程 凡

(新疆水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊 830000)

0 引 言

新疆位于E73°40′-E96°18′和N34°25′-N48°10′之間，是中國最大的省級行政區(qū)域。新疆地處內陸深處，典型的溫帶大陸性氣候，溫差大，日照時間充足，年日照時間可達2 500～3 500 h。新疆的年平均降水量約為150 mm，降水量少，但各地之間的降水差異很大；它主要包括塔里木河、伊犁河和額爾齊斯河三大河系；降水稀少，氣候干燥，每年都會發(fā)生嚴重的極端惡劣天氣。

由于暴雨洪水對人類和城市的破壞性極大，加之新疆經濟相對落后、水資源匱乏，因此分析新疆暴雨洪水的特點和成因，對新疆水資源的利用具有重要意義。

1 暴 雨

項目研究區(qū)地處干旱半干旱地區(qū)，受其水分輸送條件和特殊的自然地理因素的影響，地區(qū)暴雨頻發(fā)。盆地上方的主要水源是西風氣流，攜帶冷水和濕水的氣流沿阿拉套山和科古琴山向東進入流域。流域下游夏季氣溫高，氣候干燥，下墊面蒸發(fā)強烈，有利于暖氣團的形成。特別是博爾德塔拉谷地附近的低丘地帶，由于準噶爾盆地和博爾德塔拉谷地的高溫高壓、熱量傳遞、溫度氣團的變化，加上地形影響，容易形成鋒面暴雨，再加上植被覆蓋的區(qū)域性差異，降雨量較多，往往會導致局部暴雨洪水。參考降水和洪水觀測資料，適當降低區(qū)域內暴雨標準，以降水強度≥10 mm/h或≥20 mm/d降水作為暴雨分類標準。

1.1 暴雨成因

該地區(qū)有兩個主要的水汽來源，即西部路徑和北部路徑。西部路線來自潮濕的大西洋西風緯向環(huán)流。雖然它靠近博爾塔拉河流域，但對流層上部全年都是自由的，幾乎沒有障礙物。一路上，受到黑海、地中海、咸海和大量水汽補充，所以空氣流入博爾塔拉河流域，經常造成降水天氣。北線流經西伯利亞西部，進入博爾塔拉河流域，受西伯利亞冷空氣團控制，主要以冷卻為主，降水很少。每年6-8月份，新疆受南亞大陸熱量低壓影響，天氣變化更加頻繁。據(jù)統(tǒng)計，自20世紀60年代以來，流域及附近的中低山區(qū)發(fā)生了數(shù)十起暴雨洪水災害，發(fā)生頻率遠高于其他地區(qū)。

從地形上看，阿拉套山和科古琴山形成的博爾塔拉山谷有利于水汽在西部的積累，阿拉塔山和科古琴山前的隆起帶形成山谷環(huán)流。但這兩個因素阻礙了氣團和鋒面運動，使得山前降水時間延長，降水強度增加。另一個因素是在氣溫熱的變化條件下，沉淀的前幾天暴雨出現(xiàn)交替，植被覆蓋率較低，當天氣好時暴露在陽光的一天，溫度迅速上升，土壤水分蒸發(fā)，潮濕的空氣不斷上升的通脹，晚上邊坡快速冷卻，冷濕空氣沿著山坡下沉，熱身底部上升的熱空氣冷卻很容易形成沉淀，如果此時有一股西風的水汽沿著山坡爬升，則更有可能形成靜止鋒和特大暴雨[2]。

綜上分析可以得到，暴雨不僅受天氣系統(tǒng)的影響，還受特殊地形因素的影響。

1.2 暴雨特征情況

1.2.1 年內分布不均，年際間頻發(fā)

依照暴雨指標統(tǒng)計歷年各月暴雨發(fā)生次數(shù)的資料，研究區(qū)共包括兩個水文站。1號水文站1959-2016年的58年中，共發(fā)生287次較大降水。2號水文站1961-1966年、1979-1993年的21年中，共發(fā)生102次較大降水。具體數(shù)據(jù)見表1。

統(tǒng)計兩站平均每年暴雨發(fā)生的次數(shù)，1號水文站4.95次/年，2號水文站4.86次/年，兩站每年暴雨發(fā)生次數(shù)比較接近。在一定的范圍內，暴雨發(fā)生次數(shù)隨流域下墊面高程增加而逐漸增多。

1.2.2 暴雨量小、歷時短，局部性強

根據(jù)資料可以看到，流域降水相對較小，兩個水文站觀測到的最大次降水量也不大，降水持續(xù)時間相對較短。從幾次大暴雨的降雨過程中可以推斷，暴雨中心范圍小，局部區(qū)域強，從而導致洪水災害。

