楊 斌

（新疆巴音郭楞水文勘測局，新疆 庫爾勒 841000）

清水河發(fā)源于新疆天格爾山阿勒古達(dá)板，是和碩縣產(chǎn)水量最大的以冰雪融水補(bǔ)給為主的山溪性河流，從河源至出山口河長60.2 km，河流出山口以上集水面積達(dá)1016 km2。多年平均降水量為87.9mm，6～8月降水量占年降水量的55.1%。清水河河源至博斯騰湖入湖口擬分段建設(shè)堤防93.82 km，本次防洪規(guī)劃設(shè)計(jì)需對清水河引水樞紐、東西支分水口、314國道西支橋和東支橋、解放二渠北干渠西支泄洪閘和東支泄洪閘、東西支匯合口、博斯騰湖入湖口8個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行洪水分析計(jì)算。

1 歷史洪水分析

1.1 洪水成因

清水河洪水就其成因和發(fā)生時(shí)間而言，可分為積雪融水型洪水、暴雨型洪水和雨加雪混合型洪水三種類型。其中融雪型洪水一般出現(xiàn)在5～6月，整個(gè)洪水過程往往形成連續(xù)數(shù)日變化過程；暴雨型洪水一般出現(xiàn)在7～8月，有時(shí)抑或出現(xiàn)在6月、9月。洪水過程單一，陡漲陡落，突發(fā)性強(qiáng)。雨加雪混合型洪水多出現(xiàn)在春夏汛之交及夏汛，一般歷時(shí)較長，洪量較大，危害性強(qiáng)。

1.2 歷史洪水調(diào)查

清水河出山口處設(shè)有克爾古提水文站，該水文站控制了清水河全部山區(qū)的集水面積，擁有1957～2008年共52年實(shí)測資料，可作為設(shè)計(jì)流域洪峰流量系列分析的依據(jù)。為了提高洪水分析精度，按《水文調(diào)查規(guī)范》技術(shù)要求，對8個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的歷史洪水進(jìn)行實(shí)地勘察調(diào)查，各節(jié)點(diǎn)的歷史洪水調(diào)查計(jì)算成 果見表1。

表1 歷史洪水調(diào)查成果一覽表

根據(jù)公式計(jì)算得1996年、2005年、2008年洪水最大，重現(xiàn)期分別為：54年（1.85%）、18年（5.56%）和9年（13.0%）。

2 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

2.1 洪峰流量相對衰減率

清水河只有克爾古提水文站具有長系列實(shí)測洪水資料，其他7個(gè)節(jié)點(diǎn)只有歷史洪水調(diào)查資料，因年限過短不足以形成洪水系列，需將克爾古提水文站的洪水資料與各計(jì)算結(jié)點(diǎn)之間的洪峰流量相對衰減率確定下來，從而建立洪水系列。經(jīng)計(jì)算，各節(jié)點(diǎn)之間的洪峰流量相對衰減率見表2。

表2 各節(jié)點(diǎn)之間的每公里洪峰流量相對衰減率

從表2可以看出，克爾古提水文站～2節(jié)點(diǎn)的洪峰流量相對衰減率為0.49%（平均值），這與河道地形有關(guān)，此段河道從引水樞紐以下平均坡降為18‰，坡降較大，洪水傳播速度快，河道兩岸沖刷比較深，河底平整，沒有大的卵石，所以洪峰流量相對衰減率較小。由此可見，本次洪峰流量相對衰減率的確定是合理的。

2.2 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

2.2.1 清水河引水樞紐節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算

由于清水河引水樞紐節(jié)點(diǎn)位于克爾古提水文站基本斷面下游0.06 km處，中間無引洪和洪水匯入現(xiàn)象，可忽略不計(jì)，所以清水河引水樞紐節(jié)點(diǎn)處設(shè)計(jì)洪峰流量的計(jì)算直接采用克爾古提水文站多年實(shí)測年最大洪峰流量，采用P－Ⅲ型曲線適線法，盡量擬合全部實(shí)測點(diǎn)，清水河引水樞紐節(jié)點(diǎn)年最大洪峰流量不同頻率設(shè)計(jì)成果見表5。

2.2.2 其他節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算

方法一：采用克爾古提水文站至各節(jié)點(diǎn)的洪峰流量相對衰減率來計(jì)算

a.東西支分水口、東西支匯合口、博斯騰湖入湖口節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算

清水河?xùn)|西支分水口位于清水河引水樞紐下游11.96km處，清水河?xùn)|西支匯水口位于清水河引水樞紐下游20.49km處（平均距離），博斯騰湖入湖口位于清水河引水樞紐下游30.36km處，根據(jù)表2確定的不同重現(xiàn)期的洪峰流量相對衰減率，分別推算出3個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)洪峰流量，見表3。

表3 東西支分水口、匯合口和博斯騰湖入湖口節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)洪峰流量成果表 單位：m3/s

b.314國道東支橋、西支橋和解放二渠北干渠東支泄洪閘、西支泄洪閘節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算

