阿迪力江·買買提

(新疆喀什水文勘測局，新疆 喀什 844000)

查安塞溝位于新疆博爾塔拉蒙古自治州溫泉縣北部的阿拉套山南坡，流向?yàn)橛杀钡侥希瑸椴査又Я?，河源高程約3 350 m，查安塞溝流域面積33.4 km2，河道全長約15.6 km，是以降水補(bǔ)給為主、積雪融水補(bǔ)給為輔要的河流。山口以上為產(chǎn)流區(qū)，山口以下為散失區(qū)。在農(nóng)業(yè)灌溉期，絕大部分的河流水量被引入灌區(qū)，僅有洪水散失于沖洪積扇及平原區(qū)。流域灌溉范圍內(nèi)主要有扎勒木特鄉(xiāng)和蔡克特隊(duì)，居住著漢、蒙、哈、回、維等民族，下游灌溉面積約1 500畝，種植作物為小麥、油葵、玉米。查安塞溝無其他水利工程調(diào)蓄徑流過程，水資源利用系數(shù)較低，影響了當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民的生活需求。

圖1 查安塞溝擬建渠首工程水文計(jì)算斷面位置示意圖

1 查安塞溝擬建渠首概況

查安塞溝在出山口處現(xiàn)有攔河引水渠首一處，地理坐標(biāo)東經(jīng)81°04′13″，北緯45°04′20″，漿砌石引水渠約4.5 km，年徑流量約300萬 m3。查安塞溝灌區(qū)有扎勒木特鄉(xiāng)和蔡克特隊(duì)，居住著漢、蒙、哈、回、維等民族。下游灌溉面積約1 500畝，種植作物為小麥、油葵、玉米。查安塞溝再無其他水利工程調(diào)蓄徑流過程，水資源利用系數(shù)較低，影響了當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民脫貧致富。查安塞溝擬建渠首位置與水利工程分布見圖 1。工程建設(shè)方案為在現(xiàn)有引水渠首上游約1 km處修建重力式擋水建筑物，擋水建筑物由溢流堰、1孔泄洪排沙閘及1孔引水閘組成，溢流堰采用細(xì)石混凝土砌石結(jié)構(gòu)，高約6 m，頂寬2 m，底寬約12 m，基礎(chǔ)深約6 m，配套及改造引水渠約5 km，設(shè)計(jì)流量0.2～0.3 m3/s，匡算工程投資約1 500萬元。

根據(jù)業(yè)主與設(shè)計(jì)部門要求，現(xiàn)今選定擬建渠首處斷面，擬建渠首斷面地理坐標(biāo)為：東經(jīng)45°04′34.77″，北緯81°03′51.72″，海拔高程1 678 m。擬建工程場址以上河長9.68 km，集水面積23.80 km2。

2 研究區(qū)泥沙變化特征分析

河流泥沙是反映流域水土流失程度和河川徑流質(zhì)量的重要指標(biāo)。河流泥沙含量影響水資源的使用價(jià)值，影響湖泊、水庫以及水工建筑物的使用壽命。河流泥沙與流域自然地理、氣候特征及人類活動有直接關(guān)系。查爾塞溝屬于博爾塔拉河流域，而該流域的河流泥沙主要集中在山區(qū)暴雨洪水期，平水期及枯水期泥沙很少。本次對查安塞溝泥沙的分析選用溫泉水文站和阿合奇水文站泥沙資料進(jìn)行分析，研究結(jié)論可供設(shè)計(jì)部門參考。

2.1 以溫泉水文站為參證站分析

溫泉水文站有1983-1989和1993-2016年的懸移質(zhì)泥沙輸沙率和含沙量資料，由于影響泥沙資料的因素比較復(fù)雜，在此不做插補(bǔ)處理，可對多年已有數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后計(jì)算分析。

2.1.1 溫泉水文站泥沙變化

博爾塔拉河流域山區(qū)河流比較多，但整體河流徑流量不大，山區(qū)植被覆蓋較好，地表土壤侵蝕較輕，博爾塔拉河的主要徑流量來源于冰雪融水和地下水的補(bǔ)給，除了支流大河沿子河外，主要河流年平均含沙量在0.21～1.81 kg/m3之間，只有天山北坡精河以東諸河含沙量小。從整個(gè)流域的縱向分布看，自河源向下游出山口，河流的懸移質(zhì)含沙量在逐漸增加，至出山口處會達(dá)到最大。從出山口出來后，河流沿程的含沙量會逐漸減小。河流含沙量的多少，受當(dāng)時(shí)流域氣候干旱程度、暴雨強(qiáng)度、下墊面條件影響。博爾塔拉河山區(qū)植被較好，坡度較小，暴雨相對較少，地下水補(bǔ)給量較大，河流含沙量變化較小。博爾塔拉河溫泉水文站多年平均含沙量資料截至2015年為0.58 kg/m3。詳見表1。

博爾塔拉河上游山區(qū)坡降大，流速快，輸沙能力強(qiáng)，溫泉水文站多年平均輸沙量18.6萬 t，河流侵蝕造成的災(zāi)害不容忽視。溫泉水文站含沙量、輸沙量的年際變化較大，最大年輸沙量是最小年輸沙量的8.6倍，最大年平均含沙量是最小年平均含沙量的7.5倍。含沙量、輸沙量年際變化情況見表2。

