(新疆維吾爾自治區(qū)水文局水文實(shí)驗(yàn)站，新疆 烏魯木齊 830000)

1 流域概況

蓋孜河流域地處新疆塔里木盆地西南邊緣，帕米爾高原東部，主要位于新疆維吾爾自治區(qū)克孜勒蘇柯爾克孜自治州阿克陶縣境內(nèi)。流域總面積18543km2，其中山區(qū)面積10712km2，平原面積7831km2。

喀拉庫(kù)里河、木吉河于布侖口匯合后始稱蓋孜河，布倫口水文站至克勒克水文站之間的蓋孜河(下文中簡(jiǎn)稱為布—克區(qū)間)，河長(zhǎng)約38km，區(qū)間流域面積864km2。

蓋孜河克勒克水文站以上流域氣候嚴(yán)寒，無(wú)霜期短，不適合農(nóng)作物生長(zhǎng)，但有很多天然草場(chǎng)，這些草場(chǎng)是克州的主要牧區(qū)之一。布倫口水文站以上流域內(nèi)湖泊、沼澤較多，著名的湖泊有布倫口湖、瓊塊勒巴什、卡拉克勒等湖泊。湖泊總面積約為21km2；高山沼澤分布較廣，面積約達(dá)42.20km2，其中木吉河的沼澤面積約為27km2。

2 歷史洪水

根據(jù)已通過(guò)審查的《新疆蓋孜河布倫口—公格爾水電站工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》描述，新疆喀什地區(qū)水文水資源勘測(cè)局等單位曾于1959年、1960年及1961年對(duì)蓋孜河流域進(jìn)行過(guò)比較全面的歷史洪水調(diào)查。

在布倫口站處調(diào)查到的歷史洪水有三場(chǎng)，分別為：1913年洪水，洪峰流量393m3/s；1945年洪水，洪峰流量324m3/s；還有一場(chǎng)洪水未確定年份，其洪峰流量為674m3/s。在下游克勒克站調(diào)查到的歷史洪水為：1913年洪水，洪峰流量629m3/s；1926年洪水，洪峰流量1010m3/s；1945年洪水，洪峰流量為502m3/s。對(duì)于1926年的洪水，喀什地區(qū)水文隊(duì)曾在其下游進(jìn)行過(guò)反復(fù)調(diào)查論證，證明克勒克站洪峰流量1010m3/s是較可靠的。蓋孜河流域歷史洪水調(diào)查成果見表1。

表1 蓋孜河流域歷史洪水調(diào)查成果

布倫口站與克勒克站的年最大洪峰流量之比：1957—1967年平均為0.78，年最大24h、3日、5日、7日及l(fā)5日洪量之比分別為0.71、0.69、0.68、0.67及0.64；兩站9年中同次最大24h的洪量之比，9次平均分別為0.69、0.68；經(jīng)統(tǒng)計(jì)布倫口站與克勒克站9年同期觀測(cè)中，49場(chǎng)同次洪峰之比值介于0.55～0.90之間，平均比值為0.71。

布倫口站與克勒克站歷史洪水的洪峰之比：1913年為0.625，1945年為0.645，布倫口站最大調(diào)查值與克勒克站1926年歷史洪峰比值為0.667。兩站間這些歷史洪峰的比值與前述時(shí)段洪量的比值基本接近，均處于兩站間同次洪峰的比值范圍之內(nèi)，與同次洪峰的平均比值接近。

若大面積強(qiáng)暴雨沿木吉河由西向東移動(dòng)，并有所停滯，會(huì)形成排格洞、喀拉庫(kù)里、克勒克特大洪水。如果成因?yàn)榛旌闲?，排格洞、喀拉?kù)里、布倫口、克勒克最大歷史洪水是同場(chǎng)洪水的可能性就更大。

從歷史洪水調(diào)查可知，上游喀拉庫(kù)里河喀拉庫(kù)里站1926年歷史洪峰流量為221m3/s，與下游克勒克站1926年的歷史洪峰1010m3/s對(duì)應(yīng)，而在木吉河排格洞調(diào)查到的最大歷史洪峰為450m3/s，其發(fā)生年份不詳。將喀拉庫(kù)里最大歷史洪峰與排格洞的相加，等于布倫口站址處調(diào)查到的最大歷史洪峰為674m3/s。由此可斷定布倫口站最大歷史洪峰的發(fā)生年份是1926年。

