楊 超

（新疆維吾爾自治區(qū)巴音郭楞水文勘測局，新疆 庫爾勒 841000）

1 概況

麻扎溝是流向庫爾勒市庫爾楚園藝農(nóng)場的一條小河，發(fā)源于南天山支脈的霍拉山南坡，流域最高海拔3682 m，以積雪融水、降雨和地下水為主補給來源的山溪性河流，從河源至出山口河長47.2 km，出山口以上集水面積達365 km2。麻扎溝流域山區(qū)地形較復(fù)雜，出山口以上大的支流有兩條，該河平時流量小，在汛期和春季洪水極易發(fā)生。麻扎根歷史上發(fā)生過三次較大洪水，巴州水文水資源勘測局曾對麻扎溝先后做過5次3年的歷史洪水調(diào)查。流域水系及水利工程、調(diào)查點分布見圖1。

圖1 流域水系及水利工程、調(diào)查斷面分布圖

2 歷史洪水調(diào)查分析

麻扎溝現(xiàn)有水文資料缺乏，為了更好地了解其洪水情況，采用實地勘察和訪問調(diào)查的方式，對其歷史洪水進行調(diào)查。

2.1“87.8”歷史洪水

1987年8月3日，巴州水文水資源勘測大隊組織技術(shù)人員在麻扎溝1983年建引水閘（出山口）處，對該河1987年6月22日的洪水進行了調(diào)查（選取固定點，采用假定基面高程進行測量），調(diào)查到最大洪峰流量為350 m3/s。在訪問當(dāng)?shù)厝藛T后，實地勘察調(diào)查河段的洪水痕跡，內(nèi)設(shè)一處過水?dāng)嗝婧蜕舷卤冉禂嗝妫瑪嗝婧拥赘叱碳氨冉邓挥盟疁蕛x按水文四等測量測得，調(diào)查斷面大斷面成果見表1、圖2。

表1 1987年6月22日調(diào)查洪水大斷面成果表 單位：m

圖2 1987年6月22日調(diào)查洪水大斷面圖

洪水調(diào)查結(jié)果通過曼寧公式計算，經(jīng)計算，求出洪水過水?dāng)嗝婷娣e90.0 m2，水力半徑R=1.02 m、水面比降I=368×10-4，根據(jù)斷面情況，河段比較順治，河寬較窄，河床不平整，由大小卵石和戈壁組成，河床卵石最大直徑1 m左右，糙率n參照《水文測驗手冊》和同類型山溪型河流，選用0.050，得到調(diào)查斷面1987年的洪峰流量為350 m3/s。

此次洪水調(diào)查是在庫爾楚園藝場水利技術(shù)人員的協(xié)助下進行的，首先對洪水調(diào)查位置進行實地踏勘，選擇過水?dāng)嗝姹容^集中、河道順直的河段作為洪水調(diào)查河段。由于洪水調(diào)查時間距洪水發(fā)生時間相距不到兩個月，庫爾楚園藝場對洪災(zāi)和洪水到達位置都有詳細的記錄，所以資料較可靠。

2.2 “09.7”“01.7”歷史洪水

2010年1月12日，巴州水文水資源勘測局組織技術(shù)人員先后對麻扎溝2009年7月、2001年7月兩次洪水進行了調(diào)查，洪水調(diào)查在1983年建引水閘和1983年建引水閘下游東支9.5 km（314國道下游0.07 km）處共調(diào)查了兩個斷面。

2.2.1 調(diào)查斷面1

該斷面位于引水閘處（1983年修建），本次調(diào)查河段內(nèi)設(shè)三處過水?dāng)嗝娣謩e為上、中、下斷面，三處過水?dāng)嗝嫦嗑?0 m，同時在上斷面上游50 m處和下斷面下游50 m處又設(shè)立了兩個比降斷面，調(diào)查河段的左岸陡峭，為巖石組成，右岸為混凝土防洪堤，河床均由砂卵石組成，由于洪水沖淤，河床中沙礫石居多，加雜著直徑約0.5 m左右的大卵石，下游斷面的河床卵石比上游兩個斷面直徑稍小，河岸生長著少量的榆樹和柳樹，調(diào)查斷面大斷面成果見圖3～圖5。

