肖 雄

（新疆維吾爾自治區(qū)吐魯番水文勘測局，新疆 吐魯番 838000）

0 引言

雅爾乃孜水庫位于雅爾乃孜溝溝口上游0.8 km處。1977年11月興建，1983年11月完工開始蓄水，1984年2月14日在東壩肩處潰決。經(jīng)專家評定，水庫大壩存在壩基滲漏與壩間滲漏問題。為了除險加固工程需要，需對水庫洪水及衰減情況進行分析。

1 流域概況

塔爾朗河位于吐魯番盆地北部山區(qū)，是雅爾乃孜水庫上游唯一水系，來水主要為冰川融水、融雪和降雨、地下水等。塔爾朗河與雅爾乃孜溝區(qū)間匯水面積為160 km2，區(qū)間不產(chǎn)流且無洪溝匯入。塔爾朗河出山口后通過山前沖擊、洪積扇區(qū)，穿越蘭新鐵路后形成漫灘在312國道下約2 km處水流集中沖刷成槽，進入雅爾乃孜溝。溝內(nèi)交河古城周邊有兩條泉水溝，即馬哈溝和阿斯喀瓦克溝，其中馬哈溝泉水從交河古城城東流下，阿斯喀瓦克泉水從城西流下，兩股泉水在古城南端匯合，流向雅爾乃孜水庫，多年平均徑流量為0.7871×108m3。水庫工程區(qū)域地處吐魯番盆地西北端，盆地內(nèi)降水少，蒸發(fā)量極大，夏季干燥酷熱，冬季嚴(yán)寒多風(fēng)。塔爾朗河出山口距離吐魯番市約43 km（公路里程），下游為吐魯番工農(nóng)業(yè)及居民相對較集中區(qū)域，人口為7.8萬人，河流水資源的利用程度較高。

2 參證站選定

塔爾朗專用水文站位于天山南坡塔爾朗河出山口的桃兒溝村，建于1998年，觀測項目為水位、流量，資料數(shù)據(jù)可靠，符合行業(yè)或國家頒布的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)范或手冊）。塔爾朗專用水文站只有1998年～2003年、2007年實測洪水系列和1987年、2005年、2017年、2018年洪水調(diào)查資料，資料系列較短，無法按實測資料來計算洪水，因此選取周邊長系列站作為參證站，做代表性分析，依據(jù)長系列站的資料對本站系列插補延長。經(jīng)塔爾朗水文站和周邊站洪峰流量及各時段洪量相關(guān)分析，相關(guān)關(guān)系最好的長系列站為煤窯溝水文站，因此可選煤窯溝水文站作為參證站。

從塔爾朗河與煤窯溝河最大洪峰流量發(fā)生日期統(tǒng)計結(jié)果（見表1）可以看出:兩河年最大洪峰流量出現(xiàn)日期相同有7年；雖然其中有些年份最大洪峰流量出現(xiàn)時間不一致，經(jīng)兩站實測資料分析，當(dāng)塔爾朗河發(fā)生洪水時，相應(yīng)煤窯溝河也同時發(fā)生洪水。據(jù)以上分析，可以充分說明塔爾朗和煤窯溝河洪水成因相似，洪水同步性較好，選擇煤窯溝站為參證站是合理的。

表1 塔爾朗河與煤窯溝河最大洪峰流量發(fā)生時間分析表

3 塔爾朗水文站設(shè)計洪峰流量計算

采用頻率計算法、洪峰模數(shù)法和洪峰流量模比系數(shù)綜合頻率曲線法三種方法分析計算，計算結(jié)果見表2。

表2 塔爾朗水文站設(shè)計洪峰流量成果對比表

經(jīng)對比分析，洪峰模數(shù)法計算較方便，塔爾朗河與各參證站河地處于同一氣候分區(qū)的相似流域，其下墊面和洪水的形成具有相似性，洪水同步性較好，煤窯溝河發(fā)生洪水時塔爾朗河也發(fā)生洪水，與參證站流域面積只差3.0%，故直接移用參證站洪峰流量相同頻率的洪峰模數(shù)估算的設(shè)計洪水，其計算結(jié)果切合實際，故推薦洪峰模數(shù)法推算的設(shè)計洪峰流量計算成果作為本次塔爾朗出山口（水文站）設(shè)計依據(jù)。

4 塔爾朗河上下游河段洪水衰減率計算分析

在吐魯番水文勘測局2008年6月完成的《吐魯番市雅爾乃孜水庫除險加固工程水文計算》和吐魯番市水利水電勘測設(shè)計研究院2013年7月完成的《新疆維吾爾自治區(qū)吐魯番市吐魯番市塔爾朗河防洪應(yīng)急工程初設(shè)（代可研）報告》報告中，雅爾乃孜水庫洪水為上游塔爾朗水文站洪水分別流經(jīng)30.8 km長的戈壁衰減損失后剩余的洪水匯入雅爾乃孜水庫。

塔爾朗河流域缺乏洪水衰減試驗資料。經(jīng)上下游洪水?dāng)嗝婧榉辶髁空{(diào)查:

