flow.Distribution of river flows is influenced by latitudinal and terrain elevation and density of river is irregular.

hydrogeography; climate; vegetation; topography; hydrology; Yakutia

冻土工程国家重点实验室开放基金(NO.SKLFSE201310)；黑龙江省水文局项目(NO.2014230101000411)

鲁道夫·弗拉基米罗维奇·张(1941-)，男，俄罗斯萨哈共和国雅库茨克市人，教授，主要从事冻土工程和寒区水利工程相关方向的科研和教学工作。

译者简介：戴长雷(1978-)，男，山东郓城人，教授，主要从事寒区地下水及国际河流方向的教学及科研工作。E-mail:daichanglei@126.com。

P344

A

2096-0506(2017)02-0021-06

本文是在鲁道夫·弗拉基米罗维奇·张教授的代表性著作《俄罗斯永冻区水利工程建设理论与实践》的基础上翻译节选修订而成的。