圖3 2001年7月、2009年7月上斷面調(diào)查洪水大斷面

圖4 2001年7月、2009年7月中斷面調(diào)查洪水大斷面

圖5 2001年7月、2009年7月下斷面調(diào)查洪水大斷面

調(diào)查河段均選取橫比降較小的順直段，大斷面測量取上、中、下三個斷面，高程為假定高程，其中上斷面上游比降洪痕水位為12.41 m，下斷面下游比降洪痕水位為5.28 m，調(diào)查河段的洪痕均在左右兩岸取2～3個。大斷面及洪痕采用水文四等水準測量。為保證洪痕判斷的準確性，所有調(diào)查斷面均以具有漂浮物殘存的最高水蝕岸坎作為洪痕的判斷依據(jù)，因洪水發(fā)生時，庫爾楚園藝場水利技術(shù)人員和庫爾勒市水務(wù)局技術(shù)人員就在現(xiàn)場，洪水水面到達位置后，與巴州水文水資源勘測局的技術(shù)人員確定的洪痕進行了驗證，經(jīng)比對，兩者確定的洪痕位置基本一致，故現(xiàn)場勘測成果是可靠的。由于研究區(qū)小河糙率試驗資料不足，工具書中所提供的糙率取值范圍往往與實際相差較大。為了減少糙率（n）選擇的任意性，本次野外調(diào)查將調(diào)查河段調(diào)查斷面布設(shè)3個，增加了糙率選擇的約束條件。調(diào)查河段洪峰流量計算采用比降面積法，其基本公式如下:

式中:I為河段平均水面比降；K為調(diào)查河段平均輸水率，m3/s；K上、K下為上、下調(diào)查斷面輸水率，m3/s；F為過水?dāng)嗝婷娣e，m2；R為水力半徑，m；K為輸水率，m3/s；n為河床糙率。

以三個斷面控制的調(diào)查河段洪峰流量計算為例，說明多斷面約束條件下斷面河床糙率（n）及河段洪峰流量估算的近似方法如下:

設(shè)調(diào)查河段自上游向下游布設(shè)上、中、下（或1、2、3）三個調(diào)查斷面，則由式（1）～式（2）可導(dǎo)出各斷面河床糙率關(guān)系式如下（推導(dǎo)從略）:

式中:n上、n中、n下為上、中、下斷面糙率；i上中、i中下、i上下為各斷面間水面比降；R上、R中、R下為各斷面水力半徑，m；F上、F中、F下為各斷面面積，m2。

對任意給定上斷面糙率n上，可由式（3）、式（4）確定中、下斷面河床糙率。通過試算使由任意兩斷面為控制計算的河段洪峰流量近似相等，即:Q上中≈Q中下≈Q上下；相應(yīng)的一組糙率值分析基本合理，即為所求糙率。該組糙率值所確定的洪峰流量即為河段歷時洪水洪峰流量。按上述方法分析計算的調(diào)查河段調(diào)查洪峰流量成果見表2。

表2 2001年7月調(diào)查洪水成果一覽表

同理，按上述方法分析計算該河段2009年7月的調(diào)查洪峰流量成果見表3。

表3 2009年7月麻扎溝出山口調(diào)查洪水成果一覽表

2.2.2 調(diào)查斷面2

該斷面位于麻扎溝出山口下游東支9.5 km處，2001年的洪水由于修建314國道東支橋，斷面受到人為影響，找不到洪痕，所以本次洪水調(diào)查，僅調(diào)查到2009年7月發(fā)生的洪水。

本次調(diào)查河段內(nèi)設(shè)三處調(diào)查斷面分別為上、中、下斷面，三處斷面相距50 m，同時在上斷面上游50 m處和下斷面下游50 m處又設(shè)立了兩個比降斷面；調(diào)查河段內(nèi)再設(shè)三處過水?dāng)嗝?，分別為上、中、下斷面，三處過水?dāng)嗝嫦嗑?5 m，同時在上斷面上游25 m處和下斷面下游25 m處又設(shè)立了兩個比降斷面，調(diào)查分析方法同上。通過式（4）、式（5）試算，分析計算的調(diào)查河段調(diào)查洪峰流量成果見表4。