表1 溫泉水文站泥沙特性成果表

表2 溫泉水文站含沙量、輸沙量年際變化表

2.1.2 查安塞溝多年平均輸沙量估算

1)懸移質(zhì)輸沙量

本次查安塞溝多年平均輸沙量采用水文比擬法估算。計(jì)算公式為：

Ws=Ms×f

(1)

式中：Ws為多年平均年懸移質(zhì)輸沙量(104t)；Ms為參證站多年平均年懸移質(zhì)輸沙模數(shù)(t/km2)；f為集水面積(km2)

查安塞溝擬建渠首以上集水面積為23.8 km2，參證站溫泉水文站以上集水面積為2 206 km2，溫泉水文站多年平均年懸移質(zhì)輸沙量18.6×104t，求得其多年平均年懸移質(zhì)輸沙模數(shù)為84.3 t/km2，查安塞溝擬建渠首多年平均年懸移質(zhì)輸沙量為0.201×104t。

2)推移質(zhì)輸沙量

由于缺少推移質(zhì)泥沙資料，通常推移質(zhì)輸沙量采用懸移質(zhì)輸沙量乘經(jīng)驗(yàn)系數(shù)推求。計(jì)算公式為：

Wb=β×Ws

(2)

式中：Wb為推移質(zhì)輸沙量(t)；Ws為懸移質(zhì)輸沙量(t)；β為推移質(zhì)輸沙量與懸移質(zhì)輸沙量的比值，β在一般情況下可參考下列數(shù)值：平原地區(qū)河流：β=0.01～0.05；丘陵地區(qū)河流：β=0.05～0.15；山區(qū)河流：β=0.15～0.30

考慮到查安塞溝屬山區(qū)，本報(bào)告選取推懸比系數(shù)β=0.20。

由此推求得查安塞溝擬建渠首推移質(zhì)輸沙量為0.040×104t。

則查安塞溝擬建渠首輸沙總量為0.241×104t。

2.2 以阿合奇水文站為參證站分析

烏爾達(dá)克賽河有阿合奇水文站1964-1966年，1979-993年泥沙資料，1967-1978年間停測12年，阿合奇水文站懸移質(zhì)泥沙實(shí)測資料連續(xù)時(shí)間最長的為1979年-1993年的15年資料。本報(bào)告依據(jù)阿合奇水文站實(shí)測泥沙資料，進(jìn)行簡單分析。

2.2.1 阿合奇水文站泥沙變化

根據(jù)阿合奇水文站懸移質(zhì)泥沙實(shí)測資料，多年平均輸沙量為5.985×104t，實(shí)測最大年輸沙量25.6×104t，多年平均輸沙模數(shù)63.81 t/km2，多年平均含沙量0.39 kg/m3，歷年最大含沙量1.33 kg/m3。烏爾達(dá)克賽河徑流量年內(nèi)分配相對較均勻，連續(xù)最大四個(gè)月徑流量占年徑流量的76.2%，但河流懸移質(zhì)泥沙年內(nèi)分配卻極不均勻，連續(xù)最大四個(gè)月輸沙量出現(xiàn)在夏季6-9月，其輸沙量占年輸沙量的91.9%，最大月輸沙量出現(xiàn)在7月，占年量的53.6%。

2.2.2 查安塞溝多年平均輸沙量估算

1)懸移質(zhì)輸沙量

查安塞溝擬建渠首以上集水面積為23.8 km2，參證站阿合奇水文站以上集水面積為938 km2，阿合奇水文站多年平均年懸移質(zhì)輸沙量5.985×104t，求得其多年平均年懸移質(zhì)輸沙模數(shù)為63.81 /km2，根據(jù)公式(2)，查安塞溝擬建渠首多年平均年懸移質(zhì)輸沙量為0.152×104t。

2)推移質(zhì)輸沙量

根據(jù)公式(2)，本報(bào)告選取推懸比系數(shù)β=0.20。

由此推求得查安塞溝擬建渠首推移質(zhì)輸沙量為0.030×104t。

則查安塞溝擬建渠首輸沙總量為0.182×104t。

2.3 泥沙分析成果比選

經(jīng)分析、比較，推薦以溫泉水文站為參證站的估算成果，即查安塞溝擬建渠首多年平均年輸沙總量為0.241×104t。

3 結(jié)語

查安塞溝洪水及降水資料貧乏，為進(jìn)行流域水資源合理開發(fā)利用，對泥沙、蒸發(fā)等基本水文氣象特征進(jìn)行研究很有必要。本文在進(jìn)行水文計(jì)算分析時(shí)，通過依靠收集到的博爾塔拉河溫泉水文站和烏爾達(dá)克賽河阿合奇水文站年最大洪峰流量、逐日流量、逐月降水、蒸發(fā)、氣溫和泥沙等基礎(chǔ)水文資料，對查安塞溝流域泥沙變化進(jìn)行計(jì)算分析，可為在查安塞溝渠首以上區(qū)域進(jìn)行水資源開發(fā)利用和水利工程建設(shè)提供基礎(chǔ)依據(jù)。