2 洪水類型、成因及特征分析

該地區(qū)洪水主要來自盆地上游的融冰融雪洪水和中低山的暴雨洪水。根據(jù)洪水的特征、成因和發(fā)生時間，流域洪水可分為3種類型：冰雪融化型、暴雨降水型和混合洪水型。以烏爾達克孜河附近的2號水文站為參考站，對各種洪水的洪水類型、成因及特點進行分析。

2.1 冰雪融水型洪水

烏爾都克賽河冰雪融化洪水主要是由于中高山冰雪融化造成，一般發(fā)生在春季和夏季。它比其他洪水發(fā)生得早，洪峰流量較小，持續(xù)時間較長。這種洪水的發(fā)生時間早晚、大小與氣溫上升速度和高溫天氣持續(xù)時間密切相關，洪水總量大小取決于前期氣溫回升快慢和高溫天氣持續(xù)時間長短情況，同時洪水受氣溫影響，歷時較長。圖1是2號水文站1980年5月8-14日的冰雪融水過程。

由圖1可得到此類洪水特征如下：①洪水過程具有明顯規(guī)律的日變化周期；②洪水漲落緩慢，洪峰形狀呈現(xiàn)“矮胖狀”。

2.2 暴雨降水型洪水

在中低山麓丘陵地區(qū)，暴雨和洪水較為常見，洪水的發(fā)生時間與暴雨的發(fā)生時間相吻合。洪水的大小和強度取決于暴雨的大小和強度。根據(jù)環(huán)流情況和天氣系統(tǒng)的不同，可以將暴雨洪水分為兩類。

第一類暴雨洪水是當一個大的天氣系統(tǒng)與西風環(huán)流穿過時，前面的區(qū)域是活躍的，低槽或低渦系統(tǒng)深，移動速度慢，還有一個阻塞高壓在東方，有一個低東風氣流輸送水汽，導致大范圍的降水在山區(qū)，持續(xù)好幾天，通常形成一個大的洪水。

另一類暴雨洪水是由局部環(huán)流形成的強對流天氣引起的。這種暴雨多發(fā)生在夏季的午后、傍晚或夜間。暴雨分布范圍小，暴雨強度強，持續(xù)時間短，多發(fā)生在低山麓。此外，暴雨中心區(qū)域下墊面植被覆蓋度低，地面坡度大，溝壑縱橫，各河道溝槽出水口靠近集水區(qū)，暴雨洪水發(fā)生前河道水量較小，且水勢較平穩(wěn)。這種洪水的特點是匯流迅速、力量兇猛、起落陡峭、洪水曲線呈三角峰形、峰高小、持續(xù)時間短。這種洪水一般對水庫的安全影響不大，但能夠帶來大量泥沙，使得水庫大量淤積，對交通道路、橋涵、渠首、渠道等引水建筑物具有較大的破壞力。圖2為2號水文站1984年7月的一場暴雨洪水過程線圖。

由圖2可得到此類洪水特征如下：①暴雨洪水多陡漲陡落，峰形呈尖瘦狀；②暴雨洪水洪峰大小和過程長短與暴雨強度大小、降水時長有關。

圖2 2號水文站1984年7月的一次暴雨洪水過程線

暴雨常發(fā)生地區(qū)植被稀少，受到暴雨的侵蝕，水流攜帶大量的沙子，鹽分高，有時會在局部地區(qū)造成泥石流，甚至引發(fā)大規(guī)?；?。

2.3 混合洪水

混合洪水是指前兩種洪水疊加而成的洪水。由于疊加效應，這種洪水的洪峰流量和總洪量都遠遠大于融雪型洪水和暴雨型洪水。由于混合洪水的組成不同，它具有前兩種洪水的特點，洪峰流量和洪水總量都遠遠超過前兩種單一洪水的特征。圖3為2號水文站1981年7月24-26日混合型洪水過程線。

圖3 2號水文站1981年7月24～26日混合洪水過程線

以上3種類型洪水大多發(fā)生于每年的6-8月份。通過對2號水文站夏洪頻次分析發(fā)現(xiàn)，烏爾達克賽河年最大洪水發(fā)生在7月份的頻次最高，達到57.1%；其次是8月份，為23.8%；最少的是5月份，僅為4.8%。具體數(shù)據(jù)見表2。

表2 2號水文站夏洪頻次分析

3 結 語

暴雨洪水一直以來對于地區(qū)的危害是巨大的，不管是對經濟還是對居民生活都產生著不可估量的影響。本文以新疆地區(qū)為研究區(qū)域，針對新疆地區(qū)的暴雨洪水情況進行分析，通過對新疆研究區(qū)暴雨特點、暴雨成因、洪水特點以及洪水成因等方面的詳細分析，為今后暴雨洪水分析與預報、防汛減災等方面，積累豐富的經驗和科學的決策依據(jù)，也為相關水利工程建設水文計算分析提供參考依據(jù)。