陳 宇

(新疆巴音郭楞水文勘測局，新疆 巴州 841000)

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新疆米蘭河設(shè)計(jì)洪水分析

陳 宇

(新疆巴音郭楞水文勘測局，新疆 巴州 841000)

米蘭河流域沒有完整水文監(jiān)測資料，屬于資料匱乏區(qū)域，給該流域設(shè)計(jì)洪水帶來了一定難度。本文通過對(duì)收集到的44年年最大洪水值的可靠性進(jìn)行客觀分析的基礎(chǔ)上，分別采用綜合資料適線法和可排位調(diào)查歷史洪水資料選配頻率曲線法，對(duì)該流域設(shè)計(jì)洪水值進(jìn)行計(jì)算，具有較好的參考借鑒價(jià)值。

米蘭河；設(shè)計(jì)洪水；分析

1 流域概況

米蘭河位于新疆農(nóng)二師36團(tuán)境內(nèi)，是該行政區(qū)最主要的用水來源，發(fā)源于阿爾金山北麓的尤素甫阿里克山，流域總面積5 791 km2，其中出山口以上集水面積4 108 km2，占71%，平原面積1 683 km2，占29%。河流全長167 km，山口以上河長137 km。36團(tuán)位于塔里木盆地腹地，水資源極其緊缺，為提高用水效率，國家對(duì)新疆水利持續(xù)大力度投入，流域內(nèi)水利工程規(guī)劃項(xiàng)目越來越多，因此，對(duì)流域設(shè)計(jì)洪水值進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，既能保證工程建設(shè)安全穩(wěn)定發(fā)揮作用，又能確保工程投資規(guī)模合理。

2 洪水資料系列介紹

2.1 資料收集、整理

米蘭河流域設(shè)立有米蘭河水管站，僅在汛期進(jìn)行水量監(jiān)測，尤其是對(duì)歷年大洪水發(fā)生情況記載比較齊全，再加上新疆河流洪水成因多為融雪型洪水疊加暴雨洪水混合而成，該類型洪水均發(fā)生在汛期進(jìn)行水量監(jiān)測時(shí)段內(nèi)，因此，由水管站提供的36年年最大洪峰流量值可靠。另外，還收集到該流域8年年最大洪峰流量調(diào)查值，分別由設(shè)計(jì)院、水文局等相關(guān)單位組織調(diào)查，且歷次洪水調(diào)查比較及時(shí)且有洪水親歷者準(zhǔn)確指認(rèn)洪痕位置，因此調(diào)查結(jié)果比較可靠。收集資料來源、位置、方法等具體情況詳見洪水資料情況一覽表1和洪水監(jiān)測位置平面示意圖1。

圖1 米蘭河歷年洪水監(jiān)測位置平面示意圖

統(tǒng)計(jì)年份資料來源資料年限觀測洪水資料位置195819651979.619811992.61993.71995.71996.7洪水調(diào)查值8下游二龍口以上1km第一分水樞紐以上1km第一分水樞紐以下2km第一分水樞紐以上1km第一分水樞紐以下2km第一分水樞紐以下2km第一分水樞紐以上1km第一分水樞紐1957、1959～1964、1966～1972利用天然浮標(biāo)法測流值14二龍口1973～1978流速儀實(shí)測值6新青大橋1980、1982～1991、2001～2005根據(jù)溢流堰推測洪峰流量16米蘭河第一引水樞紐

從表1可以看出，米蘭河擁有洪水資料年限為1957～1993年、1995～1996年、2001～2005年，期間缺少了1994年、1997～2000年最大洪水值。因米蘭河管理站工作人員變更頻繁等原因，近期資料未收集到。從歷次洪水調(diào)查訪問情況分析，缺少的最大洪峰流量值的年份沒有大洪水發(fā)生，為使資料連續(xù)，本次水文分析計(jì)算時(shí)，1994年、1997～2000年最大洪水值用均值代替。從而得到米蘭河流域長系列連續(xù)洪水資料。