因此，布倫口站址處調(diào)查到的最大歷史洪峰674m3/s極其可能是1926年發(fā)生的，其量值也較可靠。蓋孜河1926年的這場(chǎng)歷史洪水主要源于木吉河盆地，沿程均有很大補(bǔ)給，到克勒克站時(shí)洪峰達(dá)到1010m3/s，是全流域同時(shí)發(fā)生洪水所致。

3 洪水特性

據(jù)布倫口站1956—1967年及克勒克1959—2009年實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，年最大洪峰流量主要出現(xiàn)在7月中旬—8月中旬。洪峰特點(diǎn)表現(xiàn)為洪水連續(xù)、量大而峰不高。如布倫口1956年7月25日實(shí)測(cè)最大流量178m3/s，為布倫口站實(shí)測(cè)第一位，相應(yīng)的日平均流量為152m3/s，與峰值相當(dāng)接近；又如克勒克站1978年7月7日實(shí)測(cè)最大流量295m3/s，而相應(yīng)的日平均流量為272m3/s，與峰值也相當(dāng)接近。洪水過(guò)程呈鋸齒形，歷時(shí)長(zhǎng)、緩漲緩落，有明顯的日變化。兩站實(shí)測(cè)年最大洪峰的峰現(xiàn)時(shí)間，主要在7—12時(shí)。從日平均流量過(guò)程上看兩站洪水過(guò)程上單峰、復(fù)峰均有出現(xiàn)，但以復(fù)峰居多，洪水歷時(shí)一般在10～25天。

4 洪水成因分析

蓋孜河喀拉庫(kù)里站、布倫口站、克勒克站歷年實(shí)測(cè)年最大洪峰，幾乎全都發(fā)生在月平均氣溫最高的7月或8月份，與氣溫的變化過(guò)程有著密切的關(guān)系。不管有無(wú)降雨，洪水過(guò)程均有明顯的日變化，這很吻合以冰川積雪補(bǔ)給的河流的洪水特點(diǎn)，布倫口站1958年7月14日發(fā)生的年最大洪水就是這種情況。塔什庫(kù)爾干高山氣象站的資料表明，7月3—15日日平均氣溫穩(wěn)定地大于18℃，7月11—16日日平均氣溫均大于21.2℃，洪峰前一日即7月13日為22.5℃，達(dá)到年最高值，與布倫口站的年最大洪峰的發(fā)生時(shí)間極為對(duì)應(yīng)。

布倫口站、克勒克站實(shí)測(cè)年最大日降雨量與最大洪峰之間，無(wú)明顯的直接對(duì)應(yīng)關(guān)系。但從地形及水汽來(lái)源上看，地勢(shì)較低而寬闊的木吉河盆地，在高溫季節(jié)發(fā)生大面積、大強(qiáng)度或長(zhǎng)歷時(shí)的降雨情況下，可形成布倫口、克勒克的年最大洪水，1966年8月20日發(fā)生的年最大洪水就是這種情況(見表2)。洪前，克勒克站以上流域內(nèi)外大面積降雨，降水歷時(shí)均在5日以上，連續(xù)逐日降水量累積值，具有西大東小的特點(diǎn)，布倫口站、克勒克站8月16—20日累積降水量分別為16.7mm、16.9mm。在該場(chǎng)洪水發(fā)生前的日降雨及氣溫過(guò)程，一般來(lái)說(shuō)對(duì)于固定河段，冰川積雪消融洪水的峰現(xiàn)時(shí)間較為固定，而該場(chǎng)洪水在布倫口站的洪峰出現(xiàn)時(shí)間為20日18時(shí)，明顯偏離了該站年最大洪峰通常出現(xiàn)的時(shí)間7—12時(shí)，由此可斷定該場(chǎng)洪水是由降雨所產(chǎn)生。