根據(jù)表1可看出，3個(gè)年份發(fā)生在314國道東支橋節(jié)點(diǎn)的洪峰流量占相應(yīng)合計(jì)洪峰流量的29.4%～53.7%之間，解放二渠北干渠東支泄洪閘節(jié)點(diǎn)的洪峰流量占相應(yīng)合計(jì)洪峰流量的30.2%～53.9%之間，說明這三次洪水在東西支的分洪比例在，4.58∶5.42～2.94∶7.06之間。從分水比例上看，沒有一定的規(guī)律性。經(jīng)實(shí)地調(diào)查，東西支分水口為天然分水口，向東西支分洪水只是根據(jù)河道得沖於情況來分，而東西支分水口的河床為卵石和沙石組成，沖於變化比較大，也就說明洪水分水比沒有一定的規(guī)律性。

從解放二渠北干渠收集的東、西支泄洪閘最大泄洪流量來看，2000年之前（1996年泄洪閘下泄流量），西支閘泄洪流量大，占東、西支閘泄洪總量的74.6%，2000年之后，西支閘泄洪逐漸減少，占東、西支閘泄洪總量的0%～58.3%之間，特別是東西支分水口下游0.11km處的和庫高速公路橋竣工后，由于和庫高速公路橋護(hù)堤的修建，洪水較小時(shí)基本上都匯入了東支，大大增加了東支泄洪閘的泄洪量。

從以上情況分析，清水河?xùn)|、西支分洪沒有一定的規(guī)律，所以，此次分支洪水設(shè)計(jì)根據(jù)表2，按照對防洪工程最不利的方式，即一支洪水全部匯入，而另一支沒有洪水匯入的情況下來計(jì)算4處節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)洪峰流量，見表4。

表4 314國道東、西支橋，解放二渠北干渠東、西支泄洪閘節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)洪峰流量成果表 單位：m3/s

方法二：采用各節(jié)點(diǎn)之間的洪峰流量相對衰減率來計(jì)算設(shè)計(jì)洪水

本次洪水調(diào)查到了2~8節(jié)點(diǎn)的的1996年、2005年、2008年的洪水，1節(jié)點(diǎn)有克爾古提水文站的相應(yīng)年份的實(shí)測洪水，可根據(jù)實(shí)測和洪水調(diào)查資料計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的洪峰流量相對衰減率（表2），根據(jù)表2確定的各節(jié)點(diǎn)之間不同重現(xiàn)期的洪峰流量相對衰減率，利用清水河引水樞紐節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)洪峰流量成果表，采用遞推的方法，分別推算出其它節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)洪峰流量，見表5。

表5 8個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)洪峰流量成果表 單位：m3/s

方法三：利用2-7節(jié)點(diǎn)洪水沿程損失率，代替3、4節(jié)點(diǎn)，5、6節(jié)點(diǎn)之間的洪峰流量相對衰減率來計(jì)算設(shè)計(jì)洪水。

由于3、4節(jié)點(diǎn)，5、6節(jié)點(diǎn)之間的洪峰流量相對衰減率，是利用3、4節(jié)點(diǎn)，5、6節(jié)點(diǎn)之間的合計(jì)洪峰流量計(jì)算的衰減率，存在一定的誤差，本方法用2—7節(jié)點(diǎn)洪峰流量相對衰減率（表2）來代替3、4節(jié)點(diǎn)，5、6節(jié)點(diǎn)之間的洪峰流量相對衰減率來計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，利用方法一計(jì)算出的2節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)洪峰流量，根據(jù)2節(jié)點(diǎn)與4個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的河道距離推算出4個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)洪峰流量，計(jì)算原理同方法一，計(jì)算結(jié)果見表6。

2.2.3 成果合理性分析

表6 4個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)洪峰流量成果表 單位：m3/s

本次8個(gè)節(jié)點(diǎn)的不同頻率下的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算，衰減率采用相應(yīng)頻率下的洪峰流量相對衰減率，減少了誤差，使設(shè)計(jì)值更加精確。

方法一、二、三設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)洪峰流量相差不大，方法一采用的是利用清水河引水樞紐直接到下游各節(jié)點(diǎn)的洪峰流量相對衰減率來計(jì)算的設(shè)計(jì)洪峰流量，方法二采用的是各節(jié)點(diǎn)之間的洪峰流量相對衰減率，利用清水河引水樞紐設(shè)計(jì)洪峰流量遞推出各節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)洪峰流量。方法三采用的是用2～7節(jié)點(diǎn)之間的洪峰流量相對衰減率來代替區(qū)間節(jié)點(diǎn)之間的衰減率，由于洪峰流量相對衰減率在每段河道中的衰減是不同的，是呈曲線變化的，而方法一、三應(yīng)用的是直線衰減率，方法二應(yīng)用的是折線衰減率，鑒于目前資料的情況下，選用折線衰減率比直線衰減率要更加精確，所以本次設(shè)計(jì)洪峰流量采用方法二計(jì)算的值。

3 結(jié)語

通過三種洪水分析計(jì)算方法比較可知，清水河引水樞紐、東西支分水口、314國道西支橋、314國道東支橋、解放二渠北干渠西支泄洪閘、解放二渠北干渠東支泄洪閘、東西支匯合口、博斯騰湖入湖口20年一遇設(shè)計(jì)洪峰分別為288m3/s、271m3/s、260 m3/s、262 m3/s、248 m3/s、245 m3/s、231 m3/s、196 m3/s，這為將堤防確定20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)提供參考，有利于減輕清水河洪澇災(zāi)害。