從圖1可以看出，米蘭河歷年洪水監(jiān)測位置不盡相同，為使洪水系列資料具有較好的一致性，需要將歷年年最大洪水值均統(tǒng)一還原至出山口處。洪水調(diào)查時(shí)，在米蘭河第一引水樞紐以上1.93 km，調(diào)查到1996年最大洪峰流量為571 m3/s，在第一引水樞紐處調(diào)查得同一場次洪峰流量為552 m3/s，兩斷面相距1.93 km，推算得該段河道平均每公里沿程衰減率為1.72%；另外，在米蘭河第一引水樞紐以下2.87 km，調(diào)查到同一場次最大洪峰流量為518 m3/s，期間雖有第一引水樞紐，但據(jù)了解，當(dāng)洪水較大時(shí)，不引水，所以兩斷面之間不存在分洪現(xiàn)象，兩調(diào)查斷面相距2.87 km，推算得該段河道洪峰流量平均每公里沿程衰減率為2.15%?？梢钥闯?，兩段河道洪峰每公里損失率相差不大，因此，出山口附近河道的洪峰損失率用兩次損失率均值代替，即平均每公里洪水沿程損失率為1.94%。根據(jù)計(jì)算的洪峰損失率及圖1所示各監(jiān)測斷面至出山口的距離可以計(jì)算出米蘭河出山口處長系列連續(xù)洪峰系列。

2.2 調(diào)查洪水重現(xiàn)期的確定

通過歷史洪水調(diào)查時(shí)現(xiàn)場訪問以及查閱水管站洪水監(jiān)測記錄和縣志資料等方式綜合分析，除1958年和1965年洪水值因年限久遠(yuǎn)且洪峰值較小而不能對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確排序外，其余6個(gè)年份洪水調(diào)查值均可有效進(jìn)行排序，從而準(zhǔn)確確定各次洪水對(duì)應(yīng)重現(xiàn)期。依據(jù)《水利水電設(shè)計(jì)洪水規(guī)范》(SL44-93)，根據(jù)以下兩個(gè)公式計(jì)算：

P=M/(N+1)

(1)

P=(m-l)/(n+1)

(2)

式中：N為排位第一的特大歷史洪水考證期(58 a)；M為特大洪水按大、小順序排位；n為實(shí)測洪水系列長度(年)；m為剔除特大值后的實(shí)測系列按大、小順序排位；l為實(shí)測洪水系列中特大值的個(gè)數(shù)。計(jì)算結(jié)果詳見表2。

表2 米蘭河歷次調(diào)查洪水重現(xiàn)期統(tǒng)計(jì)表

3 出山口設(shè)計(jì)洪水值計(jì)算

3.1 綜合資料適線法

根據(jù)收集整理的1957-2000年長系列連續(xù)洪水系列資料，采用皮爾遜Ⅲ型曲線按照連續(xù)系列進(jìn)行適線點(diǎn)繪洪峰流量頻率曲線，適線時(shí)，充分考慮中、高水部分的點(diǎn)據(jù)進(jìn)行適線，這樣做也是從偏安全角度考慮。計(jì)算成果見表3，頻率曲線見圖2。

圖2 米蘭河出山口年最大洪峰流量頻率曲線

參數(shù)計(jì)各頻率設(shè)計(jì)值Xp算方法p=1.0%p=2.0%p=3.3%p=5.0%p=10%適線法751590478389252

3.2 可排位調(diào)查歷史洪水資料選配頻率曲線法

由表2可知，米蘭河有6年洪水調(diào)查資料可進(jìn)行準(zhǔn)確排序，從而計(jì)算的對(duì)應(yīng)的重現(xiàn)期。用米蘭河出山口處6年最大洪峰流量值及重現(xiàn)期，選配一條與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合得較好的頻率曲線，從而得到米蘭河出山口處設(shè)計(jì)洪峰流量值。頻率曲線見圖3，統(tǒng)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)洪峰流量成果見表4。

圖3 米蘭河出山口年最大洪峰流量頻率曲線圖

參數(shù)計(jì)算方法均值CvCs/Cv各頻率設(shè)計(jì)值Xp123.3510適線法(1)3321.273.17733578463381264

4 設(shè)計(jì)洪峰流量成果

米蘭河出山口洪水資料貧乏，這給設(shè)計(jì)洪水計(jì)算帶來了一定的困難。本次采用兩種方法對(duì)塔什薩依河洪水進(jìn)行了分析計(jì)算，用以進(jìn)行對(duì)比分析和相互驗(yàn)證。所采用的綜合資料適線法和可排位調(diào)查歷史洪水資料選配頻率曲線法，都是資料短缺或無資料地區(qū)在進(jìn)行洪水分析計(jì)算中普遍使用的方法。從表3和表4可以看出，兩種方法計(jì)算結(jié)果比較接近，說明米蘭河出山口處設(shè)計(jì)洪水值計(jì)算成果比較可靠，具有借鑒價(jià)值。

2017-03-06

陳宇(1983-)，男，貴州遵義人，工程師，主要從事水文水資源調(diào)查評(píng)價(jià)工作。

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