表2 布倫口站、克勒克站660820洪水前鄰近各站日降水量對(duì)照

5 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

在建的布倫口—公格爾水電站工程位于蓋孜水電站上游，由于該工程的布倫口水庫(kù)為多年調(diào)節(jié)水庫(kù)，且先于蓋孜水電站建成，建成后將改變蓋孜水電站處天然的洪水過(guò)程。

蓋孜水電站擬定的三種開發(fā)方案中，上閘址(引水調(diào)節(jié)池方案)直接接布倫口—公格爾水電站尾水，不存在設(shè)計(jì)洪水問(wèn)題；中壩址、下壩址為攔河開發(fā)方案，其洪水除來(lái)自布倫口調(diào)洪出庫(kù)外還來(lái)自布—壩區(qū)間，因此此次將布—壩區(qū)間設(shè)計(jì)洪水與布倫口水庫(kù)同頻率設(shè)計(jì)出庫(kù)洪水過(guò)程疊加，作為蓋孜水電站中壩址、下壩址處的設(shè)計(jì)洪水。

壩址斷面天然設(shè)計(jì)洪水計(jì)算：蓋孜水電站擬定的壩址斷面位于布倫口站、克勒克站之間，其洪水同時(shí)受上、下游兩水文站控制。此次利用插補(bǔ)延長(zhǎng)的布倫口站、克勒克站洪水系列，采用內(nèi)插法由面積比擬計(jì)算壩址斷面天然洪水系列，公式如下：

式中Q壩——中壩址、下壩址洪峰流量,m3/s；時(shí)段洪量，106m3；

Q克——克勒克站洪峰流量，m3/s，時(shí)段洪量，106m3；

Q布——布倫口站洪峰流量，m3/s，時(shí)段洪量，106m3；

F壩——中壩址、下壩址控制流域面積，km2；

F克——克勒克站控制流域面積，km2；

F布——布倫口站控制流域面積，km2。

依據(jù)得到的壩址斷面洪水系列，采用皮爾遜Ⅲ型曲線目估適線，結(jié)果見表3、表4。

表3 蓋孜水電站中壩址天然設(shè)計(jì)洪水成果

表4 蓋孜水電站下壩址天然設(shè)計(jì)洪水成果

根據(jù)典型洪水選取原則，選取具有一定的代表性，峰高量大，對(duì)工程最為不利的洪水過(guò)程作為典型洪水過(guò)程。此次選定布倫口站1961年7月27日—8月3日的洪水作為典型洪水過(guò)程，采用同頻率法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線,結(jié)果見圖1、圖2。

圖1 中壩址天然設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線

圖2 下壩址天然設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線

6 結(jié) 論

據(jù)布倫口站1956—1967年及克勒克站1959—2009年實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，年最大洪峰流量主要出現(xiàn)在7月中旬—8月中旬。洪峰特點(diǎn)表現(xiàn)為洪水連續(xù)、量大而峰不高，從日平均流量過(guò)程上看兩站洪水過(guò)程上單峰、復(fù)峰均有出現(xiàn)，但以復(fù)峰居多，洪水歷時(shí)一般在10～25天。按有關(guān)部門審核意見，蓋孜河能定量的三場(chǎng)歷史洪水重現(xiàn)期分別為：最大歷史洪水(1926年)重現(xiàn)期為136年，第二大歷史洪水(1913年)重現(xiàn)期為96年，第三大歷史洪水(1945年)重現(xiàn)期為64年。

蓋孜水電站擬定了三種開發(fā)方案，分別為上閘址方案(引水調(diào)節(jié)池方案)、中壩址方案、下壩址方案。其中引水調(diào)節(jié)池方案直接接布倫口—公格爾水電站尾水，為本階段的推薦方案，而中壩址方案、下壩址方案為攔河方案，為本階段的比較方案，其洪水除來(lái)自布倫口調(diào)洪出庫(kù)外還來(lái)自布—壩區(qū)間，因此本次將布—壩區(qū)間設(shè)計(jì)洪水與布倫口水庫(kù)同頻率設(shè)計(jì)出庫(kù)洪水過(guò)程疊加，作為蓋孜水電站中壩址、下壩址處的設(shè)計(jì)洪水，根據(jù)典型洪水選取原則，本次選定布倫口站1961年7月27日—8月3日的洪水作為典型洪水過(guò)程，采用同頻率法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線。