1987年塔爾朗站調(diào)查洪峰為325 m3/s，在雅爾乃孜溝調(diào)查洪峰為211 m3/s；2000年塔爾朗站調(diào)查洪峰286 m3/s，雅爾乃孜水庫最大進庫流量為77.0 m3/s；2005年塔爾朗出山口為310 m3/s，蘭新鐵路調(diào)查洪峰流量235 m3/s，G30國道18個涵洞調(diào)查洪峰流量為160 m3/s，雅爾乃孜水庫當(dāng)年最大進庫流量為140 m3/s；2017年6月27日塔爾朗站洪峰流量180 m3/s，入庫5.0 m3/s；2018年8月4日洪峰流量160 m3/s，入庫最大流量為5.58 m3/s。

根據(jù)上述幾次洪水過程可計算出每公里平均衰減率在1.0%～2.9%之間，每公里平均衰減率為2.0%，說明該河不同河段不同年份洪水演變過程有所差異，見表3。

表3 塔爾朗上下游河段洪水衰減率計算表

臨近河流對比:根據(jù)臨近河流場次洪水上下游6 km河道實測洪峰流量相對衰減率為11%，平均每公里衰減1.8%，與塔爾朗平均衰減率接近。

通過塔爾朗、煤窯溝洪水衰減計算分析，煤窯溝河平均每公里衰減1.8%，塔爾朗河幾次洪水調(diào)查值平均衰減率為1.0%～2.9%；塔爾朗、煤窯溝洪水衰減實驗結(jié)果綜合分析，從偏安全考慮，本次推薦采用兩條河中每公里衰減率最小值1.9%作為塔爾朗河下游各斷面洪水衰減率，結(jié)果見表4。

表4 塔爾朗及周邊河流洪水衰減計算分析成果

5 雅爾乃孜水庫入庫設(shè)計洪水計算

（1）雅爾乃孜水庫入庫設(shè)計洪峰計算

用兩種方法計算雅爾乃孜水庫入庫設(shè)計洪峰流量成果，一是根據(jù)塔爾朗河每公里1.1%的衰減率計算雅爾乃孜水庫入庫設(shè)計洪峰流量成果（遞減法）；二是根據(jù)水庫調(diào)查洪水用洪峰流量模比系數(shù)地區(qū)綜合頻率曲線法推算出水庫設(shè)計洪峰流量。

通過以上兩種方法計算分析，兩種結(jié)果相差不大，其中洪峰流量模比系數(shù)綜合頻率曲線法考慮了周邊河流水文資料、本河流和塔爾朗河段場次洪水調(diào)查資料，遞減法設(shè)計成果考慮了塔爾朗河段上下游洪水演變過程，因此，本次推薦采用模比系數(shù)地區(qū)綜合頻率曲線法成果作為雅爾乃孜水庫入庫設(shè)計洪峰流量成果，見表5。

表5 雅爾乃孜水庫衰減后設(shè)計洪峰流量成果

（2）雅爾乃孜水庫入庫設(shè)計洪水過程線計算

根據(jù)水管站和洪水調(diào)查資料分析，1987年、2000年、2005年、2018年三場大洪水上下游洪水傳播時間，見表6。

表6 塔爾朗站至雅爾乃孜水庫洪水傳播時間統(tǒng)計表

塔爾朗水管站距離雅爾乃孜水庫30.8 km，河道出山口至雅爾乃孜溝區(qū)間河道基本上為漫灘河床，河槽不明顯，洪水衰減嚴(yán)重。按上述四場（1987年、2000年、2005年、2018年）洪水傳播的時間分析，上下游洪水起漲和最高峰傳播時間分別為1987年12小時，2000年14小時，2005年12小時，2018年9小時，四場洪水起漲和最高峰平均傳播時間為12小時，區(qū)間洪水演進的平均速度為0.42 m/s，即上游塔爾朗站洪水經(jīng)過12小時才能到達下游雅爾乃孜水庫。

（3）洪水過程線衰減分析

根據(jù)以上分析上游塔爾朗站洪水途經(jīng)30.8 km，洪水衰減嚴(yán)重，經(jīng)過12小時才能到達下游雅爾乃孜水庫。四次洪水過程平均每公里衰減率為1.9%，上下游區(qū)間30.8 km共衰減58.5%。

（4）雅爾乃孜水庫入庫設(shè)計洪水過程線

用上游塔爾朗水文站典型洪水過程，采用以峰、量控制同頻率放大的方法，即典型洪水的洪峰流量和各時段洪量的放大倍比法，以及上述洪水傳播的時間和平均衰減率確定雅爾乃孜水庫入庫設(shè)計洪水過程線（過程線計算5日（120小時后水量基本平穩(wěn)）），見圖 1。

圖1 雅爾乃孜水庫入庫設(shè)計洪水過程線圖

6 結(jié)語

塔爾朗河屬天山南坡山溪性河流，洪水成因多為暴雨所致，且多以局地性暴雨引發(fā)洪水為主。洪水具有突發(fā)性，短歷時，陡漲陡落，破壞性極大的特點。洪水從河道出山口塔爾朗水文站至雅爾乃孜溝區(qū)間河道基本上為漫灘河床，河槽不明顯，坡降平緩，洪水需要流經(jīng)12個小時，才能到達雅爾乃孜水庫，洪水洪峰流量衰減嚴(yán)重。本文通過參證站進行資料系列延長，求出塔爾朗河水文站的洪峰和雅爾乃孜水庫洪峰流量及各時段洪量，并計算出水庫設(shè)計洪水過程線，求得洪水每公里平均衰減比例為58.5%。結(jié)果可供水庫除險加固和洪水預(yù)報進行參考。