表4 2009年7月麻扎溝出山口下游東支調(diào)查洪水成果一覽表

3 歷史洪水重現(xiàn)期考證

巴州水文水資源勘測局自1987年～2009年對該河進行了4次3個年份的歷史洪水調(diào)查，麻扎溝所有歷史洪水成果匯總見表5。經(jīng)對比，其中1987年6月22日在麻扎溝出山口調(diào)查的350 m3/s洪峰流量，是三次洪水調(diào)查中調(diào)查到最大的洪水，重現(xiàn)期的確定對設(shè)計洪水成果影響程度很大。

表5 歷史洪水調(diào)查成果匯總表

經(jīng)對當(dāng)年洪水調(diào)查原始記錄的分析，此次洪水在1987年前重現(xiàn)期為33年，按確定的33年重現(xiàn)期推算，1987年發(fā)生的洪水是自1953～1987年洪水調(diào)查期發(fā)生的最大一次洪水，往前的考證期推斷依據(jù)不太充分。鑒于此，本次洪水重現(xiàn)期的確定又從參考周邊有實測洪水資料測站發(fā)生洪水的大小和年份來考慮。迪那河水文站從1957年以來具有洪水實測資料，最大洪峰流量發(fā)生在1999年，而在2001年發(fā)生過172 m3/s的洪水。大山口、迪那河水文站在2001年發(fā)生的洪水比較小，在實測洪水系列中排位不靠前。因此，麻扎溝發(fā)生洪水情況與大山口、迪那河水文站發(fā)生洪水相似性較差，所以參考周邊有實測洪水資料測站來確定重現(xiàn)期依據(jù)也不太充分。

鑒于目前資料情況下，本次1987年洪水的重現(xiàn)期，依據(jù)以上各次歷史洪水調(diào)查訪問情況，采用歷史洪水調(diào)查訪問期和實測洪水調(diào)查期來確定。根據(jù)2010年調(diào)查洪水訪問情況可以分析出，1987年的洪水是1987年～2009年間最大的一次洪水，2001年發(fā)生的洪水在此期間排位第二。通過1987年洪水調(diào)查可以了解到，1978年麻扎溝也發(fā)生了一場洪水，沒有量級，但有洪水最高水面線到達位置，“1978年發(fā)生的洪水最高到達位置離原來的土石戈壁防洪堤還有1 m多，1982年修建的混凝土防洪堤在原有的土堤上加高了1 m多……”，也就說明洪水最高水面距離混凝土防洪堤還有2 m多。通過2010年的洪水調(diào)查情況可以確定，2001年洪水最高水面距離混凝土防洪堤還有將近1 m的距離，從洪水最高水面距離混凝土防洪堤的位置可以判定出，2001年發(fā)生的洪水比1978年的洪水大，所以可以將1987年發(fā)生的考證期延長至1978年，從而可以明確的確定1987年發(fā)生的洪水是麻扎溝1978年～2009年之間排位第一的洪水，以洪水實際調(diào)查期來確定1987年洪水重現(xiàn)期。1987年洪水的考證期N為（2009－1978＋1）=32年，重現(xiàn)期T為（N+1）=33年。

4 結(jié)語

洪水調(diào)查是補充完善河流洪水要素的重要手段，麻扎河因為無水文監(jiān)測資料，歷史洪水是空白。經(jīng)過5次對3年大洪水的調(diào)查，通過踏勘測量和訪問洪水經(jīng)歷人員，并排除水利工程的影響，經(jīng)過對比，1987年8月3日發(fā)生的洪水是麻扎溝1978年～2019年之間排位第一的洪水，洪水考證期為33年，為流域水利開發(fā)和防洪工程建設(shè)提供了充足的水文數(shù)據(jù)支撐。